新聞中心

EEPW首頁(yè) > 手機(jī)與無(wú)線通信 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 基于單片機(jī)的井場(chǎng)儀表參數(shù)無(wú)線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的井場(chǎng)儀表參數(shù)無(wú)線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者:關(guān)學(xué)忠,郭小勇,張 紅,劉傳家,孫勝勇,趙立印 時(shí)間:2008-07-01 來(lái)源:現(xiàn)代電子技術(shù) 收藏

  1引 言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/85075.htm

  目前,全國(guó)油田鉆井現(xiàn)場(chǎng)基本都是有線數(shù)據(jù)傳輸。有線傳輸有很多缺點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)布線復(fù)雜而且存在安全隱患,鉆井是流動(dòng)作業(yè),每鉆一口井就要重新布一次線,這樣既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力,有時(shí)還會(huì)由于布線走向的問(wèn)題導(dǎo)致線路被碰斷。一般說(shuō)來(lái),數(shù)據(jù)線都是空中架設(shè),風(fēng)吹日曬使數(shù)據(jù)線老化的較快,這樣就帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)損失。鉆井現(xiàn)場(chǎng)有很多公司在作業(yè),有些參數(shù)各公司是共用的,同一個(gè)參數(shù)每個(gè)公司都要讀取一次,就需要在同一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上安裝兩臺(tái)甚至更多的變送器,這樣既造成了浪費(fèi)又使得現(xiàn)場(chǎng)變送器安裝位置緊張。

  本系統(tǒng)采用技術(shù),一點(diǎn)發(fā)射多點(diǎn)接收,可以實(shí)現(xiàn)信息共享,避免了布線的麻煩,而且流動(dòng)作業(yè)時(shí)可以方便地安裝和拆卸,很好地提高了工作效率。

  2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

  如圖1所示,本系統(tǒng)主要分為控制室主機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)從機(jī),且所有元件均選用符合工業(yè)級(jí)要求的產(chǎn)品,大大提高了系統(tǒng)的可靠性、耐高溫性和抗震性。

  2.1控制室主機(jī)

  控制室主機(jī)分為控制主機(jī)和旁聽(tīng)主機(jī),這是因?yàn)殂@井現(xiàn)場(chǎng)有多個(gè)單位共同作業(yè),都需要現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)。對(duì)于只需要現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的單位可安裝旁聽(tīng)主機(jī),只接收現(xiàn)場(chǎng)的各種數(shù)據(jù);對(duì)于同時(shí)需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)進(jìn)行控制的單位可安裝控制主機(jī)。工作原理如圖1所示。

  主機(jī)由計(jì)算機(jī)、模塊FC211等部分組成。主要功能是:訪問(wèn)分布在現(xiàn)場(chǎng)各種儀表處的從機(jī),采集他們的各項(xiàng)數(shù)據(jù),并向從機(jī)發(fā)送控制命令控制電機(jī)的啟/停。

  2.2現(xiàn)場(chǎng)從機(jī)

  現(xiàn)場(chǎng)從機(jī)由部分、電源供電部分、數(shù)據(jù)采集部分、部分組成。本系統(tǒng)無(wú)線通信部分采用FC211無(wú)線通信模塊。該模塊數(shù)據(jù)接口為全雙工串行接口,無(wú)線傳輸距離為800 m(空曠地),完全滿足現(xiàn)場(chǎng)使用條件,而且此模塊性能穩(wěn)定,使得整個(gè)系統(tǒng)在多機(jī)通信肘能夠穩(wěn)定運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確管理。

