基于總線方式的鉆井模擬器設(shè)計(jì)

五類最小單元在結(jié)構(gòu)上有很多相似之處，其最大的特點(diǎn)就是所有數(shù)據(jù)傳輸都是在一條RS485總線上完成，每個(gè)單元都設(shè)計(jì)成可拔插的模塊形式，便于安裝、拆卸和功能之間的替換，這也是總線的優(yōu)勢(shì)所在。

2. 以太網(wǎng)總線設(shè)計(jì)

與RS485總線相似，以太網(wǎng)總線^[5～6]除具備RS485總線的所有優(yōu)點(diǎn)外，還具有高數(shù)據(jù)傳輸率、高穩(wěn)定性、傳輸距離長(zhǎng)和接口靈活等優(yōu)點(diǎn)。鉆井模擬器工作的實(shí)時(shí)性，主要由數(shù)據(jù)傳輸率和數(shù)據(jù)處理能力來體現(xiàn)。針對(duì)以上兩個(gè)要求，主控制器選擇具有兩個(gè)獨(dú)立的增強(qiáng)型USART和內(nèi)部嵌入以太網(wǎng)控制器模塊^[7]的單片機(jī)。單片機(jī)完全實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問控制和物理層收發(fā)器模塊。只需使用兩個(gè)脈沖變壓器^[5～6]和一些無源元件就可以將單片機(jī)直接與以太網(wǎng)相連。它符合以太網(wǎng)模塊IEEE 802.3中所有關(guān)于雙絞線網(wǎng)絡(luò)10-BaseT連接的規(guī)定。它在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一些數(shù)據(jù)包過濾機(jī)制，用以限制傳入的數(shù)據(jù)包。它還提供了一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐的內(nèi)置DMA模塊，以及硬件IP校驗(yàn)和計(jì)算。另外還提供了兩個(gè)用于指示鏈路和網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的LED輸出。

主控制器中一個(gè)USART與RS485接口連接，用于模塊內(nèi)部通訊，以太網(wǎng)通過變壓器和雙絞線連接于交換機(jī)上，將模塊內(nèi)部的RS485總線采集到的數(shù)據(jù)打包發(fā)送給教師控制臺(tái)進(jìn)行分析處理，并將教師控制臺(tái)返回的數(shù)據(jù)包按地址分配給各最小單元執(zhí)行相應(yīng)操作。每個(gè)模塊內(nèi)置主控制器的目的在于分任務(wù)完成來自教師控制臺(tái)的數(shù)據(jù)包處理，這樣可以很大程度地分擔(dān)教師控制臺(tái)的數(shù)據(jù)處理量，提高數(shù)據(jù)處理能力，加之以太網(wǎng)的高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸特性，在實(shí)現(xiàn)鉆井模擬器的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的硬件保障。

二、結(jié)束語

在鉆井模擬器模塊內(nèi)部有一套RS485總線完成最小單元數(shù)據(jù)的采集和控制，在模塊與教師控制臺(tái)之間又有一套以太網(wǎng)總線完成數(shù)據(jù)交換，這樣所形成的鉆井模擬器的雙總線控制系統(tǒng)可簡(jiǎn)化電氣部分結(jié)構(gòu)，減小教師控制臺(tái)數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)，提高鉆井模擬器工作的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

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