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CN101814896A - 海上油井潜油泵电机远程控制装置及方法 - Google Patents

海上油井潜油泵电机远程控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种海上油井潜油泵电机远程控制装置及方法，属于电机远程控制领域。海上油井潜油泵电机远程控制装置包括：陆地主控中心上位机、GPRS模块、天线、单片机控制装置、变频器，陆地主控中心上位机连接第一GPRS模块，第一GRPS模块连接第一天线，第一天线通过GPRS无线网络与第二天线连接，第二天线连接第二GPRS模块，第二GPRS模块连接单片机控制装置，单片机控制装置连接变频器。本发明装置能够进行实时监测和控制，提高生产的快速反应能力，实现对潜油泵电机的远程控制。

Description

海上油井潜油泵电机远程控制装置及方法
技术领域
本发明属于电机远程控制领域，特别涉及一种海上油井潜油泵电机远程控制装置及方法。
背景技术
现代工业过程的自动化程度在不断提高，采用对生产现场的生产环节进行实时监测和控制以提高生产的快速反应能力是十分必要的，现有的海上油井潜油泵电机控制主要采用手工方式来调节变频器参数，这种方法需要人的主动配合，人为操作存在如下缺点：容易造成操作失误，无法实时监测和控制。
发明内容
为解决以上现有控制装置之不足，本发明的目的提出一种海上油井潜油泵电机远程控制装置及方法，利用该装置，达到进行油井潜油泵电机远程控制的目的。
本发明的技术方案是这样实现的：海上油井潜油泵电机远程控制装置包括：陆地主控中心上位机、GPRS模块、天线、单片机控制装置、变频器，陆地主控中心上位机连接第一GPRS模块，第一GRPS模块连接第一天线，第一天线通过GPRS无线网络与第二天线连接，第二天线连接第二GPRS模块，第二GPRS模块连接单片机控制装置，单片机控制装置连接变频器。
本发明装置的信号传递过程如下：
陆地主控中心上位机以十六进制码的方式发出控制命令，控制命令通过串口传输到与第一GPRS模块，第一GPRS模块通过GPRS网络发送到位于海上油井平台的第二GPRS模块，第二GPRS模块将控制命令传输到与之相连接的单片机控制装置，通过解析接收到的控制命令执行命令操作，控制变频器工作。
利用本发明海上油井潜油泵电机远程控制装置控制变频器工作过程如下：
步骤1：单片机控制装置接收来自陆地主控中心上位机的控制命令，并对控制命令进行CRC校验，如校验结果正确则执行步骤2，否则继续执行步骤1；
步骤2：进行控制命令解码，分析该控制命令是读操作还是写操作，如是读操作则向变频器发送读取电压、电流和频率参数的命令，执行步骤3；如是写操作则执行步骤4，否则执行步骤1；
步骤3：变频器响应该读取命令后，发送消息给单片机控制装置，单片机控制装置发送确认消息给陆地主控中心上位机，执行步骤6；
步骤4：提取写操作数据，判断写操作数据是否满足变频器参数合法范围，如该写数据不合法则重新提取，如写操作数据在合法范围内，则向变频器发送写命令；
步骤5：变频器执行写操作命令后，向单片机控制装置返回数据，单片机控制装置检查该数据是否是已写入数据，如是则向给陆地主控中心上位机发送确认消息，否则返回重新发送写命令；
步骤6：结束。
本发明的优点：本发明装置能够进行实时监测和控制，提高生产的快速反应能力，实现对潜油泵电机的远程控制。
附图说明
图1为本发明海上油井潜油泵电机远程控制装置结构图；
图2为本发明海上油井潜油泵电机远程控制装置陆地主控中心上位机与GPRS模块的连接示意图；
图3为本发明海上油井潜油泵电机远程控制装置单片机控制装置端口结构图；
图4为本发明海上油井潜油泵电机远程控制装置单片机控制装置与GPRS模块连接示意图；
图5为本发明海上油井潜油泵电机远程控制装置单片机控制装置与变频器的连接示意图；
图6为本发明海上油井潜油泵电机远程控制装置单片机控制装置程序流程图；
图7为本发明海上油井潜油泵电机远程控制装置变频器读/写控制命令协议格式示意图；
图8为本发明海上油井潜油泵电机远程控制装置变频器读/写控制命令协议数据段格式示意图；
图中，1、陆地主控中心上位机2、GPRS模块3、天线4、GPRS通信网络5、单片机控制装置6、变频器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明装置由附图1～图5给出，该装置包括：陆地主控中心上位机1、GPRS模块2、天线3、GPRS通信网络4、单片机控制装置5和变频器6。
其中，陆地主控中心上位机1与第一GPRS模块连接，如图2所示，陆地主控中心上位机1为普通的PC计算机，通过串口与GPRS模块连接，连接：计算机的TX端、RX端和接地端GND分别连接第一GPRS模块的RX端、TX端和接地端GND。
单片机控制装置依据油田工业生产环境自行开发，端口结构图如图3所示，包括多种通讯接口，其中，24+、24-、5V+、5V-为电源端子，PT、PR为RS-232协议端子，RS-485+、RS-485-为RS-485协议端子，CAN1、CAN2为CAN总线端子，G、G1为接地端子，D01～D04、D11～D14为I/O端口。
单片机控制装置通过RS-232串口与第二GPRS模块连接，单片机控制装置的PR端口、PT端口、G1端口分别连接第二GPRS模块的TX端口、RX端口和接地端GND，如图4所示。
单片机控制装置与变频器的连接如图5所示，单片机控制装置的RS-485+和RS-485-端口分别与变频器的RS-485+和RS-485-端口连接。
单片机控制装置处理流程如图6所示，单片机控制装置通过串口中断接收控制命令，然后对控制命令进行CRC校验，如果校验结果正确则执行下一步，否则返回重新接收控制命令。
对控制命令进行CRC校验，判断其正确后进行控制命令解码，利用变频器读/写控制命令协议分析该控制命令是读操作还是写操作，如果是读操作则向变频器发送读取其电压、电流和频率参数的命令，变频器响应后返回数据，然后单片机控制装置提取数据，向上位机发送确认消息。
所述的变频器读/写控制命令协议用户可根据需要自行设定，本实施例中给出定义如图7所示，包括5个字段：STX、LGE、ADR、DATA和BCC，定义如下：
STX是起始字段，为0X02；
LGE是长度字段，从ADR到BCC所有字节的数量；
ADR是变频器地址，在变频器的面板上可以设置，例如：0x81；
DATA是读写参数的数据部分；
BCC是从STX到DATA的最后一个字节的异或和；
其中，DATA字段如图8所示，包括4个字段，分别是PKE、IND、PWEhight和PWElow，定义如下：
PNU是所要读写的参数的地址，16进制；
IND是用于读写的参数的索引，就是一个参数下分几个子条目的情况；
PWE是读写的实际数值，比如对某个参数写入数据，就把实际数值放在这2个字节中，高位在前，低8位在后。
AK是“读”或者“写”的协议格式标准，如下表所示：
Figure GSA00000068282600031
Figure GSA00000068282600041
如果判断控制命令不是读操作命令，则进而判断是否为写操作命令，如果不是写操作命令则返回重新接收数据，如果是写操作命令则提取写操作数据，然后判断提取后的数据是否合法，即要写的数据是否满足变频器频率参数的合法范围，如果该数据不合法则返回重新提取数据，如果满足则向变频器发送写命令。
执行完写操作后，变频器会向单片机控制装置返回数据，然后单片机控制装置检查该数据是否是已经写入的数据，如果成功则向上位机发送确认消息，否则返回重新发送写命令。

