/PWM发生器对输出拥有控制权，同时普通输出点功能被禁止。输出波形 不受过程映象区状态、输出点强制值或者立即输出指令执行的影响。当不使用PT0/PWM发 生器功能时，对输出点的控制权交回到过程映象寄存器。过程映象寄存器决定输出波形的 起始和结束状态，以高低电平产生波形的启动和结束。脉冲串PT0操作按照给定的PT0脉冲 个数和周期输出一串方波（占空比50% )。PT0可以产生单段脉冲串或者多段脉冲串（使 用脉冲包络），可以指定脉冲数和周期。PT0功能允许脉冲串"链接"或者"排队"，当前脉冲 串输出完成时，会立即开始输出一个新的脉冲串，以保证多个输出脉冲串之间的连续性。 [0064] 前端操作台中还具有参数计算机，其中该参数计算机具有完成从PLC获取前端硬 件信息后，将信息发送给主控机的通信模块，其中通信模块还将主控机发送过来的信息通 过PLC传输给前端硬件加以显示。
[0065] 教师工作台具有主控计算机和图形计算机，其中该主控计算机具有主控模块，该 主控模块用于与通信模块进行通信，实时获得硬件设备状态；所述主控计算机还包括如下 多个钻机模型的模拟装置：钻机模型钻进工艺模拟装置、钻机模型溢流模拟装置、钻机模型 气体膨胀模拟装置、钻机模型循环压力计算模拟装置、钻机模型钻具提升模拟装置以及钻 机模型的钻机井架/底座的起升/下放模拟装置，其中主控模块还包括有如下多个模拟系 统：用于模拟陆地钻机井架/底座的起升/下放操作的装置、用于模拟陆地钻机起钻和下钻 操作的装置、用于模拟陆地钻机钻进操作的装置、用于模拟陆地钻机事故应急操作的装置。 [0066] 教师操作台主要用于教师对学员操作情况进行监控，对操作结果进行自动评判， 打分。其中主控计算机用于完成上述系统主程序的执行，其包括用于存储和设置模拟参数 的模块、用于模拟工艺程序的模块、用于控制图形、计算并绘制压井曲线的模块、用于成绩 评定及学员管理的模块、采集前端设备参数的模块、控制前端控制台上显示仪表的模块以 及执行机构。图形计算机用于环幕图形的处理和显示，两者间通过该TCP/IP协议互联，整 个系统的控制系统总体结构图如附图7所示。
[0067] 工作时：首先使前端工作台、钻机模型、教师操作台、以及三通道环幕投影显示系 统均上电，使得陆地钻机安装操作模拟系统启动工作，在参数计算机启动后，自动运行设置 其中的"陆地钻机安装操作模拟系统参数程序"，上述参数程序负责接收前端硬件的状态， 进行处理后通过网络传输给主控程序，在参数程序中实现优选包括"钻压"、"悬重"、"排量" 等钻进实时参数的外显，并可由程序进入到操作设置运行界面以实现模拟作业的设备初始 化工作以及操作设置。在图形计算机启动完成后，运行其中的图形程序，分别进入以下培训 项目进行选择：钻机安装动画、井架起升模拟、虚拟装配操作、钻进模拟操作以及电子图册， 通过操作员在图形计算机上进行选择，可进入不同的培训项目模块进行培训。
[0068]在进行钻机安装动画、虚拟装配操作或者电子图册演示时、由教师操作台中的主 控计算机完成主程序的执行，将处理后的图形数据以及模块动作数据通过预订的数据传输 协议传送给用于环幕图形的处理和显示的图形计算机，图形计算机中的数据被传输给三通 道环幕投影显示系统中的图像融合机，图像融合机再将图形计算机产生的图像信息分配给 三台投影仪，并进行边沿融合，经过几何校正和颜色校正后，将上述主程序处理后的图形数 据以及模块动作数据投影到工程环形投影幕上，以声音，图像等易于与操作员进行人机交 互的方式向工程技术人员展示钻机使用，安装和拆卸过程中的关键操作流程及技术要点以 及整个钻机部件组成。该系统采用虚拟显示技术构建一个真实感极强的视觉环境，让学员 有身临其境的感觉，以直观的方式向工程技术人员展示钻机安装，拆卸过程中的关键操作 流程及技术要点，从而解决现有传统纸质说明书存在的理解难和理解歧义等问题，使说明 书的阅读更加简单，更加形象生动，杜绝因个体理解差异造成对说明书的误读而导致事故 的发生。
