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基于MCU的抽油機節能控制儀表與控制技術
提出采用星角雙向切換+間抽控制的節能控制技術方案，并選用完全集成的混合信號系統級MCU芯片C8051F206開發了抽油機智能功率控制器。
關鍵詞：C8051F206；抽油機；節能技術
Economical Power Controlling Technology of the
Sucker Rod Pump B ased on MCU
Sucker Rod Pump B ased on MCU
REN Zhiguo, LIN Li
(University of Petroleum, Beijing 102249, China)
Key words: C8051F206; sucker rod pump; energy saving technology
? 智能功率控制器的硬件系統以新華龍電子公司為C8051F206配套的實驗板為基礎，新增輸出電路和鍵盤顯示電路后形成。直接利用實驗板上的C8051F206MCU、JTAG接口、晶振、復位及電源電路，大大降低了硬件設計工作量。
(1)輸出電路
本系統的被控對象是電機的開關。為滿足星角切換和開機/停機要求，需要對3只交流接觸器(C1～C3)按一定組合關系進行控制，其電路原理和控制真值表如圖2(a)和圖2(b)所示。考慮到現場抗干擾的需要，在輸出端口P0.1，P0.3和P0.5后采用了光電隔離電路(圖2(c))，其中驅動用的靈敏繼電器J的工作觸頭串接在電機控制回路中，以控制相應交流接觸器的動作。
(2)顯示和鍵盤電路的設計
顯示器采用4位LED串行通信方式，接口電路由3只74HC595串行移位寄存器，5只三極管型功率放大器9014和4只LED數碼管組成(如圖3所示)。由端口P0.2輸入串行數據、P0.4產生移位脈沖，P0.0產生鎖存脈沖。
按鍵采用1×5非編碼鍵盤，將5個按鍵的一端分別與串行移位寄存器U1的輸出端Q3、Q4、Q5、Q6、Q7相連，公共端與P0.6直接相連，通過不斷檢測計算機引腳P0.6來獲取是否有按鍵被按下。
(3)模擬量輸入電路的設計
(1)輸出電路
本系統的被控對象是電機的開關。為滿足星角切換和開機/停機要求，需要對3只交流接觸器(C1～C3)按一定組合關系進行控制，其電路原理和控制真值表如圖2(a)和圖2(b)所示。考慮到現場抗干擾的需要，在輸出端口P0.1，P0.3和P0.5后采用了光電隔離電路(圖2(c))，其中驅動用的靈敏繼電器J的工作觸頭串接在電機控制回路中，以控制相應交流接觸器的動作。
(2)顯示和鍵盤電路的設計
顯示器采用4位LED串行通信方式，接口電路由3只74HC595串行移位寄存器，5只三極管型功率放大器9014和4只LED數碼管組成(如圖3所示)。由端口P0.2輸入串行數據、P0.4產生移位脈沖，P0.0產生鎖存脈沖。
按鍵采用1×5非編碼鍵盤，將5個按鍵的一端分別與串行移位寄存器U1的輸出端Q3、Q4、Q5、Q6、Q7相連，公共端與P0.6直接相連，通過不斷檢測計算機引腳P0.6來獲取是否有按鍵被按下。
(3)模擬量輸入電路的設計
抽油機功率切換控制程序的設計采用C51與MCS51匯編語言混合編程，其程序流程如圖4所示。
儀器上電初始化后，首先發出電鈴報警預示電機即將起動；隨后電機以三角形方式起動以滿足抽油機重載起動的要求；起動后系統將根據電機的實時功耗情況使電機在三角形、星形或過載停機三種狀態間自動切換，即在實時功耗小于設定三角形向星形切換功率時電機工作在星形方式，在功耗大于設定星形向三角形切換功率時電機工作在三角形方式，大于設定過載功率時停機；如果系統中設置了間歇控制參數，則系統還將對開機和停機的累計時間進行計時，實現定時控制。上述過程周而復始進行，直至人工干預停機為止。
為防止外界干擾對系統穩定性的影響，系統設計中采用了中值濾波，自動校零，軟件冗余、錯誤陷阱和看門狗等技術。
儀器上電初始化后，首先發出電鈴報警預示電機即將起動；隨后電機以三角形方式起動以滿足抽油機重載起動的要求；起動后系統將根據電機的實時功耗情況使電機在三角形、星形或過載停機三種狀態間自動切換，即在實時功耗小于設定三角形向星形切換功率時電機工作在星形方式，在功耗大于設定星形向三角形切換功率時電機工作在三角形方式，大于設定過載功率時停機；如果系統中設置了間歇控制參數，則系統還將對開機和停機的累計時間進行計時，實現定時控制。上述過程周而復始進行，直至人工干預停機為止。
為防止外界干擾對系統穩定性的影響，系統設計中采用了中值濾波，自動校零，軟件冗余、錯誤陷阱和看門狗等技術。
本文開發的抽油機節能控制儀表在江蘇和長慶等油田進行了工業試驗。結果表明，系統的可靠性很好，在-30～50℃的條件下已正常工作約2年時間。抽油機的節能效果令人滿意，節電率普遍達到15％以上(在負載率為20％的條件下測算)。實踐表明，采用C8051F206設計的節能控制器的生產成本很低，易于為現場用戶接受，充分顯示出良好的市場前景
- 控制儀表(10953)
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2020-07-24 08:11:021951
