尾游梁平衡塊智能控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種尾游梁平衡塊智能控制裝置，尤其涉及一種支持有線和無線通信方式的尾游梁平衡塊控制裝置。
【背景技術】
[0002]游梁式抽油機是采油生產(chǎn)中廣泛使用的一種地面動力傳動設備，游梁式抽油機由動力機、齒輪減速箱、曲柄、平衡塊、連桿、游梁、支架和驢頭等組成，通過減速箱、曲柄連桿將動力機的旋轉運動變?yōu)槌橛蜅U和抽油栗的往復運動，實現(xiàn)抽油栗的吸油和排油過程。在油田采油生產(chǎn)中，由于油藏狀況的不斷變化，游梁式抽油機需要經(jīng)常調(diào)整平衡，以保證抽油機上、下行程的負荷均勻，延長設備使用壽命的同時降低能耗。
[0003]當前絕大部分游梁式抽油機采用人工調(diào)整抽油機平衡度，這種人工調(diào)節(jié)配重的方法會帶來如下缺點:1)需要在停機狀態(tài)下進行，2)同時需要2-3人和吊車配合，每次調(diào)整需要2個小時左右，工人勞動強度和管理難度較大，尤其是在高原、沙漠、戈壁等自然條件惡劣的油田，調(diào)整抽油機平衡度更為困難。人工調(diào)整抽油機平衡度不僅影響油井產(chǎn)量，含砂井還易造成卡栗事故。3)配重調(diào)節(jié)不精準。4)無法做到隨著油井負載的變化及時調(diào)整平衡度。
[0004]現(xiàn)在一些油田也推廣應用了部分自動調(diào)平衡抽油機，有的廠家采用有線的連接方式將平衡塊控制裝置連接到地面控制柜內(nèi)的控制器上，還有一些廠家采用無線通信的方式將平衡塊控制裝置連接到地面控制柜內(nèi)的控制器上，由地面控制柜內(nèi)的控制器發(fā)送平衡塊運動方向指令；目前尚不存在一種即可以支持有線連接又可以支持無線連接的通用控制裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決【背景技術】中存在的技術問題，本實用新型提出了一種尾游梁平衡塊智能控制裝置，是一種集電壓采集、電機控制、傾角計算、有線/無線通信功能為一體的智能控制裝置。
[0006]本實用新型的技術解決方案是:尾游梁平衡塊智能控制裝置，包括微控制器，所述微控制器包括A/D轉換器接口、SPI外設接口、I/O 口以及串行口 ；其特殊之處在于:所述微控制器的A/D轉換器接口連接模擬量輸入前端網(wǎng)絡的輸出端，電池電壓信號連接模擬量輸入前端網(wǎng)絡的輸入端；微控制器的SPI外設接口連接3D加速度傳感器和FLASH數(shù)據(jù)存儲器；微控制器的i/o 口連接開關量輸入單兀、開關量輸出單兀、四位撥碼開關以及SPI接口芯片的片選引腳；微控制器的一個串行口連接無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，另一個串行口連接串行通信接口 ；
[0007]上述微控制器采用的芯片型號是STM32F103ZET6。
[0008]上述控3D加速度傳感器采用的芯片型號是ADXL345。
[0009]上述微控制器I/O 口與開關量輸入單元之間設置光電隔離器。
[0010]上述微控制器I/O 口與開關量輸出單兀之間設置光電隔尚器。
[0011]上述控制裝置，從無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊接收到的系統(tǒng)參數(shù)存儲在SPI接口的FLASH數(shù)據(jù)存儲器中。
[0012]上述FLASH數(shù)據(jù)存儲器采用的芯片型號是AT45DB321DB。
[0013]上述串行通信接口是采用RS-485方式的串口通信接口，與微控制器的串行口之間是隔離連接的。
[0014]本實用新型的尾游梁平衡塊智能控制裝置，可以計算出平衡塊的傾角值、沖次值、蓄電池的電壓值；可以判定驢頭的上死點和下死點；可以采集前后限位開關的狀態(tài)，在平衡塊運動到限位位置時進行停機保護；可以采集電機的運行狀態(tài)信息。
[0015]本實用新型的有益效果是，該控制裝置不僅可以通過控制電機的正反轉向來調(diào)節(jié)游梁的平衡度值，而且能提供有線通信和無線通信兩種接口，使得系統(tǒng)結構的部署更加靈活方便。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型結構原理示意圖
[0017]圖2是本實用新型的3D加速度傳感器電路原理圖
[0018]圖3是本實用新型的FLASH數(shù)據(jù)存儲器電路原理圖
[0019]圖4是本實用新型的開關量輸出電路原理圖
[0020]圖5是本實用新型的開關量輸入電路原理圖
[0021]圖6是本實用新型的模擬量輸入前端網(wǎng)絡電路原理圖
[0022]圖7是本實用新型的無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊電路原理圖
[0023]圖8是本實用新型的串行通信接口電路原理圖
【具體實施方式】
[0024]參見圖1，本實用新型的尾游梁平衡塊智能控制裝置，包括為控制器1、3D加速度傳感器2、開關量輸入單元3、模擬量輸入前端網(wǎng)絡4、四位撥碼開關5、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊6、開關量輸出單元7、FLASH數(shù)據(jù)存儲器8、串行通信接口 9 ;微控制器1的輸入端連接3D加速度傳感器2、開關量輸入單元3、模擬量輸入前端網(wǎng)絡4、四位撥碼開關5 ;微控制器1的輸出端連接開關量輸出單元；微控制器1的一個串行口連接無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；微控制器1的另一個串行口連接串行通信接口。
