專利名稱：電泵電機(jī)工作參數(shù)記錄及控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電泵電機(jī)工作參數(shù)記錄及控制器，屬于石油工程自動控制儀器類。
電動潛油離心泵(簡稱電泵)，是石油工程用于采油的主要設(shè)備之一，要使電泵良好地工作，有效地延長其工作壽命，除了對電泵電機(jī)進(jìn)行自動控制(包括過載、欠載、單相保護(hù)和自動啟動)外，還需要連續(xù)采集、存貯電泵電機(jī)工作時的三相電流、三相電壓和三相功率因數(shù)，用以及時、全面地進(jìn)行電泵機(jī)組的工況診斷。
目前國內(nèi)電泵電機(jī)工況控制儀器一直沿用電泵井電機(jī)保護(hù)控制儀(簡稱PCC)。該儀器主要由電流互感器、整形放大電路、多路模擬開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、EPROM、RAM存貯芯片、鍵盤、數(shù)碼管顯示器、光耦合雙向可控硅驅(qū)動器、雙向可控硅、后備電源、發(fā)光二極管、光電耦合器組成，不能連續(xù)存貯所采集的三相電流值，也不能對電機(jī)工作時的三相電壓和三相功率因數(shù)進(jìn)行采集和存貯，沒有和外界的通訊口，不能實現(xiàn)與計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)現(xiàn)場需要，電泵電機(jī)的工況監(jiān)測方面還存在以下問題1、電流曲線能直接反映電泵和電機(jī)的工況，但電流的記錄目前仍采用卡片，它的缺點主要表現(xiàn)在(1).需要定期更換電流卡片，上電流記錄儀發(fā)條，否則記錄不準(zhǔn)。
(2).因電流卡片的規(guī)格不一和所采用刻度的局限，無法將電流量數(shù)字化和進(jìn)行定量分析。
(3).卡片只能記錄單相電流，實際上電泵電機(jī)在三相電流下工作。
2、不能采集和記錄電壓及功率因數(shù)，因此無法對電泵電機(jī)的輸入輸出功率、電壓的波動情況進(jìn)行分析。
本實用新型的目的是提供一種電泵電機(jī)工作參數(shù)記錄及控制器，用于電泵機(jī)組工作時對其工作參數(shù)進(jìn)行記錄和對電泵機(jī)組的工況進(jìn)行自動控制的石油專業(yè)化智能儀器。其功能除對電泵機(jī)組進(jìn)行自動控制外，根據(jù)現(xiàn)場的不同需要，可以對電機(jī)工作時的三相電流進(jìn)行采集、存貯、回放，也可以對電機(jī)工作時的三相電流、三相電壓和三相功率因數(shù)進(jìn)行采集、存貯和回放。
除具有PCC的功能外，該實用新型還有以下特點1、可以存貯所采集的三相電流；2、如果需要，還可以采集和存貯三相電壓和三相功率因數(shù)；3、所存貯的數(shù)據(jù)可通訊到有標(biāo)準(zhǔn)串行通訊口RS-232C的設(shè)備。
實現(xiàn)以上目的所采用的方法是本實用新型主要由線繞電阻、三相電壓互感器、整形放大電路、功率因數(shù)處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路、控制電路、顯示和鍵盤電路以及指示燈電路等組成。
在模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路單片機(jī)U7的TXD端連接了標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路，將U7的TXD輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平，實現(xiàn)與有標(biāo)準(zhǔn)串行通訊口RS-232C的設(shè)備之間的通訊。
電泵電機(jī)工作參數(shù)記錄及控制器采用了三相電壓互感器，其三個輸入端和電泵工作的三相電壓VAI、VBI、VCI相接，三相電壓互感器把電機(jī)的三相電壓轉(zhuǎn)換成三相電壓信號，由三個輸出端分別輸出。
其中，IAI、IBI、ICI是電泵控制屏內(nèi)三相電流互感器輸出的電流信號，分別連接到三個線繞電阻1、2、3，線繞電阻的另一端接地，經(jīng)線繞電阻后形成電壓信號IAX、IBX、ICX，IAX、IBX和ICX接到整形放大電路和功率因數(shù)處理電路；VAI、VBI、VCI是電泵工作的三相電壓，和三相電壓互感器的輸入端相接，三相電壓互感器把電機(jī)工作的三相電壓轉(zhuǎn)換成三相電壓信號VAX、VBX和VCX，分別由三相電壓互感器的輸出端輸出，并連接到整形放大電路和功率因數(shù)處理電路。
