由于方案是初次使用西门子公司的PLC控制系统，整个系统的通讯采用Profibus电气网络，系统中的司钻室距离电控房较远(60m)，系统初始设置通讯速率为1.5Mbps，但在现场调试过程中发现设置在司钻室的分布式I/O从站时常有通讯中断现象，而按照设计要求位于总线终端的中继器和总线连接器的终端电阻都置于“ON”位置。这让现场调试、故障查找及排除花费了较长时间。但按照手册查找，通讯速率应可达12Mbps，系统中设置通讯速率为1.5Mbps通讯应该可靠，但将波特率降低至500kbps，系统长时间运行安全可靠，再无通讯故障现象发生。这说明系统的通讯质量存在问题。经分析，从电控房到司钻室的通讯线受到动力线的干扰较大。设备现场线缆连接照片见图5:

    如何根据网络的拓补结构、总线的硬件连接情况确定系统可靠安全运行的通讯速率以及如何优化，这些困扰摆在我们面前。目前，西门子公司已推出用于检测Profibus 系统通讯质量的专用仪器，根据监测结果来改善拓补结构和硬件接线，便于设备安装、调试、故障定位与维护;另外，从性价比方面考虑，采用光纤通讯也是一种可行方案。从现场设备的调试和运行情况来看，SIMATIC PLC控制系统的可靠性和灵活性有目共睹，相信我们会有更多的设备来使用SIMATIC控制系统。

钻井防爆视频监控系统是专为石油钻井设计的工业视频监控系统，在ZJ40、ZJ50DB、ZJ70DB钻井配套工业电视监控系统工程中得到广泛应用，适合石油钻井的现场使用和频繁搬迁的条件。

系统主要由视频摄像系统、控制系统、显示系统和连接电缆等部分组成，具体型号根据用户实际需求可以配置。功能简介如下：

Ø         视频摄像系统由具红外功能的外置摄像点组成。

其中固定点部分（如滚筒、天车、振动筛）采用固定支架或半固定支架，移动点部分（如二层台、泥浆泵）采用全向防爆云台，防爆云台具有水平旋转与垂直旋转功能，可视范围宽。

每个摄像监视点采用专用摄像机、三可变镜头，50米专用红外灯可以选择内置型或外置型。密闭性良好的全天候防爆摄像机护罩配有防雾设备。解码器内置在摄像机防爆护罩中，

Ø         控制系统为一套嵌入式数字监控主机。

监控主机选用先进的全数字嵌入式视频服务器，采用MPEG4格式将视频信号压缩，摒弃了传统的画面分割器、云镜器等，用软件实现画面分割，并通过RS485总线实现云台镜头的控制，并用超薄液晶VGA监视器显示监控画面。可同时监视多个画面，也可选定单一画面或定时循环监看各个画面。系统可存储录像资料，以配合井队作业需求。

Ø         显示系统在司钻房及井队值班室两地显示。

其中司钻房内采用高清晰度液晶显示器，外加护罩构成，可选配防爆护罩；显示屏安装在前方仪表台便于观察的位置上，角度可以根据司钻习惯进行调节。可另外在井队值班室配录像显示系统一套，经200米专用线缆连接实现监控录像资料的查询、回放、显示功能。

Ø         系统可选配供司钻台、二层台钻工联络的双向对讲系统。实现司钻台与二层台双向有线对讲联络。

Ø         为适应钻井现场的需要，连接电缆采用定制的视频线和控制线合成的高强度综合电缆，具有抗磨损、抗轧压、抗-35℃低温等优良特性；电缆接头采用特制的密封防水合金连接头，专用磁钢固定件。

Ø         为保证安全使用，该系统各主要部件均采用防爆设计，防爆等级为Exd ⅡBT4。

二、系统连接示意图

三、监控系统各部件

主机                                    控制盒

监视器                                摄像机和云台

四、系统主要技术指标      

1、       输入电压交流220+10%V，50Hz；

2、       整个系统功耗低于300W；

3、       内置过压保护电路；

4、       17英寸超薄液晶监视器；

5、       防爆等级：ExdⅡBT4；

6、       云台控制：控制上、下、左、右，云台水平转角0～350度，垂直转角-45～+45度；

7、       视频自动对焦，27倍三可变镜头，最低照度0.01LUX，日间全彩色显示，夜间在红外灯下为黑白显示，镜头分辨率480线；

8、       红外灯波长850nm，在全黑的环境下可清晰分辨50m远的目标；

9、       视频输入：4或5路PAL/NTSC；

10、    视频输出：支持PAL/NTSC，VGA输出（800×600/1024×768）；

11、    监视方式：单画面、多画面；

12、    压缩方式：MPEG-4；

13、    图像帧率：25帧/秒/路，画质可调；

14、    操作系统：实时操作系统。

概述

    本司钻房的设计、制造和安装成套符合相关法律规范及标准，符合石油企业相关标准，符合ZJ70D钻机项目的相关要求，能满足ZJ70D钻机项目司钻房的使用要求，采用了可靠的防爆、防护、防腐、隔热、隔音、减震措施，保证使用寿命不少于10年。

