RU2334365C2 - Control system and regulations of electric drives of immersible pump - Google Patents

Control system and regulations of electric drives of immersible pump Download PDF

Info

Publication number
RU2334365C2
RU2334365C2 RU2006128662/09A RU2006128662A RU2334365C2 RU 2334365 C2 RU2334365 C2 RU 2334365C2 RU 2006128662/09 A RU2006128662/09 A RU 2006128662/09A RU 2006128662 A RU2006128662 A RU 2006128662A RU 2334365 C2 RU2334365 C2 RU 2334365C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
microcontroller
amplifier
communication network
Prior art date
Application number
RU2006128662/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006128662A (en
Inventor
Михаил Анатольевич Карпов (RU)
Михаил Анатольевич Карпов
Юрий Николаевич Ковалев (RU)
Юрий Николаевич Ковалев
Валерий Степанович Кочнев (RU)
Валерий Степанович Кочнев
Николай Григорьевич Манько (RU)
Николай Григорьевич Манько
Станислав Германович Подосенов (RU)
Станислав Германович Подосенов
Николай Александрович Усанин (RU)
Николай Александрович Усанин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "АВТОМАТИКИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "АВТОМАТИКИ" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "АВТОМАТИКИ"
Priority to RU2006128662/09A priority Critical patent/RU2334365C2/en
Publication of RU2006128662A publication Critical patent/RU2006128662A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2334365C2 publication Critical patent/RU2334365C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity; engines and pumps.
SUBSTANCE: control system and regulation of the electric drive of an immersible pump contains a power unit, a receiving and transmitting circuit and a communication network, the receiving circuit contains a series-connected transformer, an input voltage amplifier, the first band-pass filter, the frequency detector, the block of interruptions, the first microcontroller which through the first port with a galvanic outcome is connected to a communication network. The transmitting circuit contains the first microcontroller, series-connected digital-analog converter and the second band-pass filter, the output amplifier of power, the communication transformer, and the communication network through the unit of differential amplifiers on the input is connected to the second microcontroller, whose first input-output through the second port with a galvanic outcome is connected with the communications network, and its second input-output through the galvanic separation is connected with the first microprocessor, first and second input are connected with the corresponding outputs of the frequency detector, whose third output is connected to the input of the block of interruptions whose output is connected to the input of the first microcontroller, the submersible part is the source of the information, a line for data exchange is a double-conductor cable, which connects the ground high-voltage rectifier whose load is the high-voltage inverter of the submerged pump with condensers of the filter on the output from the rectifier and an input from the inverter of the ambient temperatures. In this case for the transmission of numerical data on inductive coupling of the ends of one of branches of power twin cable are a primary winding of the coupling transformer, the secondary winding of the coupling transformer in the receiving circuit is connected with the outputs of the input voltage amplifier, and in the output of the output amplifier of power.
EFFECT: increase in the reliability of the code information interchange between ground and immersion parts of the control system and regulation by the power cable of the pump in the conditions.
3 dwg

Description

Изобретение относится к системам управления и регулирования электроприводом погружного насоса и может быть использовано в системах управления и регулирования высокоскоростным электроприводом погружного насоса для нефтедобычи.The invention relates to control systems and regulation of an electric drive of a submersible pump and can be used in control systems and regulation of a high-speed electric drive of a submersible pump for oil production.

Система обеспечивает формирование и передачу команд на включение и отключение электропривода погружного насоса на базе высоковольтного инвертора, задание скорости вращения электродвигателя погружного насоса, а также передачу на верхний уровень данных от различных датчиков погружной части системы для периодической регистрации состояния погружной части системы управления.The system provides the formation and transmission of commands to turn on and off the submersible pump electric drive based on a high-voltage inverter, sets the rotation speed of the submersible pump electric motor, as well as transfers data to various upper sensors from the submersible part of the system for periodically recording the status of the submersible part of the control system.

Задача повышения техногенной безопасности и рентабельности является в настоящее время актуальной задачей для нефтегазовой промышленности.The task of improving technological safety and profitability is currently an urgent task for the oil and gas industry.

Одной из наиболее важных задач является разработка безопасной ресурсосберегающей эксплуатации оборудования в режиме реального времени.One of the most important tasks is the development of safe resource-saving equipment operation in real time.

Применяемые в этой сфере традиционные методы управления и контроля весьма громоздки, трудоемки и в итоге малоэффективны, так как не давали полной достоверной информации всех факторов в реальном масштабе времени. Например, при помпаже насоса в процессе его функционирования большой поток событий остается незафиксированным, что не позволяло оперативно обнаружить и предупредить осложнения в работе.The traditional methods of management and control used in this area are very cumbersome, time-consuming and, as a result, ineffective, since they did not provide complete reliable information of all factors in real time. For example, during pump surge during its operation, a large flow of events remains unrecorded, which did not allow to quickly detect and prevent complications in operation.

