变频钻机电控装置及其控制方法

905 编辑：中冶有色技术网来源：山东汉德自动化控制设备有限公司

2023-12-18 16:07:19

权利要求书： 1.一种变频钻机电控装置，包括：控制系统、多台电机和多台变频器，所述电机的数量和变频器数量相同，在变频器的出线端设置交流接触器，其特征在于，在控制系统中存储有多台变频器分别控制电机的支配模式，在不同的支配模式下，同一变频器可控制不同的电机，将多台变频器的控制字和状态字分别分为多个数据块，控制系统在接收到选择支配模式的请求后，将与支配模式相对应的控制字发送给变频器，并接收变频器反馈的状态字，变频器根据状态字控制电机启动。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制系统根据接收变频器反馈的状态字，将所述状态字与选择的支配模式进行对比，对比结果一致后，交流接触器吸合控制电机启动，交流接触器将吸合的状态反馈给控制系统，控制系统进行状态判断，确保交流接触器吸合。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述控制系统将多台电机的控制数据建立多个数据类型，将多个数据类型分别写入到对应的变频器的控制字和状态字。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电机为四台。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据类型包括手轮给定、电机急停、辅助电机反馈和当前电机速度。

6.一种变频钻机电控装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：控制系统中存储有多台变频器分别控制电机的支配模式；

控制系统接收用户选择的支配模式，在不同的支配模式下，同一变频器可控制不同的电机，将多台变频器的控制字和状态字分别分为多个数据块；

根据支配模式查找与支配模式相匹配的控制字，将查找到的控制字发送给变频器；

控制系统接收变频器反馈的状态字；

变频器根据状态字控制电机启动。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：控制系统根据接收变频器反馈的状态字，将所述状态字与选择的支配模式进行对比，对比结果一致后，交流接触器吸合控制电机启动，交流接触器将吸合的状态反馈给控制系统，控制系统进行状态判断，确保交流接触器吸合。

8.如权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，还包括：控制系统将多台电机的控制数据建立多个数据类型，将多个数据类型分别写入到对应的变频器的控制字和状态字。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述电机为四台。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述数据类型包括手轮给定、电机急停、辅助电机反馈和当前电机速度。

说明书：一种变频钻机电控装置及其控制方法技术领域[0001] 本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种变频钻机电控装置及其控制方法。背景技术[0002] 石油变频电动钻机在使用过程中，通过变频器控制电机的运转。变频电动钻机在现场使用过程中有几个明显的缺点:

[0003] 第一、一台变频器只能控制一台电机，浪费变频器多功能的资源。[0004] 第二、当电机出现问题时，由于是一对一控制，井队现场无法及时更换或者更换周期长，将影响正常生产。

[0005] 第三、变频器出现问题时，维修时间长，故障点不易排除，也会对井队生产造成不利的影响。

[0006] 第四、当绞车的变频器或者电机出现问题时，井队只能通过应急电机起钻，增加了不确定的风险。

发明内容[0007] 针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种变频钻机电控装置及其控制方法，实现在不同的支配模式下同一变频器可控制不同的电机，提高井队工作效率，降低维修

成本。

[0008] 第一方面，本发明实施例提供的一种变频钻机电控装置，包括：控制系统、多台电机和多台变频器，所述电机的数量和变频器数量相同，在变频器的出线端设置交流接触器，

在控制系统中存储有多台变频器分别控制电机的支配模式，在不同的支配模式下，同一变

频器可控制不同的电机，将多台变频器的控制字和状态字分别分为多个数据块，控制系统

在接收到选择支配模式的请求后，将与支配模式相对应的控制字发送给变频器，并接收变

频器反馈的状态字，变频器根据状态字控制电机启动。

[0009] 可选地，控制系统根据接收变频器反馈的状态字，将所述状态字与选择的支配模式进行对比，对比结果一致后，交流接触器吸合控制电机启动，交流接触器将吸合的状态反

