尾游梁平衡块智能控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种尾游梁平衡块智能控制装置，尤其涉及一种支持有线和无线通信方式的尾游梁平衡块控制装置。
【背景技术】
[0002]游梁式抽油机是采油生产中广泛使用的一种地面动力传动设备，游梁式抽油机由动力机、齿轮减速箱、曲柄、平衡块、连杆、游梁、支架和驴头等组成，通过减速箱、曲柄连杆将动力机的旋转运动变为抽油杆和抽油栗的往复运动，实现抽油栗的吸油和排油过程。在油田采油生产中，由于油藏状况的不断变化，游梁式抽油机需要经常调整平衡，以保证抽油机上、下行程的负荷均匀，延长设备使用寿命的同时降低能耗。
[0003]当前绝大部分游梁式抽油机采用人工调整抽油机平衡度，这种人工调节配重的方法会带来如下缺点:1)需要在停机状态下进行，2)同时需要2-3人和吊车配合，每次调整需要2个小时左右，工人劳动强度和管理难度较大，尤其是在高原、沙漠、戈壁等自然条件恶劣的油田，调整抽油机平衡度更为困难。人工调整抽油机平衡度不仅影响油井产量，含砂井还易造成卡栗事故。3)配重调节不精准。4)无法做到随着油井负载的变化及时调整平衡度。
[0004]现在一些油田也推广应用了部分自动调平衡抽油机，有的厂家采用有线的连接方式将平衡块控制装置连接到地面控制柜内的控制器上，还有一些厂家采用无线通信的方式将平衡块控制装置连接到地面控制柜内的控制器上，由地面控制柜内的控制器发送平衡块运动方向指令；目前尚不存在一种即可以支持有线连接又可以支持无线连接的通用控制装置。
【实用新型内容】
[0005]为了解决【背景技术】中存在的技术问题，本实用新型提出了一种尾游梁平衡块智能控制装置，是一种集电压采集、电机控制、倾角计算、有线/无线通信功能为一体的智能控制装置。
[0006]本实用新型的技术解决方案是:尾游梁平衡块智能控制装置，包括微控制器，所述微控制器包括A/D转换器接口、SPI外设接口、I/O 口以及串行口 ；其特殊之处在于:所述微控制器的A/D转换器接口连接模拟量输入前端网络的输出端，电池电压信号连接模拟量输入前端网络的输入端；微控制器的SPI外设接口连接3D加速度传感器和FLASH数据存储器；微控制器的i/o 口连接开关量输入单兀、开关量输出单兀、四位拨码开关以及SPI接口芯片的片选引脚；微控制器的一个串行口连接无线数据收发模块，另一个串行口连接串行通信接口 ；
[0007]上述微控制器采用的芯片型号是STM32F103ZET6。
[0008]上述控3D加速度传感器采用的芯片型号是ADXL345。
[0009]上述微控制器I/O 口与开关量输入单元之间设置光电隔离器。
[0010]上述微控制器I/O 口与开关量输出单兀之间设置光电隔尚器。
[0011]上述控制装置，从无线数据收发模块接收到的系统参数存储在SPI接口的FLASH数据存储器中。
[0012]上述FLASH数据存储器采用的芯片型号是AT45DB321DB。
[0013]上述串行通信接口是采用RS-485方式的串口通信接口，与微控制器的串行口之间是隔离连接的。
[0014]本实用新型的尾游梁平衡块智能控制装置，可以计算出平衡块的倾角值、冲次值、蓄电池的电压值；可以判定驴头的上死点和下死点；可以采集前后限位开关的状态，在平衡块运动到限位位置时进行停机保护；可以采集电机的运行状态信息。
[0015]本实用新型的有益效果是，该控制装置不仅可以通过控制电机的正反转向来调节游梁的平衡度值，而且能提供有线通信和无线通信两种接口，使得系统结构的部署更加灵活方便。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型结构原理示意图
[0017]图2是本实用新型的3D加速度传感器电路原理图
[0018]图3是本实用新型的FLASH数据存储器电路原理图
[0019]图4是本实用新型的开关量输出电路原理图
[0020]图5是本实用新型的开关量输入电路原理图
[0021]图6是本实用新型的模拟量输入前端网络电路原理图
[0022]图7是本实用新型的无线数据收发模块电路原理图
[0023]图8是本实用新型的串行通信接口电路原理图
【具体实施方式】
[0024]参见图1，本实用新型的尾游梁平衡块智能控制装置，包括为控制器1、3D加速度传感器2、开关量输入单元3、模拟量输入前端网络4、四位拨码开关5、无线数据收发模块6、开关量输出单元7、FLASH数据存储器8、串行通信接口 9 ;微控制器1的输入端连接3D加速度传感器2、开关量输入单元3、模拟量输入前端网络4、四位拨码开关5 ;微控制器1的输出端连接开关量输出单元；微控制器1的一个串行口连接无线数据收发模块；微控制器1的另一个串行口连接串行通信接口。
