专利名称：单片机为上位机的立式抽油机自动控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种抽油机自动控制用的单片机为上位机的立式抽油机自动控制系统。
技术背景目前，国内油田常用的抽油机为立式抽油机和游梁式抽油机，它们的控制结构均 采用电控按钮和继电器来实现控制自动化，这种控制自动化存在着智能化程度低，无法在 抽油机运行过程中及时修改抽油机的冲程、冲次、速比等参数，影响抽油机的抽油效率，不 利于抽油机的管理和维护
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种单片机为上位机的立式抽油机自动控制系统，该装 置解决了现有技术中存在的原油抽油机控制结构智能化程度低，无法在抽油机运行过程中 及时修改抽油机的冲程、冲次、速比等参数，影响抽油机生产效率的问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是单片机为上位机的立式抽油机 自动控制系统，由控制单元、显示单元、驱动单元、反馈单元、硬按钮、PLC、显示面板、单片 机、变频器、电机、运作器械、编码器、传感器、通讯电缆、带按键的LED显示面板、存储器RAM 用户程序、存储器ERROM系统程序、单片机运算程序、单片机控制程序、系统程序、LED显示 单元、显示单元通讯端口、PLC通讯端口、存储器RAM用户程序、存储器ERROM系统程序、用 户程序、PLC微处理器控制器程序、微处理器运算器程序、PLC输出单元、单片机输入单元组 成该系统是以单片机为上位机的立式抽油机控制系统；控制单元由单片机、PLC、硬按钮 构成，单片机与PLC通过通讯电缆连接；显示单元由单片机、带按键的LED显示面板构成； 驱动单元由变频器、电机构成；反馈单元由变频器、传感器构成；PLC的输入端分别与传感 器及编码器的输出端连接，PLC的输出端连接变频器以控制电动机带动抽油机作机械运动。 该系统是一种采用单片机为上位机的立式抽油机控制系统。工作时，首先，由控制单元向驱 动单元发送指令，驱动单元带动器械按指令进行运动，而安装在驱动单元和运作器械上的 反馈单元将驱动单元及运作器械的运转情况及时反馈给控制单元，控制单元对反馈信号进 行运算分析并发出相应的控制指令，从而使整个系统构成一个闭环的控制回路。本实用新型的有益效果是该自动控制系统具有自动化、智能化程度高；操作简 单，维护方便，节省人力，抽油效率高；由于该系统采用单片机为上位机，用户可以根据油井 的实际情况，通过带按键的LED显示面板输入冲程，冲次等参数，单片机接收到这些参数， 进行处理，再下载到PLC。PLC根据运行曲线要求从模拟量输出端输出实时控制变频器频 率，并通过编码器反馈电动机的实际运转速度，进行PID调节，按照要求速度运转。
图1是本实用新型自动控制系统组成及运行示意图。[0007]图2是控制单元构成及运行示意图。图中1、控制单元，2、显示单元，2. 1、带按键的LED显示面板，2. 2、存储器RAM用户 程序，2. 3、存储器ERROM系统程序，2. 4、单片机运算程序，2. 5单片机控制程序，2. 6、系统程 序，2. 7、LED显示单元，2. 8显示单元通讯端口，3、驱动单元，4、反馈单元，5、硬按钮，6、PLC,
6、IPLC通讯端口，6.2、存储RAM用户程序，6. 3、存储器ERROM系统程序，6. 4、用户程序，6. 5、 PLC微处理器控制程序，6. 6、微处理器运行程序，6. 7、PLC输出单元，6. 8、单片机输入单元，
7、显示面板，8、单片机，9、变频器，10、电机，11、运作器械，12、编码器，13、传感器，14、通讯 电缆。
具体实施方式