Claims (2)

1.一种海上油井潜油泵电机远程控制装置，其特征在于：该装置包括：陆地主控中心上位机、GPRS模块、天线、单片机控制装置、变频器，陆地主控中心上位机连接第一GPRS模块，第一GRPS模块连接第一天线，第一天线通过GPRS无线网络与第二天线连接，第二天线连接第二GPRS模块，第二GPRS模块连接单片机控制装置，单片机控制装置连接变频器。
2.权利要求1所述的海上油井潜油泵电机远程控制装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：单片机控制装置接收来自陆地主控中心上位机的控制命令，并对控制命令进行CRC校验，如校验结果正确则执行步骤2，否则继续执行步骤1；
步骤2：进行控制命令解码，分析该控制命令是读操作还是写操作，如是读操作则向变频器发送读取电压、电流和频率参数的命令，执行步骤3；如是写操作则执行步骤4，否则执行步骤1；
步骤3：变频器响应该读取命令后，发送消息给单片机控制装置，单片机控制装置发送确认消息给陆地主控中心上位机，执行步骤6；
步骤4：提取写操作数据，判断写操作数据是否满足变频器参数合法范围，如该写数据不合法则重新提取，如写操作数据在合法范围内，则向变频器发送写命令；
步骤5：变频器执行写操作命令后，向单片机控制装置返回数据，单片机控制装置检查该数据是否是已写入数据，如是则向陆地主控中心上位机发送确认消息，否则返回重新发送写命令；
步骤6：结束。
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