TopDriv_v1.1

1、Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 1 of 202北北 石石 顶顶 驱驱 电电 控控 系系 统统 培培 训训BPM TOPDRIVE ELECTRICAL SYSTEM一起交流，共同提高一起交流，共同提高Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 2 of 202Information and TrainingBPM TOPDRIVE ELECTRICAL SYSTEM北石顶驱电控系统培训北石顶驱电控系统培训安全须知安全须知系统概述系统概述顶驱操作顶驱操作WinCC系统系统系统程序系统程序 系

2、统硬件系统硬件Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 3 of 2021：安全须知安全须知1.禁止带电作业，不要带电打开具有高电压处的安全遮挡物、不要带电维修或拆除任何电气元件、不要带电拔插电缆插头。2.不要在有可燃气体环境下带电打开接线箱或操作台。3.在整流器运行或直流母线电压降到安全范围以下（DC 24V）前，不要试图更换直流母线与逆变器之间的直流保险，否则会危及人身和设备安全。4.需要对整流器或逆变器或电机维修时，请将主开关（3WL）上的钥匙开关向右旋转（锁定位），以避免错误操作。5.整流器和逆变器不能用高阻表检测绝缘，否则高测试电压会损

3、坏设备。6.司钻台在通电时必须保持保护气体压力，在司钻台保护气体失压时，要尽快恢复压力或停钻并切断司钻台控制电源。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 4 of 2021：安全须知安全须知7.每台电机和控制箱必须正确连接到PE母排或PE线上。8.禁止解除任何软件和硬件中的安全连锁，必须解除时，在清除故障后，要尽快恢复功能允许的被旁路连锁。9.禁止非专业人员修改整流器和逆变器中设置的参数，否则可能损坏机械或电气设备，或者影响系统的正常操作。10. 在温度大于40，湿度大于95%或有凝露时，在启动空调降温、降湿前不要启动驱动器和其它控制电源。11

4、. 系统主电源意外断电半小时以上重新上电时，必须确认电气控制柜内无凝露。12. 在潮湿环境下，当电气室温度低于外界环境温度时，禁止长期或频繁打开电气室仓门，否则可能会在电气设备上产生凝露。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 5 of 2022.系统概述系统概述 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 6 of 2022.系统概述系统概述Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 7 of 2022.系统概述系统概述Siemens Factory

5、Automation Engineering Ltd.P 8 of 2022.系统概述系统概述 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 9 of 2022.系统概述系统概述 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 10 of 2022.系统概述系统概述 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 11 of 2022.系统概述系统概述 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 12 of 2022.系统

6、概述进线柜系统概述进线柜 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 13 of 2022.系统概述整流柜系统概述整流柜 顶驱装置刚停机时，逆变顶驱装置刚停机时，逆变柜中的高压大电容正在放电，此时禁柜中的高压大电容正在放电，此时禁止打开整流器和逆变器的柜门。止打开整流器和逆变器的柜门。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 14 of 2022.系统概述逆变柜系统概述逆变柜 【编码器选择】开关：用于选择编码器信号。两台主电机上分别装有一个编码器，用此开关选择哪个编码器信号有效；“0”位表示A电机编码

7、器有效，“1”位表示B电机编码器有效。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 15 of 2022.系统概述系统概述PLC/MCC Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 16 of 2022.系统概述本体站系统概述本体站 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 17 of 2022.系统概述液压源系统概述液压源 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 18 of 2023.系统概述司钻台系统概述

8、司钻台 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 19 of 2023.顶驱操作顶驱操作 1.启动前的检查启动前的检查 1)检查确认机械和液压系统准备就绪。 2)检查电气系统控制柜和司钻操作台的操作元件和仪表，使其处于初始状态。 3)按下【复位/静音】按钮3秒钟，测试司钻操作台所有指示灯。2.上电上电3.启动系统启动系统Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 20 of 202停止系统：停止系统：1）将司钻操作台钻井【转速设定】手轮回零位，【旋转方向】开关扳到“停止”位，逆变器停止工作，顶驱装置停

9、止运行。2）将【系统总起】开关扳到“停止”位置，系统给整流器停止信号，然后延时断开主空开，系统停机。主空开断开后，方可切断控制电源主空开断开后，方可切断控制电源。3.顶驱操作停止顶驱操作停止Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 21 of 2023.顶驱操作液压源顶驱操作液压源 液压系统启停液压系统启停1.本地启停液压系统2.司钻台启停液压系统3.液压系统冷却液压站在本地启动权限高于远程控制。在检修时必液压站在本地启动权限高于远程控制。在检修时必须断开电源开关，确保人身和设备安全。须断开电源开关，确保人身和设备安全。液压站在本地控制模式。操作