  3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  如圖2所示,該系統(tǒng)的工作原理是:現(xiàn)場(chǎng)從機(jī)分布在鉆井現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)位置,將附近的儀表數(shù)據(jù)采集到內(nèi)的存儲(chǔ)單元,等待控制室主機(jī)查詢??刂剖抑鳈C(jī)以點(diǎn)名的方式查詢現(xiàn)場(chǎng)從機(jī),將數(shù)據(jù)采集到主機(jī)內(nèi),并送到上位機(jī)進(jìn)行處理。當(dāng)控制室主機(jī)查詢從機(jī)時(shí),分布在現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)單位的旁聽(tīng)主機(jī)也會(huì)收到現(xiàn)場(chǎng)從機(jī)的數(shù)據(jù),這樣就實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。當(dāng)控制室需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)控制時(shí),就可以向控制電機(jī)的從機(jī)發(fā)控制命令,從機(jī)接到命令將電機(jī)殲啟或停止,并將所檢測(cè)的電機(jī)狀態(tài)發(fā)回主機(jī)。

  通信協(xié)議設(shè)計(jì)如下:

  現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)從機(jī)都有一個(gè)固定的8位地址(通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定),所以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納256個(gè)從機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)從機(jī)一直處于偵聽(tīng)狀態(tài),等待主機(jī)點(diǎn)名。點(diǎn)名命令是一個(gè)4 B的命令包,分為兩種,查詢命令和控制命令,格式如下:

  命令包頭:一個(gè)命令包的開(kāi)始,并說(shuō)明是哪種命令。0xAA:查詢命令;0xBB:控制命令。
  從機(jī)地址:被點(diǎn)名的從機(jī)地址,地址范圍是0~255。
  命令數(shù)據(jù):當(dāng)為控制命令時(shí),該字節(jié)的后四位表示4路開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)。
  命令包尾:數(shù)據(jù)包的結(jié)束標(biāo)志,也是從機(jī)判斷命令是否正確接收的標(biāo)志。

  當(dāng)從機(jī)收到點(diǎn)名命令時(shí),首先判斷命令包中的從機(jī)地址與自己的地址是否相符,如果不是則等待下一次點(diǎn)名,如果是再判斷是哪種命令。如果是查詢命令則首先將自己地址發(fā)送給主機(jī)作為點(diǎn)名確認(rèn)信息,隨后再將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去,數(shù)據(jù)包為一個(gè)13 B數(shù)據(jù)包,具體格式如下:

  字節(jié)1:從機(jī)地址;
  字節(jié)2:主機(jī)用來(lái)判斷是否是更新數(shù)據(jù)的標(biāo)志字節(jié),此字節(jié)為1;
  字節(jié)3:開(kāi)關(guān)量輸入輸出,高4位為開(kāi)關(guān)量輸入,低4位為開(kāi)關(guān)量輸出;
  字節(jié)4:脈沖計(jì)數(shù);
  字節(jié)5~寧節(jié)12:4路十位A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù);
  字節(jié)13:數(shù)據(jù)包結(jié)束字節(jié)。

  如果是控制命令則首先返回自己的地址作為點(diǎn)名確認(rèn)信息,主機(jī)收到后,將發(fā)送5次命令數(shù)據(jù),從機(jī)收到后,將這5次收到的數(shù)據(jù)與開(kāi)始收到的控制命令里的命令數(shù)據(jù)比較,如果一致則將命令輸出到I/O口,控制繼電器,0.5 s后再采集一次數(shù)據(jù),將開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)傳回到主機(jī)來(lái)顯示電機(jī)的工作狀態(tài),這樣就完成控制室主機(jī)控制現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的過(guò)程。 當(dāng)控制室主機(jī)訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)從機(jī)時(shí),那些旁聽(tīng)主機(jī)也收到了現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)的數(shù)據(jù),從而不斷更新數(shù)據(jù)。

  4 結(jié) 語(yǔ)

  日前此系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到鉆井現(xiàn)場(chǎng)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐,本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,實(shí)時(shí)性能良好.可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求。而且本系統(tǒng)采用的無(wú)線通信模塊是基于的調(diào)制方式,采用高效信道編碼技術(shù),具有抗突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾的能力。



關(guān)鍵詞: 單片機(jī) 無(wú)線 通信 FSK

評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