控制電路上的ZD0、SD0、JSC1和JSC2接到控制屏上，JSC1接110V交流電源，JSC2接到控制屏真空接觸器電源輸入端，ZD0和SD0接控制屏的開關(guān)位置信號，如果控制屏開關(guān)在“手動”位，則SD0上有電壓信號輸入，如果控制屏開關(guān)在“自動”位，則ZD0上有電壓信號輸入，如果控制屏開關(guān)在“?！蔽唬瑒tZD0和SD0上均無信號輸入；JSC2接通時，真空接觸器閉合，電泵運(yùn)行，否則，電泵停止運(yùn)行。
功率因數(shù)處理電路由模擬開關(guān)U4(4066)、運(yùn)放U5、U6(LM324)、電阻R37～R57、電容C7、C8、C9和電位器P9、P7、P8構(gòu)成。
A相功率因數(shù)的處理電路和方法由R38、R39、R40和U5A構(gòu)成的零比較電路把IAX轉(zhuǎn)換成方波，對U4A起開關(guān)作用，使VAX通過或截止，連結(jié)方法為R38一端接IAX信號，另一端接U5A的負(fù)端，U5A的正端接地，U5A的輸出端接電阻R39，R39的另一端接到R40的一端和U4A的控制端，R40的另一端與R41的一端和地相連，R37的一端和VAX相連；另一端接U4A的輸入端，U4A的輸出端和R49的一端相連；由R42、R41、R49、P7、C7和U5B構(gòu)成的積分濾波電路對通過U4A的VAX信號進(jìn)行處理，連結(jié)方法為R49的一端與U4A輸出端相連，另一端與U5B的負(fù)端、R42的一端和C7的負(fù)極相連，R42的另一端和電位器P7相連，電位器的可變端和電位器的另一端、C7的正極和運(yùn)放U5B的輸出端相連，R41的一端和R40相連，R41的另一端和U5B的正極相連。IAX和VAX經(jīng)過處理后，形成A相電流和A相電壓的相位差信號PAO(功率因數(shù)信號)，送到電路7的模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8進(jìn)行處理，處理后計算出A相功率因數(shù)(A相功率因數(shù)為PAO模數(shù)轉(zhuǎn)換后的值和VAO模數(shù)轉(zhuǎn)換后的值之比)。
B相和C相的功率因數(shù)處理電路和方法與A相完全相同，U4B和U4C分別相當(dāng)于U4A，R43和R51分別相當(dāng)于R37，R44和R52分別相當(dāng)于R38，R45和R53分別相當(dāng)于R39，R46和R54分別相當(dāng)于R40，R57和R48分別相當(dāng)于R42，R50和R56分別相當(dāng)于R49，R47和R55分別相當(dāng)于R41，U5C和U6A分別相當(dāng)于U5A，U5D和U6B分別相當(dāng)于U5B，C8和C9分別相當(dāng)于C7，P8和P9分別相當(dāng)于P7；IBX、VBX、ICX、VCX經(jīng)處理后形成PBO和PCO，分別由U5B和U6B的輸出端輸出。
在系統(tǒng)軟件方面采取了以下措施1、防干擾中值處理模塊對同一參數(shù)連續(xù)采集三個樣，并進(jìn)行比較，舍去上下數(shù)，取中間數(shù)進(jìn)行處理，以軟件的方式實現(xiàn)抗干擾數(shù)字濾波。
2、在數(shù)據(jù)處理模塊中，對所采集的三相電流值分別和上次的三相電流值進(jìn)行比較，其絕對值超出整定的電流波動幅值，則存本次采集的數(shù)據(jù)。
即如果| Io(i)-In(i)|＞ε，則存貯數(shù)據(jù)。
式中i＝1，2，3相序；Io(i)----上次采集的i相電流；
In(i)----本次采集的i相電流；ε--------整定的電流波動幅值。
這樣，可以對電流的波動情況進(jìn)行記錄，克服了定時記錄時不能記錄電流波動的不足，也克服了對所采集的數(shù)據(jù)全部進(jìn)行記錄時所需要內(nèi)存太大的問題。
3、在數(shù)據(jù)存貯模塊中，存貯任一數(shù)據(jù)的地址＝上次存貯地址+1，存貯地址初始化為100H。這樣，保證所存數(shù)據(jù)在地址空間上的連續(xù)和互不覆蓋。存貯方法設(shè)定為定時存，即經(jīng)過一定的時間間隔存一組數(shù)據(jù)，在存貯每一組數(shù)據(jù)的同時，也存儀器相應(yīng)的工作時間。