Известна СУ БЭР «Компакс», которая является исполнительной системой реального времени и обеспечивает безопасную работу оборудования, а также обеспечивает решение ряда задач. Среди этих задач: диагностика и прогнозирование основных неисправностей оборудования; формирование предписаний персоналу по результатам диагностики и прогнозирования; контроль исполнения диагностических предписаний и др. (Журнал «Нефть России», №4, 2005, с.101-105).Known SU BER "Compaks", which is a real-time executive system and ensures the safe operation of equipment, and also provides a solution to a number of problems. Among these tasks: diagnosis and prediction of the main equipment malfunctions; formation of instructions to the staff based on the results of diagnostics and forecasting; monitoring the implementation of diagnostic requirements, etc. (Journal of Russian Oil, No. 4, 2005, pp. 101-105).

В России разработаны погружные насосы с высокооборотным вентильным приводом с переменной частотой вращения (Журнал «Нефть России», №12, 2005, с.64-66), для управления которыми необходимы система управления по ресурсосберегающей технологии, контроля и диагностики электрооборудования.In Russia, submersible pumps with a high-speed variable-speed valve drive have been developed (Russian Oil Magazine, No. 12, 2005, p. 64-66), for the control of which a control system is required for resource-saving technology, monitoring and diagnostics of electrical equipment.

Известна помехозащищенная система связи (заявка RU 20004129909/09, H04L 27/32), состоящая из передатчика и приемника; передатчик содержит источник информации, блок модуляции, преобразователь частоты, усилитель мощности, блок коммутации, генератор сетки частот, блок опорных частот, генератор кода; приемник содержит приемную антенну, первый смеситель, синтезатор частот, первый усилитель промежуточной частоты, блок поиска узкополосных помех; первый канал информационный содержит последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты, квадратурный демодулятор; в передатчик включен первый блок синхронизации; блок управления; первый преобразователь; в приемник введены дополнительные информационные каналы, фазовращатель и второй блок синхронизации.Known anti-interference communication system (application RU 20004129909/09, H04L 27/32), consisting of a transmitter and a receiver; the transmitter contains an information source, a modulation unit, a frequency converter, a power amplifier, a switching unit, a frequency grid generator, a reference frequency unit, a code generator; the receiver comprises a receiving antenna, a first mixer, a frequency synthesizer, a first intermediate frequency amplifier, a narrowband interference search unit; the first information channel contains a series-connected mixer, an intermediate frequency amplifier, a quadrature demodulator; a first synchronization unit is included in the transmitter; Control block; first converter; additional information channels, a phase shifter and a second synchronization unit are introduced into the receiver.

Известна СУ насосными станциями. Основными функциями системы являются: сбор информации с насосной станции; автоматический контроль и предупреждение аварийных ситуаций; автоматическое и дистанционное управление оборудованием; автоматическое регулирование технологических параметров.Known for SU pumping stations. The main functions of the system are: collecting information from the pumping station; automatic control and warning of emergency situations; automatic and remote control of equipment; automatic control of technological parameters.

Система обеспечивает указанные функции через отдельные каналы связи с различной скоростью и качеством передачи данных (Журнал «Нефть России», специальный выпуск, 2004).The system provides these functions through separate communication channels with different speed and quality of data transmission (Russian Oil Journal, special issue, 2004).

Известен способ и устройство для обмена информацией (патент РФ №2273103, H04L 12/56) - ПРОТОТИП.A known method and device for the exchange of information (RF patent No. 2273103, H04L 12/56) - PROTOTYPE.

Устройство содержит первое и второе устройства пользователя с коммуникационными приложениями, коммуникационную сеть.The device contains the first and second user devices with communication applications, a communication network.

Способ включает: определение события, индикацию события, формирование запроса на информационный объект, посылку запроса на информационный объект, принятие и обработку ответа от информационного объекта.The method includes: determining an event, indicating an event, generating a request for an information object, sending a request for an information object, receiving and processing a response from the information object.

Технической задачей изобретения является обеспечение надежного кодового обмена информацией между наземной и погружной частями системы управления и регулирования по силовому кабелю питания погружного насоса в условиях повышенной температуры окружающей среды погружной части.An object of the invention is the provision of reliable code exchange of information between the ground and submersible parts of the control and regulation system by the power cable of the submersible pump power supply under conditions of elevated ambient temperature of the submersible part.