10、液压站在本地控制模式。操作【急停急停】开关，液压开关，液压站不会停止。站不会停止。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 22 of 2023.顶驱操作主电机加热顶驱操作主电机加热 主电机加热主电机加热1.顶驱装置主电机加热器电源正常且主电机未运行时，可以通过PLC/MCC柜门上的【电机加热】开关，启停加热器，通过PLC/MCC柜的加热器指示灯指示运行状态。2.PLC系统正常时，加热器与主电机连锁。 如果在加热器工作时启动主电机，加热器将自动停止运行。主电机运行时，不能启动加热器冷却如果长期降雨或顶驱装置较长时间未运行如果长期降雨或顶驱装置较长

11、时间未运行, 在启动顶驱装置之前，应先加热两在启动顶驱装置之前，应先加热两台主电机，以保证其干燥和绝缘性，从而保证主电机能正常安全地工作。台主电机，以保证其干燥和绝缘性，从而保证主电机能正常安全地工作。 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 23 of 2023.顶驱操作主电机冷却顶驱操作主电机冷却顶驱装置的冷却风机装在主电机上端，可通过司钻台顶驱装置的冷却风机装在主电机上端，可通过司钻台【风机风机】开关操作：开关操作：1.司钻操作台的【风机】开关扳到“开”位置，将直接启动主电机风机。2.【风机】开关扳到“关”位置，停止主电机风机和驱动柜风机

12、，但是在主电机运行状态，不管【风机】开关位置如何，风机均不会停止。3.【风机】开关扳到“自动”位置时，顶驱系统启动时，自动启动主电机风机；顶驱系统停止运行后，风机延时后自动停止。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 24 of 2023.顶驱操作刹车顶驱操作刹车 1.顶驱主电机启动之前， 【刹车】开关扳到“制动”位置。2.顶驱主电机启动之前， 【刹车】开关扳到“制动”位置。3.【刹车】开关位于“自动”位置时。4.【刹车】开关置于“松开”位置。刹车只有在钻井工作方式才能动作刹车只有在钻井工作方式才能动作。Siemens Factory Auto

13、mation Engineering Ltd.P 25 of 2023.顶驱操作钻井顶驱操作钻井 1.钻井操作钻井操作2.倒扣模式倒扣模式3.速度控制与扭矩限定速度控制与扭矩限定4.停止钻井操作停止钻井操作使用钻井模式下的反转功能时，注意钻井扭矩的设定值。使用钻井模式下的反转功能时，注意钻井扭矩的设定值。防止钻杆松扣造成事故。防止钻杆松扣造成事故。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 26 of 2023.顶驱操作反向扭矩释放顶驱操作反向扭矩释放 1.【转速设定】手轮与【刹车】开关不动，保证主电机持续输出扭矩，缓慢减小【钻井扭矩限定】手轮扭矩

14、限定值，使主电机输出扭矩慢慢减小，钻具缓慢反转，直到手轮给定值为零，钻具反转速度降为零。2.【钻井扭矩限定】手轮不动，【转速设定】手轮回到“零位”，电机停止输出，系统刹车。【操作模式】开关与【旋转方向】开关位置保持不变，【刹车】开关 “松开”，钻具开始缓慢反转，司钻根据反转速度，选择合适时机操作【刹车】开关“制动”，以保证钻具接头不被甩开；重复上述过程，直到钻具反转速度降为零。释放反向扭矩时存在钻具被甩开的危险，必须严格按照操作规程进行释放反向扭矩时存在钻具被甩开的危险，必须严格按照操作规程进行操作；操作中必须严格控制钻具反转速度，防止发生事故。操作；操作中必须严格控制钻具反转速度，防止发生事

15、故。 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 27 of 2023.顶驱操作上、卸扣操作顶驱操作上、卸扣操作 1.回转头操作回转头操作2.背钳操作背钳操作3.上扣操作上扣操作单根上扣单根上扣立根上扣立根上扣4.卸扣操作卸扣操作Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 28 of 2023.顶驱操作吊环操作顶驱操作吊环操作 1.操作司钻台【吊环回转】开关可以控制吊环正转或反转。2.司钻台【吊环倾斜】开关可实现吊环前倾和后倾的控制。3.按下【吊环中位】按钮，吊环将回到中位。进行此操作时，一定要注意防止

