專(zhuān)利名稱(chēng)：抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，尤其涉及一種抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
抽油機(jī)是油田采油設(shè)備最常見(jiàn)的地面設(shè)備。抽油機(jī)通過(guò)控制游梁上的驢頭上下運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)抽油，抽油過(guò)程中要控制配重和驢頭之間的平衡，如果出現(xiàn)失衡，會(huì)耗損拖動(dòng)游梁的拖動(dòng)電機(jī)的能量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致驢頭失去控制。我國(guó)油田大部分屬于滲透油田，地層供熱能力差，而目前油田基本上采取不間斷采油方式。然而真正的出油時(shí)間卻占不到抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)間的20%，絕大部分時(shí)間抽油機(jī)是處于空抽現(xiàn)象，這樣極大的浪費(fèi)了能源，又增加了機(jī)械磨損降低了機(jī)械壽命，增大了產(chǎn)油成本。目前均采用在抽油機(jī)下偏平衡體增加或者減少配重塊數(shù)量的方法來(lái)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的平衡。該方法會(huì)帶來(lái)如下缺點(diǎn)1)配重塊易丟失；2)配重塊需要人工搬運(yùn)勞動(dòng)強(qiáng)度大； 3)配重調(diào)節(jié)不精準(zhǔn)；4)需要停機(jī)調(diào)節(jié)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中所存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，是一種集平衡度自動(dòng)調(diào)節(jié)、沖次自動(dòng)調(diào)節(jié)、微機(jī)控制、無(wú)線(xiàn)通信為一體的智能監(jiān)控裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，包括單片機(jī)，所述單片機(jī)包括A/D采集接口、I/O 口以及串行口 ；其特殊之處在于單片機(jī)的A/D采集接口連接自動(dòng)增益放大電路，直流采樣信號(hào)電路連接于自動(dòng)增益放大電路，多通道模擬電流信號(hào)電路連接于自動(dòng)增益放大電路；所述單片機(jī)的I/O 口連接開(kāi)關(guān)量信號(hào)單元以及模擬電流信號(hào)單元； 單片機(jī)串行口連接串行通信接口。上述監(jiān)控裝置還包括看門(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路、FALSH存貯器，所述看門(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路、FALSH存貯器通過(guò)I2C接口與單片機(jī)連接。上述監(jiān)控裝置包括外部顯示控制電路，所述外部顯示控制電路與單片機(jī)I/O 口連接。上述串行通信接口是采用RS-485方式的串行通信接口，串行通信接口是兩個(gè)，分別與單片機(jī)串行口連接。上述單片機(jī)是dsPIC33FJ256GP710。上述看門(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路是FM31256芯片。上述串行通信接口與單片機(jī)串行口之間設(shè)置光電隔離器。上述開(kāi)關(guān)量信號(hào)單元包括開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出，所述開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出經(jīng)單片機(jī)采樣，作為定值存儲(chǔ)到FALSH存貯器。本實(shí)用新型的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，通過(guò)dsPIC33FJ256GP710單片機(jī)與各種電路的結(jié)合，該單片機(jī)最大的特點(diǎn)是ALU沒(méi)有采用常規(guī)的累加器結(jié)構(gòu)，其操作直接面向256字節(jié)
3寄存器空間，同時(shí)通過(guò)窗口切換映射獲得另一個(gè)256字節(jié)寄存器空間，消除了累加器的瓶頸效應(yīng)，加速了數(shù)據(jù)交換和更改的能力，提高了單片機(jī)CPU的吞吐力，非常適合于多通道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理、存貯和傳送收發(fā)。本實(shí)用新型的監(jiān)控裝置，可以控制變頻器的啟動(dòng)、停止，可以改變變頻器的輸出頻率，已達(dá)到改變電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，可以進(jìn)行對(duì)變頻器的故障復(fù)位。接收來(lái)自變頻器的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括輸出功率、輸出電壓、變頻器工作狀態(tài)、變頻器故障狀態(tài)等信息；結(jié)合上位機(jī)診斷軟件、計(jì)量軟件可以很方便的得到油井工況；通過(guò)LED燈來(lái)指示繼電器的工作狀態(tài)，LED在設(shè)備上方的透明塑料蓋下，增加系統(tǒng)的抗干擾能力。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型的通信接口的電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型的外部顯示控制電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)量信號(hào)電路原理圖；圖5是本實(shí)用新型的看門(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)的電路原理具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，包括單片機(jī)1、FALSH存貯器2、開(kāi)關(guān)量輸入單元3、多通道電流模擬信號(hào)電路4、直流采樣信號(hào)電路5、自動(dòng)增益放大電路6、模擬電流信號(hào)單元7、開(kāi)關(guān)量輸出單元8，串行通信接口 9，外部顯示控制電路10、看門(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路11 ；單片機(jī)1的輸入端連接自動(dòng)增益放大電路6、開(kāi)關(guān)量輸入單元3 ；直流采樣信號(hào)電路5連接于自動(dòng)增益放大電路6，多通道模擬電流信號(hào)電路4連接于自動(dòng)增益放大電路6 ；單片機(jī)1輸出端連接開(kāi)關(guān)量輸出單元8、模擬電流信號(hào)單元7 ；單片機(jī)1串行口連接串行通信接口 9?？撮T(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路1UFALSH存貯器2均和單片機(jī)連接； FALSH存貯器2通過(guò)I2C接口與單片機(jī)1連接；單片機(jī)1的輸出端還連接外部顯示控制電路10。本實(shí)用新型的整個(gè)監(jiān)控裝置以16位單片機(jī)dsPIC33FJ256GP710為控制核心。單片機(jī)1內(nèi)部包含了多種傳統(tǒng)的外部電路，如時(shí)鐘發(fā)生器、I/O 口、A/D轉(zhuǎn)換器、PWM、串行口、 定時(shí)/計(jì)數(shù)器、監(jiān)視定時(shí)器、高速輸入/輸出等。