Для решения поставленной задачи предлагается система управления и регулирования электроприводом погружного насоса, содержащая блок питания, приемный и передающий тракт и коммуникационную сеть, отличающаяся тем, что приемный тракт содержит последовательно соединенные трансформатор связи, входной усилитель напряжения, первый полосовой фильтр, частотный детектор, блок прерываний, первый микроконтроллер, который через первый порт с гальванической развязкой соединен с коммуникационной сетью, передающий тракт содержит первый микроконтроллер, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и второй полосовой фильтр, выходной усилитель мощности, трансформатор связи, причем коммуникационная сеть через блок дифференциальных усилителей по входу соединена со вторым микроконтроллером, первый вход-выход которого через второй порт с гальванической развязкой соединен с коммуникационной сетью, а его второй вход-выход через гальваническую развязку соединен с первым микропроцессором, первый и второй вход которого соединены с соответствующими выходами частотного детектора, третий выход которого соединен с входом блока прерываний, выход которого соединен с входом первого микроконтроллера, погружная часть является источником информации, линией для обмена данными является двужильный кабель, соединяющий наземный высоковольтный выпрямитель, нагрузкой которого является высоковольтный инвертор погруженного насоса с конденсаторами фильтра на выходе С выпрямителя и входе С инвертора, при этом для передачи цифровых данных по индуктивной связи концы одной из жил силового двужильного кабеля являются первичной обмоткой трансформатора связи, вторичная обмотка трансформатора связи в приемном тракте соединена с выводами входного усилителя напряжения, а в передающем тракте - с выводами выходного усилителя мощности.To solve this problem, a control and regulation system for an electric drive of a submersible pump is proposed, comprising a power supply unit, a receiving and transmitting path and a communication network, characterized in that the receiving path contains a communication transformer connected in series, an input voltage amplifier, a first bandpass filter, a frequency detector, an interrupt unit , the first microcontroller, which is connected to the communication network through the first galvanically isolated port, the transmission path contains the first microcontroller the scooter, a digital-to-analog converter and a second bandpass filter connected in series, an output power amplifier, a communication transformer, the communication network through the differential amplifier block being connected at the input to the second microcontroller, the first input-output of which is connected to the communication network through the second galvanically isolated port, and its the second input-output through galvanic isolation is connected to the first microprocessor, the first and second input of which are connected to the corresponding outputs of the frequency the detector, the third output of which is connected to the input of the interrupt unit, the output of which is connected to the input of the first microcontroller, the immersion part is a source of information, the data exchange line is a two-wire cable connecting the ground high-voltage rectifier, the load of which is the high-voltage inverter of the submerged pump with the filter capacitors at the output From the rectifier and the input of the inverter, while for the transfer of digital data by inductive coupling, the ends of one of the conductors of the power two-core cable are the primary winding of the communication transformer, the secondary winding of the communication transformer in the receiving path is connected to the terminals of the input voltage amplifier, and in the transmitting path to the terminals of the output power amplifier.

при этом для уменьшения помех в линии, обеспечивают условия:while to reduce interference in the line, provide the conditions:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Синв - фильтрующая емкость на входе инвертора;where C inv - filtering capacity at the inverter input;

Свыпр - фильтрующая емкость на выходе выпрямителя;With rect - filter capacity at the output of the rectifier;

Uнагр и Iнагр - номинальные постоянные напряжение и ток выпрямителя;U load and I load - rated constant voltage and rectifier current;

Rволн - волновое сопротивление линии;R waves - wave impedance of the line;

Rсогл - сопротивление резистора, устанавливаемого между выводами вторичной обмотки трансформатора связи по тракту входного усилителя напряжения;R acc. Is the resistance of the resistor installed between the terminals of the secondary winding of the communication transformer along the path of the input voltage amplifier;

Nвх - число витков вторичной приемной обмотки трансформатора связи по тракту входного усилителя напряжения;N I - the number of turns of the secondary receiving winding of the communication transformer along the path of the input voltage amplifier;

Lвх и Lвых - приведенные к линии индуктивность входной цепи входного усилителя напряжения и выходной цепи выходного усилителя мощности;L in and L out - reduced to the line inductance of the input circuit of the input voltage amplifier and the output circuit of the output power amplifier;

F0, F1 - частоты синусоидальных колебаний информационных посылок (пачек), соответствующих битам логического «0» и логической «1»;F 0 , F 1 - the frequency of sinusoidal oscillations of the information packets (packs) corresponding to the bits of the logical "0" and logical "1";

Fинв - частота преобразования инвертора.F inv - inverter conversion frequency.

На фигуре 1 показана блок-схема устройства обмена информацией.Figure 1 shows a block diagram of an information exchange device.

На фигурах 2 и 3 - части тракта передачи данных по линии в направлении к погружному насосу и от него (при этом разделение на два чертежа является условным, так как через магнитопровод трансформатора связи проходит одна жила силового кабеля и независимые витки соответствующих приемной вторичной обмотки входного усилителя напряжения и передающей вторичной обмотки выходного усилителя мощности в количестве Nвх и Nвых витков соответственно).In figures 2 and 3 - part of the data path along the line towards and from the submersible pump (the separation into two drawings is conditional, since one core of the power cable and independent turns of the corresponding secondary receiving winding of the input amplifier pass through the magnetic circuit of the communication transformer voltage and transmitting secondary windings of the output power amplifier in the number of N input and N output turns, respectively).