馈给控制系统，控制系统进行状态判断，确保交流接触器吸合。

[0010] 可选地，控制系统将多台电机的控制数据建立多个数据类型，将多个数据类型分别写入到对应的变频器的控制字和状态字。

[0011] 可选地，电机为四台。[0012] 可选地，数据类型包括手轮给定、电机急停、辅助电机反馈和当前电机速度。[0013] 第二方面，本发明实施例提供的一种变频钻机电控装置的控制方法，包括以下步骤：

[0014] 控制系统中存储有多台变频器分别控制电机的支配模式；[0015] 控制系统接收用户选择的支配模式，在不同的支配模式下，同一变频器可控制不同的电机，将多台变频器的控制字和状态字分别分为多个数据块；

[0016] 根据支配模式查找与支配模式相匹配的控制字，将查找到的控制字发送给变频器；

[0017] 控制系统接收变频器反馈的状态字；[0018] 变频器根据状态字控制电机启动。[0019] 可选地，还包括：控制系统根据接收变频器反馈的状态字，将所述状态字与选择的支配模式进行对比，对比结果一致后，交流接触器吸合控制电机启动，交流接触器将吸合的

状态反馈给控制系统，控制系统进行状态判断，确保交流接触器吸合。

[0020] 可选地，还包括：控制系统将多台电机的控制数据建立多个数据类型，将多个数据类型分别写入到对应的变频器的控制字和状态字。

[0021] 可选地，电机为四台。[0022] 可选地，数据类型包括手轮给定、电机急停、辅助电机反馈和当前电机速度。[0023] 本发明的有益效果：[0024] 本发明实施例提供的一种变频钻机电控装置，具有多种支配模式，实现在不同的支配模式下同一变频器可控制不同的电机，提高井队工作效率，降低维修成本。

[0025] 本发明实施例提供的一种变频钻机电控装置的控制方法，实现多种支配功能，在不同的支配模式下同一变频器可控制不同的电机，提高井队工作效率，降低维修成本。

附图说明[0026] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件

或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

[0027] 图1示出了本发明第一实施例所提供的一种变频钻机电控装置的结构框图；[0028] 图2示出了本发明第二实施例所提供的一种变频钻机电控装置的控制方法的流程图；

[0029] 图3示出了本发明第三实施例所提供的一种变频钻机电控装置的控制方法的流程图。

具体实施方式[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发

明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施

例，都属于本发明保护的范围。

[0031] 应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整

体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

[0032] 还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上

下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

[0033] 还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

[0034] 如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为 “当... 时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”

或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于

确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

[0035] 需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

[0036] 如图1所示，示出了本发明第一实施例所提供的一种变频钻机电控装置的结构框图，该装置包括：控制系统、多台电机和多台变频器，所述电机的数量和变频器数量相同，在

变频器的出线端设置交流接触器，在控制系统中存储有多台变频器分别控制电机的支配模

式，在不同的支配模式下，同一变频器可控制不同的电机，将多台变频器的控制字和状态字

分别分为多个数据块，控制系统在接收到选择支配模式的请求后，将与支配模式相对应的

控制字发送给变频器，并接收变频器反馈的状态字，变频器根据状态字控制电机启动。

[0037] 在本实施例中，根据井队现场配置的DW变频器、RT变频器、MP1变频器、MP2变频器共四台变频器，设置的四种支配模式如表1：

[0038] 变频器1 变频器2 变频器3 变频器4

支配模式一 DW RT MP1 MP2

支配模式二 MP2 DW RT MP1

支配模式三 MP1 MP2 DW RT

支配模式四 RT MP1 MP2 DW

[0039] 表1 支配模式表[0040] 支配模式一：变频器1控制DW电机、变频器2控制RT电机、变频器3控制MP1电机、变频器4控制MP2电机；支配模式二：变频器1控制MP2电机、变频器2控制DW电机、变频器2控制

RT电机、变频器3控制MP1电机；支配模式三：变频器1控制MP1电机、变频器2控制MP2电机、变

频器3控制DW电机、变频器4控制RT电机；支配模式四：变频器1控制RT电机、变频器2控制MP1

电机、变频器3控制MP2电机、变频器4控制DW电机。通过支配模式表可知，无论四台变频器中

的哪台变频器出现故障无法使用，井队现场都可以有2种切换模式选择，不会出现因为变频

器无法启动而造成误工。在控制系统中，将4台变频器的控制字和状态字分别分为4个数据

块，在接收到用户选择的支配模式后，控制系统根据选择的支配模型，通过DP总线将控制字

发送给支配模式下的变频器，然后接收变频器反馈的状态字。

[0041] 在启动条件上，为了防止启动出错，控制系统根据接收变频器反馈的状态字，将所述状态字与选择的支配模式进行对比，对比结果一致后，交交流接触器将吸合的状态反馈