[0025]本实用新型的整个控制装置以32位微控制器STM32F103ZET6为控制核心。微控制器1内部包含了多种功能模块，如看门狗定时器、可编程电压检测器、A/D转换器、D/A转换器、PWM、串行口、定时/计数器、SPI外设接口、CAN总线控制器、USB设备接口、实时时钟RTC、DMA 控制器、GP1 等。
[0026]参见图2，本实用新型的3D加速度传感器2芯片的型号为ADXL345，该芯片通过SPI外设接口与微控制器1连接，通过特定的程序算法可实现实时角度值的计算，根据角度值的变化趋势判定上死点和下死点的位置以及结合微控制器1的内部定时器计算出冲次值。
[0027]参见图3，本实用新型的FLASH数据存储器芯片的型号为AT45DB321DB，该芯片通过SPI外设接口与微控制器1连接，用于存储来自无线数据模块的系统参数。
[0028]参见图4，本实用新型的开关量输出信号控制调平衡电机运行，带动平衡块在游梁上移动，改变杠杆力矩来自动调平衡。
[0029]参见图5，本实用新型的开关量输入单元用于检测限位开关以及电机的状态。
[0030]参见图6，本实用新型模拟量输入为线性隔离转换电路，电池电压经电阻分压、线性光耦隔离、再经运放调理输出符合微控制器1中A/D模块电压输入范围的电压信号，用于采集蓄电池的电压值。
[0031]参见图7，本实用新型的无线数据收发模块通过串行口与微控制器1相连，可通过SET引脚的高低电平设置模块的工作模式:数据收发模式和设定模式，数据收发模式可用于正常的收发数据；设定模式可设定模块的工作参数，如波特率、发射频率、发射功率等。
[0032]参见图8，本实用新型串行通信接口 9采用RS-485半双工总线方式，可实现多点总线结构，总线方式采用MAXIAM公司的MAX485芯片，驱动能力强，最大通讯距离可达1200米，最多可实现255台装置组网，与上位机串行通信，实现遥测、遥信、遥控功能。
【主权项】
1.尾游梁平衡块智能控制装置，包括微控制器，所述微控制器包括A/D转换器接口、SPI外设接口、I/O 口以及串行口 ；其特征在于:所述微控制器的A/D转换器接口连接电池电压线性隔离转换电路的输出端，电池电压经电阻分压后接入线性隔离转换电路的输入端；微控制器的SPI外设接口连接3D加速度传感器和FLASH数据存储器；微控制器的I/O口连接开关量输入单兀、开关量输出单兀、四位拨码开关以及SPI接口芯片的片选引脚；微控制器的一个串行口连接无线数据收发模块，另一个串行口连接串行通信接口。2.根据权利要求1所述的尾游梁平衡块智能控制装置，其特征在于:所述微控制器采用的芯片型号是STM32F103ZET6。3.根据权利要求2所述的尾游梁平衡块智能控制装置，其特征在于:所述3D加速度传感器采用的芯片型号是ADXL345。4.根据权利要求3所述的尾游梁平衡块智能控制装置，其特征在于:所述微控制器1/0口与开关量输入单兀之间设置光电隔呙器。5.根据权利要求4所述的尾游梁平衡块智能控制装置，其特征在于:所述微控制器1/0口与开关量输出单兀之间设置光电隔呙器。6.根据权利要求5所述的尾游梁平衡块智能控制装置，其特征在于:通过所述无线数据收发模块接收到的系统参数存储在SPI接口的FLASH数据存储器中。7.根据权利要求6所述的尾游梁平衡块智能控制装置，其特征在于:所述FLASH数据存储器采用的芯片型号是AT45DB321D。8.根据权利要求7所述的尾游梁平衡块智能控制装置，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。
【专利摘要】本实用新型提出了一种在尾游梁上使用的尾游梁平衡块智能控制装置，包括微控制器，微控制器包括A/D转换器接口、SPI外设接口、I/O口以及串行口；微控制器的A/D转换器接口连接模拟量输入前端网络的输出端，电池电压信号连接模拟量输入前端网络的输入端；微控制器的SPI外设接口连接3D加速度传感器和FLASH数据存储器；微控制器的I/O口连接开关量输入单元、开关量输出单元、四位拨码开关以及SPI接口芯片的片选引脚；微控制器的一个串行口连接无线数据收发模块，另一个串行口连接串行通信接口；本实用新型的尾游梁平衡块智能控制装置，是一种集电压采集、电机控制、倾角计算、有线/无线通信功能为一体的智能控制装置。
【IPC分类】F04B47/14, G05B19/042, E21B43/00
【公开号】CN205049914
【申请号】CN201520816049
【发明人】项蜀忠, 时岩
【申请人】北京中泽华福自动化技术有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月20日