一种用于塔架式抽油机的控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种用于塔架式抽油机的控制系统，包括中央控制单元、变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元、位置自动检测单元、位置反馈单元、传动控制单元、抽油机运动单元和冲程保护单元，所述中央控制单元分别与所述变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元和冲程保护单元连接，所述变频驱动单元分别与所述位置自动检测单元、位置反馈单元和传动控制单元连接，所述传动控制单元与所述抽油机运动单元连接，所述抽油机运动单元与所述冲程保护单元连接，所述位置反馈单元还与编码器连接，所述冲程保护单元还与接近开关连接，所述位置自动检测单元还与所述接近开关和编码器连接。本实用新型专利技术提供的用于塔架式抽油机的控制系统可进行冲程、冲次自动无级调整，抽油杆位置自动识别，控制精度高、运行稳定、可靠。

A control system for the tower type pumping unit

The utility model provides a control system for tower type pumping unit, including the central control unit, drive unit, man-machine interaction unit, operation panel, control unit, automatic position detection unit, position feedback unit and a transmission control unit, pumping unit motion stroke unit and protection unit, the central control unit respectively. The variable frequency drive unit, a man-machine interaction unit, operation panel, control unit and stroke protection unit connection, the variable frequency drive unit is respectively connected with the automatic position detection unit, position feedback unit and a transmission control unit connected to the transmission control unit and the oil pumping unit is connected with the machine, the oil pumping machine the movement unit is connected with the stroke protection unit, the position feedback unit and an encoder connected the stroke protection unit and even proximity switch In addition, the position automatic detection unit is also connected with the proximity switch and the encoder. The control system provided for the tower type pumping unit can automatically adjust the stroke and punching times automatically, and the position of the sucker rod is automatically identified. The control accuracy is high, and the operation is stable and reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种用于塔架式抽油机的控制系统
本技术涉及采油机械设备领域，特别涉及一种用于塔架式抽油机的控制系统。
技术介绍
随着科学技术的快速发展，新兴产业的不断崛起，对环保、节能的逐渐重视，油田应用也进入了大力开发阶段，传统的抽油机不仅仅能耗大，而且维修难度系数大。目前抽油机的性能不断得到完善升级，由最初常规的游梁式演变成现在数字化的塔架式抽油机。塔架式数控抽油机属于“长冲程、低冲次”机电一体化的抽油机，是现代机械制造技术、控制技术、功率电子技术与机电一体化技术集成创新的完美结合。它采取控制系统驱动电机运行，通过组合减速传动使抽油机的动力源和终端负载作换向运动，拖动抽油杆上下反复运行，抽油杆和配重形成了天平式的平衡，相互不断地交换储存和释放势能的过程，实现了运行时的平衡，无功损耗接近于零，解决了常规抽油机机械效率低、难以实现长冲程和高耗能的难题。塔架式抽油机逐渐成为油田主要的采油设备之一。现有的塔架式抽油机其控制系统存在很大弊端，无法进行自动无级调整和自动识别控制，操作不便。
技术实现思路
针对以上问题，本技术专利目的在于设计了一种用于塔架式抽油机的控制系统，可进行冲程、冲次自动无级调整，抽油杆位置自动识别，自动切换电机运行方向，以实现抽油杆上下反复运行，并满足长冲程、低冲次的采油需求。为了解决上述技术问题，本技术具体的技术方案如下：一种用于塔架式抽油机的控制系统，包括中央控制单元、变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元、位置自动检测单元、位置反馈单元、传动控制单元、抽油机运动单元和冲程保护单元，所述中央控制单元分别与所述变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元和冲程保护单元连接，所述变频驱动单元分别与所述位置自动检测单元、位置反馈单元和传动控制单元连接，所述传动控制单元与所述抽油机运动单元连接，所述抽油机运动单元与所述冲程保护单元连接，所述位置反馈单元还与编码器连接，所述冲程保护单元还与接近开关连接，所述位置自动检测单元还与所述接近开关和编码器连接。具体的，本技术所述抽油机运动单元包括电机、抽油杆、塔架、转动轮。具体的，本技术所述编码器安装在电机的侧旁，用于检测所述电机的转速。具体的，本技术所述接近开关安装在塔架的两端，用于检测抽油杆的位置。具体的，本技术所述中央控制单元采用美国TI公司的DSP芯片。具体的，本技术所述位置反馈单元采集所述编码器的信号，并对电机作速度闭环控制。