На фигуре 1 показано: трансформатор 1 связи, входной усилитель 2 напряжения, первый полосовой фильтр 3, частотный детектор 4, первый микроконтроллер 5, гальваническая развязка 6, второй микроконтроллер 7, блок 8 дифференциальных усилителей, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, второй полосовой фильтр 10, выходной усилитель 11 мощности, блок 12 прерываний, первый 13 и второй 14 порты с «внутренней» гальванической развязкой.The figure 1 shows: a communication transformer 1, an input voltage amplifier 2, a first bandpass filter 3, a frequency detector 4, a first microcontroller 5, a galvanic isolation 6, a second microcontroller 7, a differential amplifier unit 8, a digital-to-analog converter (DAC) 9, a second bandpass filter 10, output power amplifier 11, interrupt unit 12, first 13 and second 14 ports with “internal” galvanic isolation.

Блок питания и коммуникационная сеть не показаны.Power supply and communication network not shown.

В приемный тракт входят последовательно соединенные трансформатор 1 связи, приемная вторичная обмотка которого соединена с входным усилителем 2 напряжения, первый полосовой фильтр 3, частотный детектор 4, первый микроконтроллер 5 с гальванической развязкой 6, первый порт 13, блок 12 прерываний.The receiving path includes serially connected communication transformer 1, the receiving secondary winding of which is connected to the input voltage amplifier 2, the first bandpass filter 3, the frequency detector 4, the first microcontroller 5 with galvanic isolation 6, the first port 13, and the interrupt unit 12.

В передающий тракт входят первый микроконтроллер 5 с гальванической развязкой 6, первый порт 13; последовательно соединенные ЦАП 9, второй полосовой фильтр 10, выходной усилитель 11 мощности, соединенный с передающей вторичной обмоткой трансформатора 1 связи.The transmitting path includes the first microcontroller 5 with galvanic isolation 6, the first port 13; a series-connected DAC 9, a second band-pass filter 10, an output power amplifier 11 connected to a transmitting secondary winding of a communication transformer 1.

Второй микроконтроллер 7, соединенный с гальванической развязкой 6, через блок 8 дифференциальных усилителей второй порт 14 соединен с коммуникационной сетью.The second microcontroller 7, connected to the galvanic isolation 6, through the block 8 of differential amplifiers, the second port 14 is connected to the communication network.

Первый и второй выходы частотного детектора 4 являются выходами низкочастотной огибающей ТТЛ уровня по частотам F0 и F1 и сигнала «Ошибка» - признак нахождения входной частоты частотного детектора вне полосы пропускания (нижний край полосы составляет 2Fинв≈30 кГц, верхний = 1,1 F0) и соединены с соответствующими входами микроконтроллера 5.The first and second outputs of the frequency detector 4 are the outputs of the low-frequency envelope of the TTL level at frequencies F 0 and F 1 and the “Error” signal is a sign that the input frequency of the frequency detector is outside the passband (the lower edge of the band is 2F inv ≈30 kHz, upper = 1, 1 F 0 ) and connected to the corresponding inputs of the microcontroller 5.

Третий выход частотного детектора 4 соединен с входом блока 12 прерываний (формируемых при смене частот F1 на F0 или F0 на F1). Прерывания (короткие импульсы длительностью до 1 мкс) производятся по фронтам низкочастотной огибающей, а выход блока 12 соединен с третьим входом микропроцессора 5.The third output of the frequency detector 4 is connected to the input of block 12 interrupts (generated when changing frequencies F 1 to F 0 or F 0 to F 1 ). Interrupts (short pulses up to 1 μs long) are produced along the fronts of the low-frequency envelope, and the output of block 12 is connected to the third input of microprocessor 5.

ЦАП 9 представляет собой набор резисторов одной величины.DAC 9 is a set of resistors of the same magnitude.

Полосовой фильтр 3 предназначен для подавления сигналов, поступивших по входному тракту, частота которых находится вне заданной полосы.The band-pass filter 3 is designed to suppress signals received through the input path, the frequency of which is outside the specified band.

Полосовой фильтр 10 предназначен для выделения из ступенчатого «синусоидального» сигнала синусоидального колебания с частотой F0 и F1.The band-pass filter 10 is designed to isolate a sinusoidal wave signal with a frequency of F 0 and F 1 from a stepwise "sinusoidal" signal.

Входное сопротивление усилителя 2 между выводами (показанными стрелками на фиг.2, 3) - Rвх 2>>Rволн.The input impedance of the amplifier 2 between the conclusions (shown by arrows in figure 2, 3) - R I 2 >> R waves .