工作過程如下將三相電壓互感器和線繞電阻1、2、3形成的三相電壓信號VAX、VBX、VCX和三相電流信號IAX、IBX、ICX經(jīng)整形放大電路、功率因數(shù)處理電路后，形成三相電流、三相電壓和三相功率因數(shù)信號，送往模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8完成模數(shù)轉(zhuǎn)換(如果單片機(jī)具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，則不再需要外接模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，將轉(zhuǎn)換過的數(shù)字信號送到單片機(jī)U7，然后，對該信號進(jìn)行運(yùn)算，處理；當(dāng)發(fā)現(xiàn)電泵機(jī)組在工作中出現(xiàn)如過載、欠載、缺相等故障時，由單片機(jī)U7輸出信號到控制電路，關(guān)閉光耦合雙向可控硅驅(qū)動器U21，使雙向可控硅T1截止，使電源線JSC2斷開，關(guān)斷電泵控制屏真空接觸器的電源，使接觸器斷開，切斷主電源。另外還可以通過光電耦合器U20、U21接收來自控制屏開關(guān)的信號SD0，ZD0，并轉(zhuǎn)換成電平信號SD、ZD，送到單片機(jī)U7，從而判斷開關(guān)所處的位置是“自動”、“手動”還是“?！?，以實現(xiàn)不同的控制需要；啟動時，單片機(jī)輸出信號接通光耦合雙向可控硅驅(qū)動器U21，使雙向可控硅T1導(dǎo)通，接通電泵控制屏真空接觸器的電源線JSC2，接觸器閉合，使電泵工作。采集的三相電流、三相電壓和三相功率因數(shù)能通過單片機(jī)的輸入輸出口存貯到擴(kuò)展存貯器U13、U14中，待單片機(jī)擴(kuò)展內(nèi)存的數(shù)據(jù)存滿后(或需要時)，通過標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路將數(shù)據(jù)通訊到有標(biāo)準(zhǔn)串行通訊口RS-232C的設(shè)備；所采集的數(shù)據(jù)和 有關(guān)電泵運(yùn)行信息的顯示以及外部的有關(guān)設(shè)置由顯示和鍵盤電路完成。指示燈電路用來指示電泵的工況，如過載停機(jī)、欠載停機(jī)、正常運(yùn)行、缺相停機(jī)等。
該實用新型具有以下優(yōu)點
1、可以采集存貯電泵機(jī)組工作時的三相電流(三相電壓和三相功率因數(shù))。存貯的數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路回放到有標(biāo)準(zhǔn)串行通訊口RS-232C的設(shè)備，為進(jìn)行電泵機(jī)組的工況分析和診斷提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；2、因該實用新型可以記錄電機(jī)工作的三相電流，因此，可以省去控制屏上原有的電流記錄裝置。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明

圖1為本實用新型框圖；圖2為整形放大電路原理圖；圖3為功率因數(shù)處理電路的原理圖；圖4、圖5為模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路的原理圖；圖6為標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路的原理圖；圖7為控制電路的原理圖；圖8為顯示鍵盤電路的原理圖；圖9為指示燈電路的原理圖。
為了表明各圖的連接關(guān)系，圖中的引線上標(biāo)有引線名稱，具有相同名稱的引線互相連接在一起，如圖4上晶振XTAL的一端引線標(biāo)有XTAL2，U8的X2端也標(biāo)有XTAL2，則表示XTAL的一端和U8的X2端相連接。