具体的，本技术所述位置自动检测单元通过所述接近开关和编码器检测抽油机抽油杆的实时位置，并把位置信号送给变频驱动单元。本技术提供的用于塔架式抽油机的控制系统与现有技术相比，可通过编码器和接近开关获得电机和抽油杆的实时位移数据，实现抽油杆的控制闭环和位置伺服，能够控制电机准确运行及传动到抽油杆运动到准确的位置；提供工业触摸屏人机交互方式，完成了智能控制系统硬件设计，可根据油井工况，随时对冲程和冲次等参数进行自动无级调整，保证低渗透油田对长冲程和低冲次的要求。该设计系统位置伺服偏差小,控制精度高、运行稳定、可靠，可根据井下的实际情况调节冲程、冲次及抽油杆上行、下行的运行速度，使系统更具有实用性和方便性，提升了工作效率，节省了人力，提高了经济效益。附图说明以下参照附图对本技术实施例作进一步说明，其中：图1是本技术用于塔架式抽油机的控制系统的结构图；图2是本技术用于塔架式抽油机的控制系统的抽油杆运动示意图；图3是本技术用于塔架式抽油机的控制系统的控制流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细说明。本技术提出了一种用于塔架式抽油机的控制系统，请参阅图1，包括中央控制单元101、变频驱动单元102、人机交互单元109、操作面板控制单元108、位置自动检测单元107、位置反馈单元106、传动控制单元103、抽油机运动单元105和冲程保护单元104。所述中央控制单元101分别与所述变频驱动单102元、人机交互单元109、操作面板控制单元108和冲程保护单元104连接，所述变频驱动单元102分别与所述位置自动检测单元107、位置反馈单元106和传动控制单元103连接，所述传动控制单元103与所述抽油机运动单元105连接，所述抽油机运动单元105与所述冲程保护单元104连接，所述位置反馈单元106还与编码器110连接，所述冲程保护单元104还与接近开关111连接，所述位置自动检测单元107还与所述接近开关111和编码器110连接。具体的，所述中央控制器单元101负责与人机界面交互及接收外部端子操作控制单元并且位置计算和逻辑控制。在本施例中，中央控制单元101采用美国TI公司的DSP芯片，接收系统控制的冲程设定参数及显示系统监控如运行冲程位置，运行转速，运行电流、故障信息等参数，还接收操作面板控制单元108输入的控制命令和上行、下行运行速度大小，根据系统要求，进行逻辑计算控制，实时控制变频驱动单元102的运行。具体的，所述人机交互单元109调节冲程、冲次及实时监控系统状态。具体的，所述操作面板控制单元108节上行、下行运行速度及接收系统控制信号输入到中央控制器单元101。本技术实施例中的中央控制单元101与人机界面交互，直观、准确的反映抽油机的实时状态，显示抽油杆的位置，也通过外部传感器输入的传感器信号，准确的控制变频驱动的运行和抽油杆的上、下行命令切换，同时还对抽油机的故障做一个良好的保护。具体的，所述抽油机运动单元105执行系统控制指令，按照预设的冲程运行。所述抽油机运动单元包括电机、抽油杆、塔架、转动轮。所述编码器安装在电机的侧旁，用于检测所述电机的转速。所述接近开关安装在塔架的两端，用于检测抽油杆的位置。具体的，所述位置反馈单元106采集所述编码器的信号，并对电机作速度闭环控制。位置反馈单元采集106安装在电机侧旁编码器的信号，对电机作速度闭环控制，运行稳定，控制精度高；并且对抽油杆的实时位置进行检测，做运动伺服控制，位置控制精确，偏差小。具体的，所述变频驱动单元102用于接收电机位置反馈信号到变频驱动单元做速度闭环，并且驱动电机运行，以及控制上行下行切换。变频驱动单元102执行中央控制单元101给定的指令及上下行速度。在执行速度的同时，实时检测位置反馈单元106反馈的编码器信号，形成闭环控制，提高了变频驱动的控制精度。位置反馈单元106同时也反映了抽油杆的实时位置，中央控制单元101根据抽油杆的实时位置点，综合外部传感器的返回信号，对抽油杆的运行做位置伺服控制，控制抽油杆上行、下行往返运动。本技术中，对抽油杆上、下冲程往返运动进行检测，为了能够控制电机准确运行及传动到抽油杆运动到准确的位置，采集安装在塔架式抽油机上的接近开关及安装在电机侧旁的编码器110信号来进行精确的位置算法。具体的，所述位置自动检测单元107用于通过接近开关111和编码器110检测抽油机抽油杆的实时位置，并把位置信号送给变频驱动单元102。位置自动检测单元107由安装在抽油机运动单元105上的接近开关和编码器，自动检测抽油杆的位置及上行、下行的位置送到变频驱动单元102，中央控制单元101与变频驱动单元102相互配合通过上冲程、下冲程的位置点，驱动电机，并通过传动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于塔架式抽油机的控制系统，其特征在于，包括中央控制单元、变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元、位置自动检测单元、位置反馈单元、传动控制单元、抽油机运动单元和冲程保护单元，所述中央控制单元分别与所述变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元和冲程保护单元连接，所述变频驱动单元分别与所述位置自动检测单元、位置反馈单元和传动控制单元连接，所述传动控制单元与所述抽油机运动单元连接，所述抽油机运动单元与所述冲程保护单元连接，所述位置反馈单元还与编码器连接，所述冲程保护单元还与接近开关连接，所述位置自动检测单元还与所述接近开关和编码器连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于塔架式抽油机的控制系统，其特征在于，包括中央控制单元、变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元、位置自动检测单元、位置反馈单元、传动控制单元、抽油机运动单元和冲程保护单元，所述中央控制单元分别与所述变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元和冲程保护单元连接，所述变频驱动单元分别与所述位置自动检测单元、位置反馈单元和传动控制单元连接，所述传动控制单元与所述抽油机运动单元连接，所述抽油机运动单元与所述冲程保护单元连接，所述位置反馈单元还与编码器连接，所述冲程保护单元还与接近开关连接，所述位置自动检测单元还与所述接近开关和编码器连接。2.根据权利要求1所述的一种用于塔架式抽油机的控制系统，其特征在于，所述抽油机运动单元包括电机、抽油杆、塔架...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜仲文，蒋治军，
申请(专利权)人：深圳市蓝海华腾技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44