Внутреннее сопротивление усилителя 11 (включающее последовательно соединенные динамическое сопротивление транзистора VT1 конденсатора С2, обмотки с магнитопроводом, источника электропитания моста, или транзистора VT2 конденсатора С1 обмотки с магнитопроводом, источника электропитания моста) - Rвнутр 11<<Rволн. The internal resistance of amplifier 11 (including the series-connected dynamic resistance of transistor VT1 of capacitor C2, windings with magnetic circuit, bridge power supply, or transistor VT2 of capacitor C1 of windings with magnetic circuit, bridge power supply) - R internal 11 << R waves.

Обмен кодовой информацией между наземной и погружной частями осуществляется по двухжильному силовому кабелю (например, типа КТШЭ-П).The exchange of code information between the ground and submersible parts is carried out via a two-core power cable (for example, type KTSHE-P).

По типу организации устройство обмена информацией (между наземной и погружной системами) является полудуплексным, то есть находящимся в режиме передачи или приема информации по линии.By type of organization, the information exchange device (between the ground and submersible systems) is half-duplex, that is, in the mode of transmitting or receiving information over the line.

В режиме обмена сигнал с обмотки (числом витков Nвх) трансформатора связи 1 поступает на входной усилитель 2 и далее на полосовой фильтр 3; отфильтрованный сигнал с полосового фильтра 3 (реализованных на двух узкополосных фильтрах на базе известной схемы (с.63, справочник т.12; Операционные усилители и компараторы. М: изд. дом «Додека - XXI», 2001. - С.560) поступает на частотный детектор 4, который выполнен на микросхеме типа XR 2211 фирмы EXAR corporation (p.14 описание от june 1997 - 3 Fig.11, p.22).In the exchange mode, the signal from the winding (number of turns N in ) of the communication transformer 1 is supplied to the input amplifier 2 and then to the bandpass filter 3; filtered signal from a band-pass filter 3 (implemented on two narrow-band filters based on the well-known scheme (p.63, reference book 12; Operational amplifiers and comparators. M: Publishing House Dodeka-XXI, 2001. - P.560) to a frequency detector 4, which is made on a type XR 2211 microcircuit from EXAR corporation (p.14 description from june 1997 - 3 Fig.11, p.22).

Три сигнала - с первого и второго выходов детектора 4 и выхода блока 12 прерываний - поступают на первый, второй и третий соответственно входы первого микроконтроллера 5 (выполненного на микросхеме типа dSPIC30F6010A-20E/PF фирмы Microchip).Three signals — from the first and second outputs of detector 4 and the output of interrupt unit 12 — are fed to the first, second, and third inputs of the first microcontroller 5 (made on a microchip dSPIC30F6010A-20E / PF chip, respectively).

В режиме передачи после поступления цифровой информации (последнего байта посылки) на первый микроконтроллер 5 (через первый порт 13) им производится выдача частотно-манипулированного (синусоидального) сигнала на вход ЦАП 9 в виде ступенчатого «синусоидального» сигнала, путем выставления на входе ЦАП 9 семиразрядного кода с изменением его во времени.In the transmission mode, after the receipt of digital information (the last byte of the send) to the first microcontroller 5 (via the first port 13), it produces a frequency-manipulated (sinusoidal) signal to the input of the DAC 9 in the form of a stepwise "sinusoidal" signal, by setting the input to the DAC 9 seven-digit code with its change in time.

После выхода с ЦАП 9 сигнал фильтруется фильтром 10 и приобретает синусоидальную форму с практическим отсутствием высших гармоник. Далее сигнал передается через усилитель 11, трансформатор 1 в линию. Передаче в линию бита логической «1» соответствуют N1 периодов гармонического сигнала частотой F1, a логического «0» - передаче N0 периодов сигнала частотой F0, причем N1/F1≈N0/F0; (например, F0=134,2 кГц, N0=14; F1=96 кГц, N1=10).After exiting from the DAC 9, the signal is filtered by the filter 10 and acquires a sinusoidal shape with the practical absence of higher harmonics. Next, the signal is transmitted through an amplifier 11, a transformer 1 in line. A logical “1” transmission to a bit line corresponds to N1 periods of a harmonic signal with a frequency of F 1 , and a logical “0” corresponds to a transmission of N0 periods of a signal with a frequency of F 0 , with N1 / F 1 ≈N0 / F 0 ; (e.g., F 0 = 134.2 kHz, N0 = 14; F 1 = 96 kHz, N1 = 10).

Байт данных оформляется служебными стартовыми и стоповыми битами, которые служат для указания на начало и конец байта данных соответственно. Прерывания в блоке 12 вырабатываются по переходу низкочастотной огибающей частотного детектора 4 из логического «0» в логическую «1» или наоборот. Сигнал «Ошибка» поступает на третий вход микроконтроллера 5, который блокирует обработку сигнала низкочастотной огибающей частотного детектора 4.The data byte is issued service start and stop bits, which are used to indicate the beginning and end of the data byte, respectively. Interruptions in block 12 are generated by the transition of the low-frequency envelope of the frequency detector 4 from a logical “0” to a logical “1” or vice versa. The signal "Error" is fed to the third input of the microcontroller 5, which blocks the signal processing of the low-frequency envelope of the frequency detector 4.