[0069]在进行井架起升模拟以及钻进模拟操作时，在系统上电后，先对绞车、泥浆泵和转 盘进行初始化操作、将司钻台操作台上各阀件恢复到初始位置，并将司钻台操作与井架模 型进行联动。实际使用时，一方面通过PLC上的模拟和数字输入端口采集接收司钻台上操 作员操作所产生的模拟量和数字量信号，将上述信号发送给参数计算机，参数计算机通过 主控计算机的通信模块将信息输入给主控计算机中的各种模拟装置中以处理得出适于外 显的信号，上述信号通过数据传输协议传送给用于环幕图形的处理和显示的图形计算机， 图形计算机中的数据被传输给三通道环幕投影显示系统中的图像融合机，图像融合机再将 图形计算机产生的图像信息分配给三台投影仪，并进行边沿融合，经过几何校正和颜色校 正后，将上述主程序处理后的图形数据以及模块动作数据投影到工程环形投影幕上，从而 完成对井架起升过程以及钻进操作的模拟。另一方面，以参数计算机为上位机，通过PLC上 的模拟和数字数出端口所输出的高速脉冲信号对步进电机进行控制，进而实现司钻台对钻 机模型的起升和下放操作的控制。因此本发明涉及的操作模拟系统可以模拟钻机安装和使 用中的各种工况，将各种可能的事故以及专家的经验，加入到培训系统中，通过故障预埋， 人为设置故障，同步显示相关数据和参数，全方位训练操作人员。系统采用虚拟现实技术构 建一个真实感极强的视觉环境，让学员有身临其境的感觉。通过在模拟培训系统上的反复 演练，学员可以掌握、熟悉设备的操作要领和技术规范，提高学员对各种事故判断能力和处 理能力，减少人为事故的发生，同时也可以降低培训成本，提高培训效率。
[0070]三通道环幕投影显示系统包括：投影机、工程环形投影幕和图像融合机。其中所述 投影机为三台正投投影机，所述三台投影机与工程环形投影幕组合图像融合机形成边沿融 合投影系统。图像融合机中包括有几何矫正模块、边沿融合模块、颜色校正模块。其中图像 融合机将图形计算机产生的图像信息分配给三台投影仪，并进行边沿融合。所述边沿融合 技术就是将一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合技术显示出一个没有缝隙 更加明亮，超大，高分辨率的整幅画面，画面的效果就像是一台投影机投射的画面。当两台 或多台投影机组合投射一幅画面时，会有一部分影像重叠，边沿融合的最主要功能就是把 两台投影机重叠部分的灯光亮度逐渐调低，使整幅画面的亮度一致。
[0071]其中几何矫正模块包括：所述几何矫正模块用于修正投射图像的几何形状，以保 证边沿融合控制能适应多种屏幕构型，优选为平面构型，柱面构型或球面构型，使投射到墓 上的画面无几何失真。所述几何矫正模块包括下述子模块：利用经炜定位模块和激光阵列 以点阵的方式对环形投影幕进行空间定位的模块；通过计算机的图形管程输出与环形投影 幕上空间激光点阵形成等间隔的标准网格的模块；通过智能相继采集投影图像并输入计算 机，并通过投影屏幕上的空间激光点阵与标准网格进行自动匹配从而得出投影仪图像与投 影屏幕对应关系的模块；利用上述对应关系实现对输出的图像进行非线性几何矫正的模 块。
