专利名称：油井微机综合监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监控器，尤指一种油井微机综合监控装置。
背景技术：
纵所周知，我国油田一般分布在自然环境恶劣、人烟稀少地区，油井广布其各个角落。由于油井分布广泛，自然环境恶劣，造成油井抽油机的管理较为困难。而且抽油机的监控均为常规控制装置，自动化水平也比较落后；通常是靠抽油工人工检测、判断，控制抽油机的运行。由于抽油机不能及时根据油井液面的变化，改变抽油机的运行速度，长期运行，耗电量巨大。另外，在抽油机运行过程中，电动机在抽油完成，抽油泵再回到井底时，抽油机当发动机运行，输出电流，而此电流由于频率不是50HZ，不能直接回馈给电网，对电网产生谐波干扰。由于抽油机均为带负载启动，需要较大的启动力矩，启动电流较大，而抽油机控制装置自动化水平比较落后，自保护系统不完善，造成抽油机抽油杆受冲击易断脱。
发明内容
鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种油井微机综合监控装置，该油井微机监控装置采用微机技术、通信网络技术和电力载波技术，完成抽油机的测量、控制、保护、油井监测及信息采集等功能；同变频器配合，解决油井长期不能安全可靠运行的问题，具有较好节能效果，极大地降低采油成本。
本实用新型的另一目的是提供一种油井微机综合监控装置，通过该油井微机综合监控装置的通信接口，进行数据远距离传输，实现对油田每个油井的集中监控，远方控制；实现油田采油管理现代化。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案这种油井微机综合监控装置，它由机箱和内置于机箱内的控制电路板构成；所述控制电路板又包括控制部分、显示部分和电源部分，其特征在于所述控制部分主要包括两个微电脑处理器、两个程序存储器、两个数据存储器、信号输入/输出部分和数据通讯部分；所述第一微电脑处理器的I/O口(P4.0～P4.5)通过两级光耦隔离放大芯片与压力、温度、流量等传感器的信号输出端相连；第一微电脑处理器又通过I/O口(P3.3～P3.5、P4.6)输出控制信号，通过变频器控制抽油机的转速；所述第一微电脑处理器的SCA、SDA端与第二微电脑处理器的SCA、SDA端相连，进行数据传送、资源共享；所述第二微电脑处理器的RX、TX端通过串行通讯芯片与其它外设进行数据通讯；所述第二微电脑处理器的数据总线与智能CAN自动网络控制芯片的数据总线相连，通过CAN总线与远方监控中心进行通讯，实现网络化远方控制；所述微电脑处理器的数据总线与程序存储器、数据存储器的数据总线相连；地址总线通过地址锁存器与程序存储器、数据存储器的地址总线相连；所述第一微电脑处理器主要执行控制任务，对检测到的各种数据进行实时处理，输出控制信号控制抽油机的转速；所述第二微电脑处理器主要执行监控、通讯、显示等任务，实现对抽油机的就地、网络化远方控制。
由于本实用新型充分利用了微机技术和通信网络技术，较好地解决了抽油机运行、控制、保护、管理等方面的问题。具体体现在以下几方面1、利用抽油机工作运行电流，连续监视抽油机运行工况，获得抽油机每次冲程功图，根据功图特性曲线所包围面积设定控制点；再通过变频器控制抽油机转速，从而改变抽油机工作冲次，在不停机、不影响产量的情况下，具有节能降耗、减少抽油泵液击损失，改善抽油杆工作环境等综合效益。
2、采用变频调速，实现电动机软启动、软停机；较好地解决抽油机安全启动问题；解决电动机起停过程中杆柱受冲击载荷易断脱问题。
3、由于本实用新型随时采集抽油机运行电流和运行电压，单片机运行其内部控制程序，实现速断保护、过流(过负荷)保护、负序过流(断相保护)、零序过流保护、低压保护、过压保护、堵转保护等；另外还可实现抽油机电流、电压、有功、无功、功率因素、有功电度、无功电度、电网频率、油井压力、温度、井口油的流量、抽油机运行状态、冲次次数等方面的监控。
