交流變頻電動鉆機常規(guī)控制系統(tǒng)以S7-300PLC為控制核心，通過現(xiàn)場總線把數(shù)字化設備組成PROFIBUS-DP網(wǎng)絡，實現(xiàn)變頻器、整流器、智能遠程司鉆監(jiān)控、人機界面、自動送鉆、一體化儀表、電子防碰等系統(tǒng)間的高速通訊，上位工控機實施監(jiān)控、存儲各個系統(tǒng)的運行狀態(tài)并提出故障時的診斷報文。上位工控機4IPC、自動化級（PLC）、數(shù)字傳動級和司鉆操作臺通過PROFIBUS-DP總線連接，構(gòu)成網(wǎng)絡系統(tǒng)，參數(shù)雙向傳遞，顯示一體化鉆井儀表參數(shù)及畫面，各種狀態(tài)提示和幫助文本顯示，為鉆井工程創(chuàng)建數(shù)字化、信息化、智能化的管理平臺，最終實現(xiàn)對系統(tǒng)各裝置的遠程數(shù)據(jù)傳輸和故障監(jiān)控，優(yōu)化控制和檢測整個鉆井過程。

在石油鉆井生產(chǎn)領域，容錯和可靠性的要求越來越高，有故障引起的停機停鉆將會帶來巨大的經(jīng)濟損失。針對河南油田現(xiàn)場實際要求，控制系統(tǒng)應具備很好的冗余功能，保證系統(tǒng)正常工作。因此，在系統(tǒng)設計上應用冗余控制系統(tǒng)或高性能的S7-400H系統(tǒng)，整個系統(tǒng)硬件冗余,系統(tǒng)采用雙CPU、雙觸摸屏，雙I/O模塊和接口。與常規(guī)相比有3個特點：①整個系統(tǒng)硬件冗余,保證數(shù)據(jù)高速同步 ②觸摸屏及工控機之間分別都實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)，數(shù)據(jù)同步③CPU切換時不會有數(shù)據(jù)丟失，切換平滑無干擾.

S7-400系統(tǒng)是一個三級控制系統(tǒng)，由管理計算機、過程控制系統(tǒng)組成，2套系統(tǒng)同時工作，互為冗余，可以有效保證人以一套出現(xiàn)CPU、I/O模塊損壞或通訊中斷等故障時，另一套都能自動投入

與常規(guī)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)增加冗余控制系統(tǒng)、冗余網(wǎng)絡系統(tǒng)、冗余啟動系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠性。河南油田ZJ70DB鉆機控制系統(tǒng)采用西門子高性能的S7-400H系統(tǒng)，以實現(xiàn)鉆機司鉆智能化控制，實現(xiàn)絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵的全稱調(diào)速，確保鉆進安全、高效。2008年6月1日，在雙河油田畢深1井壓井作業(yè)時，ZJ70DB曾出現(xiàn)司控房與VFD房通訊突然中斷，造成絞車、鉆井泵、等設備操作實效，PC柜ET200電源故障造成電控組件大面積損壞，冗余控制系統(tǒng)和應急操作全部癱瘓。為此，河南油田技術人員對電控系統(tǒng)進行了一下整改和完善：

1     更換PC柜內(nèi)ET200M擴展架上模塊的供電方式，由以前的單電源供電改為三電源供電。

2     增加PO1S操作面板，在司控房和VFD通訊中斷、VFD內(nèi)部通訊中斷、CPU不能工作，通過手動修改裝置參數(shù)，利用OP1S操作面板在FVD房裝置上直接啟動1#、2#、3#、鉆井泵，以便快速建立井內(nèi)鉆井液循環(huán)。

3     在司控房和和VFD通訊中斷、VFD內(nèi)部通訊中斷、CPU不能工作時，會造成在司控房無法完成絞車與自動送鉆電動機的離合器的操作，還會使盤剎連鎖動作，盤剎操作實效，在司控臺內(nèi)不能解除盤剎連鎖能力，此時需手動操作閥門，掛合離合器和手動解除盤剎，利用自動送鉆的能耗制動動能，懸停鉆具，在自動送鉆裝置手動給定速度，上提或下放鉆具。

4          在司控房和和VFD通訊中斷、VFD內(nèi)部通訊中斷、CPU不能工作時，或主電機裝置、給定、通訊中斷，絞車失去動力，通過手動修改自動送鉆裝置參數(shù)，在VFD房啟動裝置，恢復絞車的提升能力。

5     在司控房和和VFD通訊中斷、VFD內(nèi)部通訊正常，工控機通訊正常的情況下，在工控機上增加一套應急界面程序，通過工控機應急界面啟動鉆井泵和絞車電動機。

為確保系統(tǒng)的可靠性，應進一步完善旁路應急系統(tǒng)，在司鉆臺上設計保留常規(guī)的絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵調(diào)速手輪、常規(guī)的指重表、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速儀表、轉(zhuǎn)盤電流儀表，以便在應急情況下使用。