一、      执行标准

1.  符合（ISO 9001）和石油企业相关标准，并满足HSE要求。

2.  电器设备符合以下标准：

（1）GB3797-89≤电器传动控制设备第二部分 装有电子器件的电控设备≥；

（2）GB4720-84≤电器传动控制设备第一部分低压电器电控设备≥；

（3）IEC44-81≤爆炸气体环境电器设备通用要求≥；

（4）API RP500≤石油设施电气设备的区域分类推荐作法≥。

二、      主要技术参数

1.外形尺寸：3300X2200X2500（长X宽X高）五边形

2.房体自重：4000千克

3.防火等级：本司钻房所有材料为阻燃型，房体防火等级为A60。

4.抗震等级：本司钻房放置在钻井平台上，整体相对于平台面的相对震动为2-5HZ。

5.防护等级：室内所有电器插接件均具有权威机构认证书，防护等级为IP56。

6.保温性能：本司钻房整体满足工作环境-30℃～55℃、相对湿度93％的工作环境。

7.保温材料：本司钻房采用50毫米厚度保温岩棉，具有隔热、防腐、防寒的效果。

8.噪音等级：本司钻房在关闭状态下噪音小于75分贝。

9.亮度等级：本司钻房室内亮度为200LUx。

三、      控制

1.      使用司钻房时，应先检查钻机的供电、供气情况及电控房、发电房的工作情况，以及钻机的绞车、转盘、固控区各工作机械的情况。

2.      使用司钻房时，打开电源、气源后，应对司钻房内的设备、仪表、操作件等作一些必要的检查。在上述部件均能正常使用的情况下，才能使用司钻房。

3.      司钻房的操作件分布在前面的三个司钻台及电控箱上。具体安装内容和布置请参见附图。

4.      左司钻台上主要操控：

左司钻台上主要操控气动部分，上面是气动压力的显示，下面是各气动阀的操作；有总气源，转盘惯刹，风动旋扣器，中间轴高低速，防碰解除，防碰释放以及雨刮器的控制。

注意：在左司钻台上，也有一个独立的涡流刹车手柄，可以和主令开关分别使用，两者是或的关系。

在主令开关外侧，有一个直流紧停按钮，可以在紧急时，关掉直流电源。

5.       前司钻台上主要操控

前司钻台上有钻井参数显示仪，指重表，滚筒轴高低速以及伊顿刹车的控制；右边还有盘刹的操纵手柄和盘刹的紧停按钮。在正式使用前，应对盘刹手柄和盘刹紧停按钮进行测试。在两者均能可靠工作后，才能启用司钻房。

6.       右司钻台上主要操控

    右司钻台上主要是电气部分的控制，包括泥浆泵，绞车，转盘，自动送钻以及左右猫头的控制；还有西门子触摸屏和指示灯；上面是工业电视的控制箱；具体操作方法和注意事项请阅读电控部分手册。

7. 气控原理

本钻机的滚筒轴高低速离合器、中间轴高低速离合器、应急电机离合器、电机刹车及转盘惯刹、旋扣器均使用气控阀进行控制。

在滚筒轴高低速电磁阀前，还串连一个常开型气控阀。当过卷阀来气时，可使气控阀翻转，使滚筒轴离合器脱开。过卷阀来气时，也使盘刹急停阀通气，使液压盘刹实现紧急制动。

在使用钻机时，应经常对过卷阀进行试验，应保证过卷后能使绞车紧急制动。

8.       过卷阀的处理

过卷阀动作后，滚筒轴离合器脱开，液压盘刹实现紧急制动。这时，在用盘刹手柄刹住绞车的情况下，按下防碰解除按钮（在左司钻台上），再缓缓松开盘刹手柄，使大钩下降，直到钢丝绳与过卷阀的直杆分开。再按下盘刹紧停。这时，去绞车处使过卷阀复位。再按一下余气释放按钮（在左司钻台上），放掉过卷阀后气管中的余气，使气控阀恢复正常。绞车又能正常工作。

四、      结构

1.       司钻房外墙为2.5毫米不锈钢板,内墙板为2毫米不锈钢板，室内面板为2.5毫米不锈钢板.