參見圖1。本實用新型主要由線繞電阻1、2和3，三相電壓互感器4(三相電壓互感器4為可選件，如果不需要采集三相電壓和三相功率因數(shù)，該部分可省)、整形放大電路5、功率因數(shù)處理電路6(功率因數(shù)處理電路6為可選電路，如果不需要采集三相電壓和三相功率因數(shù)，該部分可省)、模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路7、控制電路8、標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路9、顯示和鍵盤電路10以及指示燈電路11組成。
其中，IAI、IBI、ICI是電泵控制屏內(nèi)三相電流互感器輸出的電流信號，分別連接到線繞電阻1、2和3，線繞電阻的另一端接地，經(jīng)線繞電阻后形成信號IAX、IBX、ICX，IAX、IBX和ICX接到整形放大電路5和功率因數(shù)處理電路6；VAI、VBI、VCI是電泵工作的三相電壓，和三相電壓互感器4的三個輸入端相接，三相電壓互感器4把電機(jī)工作的三相電壓轉(zhuǎn)換成三相電壓信號VAX、VBX和VCX，由三相電壓互感器的輸出端輸出，并分別連接到整形放大電路5中的R19、R25、R31和功率因數(shù)處理電路6中的R37、R43、R51?？刂齐娐?上的ZD0、SD0、JSC1和JSC2接到控制屏上，JSC1接110V交流電源，JSC 2接到控制屏真空接觸器電源輸入端，ZD0和SD0接控制屏的開關(guān)位置信號，JSC2接控制屏真空接觸器電源。整形放大電路5對IAX、IB X、ICX、VAX、VBX和VCX進(jìn)行整形和放大等處理后，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路7。功率因數(shù)處理電路6對IAX、IBX、ICX、VAX、VBX和VCX進(jìn)行處理后形成功率因數(shù)信號，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路7。模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路7對輸入的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、處理、存貯、等工作，該部分是整個儀器的處理中心，它還發(fā)送控制信號給控制電路8，以實現(xiàn)對電泵電機(jī)啟動或關(guān)斷的控制，還接收控制電路8送來的控制屏的開關(guān)位置信號，并管理指示燈電路11和顯示鍵盤電路10以及往RS-232C串行通訊接口電路發(fā)送通訊數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換口電路9主要完成將單片機(jī)輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平，還將輸入的標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換成TTL電平，送到單片機(jī)U7的RXD端，并為通訊提供接插件JP2。顯示和鍵盤電路10完成所采集的數(shù)據(jù)及 有關(guān)電泵運(yùn)行信息的顯示和外部的有關(guān)設(shè)置的操作。指示燈電路11用來指示電泵的工況，如過載停機(jī)、欠載停機(jī)、正常運(yùn)行、缺相停機(jī)等。
參見圖2。電路5主要由電阻R1～R36、二級管D1～D12、運(yùn)放U1～U3(LM324)、電容C1～C6和電位器P1～P6組成。
對送到電路5中的IAX信號的處理電路由R1、R2、R3、D1、D2和U1A構(gòu)成整形電路，由R4、R5、R6、U1B、C1和P1構(gòu)成積分和濾波電路。R1一端和IAX相連，另一端與運(yùn)放U1A的負(fù)輸入端、電阻R3的一端和D2的負(fù)極相連，R3的另一端與D1的正極和R4相連，D1的負(fù)極與D2的正極和運(yùn)放的輸出端相連，R2一端接地，另一端與運(yùn)放U1A的正輸入端相連；R4的另一端與U1B的負(fù)端、R6的一端和C1的負(fù)極相連，R6的另一端和電位器P1相連，電位器的可變端和電位器的另一端、C1的正極和運(yùn)放的輸出端相連，R5一端接地，另一端和U1B的正端相連。IAX經(jīng)整形電路、積分和濾波電路后形成IAO，送到電路7的模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8進(jìn)行處理。對IBX、ICX、VAX、VBX和VCX的處理電路與IAX的處理電路完全相同，最終形成IBO、ICO、VAO、VAO和VCO信號，送到電路7的模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8進(jìn)行處理。
