一种永磁同步电机直驱式抽油机控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机直驱式抽油机控制系统及控制方法，它由用户操作单元、PLC单元以及变频器，整机上电，设置冲程、冲次，检修模式下，手动上行至触碰上行程开关，抽油机停止，冲程计数器清零，运行模式下，启动后抽油杆以上行程开关处为冲程零点，按照设定的冲程值上下往复运动，工作过程中可在线更改冲程值，可通过模拟调速旋钮分别调节上下行速度，通过对速度反馈脉冲的采集，计算速度和冲程控制换向点，并实时计算冲次。本发明的有益效果是：基于变频调速技术的直驱式永磁同步电机抽油机控制器，控制系统硬件结构简单，实现了数字化控制，提高了抽油机控制系统的智能化程度和运行精度。

主权项

一种永磁同步电机直驱式抽油机控制系统，其特征在于：它由用户操作单元(1)，PLC单元(2)以及变频器(3)组成，其中，PLC单元(2)中设置有核心处理器(21)、分别与核心处理器(21)相连的行程计数模块(22)、冲程寄存模块(23)以及速度信号寄存模块(24)，用户操作单元(1)的信号输入端分别与核心处理器(21)和变频器(3)的信号输入端相连，行程计数模块(22)和抽油机的行程开关组(5)相连，冲程寄存模块(23)和速度信号寄存模块(24)分别与变频器(3)的速度反馈脉冲信号端相连，变频器(3)的信号输出端与用于驱动抽油机的永磁同步电机(4)相连，核心处理器(21)的信号输出端与永磁同步电机(4)的控制电路相连；所述的抽油机的行程开关组(5)由上极限行程开关(51)、上置零程开关(52)、下置零程开关(53)以及下极限程开关(54)组成，上极限行程开关(51)和上置零程开关(52)分别安装在抽油机的抽油杆(6)行程通道的上极限位置和上置零位置，下置零程开关(53)和下极限程开关(54)分别安装在抽油机的抽油杆(6)行程通道的下置零位置处和下极限位置处；所述永磁同步电机直驱式抽油机的控制系统的使用方法，包含以下步骤：(1)、系统通电，通过用户操作单元(1)进行冲程、冲次及速度的设置，并在检修状态下将抽油杆调整至行程开关组处，行程计数模块(22)清零，该处自动设为冲程计算的位置零点，冲程设置采用变频器反馈脉冲计数的方式进行控制，在冲程寄存模块(23)中定义冲程寄存器，系统 复位时其初始值为N₀，该寄存器值可通过冲程调节按钮的输入进行更改，冲程调整时，按下一次冲程增/减按钮，抽油机冲程增/减0.05米，则冲程寄存器中更改后的脉冲数为N＝N₀±0.05n，n为换算因数，将冲程寄存器的值进行运算后得出实际长度单位的冲程，并将其显示在PLC液晶屏幕上；(2)、启动抽油机并加速至设定速度，工作过程中通过操作面板在线更改冲程值以及上下行速度，行程计数模块(22)对变频器(3)速度反馈脉冲进行计数，在PLC单元(2)中通过冲程寄存模块(23)和速度信号寄存模块(24)计算出速度和冲程控制换向点，并实时计算冲次，将速度即时显示在屏幕上；所述的速度信号寄存模块(24)定义3个寄存器DT10，DT11，DT12，DT10用来存储当前0.5S的脉冲总数、DT11用来存储前一个0.5S的脉冲总数、DT12用来存储匀速时0.5S的脉冲总数，通过比较DT10，DT11的差值，来确定匀速时的速度值，并将其进行显示和运算；(3)、当计数值到达行程设置的换向节点时，PLC单元(2)向永磁同步电机(4)发出换向信号，抽油机减速至速度为零，保证当抽油机停止时抽油杆位移等于行程设置值，最终将冲程、冲次、上下行速度四个参数在液晶显示屏上在线显示。