勝利海洋鑽井公司是我國唯一一家從事淺海、極淺海鑽井作業的專業化公司。現有鑽井平台八座，其中勝利九號鑽井平台是1995 年底從美國引進的
，為三樁自升式懸臂梁結構，作業水深30m ，鑽井能力7000m 。其可控矽係統(SCR）是美國ISC 公司於1978 年(nian)設(she)計(ji)製(zhi)造(zao)的(de)。在(zai)過(guo)去(qu)兩(liang)年(nian)的(de)鑽(zuan)井(jing)作(zuo)業(ye)中(zhong)
，暴(bao)露(lu)出(chu)了(le)許(xu)多(duo)弊(bi)端(duan)，多(duo)次(ci)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)
，影(ying)響(xiang)了(le)鑽(zuan)井(jing)生(sheng)產(chan)的(de)順(shun)利(li)進(jin)行(xing)

，不(bu)能(neng)很(hen)好(hao)地(di)滿(man)足(zu)鑽(zuan)井(jing)生(sheng)產(chan)的(de)需(xu)要(yao)。為(wei)此(ci)，對(dui)平(ping)台(tai)的(de)SCR係統進行了技術改造。經過兩個鑽井井組的實驗運行
，各項性能指標達到了預期效果。

 

此項改造，為海洋鑽井平台SCR係統采用數字化智能控製探索出了一條新的思路。

2 原SCR 係統故障分析及改造方案的提出
勝利九號鑽井平台的SCR係統是1978 年設計製造
，由於設備老化

，元件陳舊等原因多次出現故障，主要表現為：控製係統運行不可靠，靈敏度低，引起設備誤動作
；保護功能不完善，缺乏電流限製和功率限製，曾發生過燒毀可控矽的嚴重事故
；在(zai)大(da)負(fu)荷(he)時(shi)造(zao)成(cheng)憋(bie)車(che)現(xian)象(xiang)
，給(gei)柴(chai)油(you)機(ji)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)造(zao)成(cheng)極(ji)大(da)的(de)壓(ya)力(li)，給(gei)日(ri)常(chang)設(she)備(bei)檢(jian)修(xiu)帶(dai)來(lai)很(hen)大(da)的(de)不(bu)便(bian)，容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)井(jing)下(xia)複(fu)雜(za)情(qing)況(kuang)
，不(bu)能(neng)很(hen)好(hao)地(di)滿(man)足(zu)鑽(zuan)井(jing)生(sheng)產(chan)的(de)需(xu)妥(tuo)。此(ci)外(wai)，由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)原(yuan)因(yin)給(gei)頂(ding)部(bu)驅(qu)動(dong)鑽(zuan)井(jing)係(xi)統(tong)的(de)安(an)裝(zhuang)和(he)調(tiao)試(shi)也(ye)會(hui)帶(dai)來(lai)麻(ma)煩(fan)。

 

鑒於以上原因，作者提出了利用可編程控製器對SCR係統改造的設想，並與電器維修中心協商論證，擬訂了可編程計算機控製器為中樞的SCR係統改造方案。經過一年時間的係統分析，考證及試驗
，在準確掌握各種工況的基礎資料後，於1998 年3 月對平台的SCR係統進行了改造。

采用可編程計算機控製器（Programmahle computer controlle 

，簡稱PCC）控製的智能化控製係統，其最大優點是可靠性強
、靈敏度高；具有故障自診斷和數據顯示功能，便於排除故障，電流限製合理，準確；保護停機與報警功能完善。大大提高了安全生產效率。

 

這次SCR 係統主要改造了控製係統，包括PCC 控製、觸發電路、電壓電流反饋電路等
，下麵將分別介紹。

3.1 可編程計算機控製器（PCC)

可編程計算機控製器（PCC）選用上海貝加萊工業自動化（上海）公司的2000 係列產品。可編程計算機控製器代表著一個全新的控製概念
，它集成了 可編程控製器（Programmable Logical controller ，簡稱PLC ）的標準控製功能和工業計算機的分時多任務操作係統功能。它能方便地處理開關量、模mo擬ni量liang
，進jin行xing回hui路lu調tiao節jie，並bing能neng用yong高gao級ji語yu言yan編bian程cheng，具ju備bei大da型xing機ji的de分fen析xi運yun算suan能neng力li。其qi硬ying件jian具ju有you獨du特te新xin穎ying的de插cha拔ba式shi模mo塊kuai結jie構gou