В выходном усилителе 11 мощности соответствующая вторичная обмотка трансформатора 1 является диагональю моста, одним из плечей которого служит пара конденсаторов, другим - пара транзисторов (при приеме цифровой информации по линии транзисторы моста усилителя 11 поддерживаются по требованию микроконтроллера 5 в высокоимпедансном состоянии). Электропитание моста осуществляется через выводы «+» и «-», показанные на фиг.2, 3.In the output power amplifier 11, the corresponding secondary winding of the transformer 1 is the diagonal of the bridge, one of the shoulders of which is a pair of capacitors, the other is a pair of transistors (when receiving digital information on the line, the transistors of the bridge of the amplifier 11 are supported at the request of the microcontroller 5 in a high impedance state). The power supply of the bridge is carried out through the terminals "+" and "-", shown in figure 2, 3.

Организация приема информации из линии: после включения первого микроконтроллера 5 (для устройства обмена выступающего в роли ведомого) в течение межбайтного интервала времени контролируется отсутствие стартового бита из линии. При приеме стартового бита в течение этого интервала времени сбрасывается принятый бит и вновь ожидается межбайтовый интервал времени (тайм-аут - отсутствие приема). По завершении тайм-аута микроконтроллер 5 ищет стартовый бит.Organization of receiving information from the line: after turning on the first microcontroller 5 (for the slave exchange device), the absence of a start bit from the line is controlled during the inter-byte time interval. When a start bit is received during this time interval, the received bit is reset and the inter-byte time interval is again expected (timeout - no reception). At the end of the timeout, the microcontroller 5 searches for a start bit.

Прием стартового бита: микроконтроллер 5 проверяет по входу низкочастотной огибающей низкочастотного сигнала наличие логического «0», при его отсутствии микроконтроллер 5 переходит в режим ожидания двух логических «1» подряд на данном входе. Далее микроконтроллер 5 разрешает прерывание по третьему входу от блока 12 прерывания и ждет прерывание по этому входу. При появлении сигнала прерывания на этом входе микроконтроллер 5 переходит в первую подпрограмму обработки прерываний. Первая подпрограмма проверяет состояние сигнала на первом входе микроконтроллера 5. Если сигнал на этом входе соответствует логическому «0», микроконтроллер 5 производит предустановку первого таймер-счетчика на количество машинных циклов (единиц счета), равное времени приема (N0/F0) бит информации на скорости (F0/N0) или (F1/N1) кбод, запускает первый таймер-счетчик на счет количества единиц счета с разрешением прерывания от первого таймер-счетчика по переполнению, что необходимо для контроля приема байта по времени, так как если состояние на этом входе соответствует логической «1», микроконтроллер 5 переходит в режим приема стартового бита с учетом того, что две логических «1» подряд на приеме уже присутствовали. При наличии логического «0» на первом входе микроконтроллера 5 первая подпрограмма загружает второй таймер-счетчик на время, равное 12,5% от времени приема одного бита, и завершает работу. Микроконтроллер 5 переходит на второю подпрограмму обработки по второму таймер-счетчику. Вторая подпрограмма проверяет состояние сигнала на первом входе микроконтроллера 5 от детектора 4 и запоминает его, загружает второй таймер-счетчик на время, равное 25% от длительности бита, запускает второй таймер-счетчик и выходит в режим основной подпрограммы.Reception of the start bit: microcontroller 5 checks the presence of a logical “0” at the input of the low-frequency envelope of the low-frequency signal, if it is absent, the microcontroller 5 goes into standby mode for two logical “1” in a row at this input. Next, the microcontroller 5 enables interruption at the third input from the interrupt unit 12 and waits for an interrupt at this input. When an interrupt signal appears at this input, the microcontroller 5 switches to the first interrupt processing routine. The first subprogram checks the state of the signal at the first input of the microcontroller 5. If the signal at this input corresponds to a logical “0”, the microcontroller 5 presets the first timer counter by the number of machine cycles (count units) equal to the reception time (N0 / F 0 ) information bits at a speed of (F 0 / N0) or (F 1 / N1) kbaud, it starts the first timer-counter to count the number of counting units with the resolution of interruption from the first timer-counter for overflow, which is necessary to control the reception of a byte in time, since if state on u This input corresponds to a logical “1”, the microcontroller 5 switches to the start bit reception mode, taking into account the fact that two logical “1” in a row were already present at the reception. If there is a logical “0” at the first input of the microcontroller 5, the first subroutine loads the second timer-counter for a time equal to 12.5% of the time it takes one bit and finishes work. The microcontroller 5 switches to the second processing routine for the second timer counter. The second subroutine checks the state of the signal at the first input of the microcontroller 5 from detector 4 and stores it, loads the second timer counter for a time equal to 25% of the bit duration, starts the second timer counter and enters the main subroutine mode.

