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1、无游梁无游梁长长冲程抽油机控制系冲程抽油机控制系统统世界石油资源开发至今，机械采油方式仍占有主导地位，而有杆抽油机井又占机械采油 井的 90 %以上。就目前国内油田而言, 在机械采油井中, 游梁抽油机仍为主要机型。它以结 构简单、使用维护简便、宜于在全天候状态下工作等优点而被广泛应用。然而，常规游梁式 抽油机冲程短，冲次快，而且冲程不可调，载荷小，能耗大,不能适应油井深抽工艺的需要, 已成为困扰油田生产及增效节支的一大问题 。长冲程抽油机具有较好的抽油性能，能提高 产量、降低采油成本、提高经济效益等优点，是抽油机发展的主流和方向。无游梁长冲程抽油机介绍无游梁长冲程抽油机介绍无游梁长冲程抽油机是
2、一种无游梁式塔架结构长冲程抽油机，没有游梁、不采用曲柄连 杆机构换向,不采用增大冲程机构,利用抽油机本身的机构特性,实现长冲程抽油和超长冲程 抽油。除了保持游梁抽油机原有的诸多优点外，还具有长冲程、低冲次、节能、大载荷、适 应性强、抽油杆磨损小、排量稳定、动载荷小等特点。采用电动机直接驱动滚筒缠绕或放开 皮带实现抽油杆的上下抽油运动，克服了链条式抽油机链条易磨损需润滑密封等问题，也解 决了机械换向和液压换向抽油机换向机构易损坏的问题，具有传动结构简单，效率高，系统 可靠性高的优点。 无游梁长冲程抽油机控制系统采用可编程控制器（PLC）为控制核心，通过控制变频器 实现电动机正反转的直接驱动方案，
3、有效简化了机械结构，大大提高了总体效率。利用 PLC 实现长冲程、低冲次，冲程、冲次、上下行速比可调、节能、大载荷和适应性强、可靠性高 等特点。图 1 现场图片 图 2 系统框图1抽油杆；2悬绳器；3换向轮；4传感器；5配重；6电控系统；7基础；8电缆； 9电动机及减速机构；模型及控制系统结构（模型及控制系统结构（CompactLogix）无游梁长冲程抽油机模型采用了与实际系统相同机械结构，包括电动机、电控刹车、滚 筒、皮带、换向轮、零位开关、软件及硬件行程开关，并设计了独特的负载，利用汽缸和活 塞真实地模拟了井下的负载。控制上可采用各种不同类型控制器，通过顺序逻辑控制、计时 器、变频器控制、
4、模拟量输入、输出完成对抽油机模型往复运动实现抽油的功能。一、模型一、模型基于CompactLogix的抽油机模型通过如图所示。图 3 基于 CompactLogix 的抽油机模型实物图片（用新模型图片代替）负载侧上硬 件行程开关负载侧上软 行程开关配重导向钢丝绳负载侧下硬 件行程开关负载侧下软 行程开关汽缸活塞 负载零位开关二、抽油机电气控制系统二、抽油机电气控制系统抽油机电气控制系统通过变频器控制电动机正转、反转实现抽油泵的往复运动，将液体 泵出来。 控制系统分为：CompactLogix 控制器、PowerFlex 40 驱动器、操作按钮/指示灯、保护 电路、电动机、电磁刹车、编码器（用于
5、反馈位置和速度，可通过 1769-HSC 模块将编码器 连接到系统上） 。 CompactLogix 控制系统由 1769-L32E 控制器、1769-IQ16 开关量输入模块、1769-OW8 继电器输出模块、1769-IF4 模拟量输入模块、1769-OF2 模拟量输出模块组成。 按钮包括停止按钮、启动按钮、自检按钮、点动上(负载侧)、点动下(负载侧)按钮。 指示灯包括故障指示灯、运行指示灯、自检指示灯。 硬件保护电路（上下硬件行程开关）通过在配重侧安装行程开关，如果配重超过行程范 围则系统断电，以保护机械机构安全。2.1 控制器控制器PLC 选用罗克韦尔自动化公司的 CompactLog
