抽油机控制器 【技术领域】
本实用新型涉及一种抽油机控制器，尤其是一种能够采集抽油井口各种信号、并进行分析和远程控制的抽油机控制器，属于计算机控制技术领域。
背景技术
目前，计算机控制技术已在诸多领域得到应用，然而石油行业，对于抽油井依然是原始的人工监控，因此存在智能化程度不高、远程控制难及因可靠性差而不能适应各种恶劣工作环境等问题。
【发明内容】
本实用新型的目的在于：通过对计算机控制技术的合理应用，提供一种性能可靠的抽油机控制器，从而采集来自抽油井口的各种模拟信号和开关信号，并对数据做实时分析，实现现场控制和远程控制，提高油田自动化程度。
为了达到以上目的，本实用新型的抽油机控制器主要由单片机电路、模数转换器、输入输出电路、电源构成，所述输入输出电路经模数转换器接单片机电路的信号输入端，其特征在于：所述单片机电路的通信接口端经可编程逻辑电路接通信接口，所述电源经隔离放大器与所述单片机电路的电源端相连。
根据本实用新型的一个附加特征，所述具有通信通道动态切换作用的单片机电路是由可编程逻辑电路和两个以上通信接口电路构成。
并且，所述具有通信通道动态切换作用的单片机电路是具有通信通道动态切换作用的单片机电路的一部分。
根据本实用新型的另一个附加特征，所述具有隔离放大器的电源是由隔离放大器、隔离电压电路和开关电源构成。
由于本实用新型采用了中央处理器CPU，因此通过软件可以实现各种控制功能。具体来说，工作时，可以通过输入输出电路采集来自抽油井口地各种模拟信号和开关信号，经模数转换后送单片机电路对数据做实时分析，实现现场控制，也可通过通信通道的动态切换，将所有数据均通过通讯接口传送到数据中心保存、打印和分析，以及实现远程控制。本实用新型具有通信通道动态切换作用的单片机电路显著提高了数据通信能力，保证实现远程控制的需要，同时含有隔离放大器的电源保证了控制器工作的稳定性、可靠性。
显然，本实用新型设计结构合理，集成化程度高，功耗小，可靠性高，温度范围大，适合油田应用。
【附图说明】
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一个实施例的原理框图。
图2为图1实施例的通信通道切换电路原理图。
图3为图1实施例的电源电压测量隔离电路原理图。
图4为图1实施例的隔离电压电路原理图。
图5为图1实施例的开关电源模块电路原理图。
图6为图1实施例的交流电压变换电路原理图。
图7为图1实施例的交流电流变换电路原理图。
【具体实施方式】
实施例一
本实施例的原理框图如图1所示，以单片机电路1为核心，配以模数转换器3、输入输出电路4、电源2。单片机电路由中央处理器CPU及其外围电路构成，外围电路包括复位电路、时钟电路、数据存贮器、程序存贮器及通信接口电路，实现中心控制、通讯、数据保存和实时时钟，其中CPU的通信接口端经可编程逻辑电路接RS232和RS485通信接口，具有通信通道动态切换作用。输入输出电路4经模数转换器3、通过内部总线与单片机电路1的信号输入端相连，提供模拟信号的采集以及数字信号的输出。电源2由电源电压测量隔离电路、隔离电压电路和开关电源构成，提供每个功能模块的各种电源。
本实施例的特点在于设计了一种具有通信通道动态切换作用的单片机电路，提高了数据通信能力，保证实现远程控制的需要。
通信通道切换电路原理图如图2所示，中央处理器CPU选用80C552，可编程逻辑电路选用GAL16V8，通信接口电路选用RS232和RS485。
80C552提供了一个异步串行通信口，采用一个GAL16V8实现同一个通信口同时接RS232和RS485，并能在两者之间动态自动切换。其工作情况是：4538芯片检测RS232接收数据线的状态，一旦RS232上有数据，则切断RS485的通信。如果RS232持续没有数据，则在一个时间后切换到RS485，切换时间由接在4538芯片1-2引脚之间的电容值来决定，当电容值为10uF时，时间典型值为1秒。
本实施例的另一特点在于设计了一种具有隔离放大器的电源，该电源由电压测量隔离电路、隔离电压电路和开关电源构成。
电源电压测量隔离电路原理图如图3所示，隔离放大器选用ISO122。ISO122的15输入引脚接，构成一个分压电路的两分压电阻R3和R2的中点，电压值为：
Ui＝UAC×R2÷(R2+R3)，其中UAC＝220V，所以Ui＝2V。ISO122的7脚上得到一个经过隔离的与Ui一样的信号，可用来进行整流和滤波，再进行A/D转换。
隔离电压电路原理图如图4所示，DC-DC选用DCP010512D。
隔离电压电路提供一组和主回路隔离的±12V的电源，与图3电源电压测量隔离电路的隔离放大器ISO122相连。
开关电源模块电路原理图如图5所示，选用SPS-A30-1225，其作用是提供高精度电源。
本实施例的A/D转换电路包括交流电压变换电路和交流电流变换电路。其中交流电压变换电路如图6所示，由分别进行整流、滤波、放大的三级四运放芯片OPA4131(可用LM348代替)及其外围阻容器件构成，第三级运放芯片的输出接CPU的对应端口，并经过稳压管接地。整个信号处理过程为，第一级运放起整流作用，两个二极管把交流信号变成直流信号，第二级运放起滤波作用，第三级运放把信号放大，放大倍数由R15，R18决定，G＝R18/R15＝3/1.5＝2。5V稳压管W1，用来限制到CPU的A/D输入端的最大电压，当由于电路故障造成U6的输出大于5V时，稳压管可以起到防止损坏CPU端口的作用。
交流电流变换电路如图7所示，基本情况与交流电压变换电路类似，前端采用交流互感器，感应的电流幅度在0-1V，所以不同的仅仅是放大倍数，电流放大的倍数为5倍。
此外，本实施例实用新型具有较强的扩展能力，可以和各种传感器、变送器、无线数传电台、中心控制计算机、和系统软件，组成系统。
实验证明，本实施例电路设计结构合理，集成化程度高，功耗小，温度范围大，可靠性高，适合油田现场应用。