CAN总线技术在ACE智能录井系统中的应用及常见问题分析.doc
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1、 总线技术在 智能录井系统中的应用及常见问题分析陈文生谢红武( 华北石油局录井公司 ; 中国电子科技集团公司第二十二研究所 )具有通信速率高、容易实现、性价比高等诸多优点。引言通信距离与波特率 总线采用非破坏 性 总 线 仲 裁 和 帧 内 应 答 机制,在每帧报文的应答场,要求接收报文正确的节 点在应答间 隙 将 发 送 节 点 的 隐 性 电 平 拉 为 显 性 电 平,作为对发送节点的应答。 因为这些过程必须在 一个位时间内完成,所以总线线路延时以及其他延 时之和必须小于位时钟周期。由于这种帧内应 答机制的限制, 总线最大距离和位速率之间存 在一定的关系(表)。表 总线系统任意两节点之间
2、的最大距离传 感 器 采 集 系 统 是 综 合 录 井 仪 的 重 要 组 成 部分,其主要功能是在实时录井过程中实现对综合录 井各种传感器信号的采集,从而实现井深跟踪、钻井 工程参数及钻井液参数的实时监测。综合录井仪的 传感器采集 技 术 经 历 了 从 多 总 线 到 现 场 单 根 总 线( 总线)的 发 展 历 程。 总 线 技 术 能 够 实现简捷高效的综合录井传感器采集及现场组网, 简化综合录井现场布线工作,提高传感器信号采集 及传输的稳定性和可靠性。 通过对 总线技术 在 智能 录 井 系 统 中 的 设 计 和 应 用 情 况 介 绍, 对现场故障原因进行分析,并提出故障处理
3、措施,便 于现场人员维护仪器,保证录井仪正常工作。 总线技术()是控制器局域 网络的简称,是国际上应用最广泛的现场总线之一。 近年来,其所具有的高可靠性和良好的错误检测能 力受到重视,被广泛应用于环境温度恶劣、电磁辐射 强和振动剧烈的工业环境。该项技术为分布式控制 系统,可为各节点之间实时、可靠的数据通信提供强 有力的技术支持。与其他现场总线相比, 总线在综合录井现场,传感器的分布主要集中在钻基金项目:中国电子科技集团公司第二十二研究所科研项目“ 总线数据采集系统”()陈文生工程师, 年生, 年毕业于华东石油技工学校化探专业。 现在华北石油局录井公司从事设备技术管理工作。 通信地址: 河南省郑
4、州市中原区伏牛路 号。 电话:()。:位速率() 最大距离() 陈文生,谢红武 总线技术在 智能录井系统中的应用及常见问题分析录井工程,():摘 要 为提高综合录井传感器采集系统的稳定性和信号传输质量,简化现场安装布线工作, 智能录井 系 统 应用 总线技术实现传感器系统的信号传输。 通过对 总线技术原理和采集方式、设计 方 法 的 介 绍,结 合 仪器现场应用情况及使用经验,对 总线采集系统各类常见故障的原因进行分析,提出了现场故障处理措施, 为综合录井设备操作及维修人员处理 总线采集系统的故障提供了借鉴和参考。关键词 总线 节点 应用 问题分析台、钻井液入口、钻井液出口 个区域,总线布线长
5、度不大于 。由表可以看出,在位速 率情况下总线长度可达 , 总线技术支持 的传输距离和传输位速率都能够满足综合录井系统 的数据传输要求。采集卡连接。 采集卡也是系统中的一个 节点,在这里作为主节点使用,共有 口(连接 室外模块)和 口 (连 接 室 内 模 块)两 个 通 信 口。采集计算机的主要功能是对 采集模块的 参数进行设置,并通过现场总线网络实时获取 采集模块采集的传感器数据,如绞车脉冲数、压力及 钻井液温度、密度、电导率等数据。 总 线 数 据 采 集 单 元 包 含 了 通 信 防支持的最大节点数采用 总 线 技 术 进 行 组 网 时,网 络 中 所 能 连结的最大节点数主要取决
6、于 驱动器所能驱 动的最小负载 电 阻,同 时 与 驱 动 器 的 最 小 差 动输入 电 阻、终 端 匹 配 电 阻 等 因 素 有 关。 在 智能 录 井 系 统 中, 总 线 线 缆 采 用 符 合 标准的通信 类线缆, 驱动器最小差动 输入电阻为,终端电阻为, 驱动器 所能驱动的最 小 负 载 电 阻 为 。 假 设 总 线 电 阻 为,此时为最坏情况,总线电缆长度()和节点数()也存在一定的关系:时, 为;时, 为 ; 时, 为 。 因 此, 在综 合 录 井 现 场 布 线 长 度 不 大 于 情 况 下, 总线 网 络 能 够 支 持 的 最 大 节 点 数 可 以 达 到个以