參見圖3。電路6由模擬開關(guān)U4(4066)、運(yùn)放U5、U6(LM324)、電阻R37～R57、電容C7、C8、C9和電位器P7～P9構(gòu)成。
參見圖4和圖5。電路7由單片機(jī)U7(8031)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8(ADC0816)、鎖存器U9(74LS373)、或非門U10(74LS28)、非門U11(74LS04)、EPROM U12(2764)、存貯器U13和U14(62256)、譯碼器U15(74LS139)、與門U16(74LS08)、電容C10～C12、晶振XTAL、復(fù)位鍵S0、R58～R62、三極管N1和N2、二極管D13和D14構(gòu)成。
U8的接線方法 IN-0～I(xiàn)N-8分別與IAO、IBO、ICO、VAO、VBO、VCO、PAO、PBO、PCO相連，2-1～2-8與數(shù)據(jù)總線D7～D0相連，ADD-A～ADD-D與地址線A0～A3相連，EOC端和U11A的輸入端相連，EXPAND端接電源正極，ALE端和START端相連接后與U10A的輸出端相連，OUTENE端與U10B的輸出端相連；CLOCK端與U7的ALE信號相連，REF(+)接+5V參考電壓，REF(-)接地，CMPIN和MUTOUT短接。單片機(jī)U7的接線方法P00～P07與數(shù)據(jù)線D0～D7相連，P20～P27與地址線A8～A15相連，RXD與U17的R1OUT相連，TXD與U17的T1IN相連，ALE/P連接到U8的CLOCK、U9的LE端、U22的CLK端，PSEN與U12的OE端相連，P10～P14分別與U18A～U18E的輸入端相連，P15與U19輸出端相連，P16與U20輸出端相連，P17與U21的輸入端相連，INT1與U11A的輸出端相連，INT0與U11C的輸出端相連，X1與C12及晶振XTAL相連，C11及晶振XTAL的另一端與X2相連(C11的另一端和C12的另一端接地)，RESET端與R59、C10及復(fù)位鍵S0相連(C10的另一端與R58的一端和電源相連，R58的另一端與復(fù)位鍵S0的另一端相連，R59的另一端接地)，RD端與U10B的輸入端、U13的OE、U14的OE端、U22的RD端相連，WR端與U10A的輸入端、U13的WE、U14的WE端、U22的WR端相連。U10A的另一輸入端與U10B的另一輸入端與U16D的輸出端相連。U9的Q0～Q7與數(shù)據(jù)線D7～D0相連，U9的D7～D0與地址線A0～A7相連。
U12的A0～A12與地址線A0～A12相連，D0～D7與數(shù)據(jù)線D0～D7相連，CE端接地，PGM端和VPP接電源，U13的A0～A14與地址線A0～A14相連，D0～D7與數(shù)據(jù)線D0～D7相連，U13的CS端與N1的發(fā)射極和R60的一端相連；U14的A0-A14與地址線A0～A14相連，D0～D7與數(shù)據(jù)線D0～D7相連，U14的CS端與N2的發(fā)射極和R61的一端相連。U11B的輸入端與地址線A15相連，輸出端與U15A的E端相連，U15A的A、B端分別與地址線A13和A14相連，U15A的輸出端Y0、Y1分別連接到U16A的兩個輸入端，U15A的輸出端Y2和U16A的輸出端分別與U16B的兩個輸入端相連，U15A的Y3端與U15B的E端相連，U15B的輸出端Y0和Y1分別與U16C的兩個輸入端相連，U15B的Y2和Y3與U16D的兩個輸入端相連，U16B的輸出端與N2的集電極相連，U16C的輸出端與U22的CS端相連，U16D的輸出端與U10B和U10A的輸入端相連，N2的基極與N1的基極及R62的一端相連，N1的集電極與A15相連，D13的正極與R62及電源相連，D13的負(fù)極與R60的另一端、R61的另一端、D14的負(fù)極相連，D14的正極與JP1插頭提供的+3V后備電源相連。