Так, в течение времени, равного длительности приема одного бита, состояние низкочастотного сигнала проверяется три раза и по принципу «2 из 3-х» выносится решение: был логический «0» или нет. Если логический «0» был, то начинается прием остальных битов. Если была логическая «1», то принимается решение на переход на начало подпрограммы приема стартового бита. Прием остальных битов производится по принципу «2 из 3-х», при этом второй таймер-счетчик при постоянной перезагрузке загружается на время, равное 25% от длительности бита. После приема двух «стоповых» битов байт считается принятым и заносится в память микроконтроллера 5. При отсутствии на приеме байта в течение времени, равного длительности тайм-аута, последний принятый байт считается последним, а посылка считается принятой.So, during a time equal to the duration of receiving one bit, the state of the low-frequency signal is checked three times and a decision is made according to the “2 out of 3” principle: was there a logical “0” or not. If the logical "0" was, then the reception of the remaining bits begins. If there was a logical “1”, then a decision is made to go to the beginning of the start bit receiving routine. The remaining bits are received according to the “2 of 3” principle, while the second timer-counter, with constant reboot, is loaded for a time equal to 25% of the bit duration. After receiving two “stop” bits, the byte is considered to be accepted and entered into the memory of the microcontroller 5. If there is no byte during reception for a time equal to the timeout duration, the last byte received is considered to be the last, and the parcel is considered accepted.

Первый микроконтроллер 5 согласно стандарту типа TIA-485A в соответствии с протоколом взаимодействия устройства обмена информации и внешних устройств осуществляет передачу принятой посылки во второй микроконтроллер 7 или в первый порт 13.The first microcontroller 5 according to the TIA-485A type standard, in accordance with the protocol of interaction between the information exchange device and external devices, transmits the received package to the second microcontroller 7 or to the first port 13.

Второй микроконтроллер 7 согласно стандарту типа TIA-485A передает посылку во второй порт 14 либо выполняет указанную в посылке команду: преобразовать аналоговые сигналы в цифровые; опросить входы блока дифференциальных усилителей, с соответствующей фиксацией их состояния.The second microcontroller 7, according to the TIA-485A type standard, transfers the package to the second port 14 or executes the command indicated in the package: convert analog signals to digital; to interrogate the inputs of the block of differential amplifiers, with the corresponding fixation of their state.

Сигналы на входах микропроцессора 5 (ТТЛ-уровня) - старт/стоповые биты обеспечивают асинхронный режим обмена цифровой информации по линии; сигнал «Ошибка» детектора 4, сигнал блока 12 обеспечивают высокую помехоустойчивость приема.The signals at the inputs of microprocessor 5 (TTL-level) - start / stop bits provide asynchronous mode for the exchange of digital information on the line; the error signal of the detector 4, the signal of the block 12 provide high noise immunity reception.

Обмен информацией, близкий к режиму бегущей волны, обеспечивает отсутствие ложных сигналов на выходах детектора 4 из-за исключения причины их появления - фазовых сдвигов (задержек), отраженных синусоидальных сигналов с частотами F0, F1 от концов линии.The exchange of information close to the traveling wave mode ensures the absence of false signals at the outputs of the detector 4 due to the elimination of the cause of their appearance - phase shifts (delays), reflected sinusoidal signals with frequencies F 0 , F 1 from the ends of the line.

Конденсаторы Свыпр, Синв уменьшают влияние помех выпрямителя и инвертора, а полосовой фильтр 3 исключает их прохождение на вход детектора 4.Capacitors C vyp , C inv reduce the influence of interference of the rectifier and inverter, and the bandpass filter 3 eliminates their passage to the input of the detector 4.

Claims (1)