在图1、图2中，单片机为上位机的立式抽油机自动控制系统，由控制单元1，显示 单元2，带键的LED显示面板2. 1，存储器RAM用户程序2. 2，存储器ERROM系统程序2. 3，单 片机运算程序2. 4，单片机控制程序2. 5，系统程序2. 6，LED显示单元2. 7，显示单元通讯端 口 2. 8，驱动单元3，反馈单元4，硬按钮5，PLC6，PLC通讯端口 6. 1，存储RAM用户程序6. 2， 存储器ERROM系统程序6. 3，用户程序6. 4，PLC微处理器控制程序6. 5，微处理器运行程序 6. 6，PLC输出单元6. 7，单片机输入单元6. 8，显示面板7，单片机8，变频器9，电机10，运作 器械11，编码器12，传感器13，通讯电缆14组成；控制单元1由单片机8、PLC6、硬按钮5构 成，单片机8与PLC6通过通讯电缆14连接；显示单元2由单片机8、带按键的LED显示面 板2. 1构成；驱动单元3由变频器9、电机10构成；反馈单元4由变频器9、传感器13构成； PLC6的输入端分别与传感器13及编码器12的输出端连接，PLC6的输出端连接变频器9以 控制电机10带动抽油机作机械运动。在图1中，该系统是以单片机为上位机的立式抽油机自动控制系统控制单元1、 显示单元2、驱动单元3、反馈单元4、硬按钮5、PLC6、显示面板7、单片机8、变频器9、电 机10、运作器械11、编码器12、传感器13 显示单元2是自控系统与操作人员沟通的一个 元件，操作人员通过观察显示面板7，了解抽油机的运行情况，显示面板上有LED显示面板 2. 1，显示抽油机的运行参数，每个参数左侧设有一组按键，用来调节参数；面板功能的实现 依赖于它的控制核心单片机8，单片机程序包括LED数码管显示程序、按键程序、数据计算 程序、与PLC6通讯程序。控制单元由硬按钮5和PLC6构成，用户通过按钮控制PLC6的程 序，PLC6接受来自单片机的数据，经过处理分析，进行抽油机的相关的操作；包括运行、停 止、点动上、点动下、自检功能。PLC6在控制抽油机运动时，是通过控制变频器9的频率，变 频器9控制电机的转数来控制抽油机上的运作机械11的，运作机械11的运作情况由安装 在运作机械11上的编码器12和传感器13来反馈，反馈信号直接传给PLC6，PLC6调整后再 传送给变频器，形成闭环控制。在图2中，显示单元2，PLC6，通讯电缆14 ；带按键的LED显示面板2. 1，存储器RAM 用户程序2. 2，存储器ERROM系统程序2. 3，单片机运算程序2. 4，单片机控制程序2. 5，系统 程序2. 6，LED显示单元2. 7，显示单元通讯端口 2. 8，驱动单元3，反馈单元4，硬按钮5，PLC 通讯端口 6，存储RAM用户程序6. 2，存储器ERROM系统程序6. 3，用户程序6. 4，PLC微处理 器控制程序6. 5，微处理器运行程序6. 6，PLC输出单元6. 7，单片机输入单元6. 8 显示单元 2的带按键的LED显示面板2. 1内包含LED单元2. 7，它将用户输入的数据传送给单片机8，单片机的内部包括两个存储器，一个是存储器RAM用户程序2. 2，另外一个存储器ERROM系 统程序2. 3里面包系统程序2. 6，存储器RAM用户程序2. 2里面包含两个程序，为2. 4单片 机运算程序，单片机控制程序2. 5对数据进行运算分析，并将用户的意图以控制信号的方 式从2. 8通讯端口通过电讯电缆14传送给PLC6的PLC通讯端口 6. 1,PLC内部的存储单元 包含6. 2存储器RAM用户程序和6. 3存储器ERROM系统程序，存储器ERROM系统程序6. 3包 含PLC微处理器控制程序6. 5、微处理器运行程序6. 6用来运算外界传入的数据，用户通过6. 8单片机输入单元控制PLC6工作，PLC通过PLC输出单元6. 7输出信号，控制外部器械。