[0025]本實用新型的整個控制裝置以32位微控制器STM32F103ZET6為控制核心。微控制器1內(nèi)部包含了多種功能模塊，如看門狗定時器、可編程電壓檢測器、A/D轉換器、D/A轉換器、PWM、串行口、定時/計數(shù)器、SPI外設接口、CAN總線控制器、USB設備接口、實時時鐘RTC、DMA 控制器、GP1 等。
[0026]參見圖2，本實用新型的3D加速度傳感器2芯片的型號為ADXL345，該芯片通過SPI外設接口與微控制器1連接，通過特定的程序算法可實現(xiàn)實時角度值的計算，根據(jù)角度值的變化趨勢判定上死點和下死點的位置以及結合微控制器1的內(nèi)部定時器計算出沖次值。
[0027]參見圖3，本實用新型的FLASH數(shù)據(jù)存儲器芯片的型號為AT45DB321DB，該芯片通過SPI外設接口與微控制器1連接，用于存儲來自無線數(shù)據(jù)模塊的系統(tǒng)參數(shù)。
[0028]參見圖4，本實用新型的開關量輸出信號控制調(diào)平衡電機運行，帶動平衡塊在游梁上移動，改變杠桿力矩來自動調(diào)平衡。
[0029]參見圖5，本實用新型的開關量輸入單元用于檢測限位開關以及電機的狀態(tài)。
[0030]參見圖6，本實用新型模擬量輸入為線性隔離轉換電路，電池電壓經(jīng)電阻分壓、線性光耦隔離、再經(jīng)運放調(diào)理輸出符合微控制器1中A/D模塊電壓輸入范圍的電壓信號，用于采集蓄電池的電壓值。
[0031]參見圖7，本實用新型的無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊通過串行口與微控制器1相連，可通過SET引腳的高低電平設置模塊的工作模式:數(shù)據(jù)收發(fā)模式和設定模式，數(shù)據(jù)收發(fā)模式可用于正常的收發(fā)數(shù)據(jù)；設定模式可設定模塊的工作參數(shù)，如波特率、發(fā)射頻率、發(fā)射功率等。
[0032]參見圖8，本實用新型串行通信接口 9采用RS-485半雙工總線方式，可實現(xiàn)多點總線結構，總線方式采用MAXIAM公司的MAX485芯片，驅動能力強，最大通訊距離可達1200米，最多可實現(xiàn)255臺裝置組網(wǎng)，與上位機串行通信，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控功能。
【主權項】
1.尾游梁平衡塊智能控制裝置，包括微控制器，所述微控制器包括A/D轉換器接口、SPI外設接口、I/O 口以及串行口 ；其特征在于:所述微控制器的A/D轉換器接口連接電池電壓線性隔離轉換電路的輸出端，電池電壓經(jīng)電阻分壓后接入線性隔離轉換電路的輸入端；微控制器的SPI外設接口連接3D加速度傳感器和FLASH數(shù)據(jù)存儲器；微控制器的I/O口連接開關量輸入單兀、開關量輸出單兀、四位撥碼開關以及SPI接口芯片的片選引腳；微控制器的一個串行口連接無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，另一個串行口連接串行通信接口。2.根據(jù)權利要求1所述的尾游梁平衡塊智能控制裝置，其特征在于:所述微控制器采用的芯片型號是STM32F103ZET6。3.根據(jù)權利要求2所述的尾游梁平衡塊智能控制裝置，其特征在于:所述3D加速度傳感器采用的芯片型號是ADXL345。4.根據(jù)權利要求3所述的尾游梁平衡塊智能控制裝置，其特征在于:所述微控制器1/0口與開關量輸入單兀之間設置光電隔咼器。5.根據(jù)權利要求4所述的尾游梁平衡塊智能控制裝置，其特征在于:所述微控制器1/0口與開關量輸出單兀之間設置光電隔咼器。6.根據(jù)權利要求5所述的尾游梁平衡塊智能控制裝置，其特征在于:通過所述無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊接收到的系統(tǒng)參數(shù)存儲在SPI接口的FLASH數(shù)據(jù)存儲器中。7.根據(jù)權利要求6所述的尾游梁平衡塊智能控制裝置，其特征在于:所述FLASH數(shù)據(jù)存儲器采用的芯片型號是AT45DB321D。8.根據(jù)權利要求7所述的尾游梁平衡塊智能控制裝置，其特征在于:所述串行通信接口是采用RS-485方式的串口通信接口。
【專利摘要】本實用新型提出了一種在尾游梁上使用的尾游梁平衡塊智能控制裝置，包括微控制器，微控制器包括A/D轉換器接口、SPI外設接口、I/O口以及串行口；微控制器的A/D轉換器接口連接模擬量輸入前端網(wǎng)絡的輸出端，電池電壓信號連接模擬量輸入前端網(wǎng)絡的輸入端；微控制器的SPI外設接口連接3D加速度傳感器和FLASH數(shù)據(jù)存儲器；微控制器的I/O口連接開關量輸入單元、開關量輸出單元、四位撥碼開關以及SPI接口芯片的片選引腳；微控制器的一個串行口連接無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，另一個串行口連接串行通信接口；本實用新型的尾游梁平衡塊智能控制裝置，是一種集電壓采集、電機控制、傾角計算、有線/無線通信功能為一體的智能控制裝置。
【IPC分類】F04B47/14, G05B19/042, E21B43/00
【公開號】CN205049914
【申請?zhí)枴緾N201520816049
【發(fā)明人】項蜀忠, 時巖
【申請人】北京中澤華福自動化技術有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月20日