，可ke使shi係xi統tong得de到dao靈ling活huo多duo樣yang的de擴kuo展zhan和he組zu合he。軟ruan件jian也ye具ju備bei模mo塊kuai結jie構gou
，係xi統tong擴kuo容rong時shi隻zhi需xu在zai原yuan有you基ji礎chu上shang疊die加jia應ying用yong軟ruan件jian模mo塊kuai，其qi應ying用yong可ke從cong簡jian單dan的de邏luo輯ji控kong製zhi直zhi到dao複fu雜za的de分fen散san化hua控kong製zhi。可ke以yi說shuo
，PCC是這次改造後的SCR 係統的大腦中樞。在SCR係統中起了非常重要的作用。

B&R2003 係統是一種緊湊型的可編程計算機控製器，是這次改造的主要元件。它兼有中央智能和遠程智能，既能以自己的CPU 作獨立的控製器，並進行遠程擴展，又能和現場總線連接，作遠程I / O 模塊。B＆R2003 係統的結構也是模塊式的，所有的模塊尺寸都相同，擴展和應用非常靈活。還能提供不同的檢測功能，如I / 0 模塊電壓監控
、站電壓監控、排障監控、空閑周期監控、輸出監控等。

B＆R2003 係統的硬件包括以下幾個方麵：

( 1 ）處理器：Motorola+RISC ;
( 2 ）一個CPU 存儲容量：帶EPROM 和FLASHPROM 的模塊（100K ~16MRAM 和256K ~16MROM ) ;

( 3 ）數字I / 0 模塊：每個模塊八點（晶體管或繼電器）;

( 4 ）模擬I / O 模塊；每個模塊四個通道（電壓、電流等）;

( 5 ）基板，最多可放九個模塊
；

( 6 ）網絡及現場總線接口：CAN
、RS232 / RS485 / RS422 。

 

3.2 觸發電路

觸發電路板是根據SCR ON橋對觸發脈衝的要求而設置的。本次係統改造觸發電路采用CA6100數字型觸發板。CA6100觸發橋具有通用特性，用於控製可控矽的門極延遲觸發角，從而實現移相控製。

 

CA6100通用可控矽觸發板是以40 芯CMOS 大規模集成電路（專用芯片）為核心，利用鎖相關技術（PLL）和多芯片合成技術（ MCM ) ，根據壓控振蕩器（VCO ）鎖定的三相同步信號間的邏輯關係設計出的一種可控矽觸發係統。0～5V 的直流輸入電壓信號，可以控製輸出脈衝的移相範圍從5° 一175°可調。任何可調或手動輸出的電壓都可以很方便的與其連接
，以控製大功率可控矽的工作。它在計算機、模mo擬ni或huo數shu字zi調tiao節jie器qi與yu大da功gong率lv可ke控kong矽gui之zhi間jian形xing成cheng了le一yi個ge很hen好hao的de緩huan衝chong界jie麵mian
，一yi方fang麵mian，保bao證zheng可ke靠kao而er且qie有you效xiao的de傳chuan輸shu控kong製zhi信xin號hao，實shi現xian係xi統tong設she定ding的de控kong製zhi功gong能neng
；另一方麵，大大減輕了主電路對控製電路的幹擾，在計算機及控製電路失控時能夠自動保證主電路安全
，提高了係統工作的可靠性。

 

CA6100觸發電路板具有以下的優點：

( l ）輸出的三相觸發脈衝通過高頻同步脈衝分頻計數輸出
，因而具有高度的對稱性、均衡性和良好的控製線性度；

( 2 ）觸發板無需同步變壓器
，同步信號直接用高值電阻取自與可控矽相連的主回路
，自動實現與電網同步
；

( 3 ）觸發板集缺相保護、軟啟停等功能於一體

，功能密集程度較高；

( 4 ）具備相序自動測控核對能力

，從而使其在主電路與調節器的聯線上變得簡單、可靠，無需作任何調測便能投入運行
；

( 5 ）主觸發板與輔助觸發板相結合

，可以很方便的實現輸出12 個門極脈衝信號
，而不再需要另外一個獨立的門極延遲發生器。

 