给控制系统，流接触器吸合控制电机启动，控制系统进行状态判断，确保交流接触器吸合。

控制系统通过将变频器反馈的状态字与选择的支配模式进行对比，对比一致才控制电机运

行，这样可以防止启动出错，控制系统接收到交流接触器吸合后的信号后会再进行一次判

断，保证交流接触器处于吸合状态。

[0042] 在控制系统将多台电机的控制数据建立多个数据类型，将多个数据类型分别写入到对应的变频器的控制字和状态字。电机为四台，包括绞车电机、泥浆泵电机、游车电机和

送钻电机。数据类型包括手轮给定、电机急停、辅助电机反馈和当前电机速度。例如：当选择

的支配模式一时，变频器1对应的是DW电机，读取的速度是游车的速度，变频器3对应的是

MP1电机，读取的是泥浆泵的泵冲。在支配模式三时，变频器1对应的是MP1电机，读取的速度

是泥浆泵的泵冲，变频器3对应的是DW电机，读取的速度是游车的速度。变频器切换通过在

变频器内部设置驱动数据组和电机数据组，设置的数据如表2所示。

[0043][0044] 表2变频器切换参数设置表[0045] 本发明实施例提供的一种变频钻机电控装置，具有多种支配模式，实现在不同的支配模式下同一变频器可控制不同的电机，提高井队工作效率，降低维修成本。

[0046] 在上述的第一实施例中，提供了一种变频钻机电控装置，与之相对应的，本申请还提供一种变频钻机电控装置的控制方法。请参考图2，其为本发明第二实施例提供的一种变

频钻机电控装置的控制方法的流程图。由于方法实施例基本相似于装置实施例，所以描述

得比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。下述描述的方法实施例仅仅是示

意性的。

[0047] 如图2所示，示出了本发明第二实施例提供的一种变频钻机电控装置的控制方法的流程图，该方法包括以下步骤：

[0048] 控制系统中存储有多台变频器分别控制电机的支配模式；[0049] 控制系统接收用户选择的支配模式，在不同的支配模式下，同一变频器可控制不同的电机，将多台变频器的控制字和状态字分别分为多个数据块；

[0050] 根据支配模式查找与支配模式相匹配的控制字，将查找到的控制字发送给变频器；

[0051] 控制系统接收变频器反馈的状态字；[0052] 变频器根据状态字控制电机启动。[0053] 本发明实施例提供的一种变频钻机电控装置的控制方法还包括：控制系统将多台电机的控制数据建立多个数据类型，将多个数据类型分别写入到对应的变频器的控制字和

状态字。电机为四台，包括绞车电机、泥浆泵电机、游车电机和送钻电机。数据类型包括手轮

给定、电机急停、辅助电机反馈和当前电机速度。

[0054] 如图3所示，示出了在本发明第三实施例提供的一种变频钻机电控装置的控制方法的流程图，本实施例与第二实施例的区别在于，该控制方法还包括：控制系统根据接收变

频器反馈的状态字，将所述状态字与选择的支配模式进行对比，对比结果一致后，交流接触

器吸合控制电机启动，交流接触器将吸合的状态反馈给控制系统，控制系统进行状态判断，

确保交流接触器吸合。控制系统通过将变频器反馈的状态字与选择的支配模式进行对比，

对比一致才控制电机运行，这样可以防止启动出错，控制系统接收到交流接触器吸合后的

信号后会再进行一次判断，保证交流接触器处于吸合状态。

[0055] 本发明实施例提供的一种变频钻机电控装置的控制方法，实现了多种支配模式，在不同的支配模式下同一变频器可控制不同的电机，提高井队工作效率，降低维修成本。

[0056] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依

然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进

行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术

方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。