一种基于可视化控制台的本地远程兼用型抽油机自控设备的制作方法

本发明涉及抽油机自控领域，特别涉及一种基于vc(visualconsole)的本地远程兼用型抽油机自控设备。

背景技术

石油是国民经济的命脉，地下石油的开采工作会应用抽油机作为石油的采集和提升装置，抽油机的工作的驱动机器常采用交流电动机。

抽油机自控设备能够根据给定实现对抽油机交流电机进行运行状态的自动化控制。抽油机自控设备仅面向本地抽油机时为本地使用型自控设备。抽油机自控设备仅面向远程遥测遥控时为远程使用型自控设备。抽油机自控设备既能本地使用又能远程使用时是本地远程兼用型自控设备。

传统的抽油机自控设备常采用简单的开关、简单的指示灯和简单的机械针式表盘作为运行的控制和运行状态的显示，所能够提供的信息非常简单，与油田的数字化建设发生了脱节。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可视化、数字化、智能化、可供本地使用和远程使用的基于可视化控制台的本地远程兼用型抽油机自控设备。

为实现上述目的，采用以下技术方案：本发明所述设备包括交流电网、交流电抗器、功率驱动单元、面向抽油机电机负载的输出系统和可视化控制台vc单元；功率驱动单元包含具有四象限运行能力的整流器、具有四象限运行能力的逆变器、与可视化控制台vc单元连接的通信接口；

可视化控制台vc单元包括单片机核心控制单元、键盘单元、可视化图形液晶显示单元、功率测量单元、串行通信单元、远程通信gprs单元、usb存储和flash存储单元；单片机核心控制单元是可视化控制台vc的核心部件，所有与其直接连接的单元都接受其数据和控制；键盘单元与单片机核心控制单元相连，键盘单元负责实现控制参数的本地键入和实现运行状态的本地调用；可视化图形液晶显示单元与单片机核心控制单元相连，负责对控制参数和运行状态的本地显示；功率测量单元与单片机核心控制单元相连，负责进行自控设备输入功率状况的测量；串行通信单元与单片机核心控制单元连接，串行通信单元负责与功率驱动单元的通信接口进行连接；远程通信gprs单元与单片机核心控制单元连接是控制中心与单片机之间数据双向传输的桥梁，既负责面向控制中心传输单片机发出的信息，也接受控制中心发来的信息并传送给单片机；usb存储和flash存储单元与单片机核心控制单元相连，负责将抽油机自控设备的运行状态参数进行本地存储；

交流电网与交流电抗器、具有四象限运行能力的整流器、具有四象限运行能力的逆变器依次连接，具有四象限运行能力的整流器、具有四象限运行能力的逆变器作为功率驱动单元通过通信接口与可视化控制台vc单元相连；功率驱动单元的输出端与面向抽油机电机负载的输出系统相连。

进一步的，所述可视化控制台vc单元包括本地数字控制dc(digitalcontrol)和远程数据传输rdt(remotedatatransmission)两类功能相对应的环节。

进一步的，所述可视化控制台vc单元的dc功能环节，包含实现抽油机自控设备的功率状态测量，即包括自控设备耗用的和自控设备回馈给电网的无功功率，有功功率和功率因数测量的环节；dc功能环节还包含实现与功率驱动单元串行通信的接口环节；dc功能环节还包含实现抽油机运行数据的本地化flash存储和usb接口环节。

进一步的，所述可视化控制台vc单元的rdt功能环节，包括实现数据的远程传输与交换的远程gprs通信模块。

本发明的工作过程大致如下：

交流电网作为基于vc的本地远程兼用型抽油机自控设备的总输入功率源，经过功率驱动环节的整流和逆变后，转换成抽油机自控设备的输出功率源为抽油机的驱动电机供电；可视化控制台通过串行通信接口与功率驱动环节进行信息交换；可视化控制台既可以通过键盘获取本地控制给定也可以通过面向控制中心的远程gprs通信单元获得遥控给定；可视化控制台既可以通过vc的液晶显示器实时显示抽油机自控设备的运行状态也可以将运行状态通过gprs通信单元远传给控制中心；可视化控制台的功率状态测量单元能够对自控设备功率状态的各物理量予以测量；可视化控制台的flash存储单元和usb接口单元能够对自控设备的运行状态信息进行数字化存储。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、相比于公知的抽油机电机直接启动或者本地变频器启动，本发明能够本地与远程兼用，有利于油田数字化和智能化。

2、相比于公知的抽油机自控设备本地控制的不可视化，本发明具有可视化控制台vc(visualconsole)，是的油井现场的工作人员对设备的操作可视且简便，而且还能在工作现场清楚地掌握和控制抽油机自控设备的运行状态。