參見圖6。標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路9由電平轉(zhuǎn)換器U17(TC232)，9針插頭JP2、電容C13～C16構(gòu)成(標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路的線路也可以用其它方案，此處只舉一例)。
U17和C13～C16將T1IN端輸入的TTL電平轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平，由T1OUT輸出；T1OUT連接到JP2，JP2為通訊時的接插件，U17和C13～C16還將R1IN端輸入的標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換成TTL電平，由R1OUT輸出到單片機(jī)RXD端；U17的R1IN和T1OUT與JP2相連，U17的R1OUT和單片機(jī)U7的RXD端相連，U17的T1IN和單片機(jī)U7的TXD端相連；也可以是U17的R2IN和T2OUT與JP2相連，U17的R2OUT和單片機(jī)U7的RXD端相連，U17的T2IN和單片機(jī)U7的TXD端相連，兩種連接方法效果相同。U17的V-端接C16的負(fù)極；C16的正極接電源，U17的V+端接電容C15的正極，C15的負(fù)極接地，U17的C2-和C14的正極相連，C2+和C14的負(fù)極相連，U17的C1-和C13的正極相連，U17的C1+和C13的負(fù)極相連；JP2的一腳接地。
參見圖7。電路8由光電耦合器U19、U20(TIL113)、光耦合雙向可控硅驅(qū)動器U21(MOC3030)、雙向可控硅T1(BTA26)、電阻R63～R70、電容C17和接插件JP1構(gòu)成。
U19的輸入端負(fù)極接地，正極與R63相連，R63的另一端和控制屏開關(guān)SD0相連，輸出端一端接地，另一端與R66和U7的P15端相連，R66的另一端與R67和電源相連，R67的另一端和U20的輸出端及U7的P16端相連，U20的另一輸出端接地；U20的輸入端負(fù)極接地，正極與R64相連，R64的另一端與控制屏開關(guān)ZD0相連；R65的一端與U7的P17相連、另一端與U21輸入端負(fù)極相連，輸入端正極與電源相連，U21輸出端一端與R68相連，R68的另一端與C17及R70相連，R70的另一端接T1輸出端和JSC1，C17的另一端與R69、T1的另一輸出端和真空接觸器電源線JSC2相連，T1的控制端與R69的另一端和U21的另一輸出端相連。JP1插頭提供+3V的后備電源、與控制屏真空接觸器的電源連接線JSC2、控制屏上的110V交流電源線JSC1及控制屏開關(guān)送來的開關(guān)狀態(tài)信號SD0和ZD0。
參見圖8。電路10由鍵盤和顯示專用芯片U22(82 79)、非門U11、U23(74LS04)、譯碼芯片U24(74LS138)、驅(qū)動電路U25～U27(75451)、按鍵S1～S8、6個LED和電阻R76構(gòu)成。
U22的OUTA0～OUTA3分別與U11D～U11F和U23A的輸入端相連，OUTB0～OUTB3分別與U23B～U23E的輸入端相連，SL0～SL2分別與U24的A、B和C端相連，DB0～DB7分別與數(shù)據(jù)線D0～D7相連，I RQ與U11C的輸入端相連，A0與地址線A0相連，RESET與U7的RESET端相連，BD與U24的E3相連，RL4與鍵S1～S8和R76相連，R76的另一端與電源相連，S1的另一端與LED1的陰極和U25的1Y端相連，S2的另一端與LED2的陰極和U25的2Y端相連，S3的另一端與LED3的陰極和U26的1Y端相連，S4的另一端與LED4的陰極和U26的2Y端相連，S5的另一端與LED5的陰極和U27的1Y端相連，S6的另一端與LED6的陰極和U27的2Y端相連，S7的另一端與U24的Y6端相連，S8的另一端與U24的Y7端相連，U24的E1和E2端接地，Y0端與U25的輸入端1A和1B端相連，Y1端與U25的輸入端2A和2B端相連，Y2端與U26的輸入端1A和1B端相連，Y3端與U26的輸入端2A和2B端相連，Y4端與U27的輸入端1A和1B端相連，Y5端與U27的輸入端2A和2B端相連，U11D～U11F的輸出端分別與LED1～LED6的E～G端相連，U23A的輸出端與LED1～LED6的DP端相連，U23B～U23E的輸出端分別與LED1～LED6的A～D端相連。