6、ix 可编程控制器，该系列控制器采用 Logix 多功能控制引擎，带浮点协处理器的 32 位多任务（事件任务、连续任务和周期任务） 实时控制内核，在高速逻辑运算以及复杂回路控制（0.08ms/K 典型混合程序）等方面表现 同样出色。 IEC61131-3 标准、符合不同应用要求、不同用户习惯的多种编程方式可选：梯形图 LD、功能块图 FBD、顺控表 SFC 以及语句表 ST。（软件开发包的价格对您也是一个另外 的惊喜）更方便地开发、阅读和修改程序：无需分配/记忆内存地址（常规 PLC 必须的步骤） ，用户可直接使用或自定义反映控制对象/元件属性的“标签（Tag）”（支持数组和结构体方 式）进行
7、编程。 1769-L32E 处理器支持最大 30 个本地 I/O，并且内置支持实时控制的 100MbpsEtherNet/IP 工业控制网络接口，同时实现多处理器/上位机联网以及分布式 I/O 控制。 当然，还可通过多个 DeviceNet 工业现场总线连接现场设备和分布式 I/O。NetLinx 网络透明集成：网络透明集成：无需任何编程，用户即可从任意一点接入系统，远程访问、组态、诊断或维护以下任意 多种工业网络中的任意设备-国标 GB/T1858.3DeviceNet、IEC61158ControlNet 工业现场总线 或者 EtherNet/IP 工业以太网。 无需任何编程，用户即可实现
8、同一工业控制网络（ControlNet 或者 EtherNet/IP）上的处 理器“标签（Tag）”被其他多个 Logix 系列处理器同时共享。这一功能还可实现：该网络上 的某一 DI/AI 站数据同时送达多个 Logix 系列处理器；或者某一处理器输出指令同步送达该 网络上的多个变频器等现场设备。 控制器“标签（Tag）”无需重新定义（基于专利的 Factorytalk 数据集成技术），即可被 A-BPanelViewPlus 或 VersaView 现场操作员面板或者 RSViewSE 上位机监控画面直接使用， 也可被通过 RSSql 连接的工厂数据库（如 SQLSever 或者 Orac
9、le）直接使用。1769CompactI/O： 外观小巧、高标准工业等级 1769CompactI/O 可直接在面板上或者在 DIN 导轨上并列安 装（比传统 PLC 节省 20%30%的安装空间）。可拆卸前接线端子器随 1769CompactI/O 模 块配供，用户无须另外付费。严格的工业化设计保证在使用 32 点 DI/DO 模块时，用户也能 有足够的接线/操作空间。 1769CompactI/O 可用作本地 I/O 站或者分布式 I/O 站（通过 1769-ADN 适配器模块）：每个 I/O 站最多可达 30 个模块（最多可分为 3 组，组间通过扩展电缆直接相连；每组需单 独配置电源）。
10、2.2 变频器变频器变频器采用罗克韦尔自动化 PowerFlex 40 驱动器，选用功率范围从 0.37KW 到 2.2KW 240V 单相，0.37 到 7.5KW 240V 和 0.37 到 11KW 400V 三相。支持 V/Hz 控制方式和矢 量控制方式。能承受 150%的过载能力 1 分钟，200%的过载能力 3 秒。 变频器内置 7 个数字量输入，1 个数字量（继电器）输出/2 个数字量（光电耦合）输出， 2 路模拟量输入，1 路模拟量输出。 内置 RS 485 通讯接口，支持一带多的网络解决方案，支持 DeviceNet、ControlNet、Profibus 和 EtherNe
11、t/IP 网络通讯。 支持 Drive Explorer or Drive Executive 编程软件（需要适配器 22-SCM-232）。 内置 PID 控制环。 集成可编程操作面板和 LED 指示灯。 支持标准 DIN 导轨安装和零间隙安装特性。三、控制系统接线三、控制系统接线1、开关量输入信号连接 各种按钮和传感器连接到 1769-IQ16 模块上。 停止按钮常闭触点连接到 In0 通道上； 启动按钮常开触点连接到 In1 通道上； 自检按钮常开触点连接到 In2 通道上； 点动上按钮常开触点连接到 In3 通道上； 点动下按钮常开触点连接到 In4 通道上； 负载上行程开关常闭触点连