4、由于本实用新型采用通讯网络技术、电力载波技术，较好解决了油田集中监控问题。每台油井的运行情况均可通过输电线路，利用输电线路电力载波输送给采油厂监控系统，完成所有运行数据远方获取，实现抽油机的就地、远方控制，较好地解决抽油机分布范围广，管理难度大的问题。
5、在抽油机出口回路并联放电电阻，保证抽油机发电运行时，消耗掉所发出的能量，解决了抽油机因返送电力而产生的对电网谐波干扰的问题。
6、由于本实用新型采用全密闭钢结构机箱，所有芯片均选用低功耗、温度范围宽的工业级芯片，解决了恶劣运行环境下，保护监控装置无法长期可靠运行的问题。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1(A)、
图1(B)为本实用新型油井微机综合监控装置控制部分电路原理图。
图2为本实用新型显示部分电路原理图。
图3为本实用新型电源部分电路原理图。
图4为本实用新型工作原理框图。
具体实施方式
本实用新型油井微机综合监控装置由全密闭钢结构机箱和内置于机箱内的控制电路板构成。所述控制电路板又包括控制部分、显示部分和电源部分。
如
图1(A)、
图1(B)所示，本实用新型控制电路板上的控制部分主要包括两个微电脑处理器(单片机)U1、U9、程序存储器U3、U11、数据存储器U4、U12、信号输入/输出部分(U19～U25)和数据通讯部分U5、U8、U18(专用通讯芯片82C200、MAX233、82C250)。单片机U9主要执行控制任务，它执行内部控制程序，对检测到的各种数据进行实时处理，输出控制信号控制抽油机的转速。微电脑处理器U1主要执行监控、通讯、显示等任务，实现对抽油机的就地、网络化远方控制。
单片机U9通过压力、温度、流量传感器实时地对油井进行检测，检测到的数据经过光耦U23、U24、U21、U22的两级隔离放大与单片机U9的I/O口(P4.0～P4.5)相连；单片机U9的数据总线D0～D7与程序存储器U11、数据存储器U12的数据总线D0～D7相连；单片机U9的地址总线A0～A7通过地址锁存器U10(74HC373)与程序存储器U11、数据存储器U12的地址总线A0～A7相连；单片机U9执行程序存储器U11内存储的程序，对检测到的数据进行实时处理；然后，单片机U9通过I/O口(P3.3～P3.5、P4.6)、光耦U19、U20、驱动放大芯片U25输出控制信号，控制继电器的吸合与断开，从而控制抽油机的转速，实现抽油机的软启动、软停机、平稳运行，避免电动机起停过程中抽油杆受冲击载荷易断脱的问题。
单片机U1主要执行监控、通讯、显示等任务，实现对抽油机的就地、网络化远方控制。单片机U1的SCA、SDA端(P1.6、P1.7口)与单片机U9的SCA、SDA端(P1.6、P1.7口)相连，进行高速串行数据通讯(I2通讯)，实现数据共享。单片机U1的P3.0、P3.1口通过串行通讯口U8(MAX233)与其它外设进行数据通讯。另外，单片机U1的数据总线D0～D7与智能CAN自动网络控制芯片U5的数据总线D0～D7相连，通过CAN总线将油井压力、流量等参数以及抽油机的电压、电流等各种参数实时传送至采油厂集中监控系统，实现对抽油机集中管理和网络化远方控制。
单片机U1的数据总线D0～D7与程序存储器U3、数据存储器U4的数据总线D0～D7相连；单片机U1的地址总线A0～A7通过地址锁存器U2(74HC373)与程序存储器U3、数据存储器U4的地址总线A0～A7相连。传感器采集的抽油机三相电压、电流模拟信号经调节、模拟量校正、模/数转换(见图2的电路部分21)与单片机U1的ADC1～ADC4口相连。单片机U1不断地执行程序存储器U3内存储的程序，对检测到抽油机电压、电流信号进行实时监控。当抽油机电机出现过流、过压、超负荷等异常情况时，单片机U1通过P1.6、P1.7口，即SDA、SCA高速串行数据通讯口将异常情况通知U9，U9执行内部程序，输出控制信号，使继电器断开或吸合，从而控制抽油机的转速。