2.       司钻房外部供电为220V/50HZ，房内所配电器设备应与其相符，电器及插接件均满足防爆要求。

3.       司钻房结构美观大方、结构紧凑、布局合理。

4.       铭牌为中英文对照，且整体腐蚀，字样美观大方。

5.       司钻房气路管线安全可靠。

6.       司钻房设有合理的减震设施，可保证在使用过程中尽量不发生震动。

7.       房体为不锈钢材质，底座为普通钢材，操作台为不锈钢结构，防爆电控箱，采用夹胶玻璃，顶层带有可翻转的防护不锈钢丝网，注意必须防水，前部和四周玻璃处均设安全防护栏。所有玻璃均安装百叶窗（顶部除外）。

五、      司钻房配置

司钻控制房主体、工业监视系统、音频系统、气路管线、防爆空调、防爆电暖器、防爆灯、司钻控制房内所有防爆接线盒及开关、司钻座椅、盘刹控制系统操作台、干粉灭火器、气喇叭等。

1.司钻电控系统按照用户要求安装到位。

2、盘式刹车按照用户原理图以及接线要求安装连接到位。

3.司钻控制台的气路及液路控制统一布置，布置充分考虑了司钻的操作习惯和现场维修，满足人机工程要求。

4.四画面工业电视监控系统安装到位，操作简单，可视效果好。

5.房内安装直径350毫米的指重表、记录仪，安装连接可靠，系统测试无错接、漏油。

6.司钻房内顶部和前部均设置雨刮器，配置喊话系统一套（麦克风、功放、高音喇叭）；2X40W防爆荧光灯一盏；防爆应急灯一盏；2公斤二氧化碳灭火器2套；防火杠杆锁2套，按要求固定连接，检测后运行正常。

7.1.5P分体式防爆空调固定、安装检测后运行正常。

8.电路铺设采用暗线，用阻燃橡胶电缆穿阻燃管，采用三相五线制。（照明和电器分设）烟雾报警器、消防应急灯和漏电保护装置、接地桩等均按国际标准制作或采购，符合相关国际标准。

系统采用防爆、防震、防潮和防火等措施，符合安全要求。
　　电控系统安装在一个具有撬座的房子内，系统与各外部设备的电缆连接在房子的一端及侧面。预留有连接插座。 
　　电控房具有良好的保温和防渗漏性能。外蒙皮选用钢板焊接制成，外表喷漆。内蒙皮采用拉铆结构，内外蒙皮之间充填发泡保温材料，外接引线插座板有防雨淋结构。 房内配有双制空调，温度可控。具有防火、防潮、密封和隔热等适合于在沙漠环境中工作的功能。并配备有温度报警，应急照明等装置。MCC柜采用插拔式抽屉结构，以便维修更换。司钻控制台为内压防爆式，并有减压装置。电控房整体防喷淋，仪表和信号灯都带有玻璃罩。

司钻集中控制系统特点

1、司钻控制房系板式加护栏结构，内置空调设备，安全玻璃 窗视野开阔（便于观察钻井设备的工作状况），安装的四路监视器和扩音器便于钻井区域内的信息交流。

2、司钻控制房安装了气/液/电控制件，PLC 和触摸式液晶显示屏， 实现各项钻井功能的控制和 显示。

3、电机主令开关和盘式刹车的控制伐安装在转椅两侧的控制箱上，可随转椅转动±30°，舒适的 又功能性的转椅为司钻提供人性化的工作环境。

4、控制箱采用正压防爆安全型。

▲ 功能

PLC 交互综合处理操作指令；

液晶屏多画面显示钻井设备运行状况及参数；

工业电视四画面观察二层台及泵房；         

绞车操作手柄实现绞车运行控制；

配备远程诊断系统。

▲ 仪表

监测并报警参数: 钻压, 转盘转速, 转盘扭矩, 吊钳扭矩, 泵冲次, 泵压, 立管压力, 井口泥 浆返回量, 井深, 泥浆池(含泥浆补偿罐)体积各参数.

▲ 司钻房技术参数

尺寸：长× 宽× 高=2.5×2.5×2.5 (m)

交流供电: 220v±20%, 50Hz±10%,

转盘转速:1-300rpm,转盘扭矩:0-100KNM,

吊钳扭矩: 0-200KNM,

泵(1,2,3)冲:0-200SPM, 泵压: 0-40MPa,                

井口泥浆返回量: 0-100%,泥浆池液面高度: 0- 5m,

井深: 0-9999m,  仪表精度: 显示±2.5% /记录±1.0%.