參見圖9。電路11由驅(qū)動門電路U18(74LS07)、發(fā)光二極管LD1～LD5和電阻R71～R75組成。
U18A～U18E的輸入端分別與U7的P10～P14端相連，U18A～U18E的輸出端分別與發(fā)光管LD1～LD5的正極相連，LD1～LD5的負(fù)極分別與R71～R75相連，R71～R75的另一端與電源正極相連。
本實用新型中程序流程框圖如下
系統(tǒng)軟件由初始化程序、強(qiáng)迫中斷程序、定時中斷處理程序和7個程序模塊組成。
1、初始化程序初始化程序設(shè)置堆棧指針、數(shù)據(jù)存貯指針、各整定值(欠載電流值、過載電流值、欠載時間、過載時間、自動啟動延時時間、電流波動幅值、每小時存數(shù)據(jù)次數(shù))。另外，還初始化U22(8279)的顯示方式。
2、啟動模塊該模塊在U7的P17位輸出信號，啟動電機(jī)工作。
3、效據(jù)采集模塊該模塊進(jìn)行電流和電壓的采樣。
4、防干擾中值處理模塊該模塊對同一參數(shù)連續(xù)采集三個樣，并進(jìn)行比較，舍去上下數(shù)，取中間數(shù)進(jìn)行處理，以軟件的方式實現(xiàn)抗干擾數(shù)字濾波。
5、數(shù)據(jù)處理模塊該模塊對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、比較，判斷電流值是否過載(或欠載或缺相)，是否到存數(shù)據(jù)時間，本次電流值和上次電流值的差的絕對值是否超過整定的電流波動幅值等。
在數(shù)據(jù)處理模塊中，對所采集的三相電流值分別和上次三相電流值進(jìn)行比較，其絕對值超出整定的電流波動幅值。則存本次所采集的數(shù)據(jù)。
即如果|Io(i)-In(i)|＞ε，則存貯數(shù)據(jù)。
式中i＝1，2，3相序；Io(i)----上次采集的i相電流；ln(i)----本次采集的i相電流；ε--------整定的電流波動幅值。
這樣，可以對電流的波動情況進(jìn)行記錄，克服了定時記錄時不能記錄電流波動的不足，也克服了對所采集的數(shù)據(jù)全部進(jìn)行記錄時所需要的內(nèi)存太大的問題。
6、數(shù)據(jù)存貯模塊在該模塊中，存貯任一數(shù)據(jù)的地址＝上次存貯地址+1，存貯地址初始化為100H。保證所存數(shù)據(jù)在地址空間上的連續(xù)與互不覆蓋。存貯方法設(shè)定為定時存，即經(jīng)過一定的時間間隔存一組數(shù)據(jù)，在存每一組數(shù)據(jù)的同時，也存儀器相應(yīng)的工作時間。
7、故障處理模塊在電流值出現(xiàn)過載(或欠載或缺相)故障時，該模塊判斷故障時間是否超過了初始化時整定的時間，如果超過則關(guān)機(jī)。
8、數(shù)據(jù)顯示模塊該模塊把經(jīng)過處理的電流(或電壓或功因)或其它信息送到U22(8279)，由U22負(fù)責(zé)顯示。
強(qiáng)迫中斷程序，本系統(tǒng)產(chǎn)生INT0后，便進(jìn)入該程序，該程序完成初始化整定值的變更、通訊、LED顯示信息的切換等功能。
定時中斷處理程序該程序由系統(tǒng)的T1定時器中斷進(jìn)入，主要進(jìn)行系統(tǒng)的各種計時，如存數(shù)據(jù)時間記時、故障時間記時、該設(shè)備工作時間記錄等。
權(quán)利要求1.電泵電機(jī)工作參數(shù)記錄及控制器，它主要由線繞電阻(1)、線繞電阻(2)、線繞電阻(3)、三相電壓互感器(4)、整形放大電路(5)、功率因數(shù)處理電路(6)、模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路(7)、控制電路(8)、顯示鍵盤電路(10)以及指示燈電路(11)組成，其特征在于在模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路(7)單片機(jī)U7的TXD端連接了標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的電泵電機(jī)工作參數(shù)記錄及控制器，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路(9)由電平轉(zhuǎn)換器U17，9針插頭JP2、電容C13～C16等構(gòu)成；U17的R1IN和T1OUT與JP2相連，U17