Система управления и регулирования электроприводом погружного насоса, содержащая блок питания, приемный и передающий тракт и коммуникационную сеть, отличающаяся тем, что приемный тракт содержит последовательно соединенные трансформатор связи, входной усилитель напряжения, первый полосовой фильтр, частотный детектор, блок прерываний, первый микроконтроллер, который через первый порт с гальванической развязкой соединен с коммуникационной сетью, передающий тракт содержит первый микроконтроллер, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и второй полосовой фильтр, выходной усилитель мощности, трансформатор связи, причем коммуникационная сеть через блок дифференциальных усилителей по входу соединена со вторым микроконтроллером, первый вход-выход которого через второй порт с гальванической развязкой соединен с коммуникационной сетью, а его второй вход-выход через гальваническую развязку соединен с первым микропроцессором, первый и второй вход которого соединены с соответствующими выходами частотного детектора, третий выход которого соединен с входом блока прерываний, выход которого соединен с входом первого микроконтроллера, погружная часть является источником информации, линией для обмена данными является двужильный кабель, соединяющий наземный высоковольтный выпрямитель, нагрузкой которого является высоковольтный инвертор погруженного насоса с конденсаторами фильтра на выходе С выпрямителя и входе С инвертора, при этом для передачи цифровых данных по индуктивной связи концы одной из жил силового двужильного кабеля являются первичной обмоткой трансформатора связи, вторичная обмотка трансформатора связи в приемном тракте соединена с выводами входного усилителя напряжения, а в передающем тракте - с выводами выходного усилителя мощности.A control and regulation system for an electric drive of a submersible pump, comprising a power supply unit, a receiving and transmitting path, and a communication network, characterized in that the receiving path contains a communication transformer, an input voltage amplifier, a first bandpass filter, a frequency detector, an interrupt unit, a first microcontroller, which through the first port with galvanic isolation is connected to the communication network, the transmitting path contains the first microcontroller, digitally connected in series a converter and a second bandpass filter, an output power amplifier, a communication transformer, and the communication network through the differential amplifier block is connected at the input to a second microcontroller, the first input-output of which is connected to the communication network through a second galvanically isolated port, and its second input-output through galvanic isolation is connected to the first microprocessor, the first and second input of which are connected to the corresponding outputs of the frequency detector, the third output of which is connected to the interrupt block, the output of which is connected to the input of the first microcontroller, the immersion part is a source of information, the data line is a two-wire cable connecting the ground high-voltage rectifier, the load of which is the high-voltage inverter of the submerged pump with filter capacitors at the output of the rectifier and the input of the inverter, at the same time, for the transmission of digital data via inductive coupling, the ends of one of the conductors of the power two-core cable are the primary winding of the communication transformer, second The primary winding of the communication transformer in the receiving path is connected to the terminals of the input voltage amplifier, and in the transmitting path to the terminals of the output power amplifier.
RU2006128662/09A 2006-08-07 2006-08-07 Control system and regulations of electric drives of immersible pump RU2334365C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006128662/09A RU2334365C2 (en) 2006-08-07 2006-08-07 Control system and regulations of electric drives of immersible pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006128662/09A RU2334365C2 (en) 2006-08-07 2006-08-07 Control system and regulations of electric drives of immersible pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006128662A RU2006128662A (en) 2008-02-20
RU2334365C2 true RU2334365C2 (en) 2008-09-20

Family

ID=39266686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006128662/09A RU2334365C2 (en) 2006-08-07 2006-08-07 Control system and regulations of electric drives of immersible pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2334365C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595828C1 (en) * 2012-07-31 2016-08-27 Лэндмарк Графикс Корпорейшн Method to control operation of submersible electric pump

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595828C1 (en) * 2012-07-31 2016-08-27 Лэндмарк Графикс Корпорейшн Method to control operation of submersible electric pump

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006128662A (en) 2008-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9595999B2 (en) Method for data transmission between a pump assembly and a control device, as well as a correspondingly designed pump system
US10056943B2 (en) System for transmitting and receiving a power line communication signal over the power bus of a power electronic converter
CN201340652Y (en) Device for metering low-voltage power line carrier
CN205304399U (en) Power electronic on -load voltage -regulating transformer&#39;s observing and controlling system based on power line carrier communication
RU2334365C2 (en) Control system and regulations of electric drives of immersible pump
RU2539648C2 (en) Device and system of communication via power supply line
EP0034610A1 (en) Telephone line data isolator
RU2714858C2 (en) Electric power meter and adapter module therefor
CN107645167B (en) Reactive compensation control method for power distribution network
JPH10188187A (en) Method and device for automatic meter-reading
AU606478B2 (en) Decoupling network and communication system
RU2584242C2 (en) Device for connection of two devices via ethernet link and receiving dock of one said devices
FI800918A (en) ANALYZING MEDIA FOER TVAOLEDAR-FYRLEDAR-OEVERGAONG I PCM-TIDSMULTIPLEXSYSTEM
WO2007010083A1 (en) Apparatus for arranging data transfer
CN110768726B (en) Optical communication line concentrator
CN110557170A (en) Power line carrier communication architecture suitable for indoor environment
US4390863A (en) System for the transmission of binary signals between the components of an alarm system
CN203849585U (en) Microcomputer protection device switching value detection circuit
KR100681533B1 (en) Power line communication signal protector
Ratniyomchai et al. Power line carrier for power telemetering
US1724112A (en) Communicating system for power-transmission lines
CN219740404U (en) A network bridge structure for between converter and controller
CN102590657A (en) Communication capacity test device of intelligent carrier electrical energy meters and test method thereof
RU73492U1 (en) AUTONOMOUS AUTOMATIC COMPLETE MEASURING DEVICE FOR CONTROL AND METERING OF ELECTRIC POWER IN REAL TIME IN HIGH VOLTAGE NETWORKS
CN108847871B (en) Communication circuit and communication system applied to cascade multilevel inverter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180808