16、吊卡碰撞钻具。4.司钻操作台【辅助操作】开关位于“开”位置，且辅助操作盒使能指示灯亮时，操作辅助操作盒相应开关可同样实现上述功能。辅助操作盒操作与司钻台操作互锁。吊环倾斜油缸的最大承重为吊环倾斜油缸的最大承重为2吨，吊装钻铤等过重物体时，必须保持吨，吊装钻铤等过重物体时，必须保持吊环在吊环在“中位中位”状态，即吊环倾斜油缸处于不出力状态。状态，即吊环倾斜油缸处于不出力状态。 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 29 of 2023.顶驱操作顶驱操作IBOP操作操作 1.顶驱装置停止状态下 ，可以通过【IBOP】开关控制IBOP动作。2.在进

17、行测井等作业时，为了保证IBOP不会夹断井下电缆，可通过PLC柜【IBOP锁定】钥匙开关，锁定IBOP在“禁用”位置。具体操作步骤如下：将司钻台【IBOP】扳到“开”位置，打开IBOP。将PLC/MCC柜上的【IBOP锁定】扳到“禁用”位置，锁定IBOP。测井等作业结束后，将PLC/MCC柜上的【IBOP锁定】扳到“使能”位置， IBOP可通过司钻台【IBOP】开关控制。测井等作业结束，为保证测井等作业结束，为保证IBOP可靠控制，须将可靠控制，须将PLC/MCC柜柜【IBOP锁定锁定】扳到扳到“使能使能”位置，司钻台位置，司钻台【IBOP】开关方可控制开关方可控制IBOP动作。动作。Siem

18、ens Factory Automation Engineering Ltd.P 30 of 2023.顶驱操作急停操作顶驱操作急停操作 系统出现紧急情况需要紧急停止时，操作人员可就近按下任意一个系统出现紧急情况需要紧急停止时，操作人员可就近按下任意一个【急停急停】按钮按钮，顶驱系统所有设备快速停机（液压站，顶驱系统所有设备快速停机（液压站【泵启动泵启动】开关处于开关处于“自动自动”位置）：位置）：1.按下【急停】按钮后，在执行下列步骤之前，不允许进一步操作：2.司钻台【转速设定】手轮回到零位，【旋转方向】开关扳到“停止”位置，【操作选择】开关扳到钻井位置。3.PLC/MCC柜上的【系统总起】

19、开关扳到“关”位置。4.排除紧急情况，确认系统无故障报警。5.复位【急停】按钮。6.PLC/MCC柜上的【系统总起】开关扳到“开”位置，重新启动装置。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 31 of 2023.顶驱操作故障顶驱操作故障/报警报警 故障分为故障分为4类：类：1.装置故障：驱动装置本机故障，系统急停。2.通讯故障：PROFIBUS现场总线任一子站通讯中断（选择EL电气通道时，顶驱本体子站通讯中断不报故障），系统急停。3.电气故障1：进线柜主空开、辅助电源空开、I/O电源、司钻台控制电源、急停等故障，系统将紧急停车。4.电气故障2：

20、UPS进线电源，液压站电源等，系统将自动按照正常停车状态降速停车。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 32 of 2023.顶驱操作编码器操作顶驱操作编码器操作 编码器切换编码器切换1.当编码器发生故障时，工控机的上位监控系统会给出相应的文字报警提示。此时，可操作【编码器切换】开关，依靠另一台编码器信号工作。2.应定期（两周）进行编码器切换，使两个编码器交替运转，确保其性能可靠。无编码器运行无编码器运行1.当系统2台编码器全部发生故障时，可操作【无编码器运行】开关，系统切换到频率控制方式（无编码器运行）。2.请及时更换编码器或排除故障。系统

21、在无编码器运行状态，转矩控制精度降低，且无法完成上、卸系统在无编码器运行状态，转矩控制精度降低，且无法完成上、卸扣操作，为确保驱动系统性能可靠，应及时修复损坏的编码器。扣操作，为确保驱动系统性能可靠，应及时修复损坏的编码器。 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 33 of 2023.顶驱操作电气通道操作顶驱操作电气通道操作 在每次停止电气系统之前（包括在每次停止电气系统之前（包括CPU重新启动），必须将重新启动），必须将【通道通道选择选择】开关回到开关回到“DP”位置，否则有可能引起辅助系统误动作。位置，否则有可能引起辅助系统误动作。在顶驱

