由于国内大部分被动式天车防碰系统具有需要人工设置刹车高度,报警位置固定及人为观察游车上行、下放位置,容易造成重大事故等缺点,针对这些问题,本文基于中石油集团川庆钻探工程有限公司川西钻探公司科研项目——顶驱智能防碰控制系统研究,对钻机天车防碰控制系统进行了研究。首先通过介绍钻机的构成部件及工作情况,了解了各部件的工作原理和主要参数后,选用光电编码器作为检测器件,选用TI公司生产的TMS320F2812DSP作为控制器件,选用电磁阀作为执行器件,利用DSP芯片事件管理器模块中的QEP电路来获取由光电编码器输出的转速脉冲信号,通过DSP芯片的通用输入输出口(GPIO)输出信号作用于电磁阀,完成了整个系统的硬件设计。然后通过采用M法来计算游车运行速度,利用模糊PI算法对到达预设报警位置的游车进行速度控制,并基于DSP代码开发工具CCS(Code Composer Studio)完成了整个系统的软件设计。最后基于MATLAB的Simulink工具,运用模糊PI控制,建立了游车速度控制系统的数学模型,完成了系统仿真并且根据设计的硬件电路进行了模拟实验。仿真及模拟实验结果表明,所设计的系统能够实时显示游车运行速度和高度,能对到达预设刹车位置的游车进行智能刹车,能够有效地防止由于游车失控,使游车连同顶驱一起上碰井架或下砸井口等重大事故的发生,且具有抗干扰能力强、实用价值高及稳定性好等优点,可广泛应用于石油钻井施工作业中。