[發(fā)明專利]用于遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)的主控裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310036021.4
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN103135533A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫萬蓉;王政;任愛鋒;董明明;陳梓馥
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 張問芬;王品華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集、傳輸與控制系統(tǒng)，特別的涉及一種用于遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)的主控裝置，用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集、傳輸與控制。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)和世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，石油在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位表現(xiàn)的愈發(fā)突出。為了能有效地發(fā)現(xiàn)油井、地層和油藏的變化，可用油井遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)，通過在抽油機(jī)上安裝位移傳感器和載荷傳感器，檢測抽油機(jī)的工況，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測抽油機(jī)工作參數(shù)，如電流、電壓、載荷、位移等，從而對(duì)抽油機(jī)的各種故障包括電流、電壓越限，壓力過高過低，光桿卡死時(shí)過載、停機(jī)、缺相、欠載等進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并報(bào)警，及時(shí)維護(hù)。

目前最常見的遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)的工作方式有兩種情況。一種情況針對(duì)具有三個(gè)以上油氣井的井場，且每個(gè)油氣井安裝有三個(gè)以上傳感器，在每個(gè)油氣井處安裝一個(gè)從站，能夠?qū)υ撚蜌饩膫鞲衅鬟M(jìn)行統(tǒng)一管理，并在每個(gè)井場設(shè)置一個(gè)主站，采用主叫/從響應(yīng)的方式，采集各從站的傳感器數(shù)據(jù)，然后將各從站數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)，其不足是對(duì)于只有不足三個(gè)油氣井的井場，且每個(gè)油氣井只安裝三個(gè)以下傳感器，該實(shí)施方案仍然需要安裝從站來采集相對(duì)少量的傳感器數(shù)據(jù)，這樣就帶來了較大的浪費(fèi)；另一種情況針對(duì)只有不足三個(gè)油氣井的井場，且每個(gè)油氣井只安裝三個(gè)以下傳感器，在每個(gè)井場放置一個(gè)主控裝置，直接將傳感器的數(shù)據(jù)采集后發(fā)送到上位機(jī)，其不足是對(duì)于具有三個(gè)以上油氣井的井場，且每個(gè)油氣井安裝有三個(gè)以上傳感器時(shí)，該實(shí)施方案的采集和控制能力不足，難以滿足大量數(shù)據(jù)采集、傳輸和控制的需求。如上所述，目前兩種情況的應(yīng)用靈活性較差，只能滿足特定情況的應(yīng)用需求，難以滿足復(fù)雜現(xiàn)場環(huán)境的應(yīng)用需要，且多采用較低端的處理器，對(duì)數(shù)據(jù)的處理、傳輸和控制能力有所不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的為了克服這兩種工作方式的不足，設(shè)計(jì)了一種用于遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)的主控裝置。該主控裝置兼容了上述兩種工作方式的優(yōu)點(diǎn)并克服了其不足，采用ARM9作為主控芯片，可以兼容多種通訊方式，具有較大的存儲(chǔ)容量，較強(qiáng)的計(jì)算功能，簡便的編程與開發(fā)能力，強(qiáng)大的通訊組網(wǎng)能力和靈活的現(xiàn)場安裝方式。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主控裝置包括：數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、RS232模塊、Zigbee模塊、RS485模塊、以太網(wǎng)模塊、存儲(chǔ)器模塊和EEPROM與測溫模塊等。該系統(tǒng)選用ARM9為主控處理器，ARM9主控處理器與各個(gè)功能模塊相連。

本發(fā)明所述主控裝置中，數(shù)字量輸入模塊包括電平轉(zhuǎn)換電路和光耦隔離器，輸入的數(shù)字量經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路和光耦隔離器后輸入到AMR9主控處理器，由ARM9主控處理器對(duì)輸入的數(shù)字量進(jìn)行存儲(chǔ)。

本發(fā)明所述主控裝置中，數(shù)字量輸出模塊包括光耦隔離器和固態(tài)繼電器，ARM9主控處理器輸出數(shù)字量經(jīng)過光耦隔離器后控制固態(tài)繼電器的輸出。

本發(fā)明所述主控裝置中，模擬量輸入模塊包括信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和磁耦隔離器，模擬量輸入后通過信號(hào)調(diào)理電路輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過磁耦隔離器輸入ARM9主控處理器，由ARM9主控處理器將其存儲(chǔ)。

本發(fā)明所述主控裝置中，RS232模塊由磁耦隔離器、RS232收發(fā)器和通信防雷電路組成，ARM9主控處理器與外部設(shè)備經(jīng)過磁耦隔離器隔離后，通過RS232收發(fā)器進(jìn)行通信，并由通信防雷電路進(jìn)行防雷保護(hù)。且RS232通信接口外接一個(gè)Zigbee模塊實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。

本發(fā)明所述主控裝置中，RS485模塊由磁耦隔離器、RS485收發(fā)器和通信防雷電路組成，其通信過程與RS232模塊相同。

本發(fā)明所述主控裝置中，以太網(wǎng)模塊由以太網(wǎng)控制器、網(wǎng)絡(luò)變壓器和ESD保護(hù)電路組成，ARM9通過以太網(wǎng)控制器和網(wǎng)絡(luò)變壓器和外部設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，并加入ESD保護(hù)電路進(jìn)行防靜電保護(hù)。

本發(fā)明所述主控裝置中，存儲(chǔ)器模塊包括SDRAM、Norflash和Nandflash。SDRAM用來臨時(shí)存放數(shù)據(jù)，確保程序能正常運(yùn)行；Norflash用于存儲(chǔ)程序；Nandflash用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在主控裝置突然掉電或通信網(wǎng)絡(luò)故障的情況下，Nandflash能把重要的數(shù)據(jù)信息保存起來，待到主控裝置再次上電并且網(wǎng)絡(luò)通暢時(shí)，再把數(shù)據(jù)提取出來發(fā)送出去。