22、系统本体子站在顶驱系统本体子站PROFIBUS通讯中断之后，系统可通过电气通道操作：通讯中断之后，系统可通过电气通道操作：1.将系统【系统总起】复位到“关”位置，将司钻台所有开关复位到初始位置。2.将PLC/MCC柜上的【通道选择】开关扳到“EL”位置，【系统总起】开关扳到“开”位置，使系统切换到应急操作模式。3.PLC系统控制信号通过多芯电缆发送到本体子站，此时除主电机温度与减速箱润滑油温、油压信号不能采集入本体站以外，其他一切操作与正常工况下相同，主电机可正常运行，顶驱装置仍可继续工作，但必须尽快排除通讯故障。Siemens Factory Automation Engineering L

23、td.P 34 of 2023.顶驱操作应急操作顶驱操作应急操作 在司钻台应急模式下，系统无安全连锁，操作人员必须谨慎操在司钻台应急模式下，系统无安全连锁，操作人员必须谨慎操作，以避免损坏机械设备和发生人身事故。作，以避免损坏机械设备和发生人身事故。当当PLC/MCC柜中的柜中的CPU发生故障不能正常运行时，可以采取应急操作模式，但应尽快发生故障不能正常运行时，可以采取应急操作模式，但应尽快地更换新的地更换新的CPU以保证在较短时间内恢复正常工作：以保证在较短时间内恢复正常工作：1.将【系统总起】开关扳到“关”位置，司钻台所有开关复位到初始位置。2.将液压站【液压泵启停】开关扳到“启动”位置。

24、3.将PLC/MCC柜上的【通道选择】开关扳到“EL”位置，使系统切换到应急操作模式。4.将【风机】开关扳到“开”位置，启动主电机风机。5.【系统总起】开关扳到“开”位置，驱动装置就绪。6.确认冷却风机启动之后，【旋转方向】开关扳到“正转”或“反转”位置，主电机启动，主轴以固定转速按所选转向运行。Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 35 of 2024.WinCC系统系统电源系统电源系统 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 36 of 2024.WinCC系统系统顶驱系统顶驱系统 Sie

25、mens Factory Automation Engineering Ltd.P 37 of 2024.WinCC系统系统网络结构网络结构 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 38 of 2024.WinCC系统系统控制状态控制状态 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 39 of 2024.WinCC系统系统辅助系统辅助系统 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 40 of 2024.WinCC系统系统系统趋势系统趋势 Siemens

26、 Factory Automation Engineering Ltd.P 41 of 2024.WinCC系统系统报警记录报警记录 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 42 of 2024.WinCC系统系统系统登录系统登录 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 43 of 2024.WinCC系统系统系统设定系统设定 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 44 of 2024.WinCC系统系统退出系统退出系统 Siemens Fac

27、tory Automation Engineering Ltd.P 45 of 2024.系统程序下载系统程序下载 PLC程序可以被下载到程序可以被下载到CPU中或从中或从CPU上载到编程器中。上载到编程器中。当更换当更换CPU或或CPU程序丢失后可以采取两种方法恢复程序：程序丢失后可以采取两种方法恢复程序：1.一种方法是在断电状态下将存有程序的存储卡插入新CPU，重新上电后，程序将自动加载到CPU中。2.另一种方法是通过编程器在线下载程序，编程器同样可在线上载程序并保存在硬盘或软盘中。上载和下载操作只能由相关专业人员进行。上载和下载操作只能由相关专业人员进行。Siemens Factory

28、Automation Engineering Ltd.P 46 of 2024.系统程序在线系统程序在线 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 47 of 2024.系统程序模块信息系统程序模块信息 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 48 of 2024.系统程序系统程序BUFFER Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 49 of 2024.系统程序系统程序BUFFER Siemens Factory Automation Engin

29、eering Ltd.P 50 of 2025.系统硬件系统硬件空气开关空气开关 Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 51 of 2025.系统硬件系统硬件CPU SF系统故障常亮 (红色)硬件或软件错误或损坏BUSF总线故障常亮/闪动 (红色)网络系统错误或站点丢失DC5V内部电源常亮 (绿色)CPU电源正常FRCE强制输出常亮(绿色)编程器强制输出RUNCPU 运行常亮(绿色)CPU 运行状态STOPCPU 停止常亮/闪动 (黄色)CPU 停止状态CPU 电源和电源和 CPU 315-2DPCPU模块状态指示灯模块状态指示灯Siemens Factory Automation Engineering Ltd.P 52 of 2025.系统硬件系统硬件CPU存储卡存储卡清除存储卡程序之前必须确认留有备份程序。清除存储卡程序之前必须确认留有备份程序。 CPU前面的存储卡在前面的存储卡在CPU断电后可