的R1OUT和單片機(jī)U7的RXD端相連，U17的T1IN和單片機(jī)U7的TXD端相連；U17的V-端接C16的負(fù)極；C16的正極接電源，U17的V+端接電容C15的正極，C15的負(fù)極接地，U17的C2-和C14的正極相連，C2+和C14的負(fù)極相連，U17的C1-和C13的正極相連，U17的C1+和C13的負(fù)極相連；JP2的一腳接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所說的電泵電機(jī)工作參數(shù)記錄及控制器，其特征在于，該控制器所采用的三相電壓互感器(4)的三個輸入端和電泵工作的三相電壓VAI、VBI、VCI相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所說的電泵電機(jī)工作參數(shù)記錄及控制器，其特征在于功率因數(shù)處理電路(6)由模擬開關(guān)U4、運(yùn)放U5、U6、電阻R37～R57、電容C7、C8、C9和電位器P9、P7、P8等構(gòu)成；A相功率因數(shù)的處理電路由R38、R39、R40、U5A、U4A、R37、R42、R41、R49、P7、C7和U5B構(gòu)成，其中R38一端接IAX信號，另一端接U5A的負(fù)端，U5A的正端接地，U5A的輸出端接電阻R39，R39的另一端接到R40的一端和U4A的控制端，R40的另一端與R41的一端和地相連，R37的一端和VAX相連，另一端接U4A的輸入端U4A的輸出和R49的一端相連；R49的一端與U4A輸出端相連，另一端與U5B的負(fù)端、R42的一端和C7的負(fù)極相連，R42的另一端和電位器P7相連，電位器的可變端和電位器的另一端、C7的正極和運(yùn)放U5B的輸出端相連，并連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器U8，R41的一端和R40相連，R41的另一端和U5B的正極相連；B相和C相的功率因數(shù)處理電路與A相相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所說的電泵電機(jī)工作參數(shù)記錄及控制器，其特征在于，本實用新型中的軟件由初始化程序、強(qiáng)迫中斷程序、定時中斷處理程序及7個程序模塊組成，其中A、防干擾中值處理模塊該模塊對同一參數(shù)連續(xù)采集三個樣，并進(jìn)行比較，舍去上下數(shù)，取中間數(shù)進(jìn)行處理，以軟件的方式實現(xiàn)抗干擾數(shù)字濾波；B、數(shù)據(jù)處理模塊該模塊對所采集的三相電流值分別和上次的三相電流值進(jìn)行比較，其絕對值超出整定的電流波動幅值，則存貯本次采集的數(shù)據(jù)；C、在數(shù)據(jù)存貯模塊中，存貯任一數(shù)據(jù)的地址＝上次存貯地址+1，存貯地址初始化為100H；存貯方法設(shè)定為經(jīng)過一定的時間間隔存一組數(shù)據(jù)，在存每一組數(shù)據(jù)的同時，也存貯儀器相應(yīng)的工作時間。
專利摘要本實用新型主要由線繞電阻(1)、線繞電阻(2)、線繞電阻(3)、三相電壓互感器(4)、整形放大電路(5)、功率因數(shù)處理電路(6)、模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路(7)、控制電路(8)、顯示鍵盤電路(10)以及指示燈電路(11)組成，在模數(shù)轉(zhuǎn)換及處理電路(7)單片機(jī)U7的TXD端連接了標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換接口電路(9)；主要用于電泵機(jī)組的自動控制，采集、記錄和回放電泵機(jī)組工作時的三相電流、電壓和功率因數(shù)，為電泵機(jī)組的工況分析和診斷提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
文檔編號H02H7/08GK2268328SQ9522103
公開日1997年11月19日 申請日期1995年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月31日
發(fā)明者沈合堂, 周江, 石步乾, 祝川玉 申請人:河南石油勘探局采油工藝研究所