多通道電路模擬信號(hào)電路4分別通過(guò)整流接直流采樣信號(hào)電路5輸入端，直流采樣信號(hào)電路5輸出端經(jīng)自動(dòng)增益放大電路6轉(zhuǎn)換后接單片機(jī)1內(nèi)部A/D采集接口。開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)濾波后接單片機(jī)1的I/O 口，單片機(jī)1采樣后作為定值存儲(chǔ)到FALSH存貯器2，串行通信接口 9經(jīng)光電隔離器輸入端接單片機(jī)1的串行口，輸出端的通訊方式是RS-485?？撮T(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路11將單片機(jī)1和外圍擴(kuò)展電路在低電壓及上電時(shí)復(fù)位；單片機(jī)1 通過(guò)I/O 口接開(kāi)關(guān)量信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部的低能量跳閘線(xiàn)圈，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的跳閘操作。參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型串行通信接口 9采用RS-485半雙工總線(xiàn)方式，總線(xiàn)方式簡(jiǎn)單方便，采用總線(xiàn)掛接方式實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。通過(guò)外擴(kuò)通訊模塊，可與EtherNet、CAN等各種通訊網(wǎng)絡(luò)連接；為了減少線(xiàn)路干擾，每一種通訊方式均采用光隔芯片TLP521進(jìn)行隔離。 總線(xiàn)方式采用MAXIAM公司的全雙工RS-485驅(qū)動(dòng)接收器MAX1487E，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，通訊距離可達(dá)1200米，最多可實(shí)現(xiàn)255臺(tái)裝置組網(wǎng)，與上位機(jī)串行通信，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控功能。提高了抽油機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化。參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型的外部顯示控制電路10是為了方便用戶(hù)觀(guān)察沖次數(shù)據(jù)、平衡度數(shù)據(jù)，這2個(gè)數(shù)據(jù)有效位數(shù)為3位，小數(shù)點(diǎn)后1位，沖次單位是次/每分鐘，平衡度單位是百分比數(shù)。參見(jiàn)圖4，本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)控制調(diào)平衡電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)抽油機(jī)配重在游梁上移動(dòng)，改變杠桿力矩，達(dá)到自動(dòng)調(diào)平衡過(guò)程。參見(jiàn)圖5，本實(shí)用新型的看門(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路11選用FM31256芯片，通過(guò) I2C總線(xiàn)與單片機(jī)相連，其具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘、低電壓復(fù)位、看門(mén)狗計(jì)數(shù)器、早期電壓失效告警功能，該芯片的高度集成性即節(jié)約了成本，也極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。
權(quán)利要求1.抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，包括單片機(jī)，所述單片機(jī)包括A/D采集接口、I/O口以及串行口 ；其特征在于單片機(jī)的A/D采集接口連接自動(dòng)增益放大電路，直流采樣信號(hào)電路連接于自動(dòng)增益放大電路，多通道模擬電流信號(hào)電路連接于自動(dòng)增益放大電路；所述單片機(jī)的I/ 0 口連接開(kāi)關(guān)量信號(hào)單元以及模擬電流信號(hào)單元；單片機(jī)串行口連接串行通信接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，其特征在于所述監(jiān)控裝置還包括看門(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路、FALSH存貯器，所述看門(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路、FALSH存貯器通過(guò)I2C接口與單片機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，其特征在于所述監(jiān)控裝置包括外部顯示控制電路，所述外部顯示控制電路與單片機(jī)I/O 口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，其特征在于所述串行通信接口是采用RS-485方式的串行通信接口，串行通信接口是兩個(gè)，分別與單片機(jī)串行口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，其特征在于所述單片機(jī)是 dsPIC33FJ256GP710o
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，其特征在于所述看門(mén)狗復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路是FM31256芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，其特征在于所述串行通信接口與單片機(jī)串行口之間設(shè)置光電隔離器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，其特征在于所述開(kāi)關(guān)量信號(hào)單元包括開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出，所述開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出經(jīng)單片機(jī)采樣，作為定值存儲(chǔ)到FALSH存貯器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提出了一種抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，包括單片機(jī)，單片機(jī)包括A/D采集接口、I/O口以及串行口；單片機(jī)的A/D采集接口連接自動(dòng)增益放大電路，直流采樣信號(hào)電路連接于自動(dòng)增益放大電路，多通道模擬電流信號(hào)電路連接于自動(dòng)增益放大電路；單片機(jī)的I/O口連接開(kāi)關(guān)量信號(hào)單元以及模擬電流信號(hào)單元；單片機(jī)串行口連接串行通信接口。本實(shí)用新型的抽油機(jī)智能監(jiān)控裝置，是一種集平衡度自動(dòng)調(diào)節(jié)、沖次自動(dòng)調(diào)節(jié)、微機(jī)控制、無(wú)線(xiàn)通信為一體的智能監(jiān)控裝置。
文檔編號(hào)E21B43/00GK202176321SQ20112026108
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者張立香, 田甜 申請(qǐng)人:西安寶德自動(dòng)化股份有限公司