3.3 其他元件

該係統的電流取樣信號采用1500A / 0.1A 三相全橋整流，並帶有微分反饋。電壓取樣信號是把主回路直流電壓分壓後取得。

 

4 功能介紹
這次SCR 係統改造
，較過去增加了電流限製、閃光報警
、數據顯示
、保護等功能、使SCR係統更為完善、安全、可靠。

 

4.1 電流限製

電dian流liu限xian製zhi功gong能neng可ke由you外wai部bu電dian位wei器qi設she定ding，也ye可ke以yi由you計ji算suan機ji內nei部bu設she定ding。對dui於yu不bu同tong的de設she備bei
，根gen據ju負fu載zai情qing況kuang不bu同tong，而er電dian流liu限xian製zhi不bu同tong。帶dai動dong泥ni漿jiang泵beng時shi，雙shuang電dian機ji電dian流liu限xian定ding為wei1400 A  
，由PCC 內部設定。帶動絞車時，單電機限定電流900A ，帶雙電機電流限定為1800 A，腳踏時減半，由PCC 內部設定。轉盤或頂驅為活動限製，由鑽台通過手輪電位器給定，通過PCC處理以後輸出響應。

 

4.2 報警和保護功能

(1)當主可控矽櫃內冷卻風機故障時，鑽台和可控矽室內SCR ON 指示燈同時頻閃（l 秒／次）。此時仍可強製使用

，但隻能維持10 分鍾（以手輪或腳踏啟動時計）, 10 分鍾以後封鎖觸發板並閃光報警（0.5 秒／次）。

(2）具有可靠的手輪封鎖功能，當手輪和腳踏均不啟動時，或啟動時手輪沒有回到零位
，觸發板均被封鎖，絕不產生失控間題。

(3）泥漿泵運行時，當電流超過1200 A時，鑽台和可控矽室內SCR ON指示燈頻閃（1 秒／次）警示。

(4）具有合理的腳踏功能。當腳踏啟動時，最大電流限製為電機電流的50 % 
，buhuichanshengbiechexianxiang。shoulunhejiaotakeyibingyong
，dangjiaocheshoulunqidongyiyidingdesuduyunxingshi，caixiajiaotakaiguan，jiaochezaiyuansududejichushangjiasuyunxing，bingqiejiaode“感覺”很好，即當手輪的速度為V 時，記手輪的百分比速度為VH % ，則餘下的（1 一VH % ）可由腳踏按行程均勻分擔。

(5）當各路開關選擇正確
，但回路開路時
，SCR 係統報警（l 秒／次）或停機並報警（0.5 秒／次）:

電流反饋回路開路時，報警；

電壓反饋回路開路時，報警；

手輪給定回路開路時，停機並報警；

腳踏給定回路開路時，報警，並使該回路無效；
轉盤或頂驅電流限製回路開路時，停機並報警。

（6）PCC 麵板可顯示可控矽所帶負載，可控矽的電壓、電流
，風機運行情況及報警原因，且報警有記憶功能。

5 結束語
改gai造zao後hou的de可ke控kong矽gui係xi統tong經jing過guo兩liang個ge鑽zuan井jing井jing組zu的de實shi驗yan運yun行xing
，各ge項xiang性xing能neng指zhi標biao均jun達da到dao了le預yu期qi設she計ji要yao求qiu
，改gai造zao取qu得de了le成cheng功gong。這zhe次ci可ke控kong矽gui係xi統tong改gai造zao實shi現xian了le鑽zuan井jing平ping台tai模mo擬ni控kong製zhi到dao數shu字zi智zhi能neng化hua控kong製zhi的de飛fei躍yue，為wei國guo內nei鑽zuan井jing平ping台tai可ke控kong矽gui係xi統tong數shu字zi化hua控kong製zhi探tan索suo出chu了le一yi條tiao新xin途tu徑jing。