随着陆上复杂油气井、超深油气田及海洋深水油气田的开发,以及科学钻探、钻井工艺技术的发展,迫切需要性能先进、自动化水平高的新型深井钻井装备。因此,深入研究钻机的司钻控制系统,对提高我国钻机的自动化水平有着重要的意义。针对现场总线司钻控制系统,本文首先在深入分析国内外石油钻机先进控制技术和成功经验的基础上,应用线路冗余技术,设计出基于PROFIBUS-DP现场总线的司钻控制系统网络。S7-300 PLC作为控制系统的主站,通过现场总线网络与上位机、人机界面和DP从站之间进行数据通讯。其次,使用编程软件STEP 7,对控制系统网络组态、编制控制程序。针对恒钻压自动送钻控制系统的时滞、时变、非线性等特点,设计出基于BP人工神经网络的钻压优化控制系统,实现自动送钻系统的智能控制。用Matlab对设计出的BP网络作了大量的仿真模拟实验,结果表明BP网络收敛速度较快,能够提高绞车下放速度的控制精度,满足自动送钻控制系统的要求。然后,依据司钻操作流程及监控保护对象,设计触摸屏操作系统和钻机工作参数监视系统两套人机界面。系统具有最佳的人机接口方式和友好的菜单模式界面,便于司钻实时操作与监控整个钻井过程,并且能够打印钻井过程数据。最后,简要论述了司钻控制系统的可靠性。司钻控制系统采用先进的矢量控制技术,能够对电机进行无级调速控制;应用线路冗余技术,提高了系统的可靠性,相对于热备份冗余系统,节约了控制系统的成本;应用现场总线控制技术,实现了设备的远程操作与监控,为实现数字化、智能化钻井创建了一个平台。