基於plc控制的油井作業變頻調速裝置的製作方法

2023-05-23 13:11:31

專利名稱：基於plc控制的油井作業變頻調速裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油井鑽探修井作業用的拖動系統，尤其涉及拖動系統用的 變頻調速裝置。
背景技術：
目前，油井作業都是採用柴油機拖動機械系統，無自動化控制進行現場作
業，這種系統有以下不足(1)設備一旦運行起來，柴油機一直處於運行狀態， 損耗特別大；(2)油管上提、電機啟動時，啟動力矩小，操作難度大，效率低； (3)柴油機機械耗能高，排放大量的廢氣，汙染環境；(4)機械傳動零件磨損 嚴重，事故率高，操作過程複雜，工人勞動強度高，噪聲高。 發明內容
本實用新型解決的技術問題是提供一種基於PLC控制的油井作業變頻調速 裝置。
本實用新型通過以下措施來實現的
一種基於PLC控制的油井作業變頻調整裝置，其特徵在於，它是以PLC控 制器、單片機、變頻器為核心並依次連接，在PLC控制器輸入端連接有觸控螢幕、 操作按鈕、稱重檢測電路和運行速度信號檢測電路，PLC控制器輸出端連接有超 重開閉環電路；單片機輸出端連接到運行檢測電路輸入端。
上述稱重檢測電路、運行速度檢測電路和超重開閉環電路均為常用電路。 使用時，將本實用新型的稱重檢測電路連接到油井吊鉤上的稱重傳感器， 將運行速度信號檢測電路連接到油井電機轉矩傳感器，將變頻器的三相輸出端 連接到油井電機傳動系統，將超重開閉環電路輸出端連接到油井機械制動控制電源上。
本實用新型的使用工作原理是觸控螢幕設置運行參數送入PLC控制器，操 作按鈕將操作指令送入PLC控制器；稱重傳感器檢測吊鉤負載的重量，通過稱
量檢測電路將信號送至PLC控制器處理。然後PLC控制器將電機運行的所需的
力矩和頻率信息送入單片機，單片機接受到觸控螢幕或者操作按鈕送給的開機信
號後送入PLC控制器，由PLC控制器處理後送入單片機，由單片機控制變頻器， 逆變器拖動電機，電機運轉機械傳動拖動吊鉤負載的運行，同時單片機送出信 號至電機速度信號檢測電路。運行速度信號檢測電路信號送至PLC控制器處理， 如自動運行狀態時PLC控制器根據觸控螢幕上預設的參數和運行的信號起始時間 來決定自動加減速的參數，並將參數信號送至單片機，單片機控制逆變器。超 重開閉環由觸控螢幕進行開閉環選擇後將信息送入PLC控制器，PLC控制器將稱重 的值與PLC控制器內置的標準值進行比較，當超重閉環時，PLC控制器輸出信號 與機械閘連鎖，輸出合閘信號使機械閘合閘，變頻器封鎖輸出電機不能運行； 為應急開機考慮，當超重開環時，即使超重也可以運行。 本實用新型的積極效果是
1. 通過對吊鉤負載大小的檢測，實現閉環控制。
(1) 自動調整啟動力矩補償，確保正常的重載提升與下放；
(2) 自動調整最佳運行速度，大鉤提升時，隨負荷大小自動調節，實現輕 載快速、重載慢速的作業要求，增加了設備的柔韌性。
2. 操作靈活簡單，無柴油機造成的汙染。以下結合附圖和具體實施方式
進一步說明本實用新型的技術方案。

圖1是本實用新型實施例的電氣原理框圖。
具體實施方式

下面參照圖l描述如下
本實用新型的油井作業變頻調整裝置是以PLC控制器、單片機、變頻器為 核心並依次連接，在PLC控制器輸入端連接有觸控螢幕、操作按鈕、稱重檢測電 路和運行速度信號檢測電路，PLC控制器輸出端連接有超重開閉環電路；單片機
輸出端連接到運行速度檢測電路輸入端。
使用時，將本實用新型的稱重檢測電路連接到油井吊鉤上的稱重傳感器， 將運行速度信號檢測電路連接到油井電機轉矩傳感器，將變頻器的三相輸出端 連接到油井電機傳動系統，將超重開閉環電路輸出端連接到油井機械制動控制 電源上。
單片機由兩片196CPU組成，上述變頻器稱重檢測電路、運行速度信號檢測
電路、超重開閉環電路均為常用電路，具體T作參數為
(1) 額定輸出頻率(基準頻率)25HZ;最高輸出頻率85HZ;輸出頻率調 節範圍2-85HZ。
(2) 額定輸出電壓340V AC三相(在恆功率調整範圍內從25HZ上調到 85HZ時，輸出電壓同步從340V上調到380V)。
下面再描述一下工作原理
1.利用吊鉤負載傳感器檢測吊鉤所拉負載的實際重量與額定重量進行比 較，比較的結果送單片機，單片機控制變頻器的運行頻率對提升力矩的大小進 行控制。
(1)若實際重量大於等於額定重量，則在25HZ或25HZ以下按恆轉矩運行， 具體運行頻率遵循下列公式運行頻率二額定重量+實際重量X25，反之則在25HZ以上按恆功率運行。
(2)根據吊鉤所拉負載的大小，通過PLC控制器處理，將結果送單片機， 單片機控制逆變器由逆變器直接控制提升力矩的大小，避免因提升力矩不夠造 成溜勾的現象。
2.自動運行時，PLC控制器檢測變頻頻率上升狀態並開始記時運算，根據
預先設定的長度、時間、以及實測的重量得到逆變器最高運行頻率。
頻率上升時運行的長度=1/2實際運行最高速度X設定的上升時間X實際運
行最髙速度/最高速度；
頻率下降時運行的長度=1/2實際運行最高速度X設定的下降時間X實際運
行最高速度/最高速度；
勻速運行的長度=設定的總長度-頻率上升時運行的長度-頻率下降時運行 的長度；
勻速時間=勻速運行的長度/實際運行最高速度)得出勻速運行的時間，及 自動減速點的時間。來實現自動加速、自動減速，自動停機。也可增加檢測到 位裝置，來實現準確到位停機。
權利要求1、一種基於PLC控制的油井作業變頻調速裝置，其特徵在於，它是以PLC控制器、單片機、變頻器為核心並依次連接，在PLC控制器輸入端連接有觸控螢幕、操作按鈕、稱重檢測電路和運行速度信號檢測電路，PLC控制器輸出端連接有超重開閉環電路；單片機輸出端連接到運行檢測電路輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種基於PLC控制的油井作業變頻調速裝置，它是以PLC控制器、單片機、變頻器為核心並依次連接，在PLC控制器輸入端連接有觸控螢幕、操作按鈕、稱重檢測電路和運行速度信號檢測電路，PLC控制器輸出端連接有超重開閉環電路；單片機輸出端連接到運行檢測電路輸入端。本實用新型通過對吊鉤負載大小的檢測，實現閉環控制，操作靈活簡單，無汙染。
文檔編號G05B19/05GK201237733SQ20082002578
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月22日 優先權日2008年7月22日
發明者何洪臣, 李瑞來, 杜秀虹, 梁開來, 鐸 王, 魏紀雲 申請人:山東新風光電子科技發展有限公司