权利要求一种单片机为上位机的立式抽油机自动控制系统，由控制单元(1)，显示单元(2)，带键的LED显示面板(2.1)，存储器RAM用户程序(2.2)，存储器ERROM系统程序(2.3)，单片机运算程序(2.4)，单片机控制程序(2.5)，系统程序(2.6)，LED显示单元(2.7)，显示单元通讯端口(2.8)，驱动单元(3)，反馈单元(4)，硬按钮(5)，PLC(6)、PLC通讯端口(6.1)，存储RAM用户程序(6.2)，存储器ERROM系统程序(6.3)，用户程序(6.4)，PLC微处理器控制程序(6.5)，微处理器运行程序(6.6)，PLC输出单元(6.7)，单片机输入单元(6.8)，显示面板(7)，单片机(8)，变频器(9)，电机(10)，运作器械(11)，编码器(12)，传感器 ，通讯电缆(14)，其特征在于控制单元(1)由单片机(8)、PLC(6)、硬按钮(5)构成，单片机(8)与PLC(6)通过通讯电缆连接；显示单元(2)由单片机(8)、带按键的LED显示面板(2.1)构成；驱动单元(3)由变频器(9)、电机10构成；反馈单元(4)由变频器(9)、传感器(13)组成；PLC(6)的输入端分别与传感器(13)及编码器(12)的输出端连接，PLC(6)的输出端连接变频器(9)控制电动机(10)；该系统是以单片机为上位机的立式抽油机自动控制系统，显示单元(2)是自控系统的一个元件，显示面板(7)上有LED显示面板(2.1)，显示抽油机的运行参数，每个参数左侧设有一组按键；面板的控制核心是单片机(8)，单片机程序包括LED数码管显示程序、按键程序、数据计算程序、与PLC(6)通讯程序；控制单元由硬按钮(5)和PLC(6)构成，用户通过按钮控制PLC(6)的程 序，PLC(6)接受来自单片机的数据，显示单元(2)按键的LED显示面板(2.1)内包含LED单元(2.7)，它将用户输入的数据传送给单片机(8)，单片机的内部包括两个存储器，一个是存储器RAM用户程序(2.2)，另外一个存储器ERROM系统程序(2.3)里面包含系统程序(2.6)，存储器RAM用户程序(2.2)里面包含两个程序，为(2.4)单片机运算程序，单片机控制程序(2.5)对数据从通讯端口(2.8)通过电讯电缆(14)传送给PLC(6)的PLC通讯端口(6.1)，PLC(6)内部的存储单元包含存储器RAM用户程序(6.2)和存储器ERROM系统程序(6.3)，存储器ERROM系统程序(6.3)包含PLC微处理器控制程序(6.5)、微处理器运行程序(6.6)用来运算外界传入的数据，用户通过单片机输入单元(6.8)控制PLC(6)，PLC(6)通过PLC输出单元(6.7)输出信号，控制外部器械。
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专利摘要一种单片机为上位机的立式抽油机自动控制系统，由控制单元、显示单元、驱动单元、反馈单元、硬按钮、PLC、显示面板、单片机、变频器、电机、运作器械、编码器、传感器、通讯电缆组成该系统以单片机为上位机；控制单元由单片机、PLC、硬按钮构成，单片机与PLC通过通讯电缆连接；显示单元由单片机、带按键的LED显示面板构成；驱动单元由变频器、电机构成；反馈单元由变频器、传感器构成；PLC的输入端分别与传感器及编码器的输出端连接，PLC的输出端连接变频器以控制电动机带动抽油机作机械运动。本实用新型解决了现有技术中存在的无法及时修改抽油机的冲程、冲次、速比等参数，影响抽油机生产效率的问题。它可广泛用于抽油机自动化控制采油作业中。
文档编号G05B19/418GK201568040SQ20092001402
公开日2010年9月1日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者卓娜, 印涛, 姜军, 孙福东, 李素华, 杜晶春, 詹俊峰, 贾云婷, 陈建, 魏永捷 申请人:辽河石油勘探局