1951新一代直線馬達式抽油機在大慶油田正式上崗
國慶中秋長假期間，11臺由大慶油田裝備制造集團自主研發的第四代塔架式抽油機全部投入實用。 據悉，第四代塔架式抽油機的大部分零部件（減速滾筒、提升帶除外）都是自主智造的，擁有自主知識產權，累計
2020-10-28 11:24:431556
1556遼河油田曙光采油廠對直線馬達抽油機進行“再造”
說到抽油機，其是一種被廣泛運用于開采石油的機器設備，近幾年，隨著科技的發展，抽油機也變得越來越先進，款式也越來越多，其中直線馬達抽油機就是當下較為流行的抽油機，這種抽油機是直接利用直線馬達的直線往復運動帶動抽油桿上下運動
2021-05-12 09:43:09734
734基于GPRS網絡技術實現油田抽油機遠程控制系統的設計
本系統是通過上位機操作系統，利用無線網絡遠程控制應用于油田抽油機的開關磁阻電機，控制開關磁阻電機的啟動、停止、復位以及轉速設定等參數，并對電機的運行狀態進行采集，如電流參數、溫度參數、轉速信息、故障信息等，并將其返回到上位機操作系統進行分析，判斷電機工作情況和下一步的控制情況，實現遠程控制的目的。
2021-05-27 09:24:091818
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抽油機電機保護與自啟動控制器設計方案
針對采油廠抽油機實際運行中容易出現的故障，設計了一種以STC15F204EA芯片為核心的智能控制器，能夠實現對抽油機電機的保護和自啟動控制，具有很好的經濟效益與應用前景。
2021-07-29 16:02:291428
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基于STC15F204EA單片機的智能控制器設計
針對采油廠抽油機實際運行中容易出現的故障,設計了一種以STC15F204EA芯片為核心的智能控制器,能夠實現對抽油機電機的保護和自啟動控制,具有很好的經濟效益與應用前景。
2021-08-14 10:28:542525
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化工儀表節能降耗技術的應用，你了解多少
化工儀表節能降耗技術的應用，不單單可以減少單位產值能源消耗，同時，還可以實現資源利用率的提高。在化工儀表設備中融入節能降耗技術，不單單可以保證儀表設備的正常運行，同時，還可以提高化工儀表設備的經濟性
2022-09-01 09:18:00703
703化工儀表節能降耗技術措施
在建設化工項目工程時，需要特別注意的是生產加工與集中輸送環節的設計，要根據項目工程的實際情況和主要需求，正確地應用儀表節能降耗技術，以此確保各施工環節均能夠達到較好的節能效果。雖然化工儀表設備在整個
2022-09-01 17:20:231134
1134詳解：汽車電子技術之汽車儀表盤MCU
隨著技術的飛速發展，傳統的車用機械儀表盤已向數字儀表過度，與之對應的全部功能顯示也將被渲染后的高清畫面所取代。而引起這一變革的根源，卻是一個只有一元硬幣大小的集成電子芯片--圖形儀表盤(圖形儀表盤微控制單元)，而它高品質的圖像卻離不開一個重要部件——車用MCU。
2022-11-28 15:47:33897
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自動化控制技術在儀表中的優勢
在自動化技術快速發展的背景下，儀表控制自動化已經成為其主要發展方向，通過與自動化控制技術的融合，使得儀表運行控制效率得到很大提升，具有多項直觀的技術優勢。根據石油化工企業的生產實踐來看，自動化控制技術在儀表中的應用優勢包括如下幾項。
2022-12-13 13:43:44667
667如何使創新的MCU實現高效節能電機控制
電機對能耗的貢獻率在美國接近50%，因此降低電機能耗能有效地提高能源利用率，而采用先進的微控制器（MCU）技術來實現電機控制是一種有效的方法。本文介紹了最新的電機控制MCU技術發展及其應用。 降低
2023-08-30 15:13:45282
282變頻器在直驅永磁同步抽油機的應用
、功率因數低等缺陷。因此，為了實現碳達峰、碳中和的目標，對節能減排要求越來越高，尋找更環保、更節能的驅動裝置成為了重中之重。隨著控制技術的發展，電機的制造向著專業化、自動化方向發展，目前，抽油機拖動裝置采用
2023-07-25 10:26:11510
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抽油機在線監控故障運維物聯網平臺解決方案
?隨著科技的不斷發展，物聯網技術正在逐漸滲透到各個領域，促進了各行各業的蓬勃發展。作為油田生產的核心設備，抽油機的運行狀態直接關系到原油的生產效率與產量。由于抽油機數量眾多，分布廣泛，人工巡檢成本
2023-11-17 10:46:00177
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工商網監
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