[0072]其中边缘融合模块包括：用于将图像分割成若干规则图形的图像分割模块，以使 若干规则图形分别由三个投影机进行投影，其中分割为若干规则图形的相邻图形边缘相互 重叠部分图形的宽度为对应尺寸的5%以内，相邻图形边缘相互重叠图形同时出现在分割 后的相邻图形的边缘；用于在整个图像上布置纵横交错的经线和炜线的经炜定位模块，其 使在每个规则图形中的经线和炜线的颜色互不相同，并利用三个投影机将分割后的若干规 则图形进行投影，调节投影机使相邻图形边缘相互重叠图形内的经线，炜线完成重叠；灰度 调节模块，调节不同投影机的亮度Alpha值为100%的白色图像，通过灰度感光摄像头对非 重叠图形部分进行感光信号采集，设置其灰度为a，将相邻图形边缘相互重叠图形的亮度 下调，直到重叠灰度0和非重叠图形的灰度相等或误差小于0.5%，再将不同的投影机一 并进行投影；
[0073]其中颜色矫正模块包括：使用智能相机测量出不同投影仪在投射相同亮度颜色时 所产生的实际亮度的模块，对不同亮度下拍摄的照片进行处理以得出每台投影仪的颜色映 射关系的模块；在每台投影仪投影显示前，设置不同屏幕的颜色表，产生颜色值的映射以使 不同投影仪投射出的同一种颜色尽量相似的模块。
[0074]其中涉及一种三通道环幕投影显示系统的融合投影方法，应用于上述三个投影机 并列向环形幕投影的三通道环幕投影显示系统，其中包括如下步骤：
[0075] 步骤1.将整幅待投影内容分隔成多个子投影内容，每个子投影内容用一个投影 机进行投影，实时控制各个投影机通道的投影内容融合，将各个融合投影内容以像素点为 单位进行重叠和对齐，其中融合投影内容为相邻两个投影机间的边缘重叠投影内容；
[0076] 步骤2.对各个投影机进行非线性几何矫正，使得各个投影机的投影内容组成一 个整幅图像；
[0077] 步骤3.对所述融合投影内容的动态播放画面拼接处的图像进行动态调整和光强 度的明暗过渡；
[0078]步骤4.对融合投影内容进行分解，对融合投影内容中各个像素着色点里的RGB颜 色信号进行过滤，甄别和分离，将融合投影内容中像素点的光强度当量减小到非融合区域 像素点光强度当量的相应百分比即亮度的15%到75%之间；
[0079]步骤5.动态调整投影内容的像素颜色，协调光强度和颜色，使二者保持一致性。
[0080] 前端操作台具有参数计算机，其中该参数计算机具有完成从PLC获取前端硬件信 息后，将信息发送给主控机的通信模块，其中通信模块还将主控机发送过来的信息通过PLC 传输给前端硬件加以显示。
[0081] 教师工作台具有主控计算机和图形计算机，其中该主控计算机具有主控模块，该 主控模块用于与通信模块进行通信，实时获得硬件设备状态；所述主控计算机还包括如下 多个钻机模型的模拟装置：钻机模型钻进工艺模拟装置、钻机模型溢流模拟装置、钻机模型 气体膨胀模拟装置、钻机模型循环压力计算模拟装置、钻机模型钻具提升模拟装置以及钻 机模型的钻机井架/底座的起升/下放模拟装置，其中主控模块还包括有如下多个模拟系 统：用于模拟陆地钻机井架/底座的起升/下放操作的装置、用于模拟陆地钻机起钻和下 钻操作的装置、用于模拟陆地钻机钻进操作的装置、用于模拟陆地钻机事故应急操作的装 置；
[0082] 其中钻机模型钻进工艺模拟装置包括与前端硬件设备及图形处理单元通信的通 信模块和钻进工艺模拟模块，与前端硬件设备通信是为了实时获得硬件设备状态，然后在 内部通过相关钻进工艺模拟的数学模型以模拟钻进工艺过程。
[0083] 其中所述钻机模型钻进工艺模拟装置包括以下模块以实现钻进工艺模拟：