图2为本实用新型显示电路原理图。它主要由显示芯片U1、LED2～LED5、D2～D7等元器件构成；显示电路通过插座CZ和控制电路上的插座CZ1进行数据传输，显示有关数据。
图3为本实用新型电源电路，它主要为整个监控装置提供+5V、+24V、±12V工作电压。
如图4所示，本实用新型油井微机综合监控装置不断地检测油井压力、流量、抽油机电机运行状态等参数，执行内部控制程序，对抽油机的转速进行控制；同时，微电脑综合监控装置根据电机运行电压、电流等参数，获取电机每次冲程功图，通过变频器调节电机转速，改变抽油机冲次，实现电机软启动、软停机。另外，本实用新型微电脑综合监控装置采用通讯网络技术、电力载波技术，将每台油井的运行情况通过输电线路输送给采油厂集中监控系统，完成所有运行数据的远方获取，实现抽油机的就地、远方控制。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，任何基于本实用新型技术方案的等效变换，均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种油井微机综合监控装置，它由机箱和内置于机箱内的控制电路板构成；所述控制电路板又包括控制部分、显示部分和电源部分，其特征在于所述控制部分主要包括两个微电脑处理器、两个程序存储器、两个数据存储器、信号输入/输出部分和数据通讯部分；所述第一微电脑处理器的I/O口(P4.0～P4.5)通过两级光耦隔离放大芯片与压力、温度、流量等传感器的信号输出端相连；第一微电脑处理器又通过I/O口(P3.3～P3.5、P4.6)输出控制信号，通过变频器控制抽油机的转速；所述第一微电脑处理器的SCA、SDA端与第二微电脑处理器的SCA、SDA端相连，进行数据传送、资源共享；所述第二微电脑处理器的RX、TX端通过串行通讯芯片与其它外设进行数据通讯；所述第二微电脑处理器的数据总线与智能CAN自动网络控制芯片的数据总线相连，通过CAN总线与远方监控中心进行通讯，实现网络化远方控制；所述微电脑处理器的数据总线与程序存储器、数据存储器的数据总线相连；地址总线通过地址锁存器与程序存储器、数据存储器的地址总线相连；所述第一微电脑处理器主要执行控制任务，对检测到的各种数据进行实时处理，输出控制信号控制抽油机的转速；所述第二微电脑处理器主要执行监控、通讯、显示等任务，实现对抽油机的就地、网络化远方控制。
专利摘要本实用新型公开了一种油井微机综合监控装置,它由机箱和内置于机箱内的控制电路板构成;所述控制电路板又包括控制部分、显示部分和电源部分。控制部分主要包括两个单片机、两个程序存储器、两个数据存储器、信号输入/输出部分和数据通讯部分。第一单片机主要执行控制任务,对检测到的各种数据进行实时处理,输出控制信号控制抽油机的转速;第二单片机主要执行监控、通讯、显示等任务,实现对抽油机的就地、网络化远方控制。第一单片机的SCA、SDA端与第二单片机的SCA、SDA端相连,进行数据传送、资源共享;第二单片机的RX、TX端通过串行通讯芯片与其它外设进行数据通讯;第二单片机通过智能CAN自动网络控制芯片与远方监控中心进行通讯,从而实现网络化远方控制。
文档编号E21B43/12GK2507995SQ0126001
公开日2002年8月28日 申请日期2001年9月19日 优先权日2001年9月19日
发明者翟富昌, 刘太华, 徐昆江 申请人:翟富昌, 刘太华, 徐昆江