12、接到 In5 通道上； 负载下行程开关常闭触点连接到 In6 通道上； 零位开关常闭触点连接到 In7 通道上。 2、开关量输出信号连接 指示灯、电磁刹车及变频器通过 1769-OW8 模块进行控制。 电磁刹车由 1769-OW8 的 Out0 控制； 故障指示灯连接到 Out1 通道上； 运行指示灯连接到 Out2 通道上； 自检指示灯连接到 Out3 通道上； 变频器正转运行（引脚 2）由 Out4 通道控制； 变频器反转运行（引脚 3）由 Out5 通道控制； 变频器点动正转（引脚 5）由 Out6 通道控制； 变频器点动反转（引脚 6）由 Out7 通道控制。 3、模拟量输入连接变频器
13、电流反馈连接到 1769-IF4 的电压输入 0 通道上。 4、模拟量输出连接 变频器频率控制连接到 1769-OF2 的电压输出通道 0。 电气接线图如下图所示。PowerFlex 40 MSB0KM11R S TU V WC O MUUP-Limit-SW12NT1 T2 T3BRAKECOMO U T 4O U T 5O U T 6O U T 71769-L32E V13 EtherNet 10.1.2.31/21769-PA2SDown-Limit-SWPLC-LP W R 2 4 +P W R 2 4 +P W R L 1P W R - N2 4 V +2 4 V -P L C -
14、LN1769-IQ16In023456In1 In2In3In4In5 In6In7DC-COM停 止运 行自 检点 动 上 点 动 下 负 载 上 行 程负 载 下 行 程零 位 开 关24V+24V-1769-OW8Out0 Out1Out2 Out3Out4Out5Out6Out7AC/DCR故 障运 行自 检刹 车C O MO U T 4O U T 5O U T 6O U T 7AC/DC1769-IF4NVI0A-COMV I 0V I C O M1769-OF2VI0A-COMV O 0V O C O M14V I 0V I C O M1314V O 0V O C O M16WSB
15、1SB2KM2WK M 2BRKBRKKM1图 4 电气接线图四、变频器设置四、变频器设置按下 ESC 键，进入变频器参数设置模式，对变频器参数进行设置。图 5 变频器设置菜单基本参数组 P031Motor NP Volts电动机额定电压，设置为 380V； P032Motor NP Hertz电动机额定频率，设置为 50Hz； P033Motor OL Current电动机过载电流，设置 0.8A； P034Minimum Freq最小频率，设置为 0.0Hz； P035 Maximum Freq最大频率，设置为 50.0Hz； P036 Start Source启动源，设置为 2-“2 线
16、”； P037 Stop Mode停止模式，设置为 4-“Ramp”； P038 Speed Reference速度参考，设置为 2-“0-10V Input”； P039 Accel Time 1加速时间 1，设置为 0.5S； P040 Decel Time 1减速时间 1，设置为 0.5S； P041 Reset To Defalts恢复默认设置，设置为 0-不操作； P042 Voltage Class电压等级，设置为 2-低压； P043 Motor OL Ret电动机过载累积，设置为 0-禁止； 高级参数组 A051 Digital In1 Sel，数字量输入 1，端子 5，设置为 11-“点动正转”； A052 Digital In2 Sel，数字量输入 2，端子 6，设置为 12-“点动反转”； A065 Analog Out Sel模拟量输出选择，设置为 1-“输出电流 0-10V”表示 0-200%额定电流；A0