[0084] (1)可在操作前进行初始化的前端设备，用于读取前端设备的状态参数和操作命 令的通信模块；其中上述模拟装置中使用的设备状态参数包括初始状态参数，具体包括运 动管柱内径屯、运动管柱外径4、井径D、钻柱的加速度a钻柱的单位质量qi某段钻柱的长 度1』尼浆密度P、流体黏附系数K。、时间步长△t、重力加速度g、单位时间排开的流体量 Qt;动态参数包括：刹把产生的摩擦力Fm、管柱提升速度VP、管柱内返出的液体量％、提升钻 柱长度LP、泥浆泵体积流量QP、环空平均流速Vi、某段钻柱密度Pa、钻柱在井内的摩擦力Fk;
[0085] (2)内存有预先建立的钻进工艺模拟的数学模型并用于根据获得的设备状态参数 和操作命令，计算出实现钻进工艺模拟动画的作业数据的钻进工艺模拟模块；其中钻进工 艺模拟的数学模型包括钻速计算模型、钻头比水功率计算模型；
[0086] (3)钻进工艺模拟模块按照设定的第一数据格式与图形处理单元通讯以交换初始 化数据和作业数据，图形处理单元据此完成钻进工艺的动画展现；其中图形处理单元包括 全三维实体模型库、图形绘制模块和视景仿真控制模块，其中图形绘制模块由设备类图形 绘制模块、粒子类图形绘制模块、管理类图形绘制模块和工艺动画绘制模块组成，视景仿真 控制模块由场景初始化模块、工艺动画控制模块、碰撞处理模块、特效渲染模块和参数显示 丰旲块。
[0087] (4)图形处理单元按照设定的第二数据格式与钻进工艺模拟模块通讯，以交换动 画状态信息；
[0088] (5)用于重复执行上述操作的模块。
[0089] 其中所述钻速计算模型为：
[0090] 1)、钻速模型
[0092] 式中：
[0093] a-钻压指数（a= 0.5366+ 0.1993心）
[0094] b-转速指数（ft= 0.9250 - 0.0375心）
[0095] c-地层压力指数（c= 0,7011-0.0568~ )
[0096] d-钻井液密度差系数（d= 〇.9767~ -7.2703 )
[0097] kd-地层统计可钻性（kd= 0? 00165H+0. 635)
[0098] W-比钻压（KN/mm)
[0099] N-转速（rpm)
[0100] HEI-有效钻头比水功率（kw/mm2)
[0101] Pm-实际或设计泥浆密度（g/cm3)
[0102] Pp-地层压力当量密度（g/cm3)
[0103] V-机械钻速（m/h)
[0104] 其中钻头比水功率模型为：
[0105] 2)、有效钻头比水功率模型
[0107] 式中：
[0108] HEI-有效钻头比水功率（kw/mm2)
[0109] Pm-实际或设计泥浆密度（g/cm3)
[0110] Q-排量，升/秒
[0111] Db-钻头直径，厘米
[0112] de-喷嘴当量直径，厘米 tons]
a，j2,j3喷嘴直径，厘米）。
[0114] 其中钻机模型溢流模拟装置包括与前端硬件设备及图形处理单元通信的通信模 块和钻机溢流模拟模块，与前端硬件设备通信是为了实时获得硬件设备状态，然后在内部 通过相关钻机溢流模拟的数学模型以模拟钻机溢流过程。
[0115] 其中所述钻机模型溢流模拟装置包括以下模块以实现钻井溢流过程模拟：
[0116] (1)可在操作前进行初始化的前端设备，用于读取前端设备的状态参数和操作命 令的通信模块；其中上述模拟装置中使用的设备状态参数包括初始状态参数，具体包括运 动管柱内径屯、运动管柱外径4、井径D、钻柱的加速度a钻柱的单位质量qi某段钻柱的长 度1』尼浆密度P、流体黏附