3、相比于公知的抽油机自控设备的不能可视化的rtu(remoteterminalunit)远程终端，本发明能够同时提供基于可视化控制台vc的本地数字控制dc(digitalcontrol)和远程数据传输rdt(remotedatatransmission)两类功能。

4、相比于公知的抽油机自控设备不能可视化的远程终端rtu的不能本地数据存储，本发明具有数据的本地flash和usb存储能力。

5、相比于公知的抽油机自控设备变频器与远程终端rtu的简单组合，本发明自主提供功率驱动单元与基于可视化控制台vc的成体系的抽油机自控设备。

附图说明

图1为本发明可视化控制台vc嵌入于抽油机自控设备箱体的机械正视图。

图2为本发明的系统结构框图。

图3为本发明中可视化控制台vc单元的功能结构框图。

图4为本发明实施例一中抽油机自控设备本地可视化界面。

图5为本发明实施例二中抽油机自控设备本地可视化界面。

图6为本发明实施例三中抽油机自控设备本地可视化界面。

图7为本发明实施例四中抽油机自控设备本地可视化界面。

图8为本发明实施例五中抽油机自控设备本地可视化界面。

图9为本发明实施例六中抽油机自控设备本地可视化界面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

本发明所述一种基于vc的本地远程兼用型抽油机自控设备，所述的可视化控制台vc嵌放入于自控设备箱体的正门如图1图中虚线框所示。

如图2所示，本发明构成环节包括：交流电网输入、交流电抗器、功率驱动单元、面向抽油机电机负载的输出和可视化控制台vc单元；其中功率驱动单元包含，具有四象限运行能力的整流器、具有四象限运行能力的逆变器以及功率驱动单元与vc单元的通信接口；与公知的抽油机自控设备相比，本发明的功率驱动环节与可视化控制台vc是整体设计系统式共存的。

图3为本发明可视化控制台vc的功能结构框图，构成环节包括：单片机核心控制单元、键盘单元、可视化图形液晶显示单元、功率测量单元、远程通信gprs单元、usb存储和flash存储单元；单片机核心控制单元是可视化控制台vc的核心部件，所有与其直接连接的单元都接受其数据和控制；键盘负责实现控制参数的本地键入，也负责实现运行状态的本地调用；可视化图形液晶显示单元负责对控制参数和运行状态的本地显示；功率测量单元负责进行自控设备输入功率状况的测量；远程通信gprs单元与单片机核心控制单元连接是控制中心与单片机之间数据双向传输的桥梁，既负责面向控制中心传输单片机发出的信息，也接受控制中心发来的信息并传送给单片机；usb存储和flash存储单元负载将抽油机自控设备的运行状态参数进行本地存储。

图4至图9为本发明可视化控制台vc的显示界面具体实施例。

显示界面实施例一

如图4所示，为可视化控制台vc对一组运行状态参数的显示，主要包括：自上而下，第一行为自控设备的运行模式，第二行为上行电流uab和上行电流iab，第三行为下行电压uab和下行电流iab，第四行为上行频率和下行频率，第五行为报警信息，第六行为日期和井号。

显示界面实施例二

如图5所示，为可视化控制台vc对一组运行状态参数的显示，主要包括：自上而下，第一行为自控设备的运行模式，第二行为上行有功和下行有功，第三行为上行功率因数简作上行功因和下行功率因数简作下行功因，第四行为电流平衡程度简作电流平衡和功率平衡度简作功率平衡，第五行为报警信息，第六行为日期和井号。

显示界面实施例三

如图6所示，为可视化控制台vc对一组运行状态参数的显示，主要包括：自上而下，第一行为自控设备的运行模式，第二行为冲次和运行时间，第三行为上行功率因数简作上行功因和下行功率因数简作下行功因，第四行为电流平衡程度简作电流平衡和功率平衡度简作功率平衡，第五行为报警信息，第六行为日期和井号。

显示界面实施例四

如图7所示，为可视化控制台vc对一组运行状态参数的显示，主要包括：自上而下，第一行为自控设备的运行模式，第二行为日有功电能，第三行为月有功电能，第四行为总累计电能，第五行为报警信息，第六行为日期和井号。

显示界面实施例五

如图8所示，为可视化控制台vc对一组控制参数设定的显示，主要包括：自上而下，第一行为井号，第二行为运行模式，第三行为冲程和冲次，第四行为存储时间和亮度，第五行为通讯地址和备用，第六行为参数设定。

显示界面实施例六

如图9所示，为可视化控制台vc对一组控制参数设定的显示，主要包括：自上而下，第一行为变频连续运行频率，第二行工频/变频间隔运行参数(变频频率同上频率)，第三行为起始时间和截止时间，第四行为上快下慢模式参数，第五行为上行频率和下行频率，第六行为参数设定。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应视为属于本发明的保护范围。