7、上。 综 合 录 井 现 场 最 多 使 用 几 十 只 传 感 器,只数字量 传 感 器 共 用 个 节 点, 只 模 拟量传感器 共 用 个 节 点,因 而 足 以 满 足 综合录井现场传感器信号采集的要求。雷保护 器、电源防雷保护器、室 内 采 集 模 块、供电电 源 等,室 内 采 集 模 块 可 扩 展,对 室 内、 等气体进行信号采集。通信设置 节点之间的通信采用 协议,可 以完全兼容 协议规范。由于 控制 器的数据缓冲区每次只能接收或发送一帧数据,上 位机内 采集卡与其余 节点的通信方式 采用轮询方式。通信波特率可根据总线长度灵活设 置,默认设置为,支持的最大总线长度可达 以上,
8、 节点数可达个。常见问题分析 总线采集系统在 出 现 问 题 时 不 同 于 传 统的非数字总线,对操作使用人员提出了更高的要求。统但是,只要深 入 了 解 总 线 采 集 系 统 的 工 作 原理和系统组成,合理使用系统配套的诊断软件进行 辅助检测,注意积累经验,就可以及时顺利地处理现 场问题。配套软 件 包 括 系 统 诊 断、通 道 控 制 和 个部分。 其中,系统诊断部分可以 测 试各采集通道连通情况、通信状态等;通道控制部分 可对通信口、采集通道进行交换、开闭等操作; 部分则指的是 采集卡配套的通信端 口、节点状态测试软件。 智 能 录 井 系 统 的 总 线 采 集 系 智 能 录
9、 井 系 统 的 传 感 器 信 号 采 集 采 用 现场总线技术,实现了零漂移、高精度、高可靠 性的数据采集及全数字化传输,同时也简化了系统 的整体布局及结构。 采用 总线技术的传感器 系统由原来的多根总线减少为一根总线,大大简化 了传感器信号采集系统的安装调试及维护工作。 总线采集系统组成 智能录井系统的传感器信号采集系统,即 总线采集系统由 总线井台区接线箱、入 口区接线箱、出口区接线箱、通信线缆、数据采集单 元、计算机(内 置 通 信 卡)、数 据 采 集 软 件 (运 行在采集计算机上)和传感器等部分组成。 在现场 需要增加或减少传感器时,可灵活增加或减少接线 箱中的模块。传感器接线
10、箱内包含了多个 数据采集模 块(俗称“小麻雀”),该模块是一个集变送、控制和通 信功能于一身的现场设备。每个模块作为系统中的 一个节点,通过 总线与采集计算机中的 传感器无信号个别传感器无信号使用“通道控制”软件检查故障传感器对应的通道是否正常开启。检查故障传感器的供电是否正常。 如果以上两条均正常,可用正常的传感器接 到故障传感器的通道上判断是通道问题还是传感器 问题。某一区域同类型传感器均无信号首先判断“通道控制”程序中是否关闭了对应的采集通道。如果通道正常开启,则用“系统诊断”软件中的通道诊断功能测试故障区域的 采集模块是否能正确返回数据帧;如果无法返回数据帧, 则需检查对应模块接线插头
11、是否松动,模块的 地 址设置是否正确,进而判断是模块故障还是接线或 操作设置问题;如果能够正常返回数据帧,则需检查 该区的传感器是否有短路、 电源模块是否出现 故障,从而导致传感器供电异常。拔掉该区所有无信号的同一类型传感器(数 字量或模拟量传感器),然后测量航空插头的、脚 之间的电 压 是 否 正 常 (数 字 量 传 感 器 电 压 为, 模拟量传感器电压为)。如果电压正常则说明 传感器供电没有问题,此时应将传感器逐个往上接, 在接的过程中测量备用通道航空插座的、脚电压 是否正常,进而排除短路的传感器或功耗过大导致 电压下降的传感器;如果电压不正常,则说明电源模 块故障。 如果断定是电源模
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- CAN 总线技术 ACE 智能 系统 中的 应用 常见问题 分析

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