基于MCS-51单片机的油井系统测试仪研究

论文摘要

目前,我国油田多为低渗透的低能、低产油田,通常需要向油井内注入大量的水,再依靠抽油机将石油从地层中采到地上。因此,大部分油田都面临“以水换油”的局面,这就导致油田耗电量极高,电费开支惊人。因此,节约电能已成为石油行业关注的焦点。在油井系统工作的过程中,地面的拖动电机起着核心作用,它的利用率的高低直接关系开采的成本和效益。但据油田现状,对电机功率的利用率很低,平均不超过30%。因此,抽油机的节能问题成为重中之重。油田野外生产作业,给油井生产管理带来很大困难,而目前所使用的主要手段仍然是通过人工测试来强化油井管理,局限性较大。针对这一现状,本文以STC89C51单片机为核心,模数转换芯片ADC0809和串行EEPROM芯片AT24C32为主要外围扩展器件,设计了一套初级油井测试系统。本文设计的油井测试系统在硬件结构上由电源模块、振荡电路、复位电路、存储电路、数码管显示电路、数据采集电路、串行通讯电路以及其他一些外围电路组成,对于这些硬件模块本文给出了详细设计。在系统软件设计方面,本文详细介绍了单片机作为下位机的数据采集程序、数据存储程序、串行通讯程序及数据显示程序的设计,以及PC机作为上位机的人机界面软件的编写思想及实现方法。本文设计的油井系统测试仪可以方便测得所需参数,具有精度较高、速度较快和采集稳定等优点,效果良好,而且数据采集部分具有通用性,可以二次开发应用于其他行业,前景广阔。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 发展现状及调研
• 1.3 研究内容、意义
• 1.4 基本思路
• 第二章 数据采集方案设计
• 2.1 测试系统概述
• 2.2 数据采集方案
• 第三章 硬件系统设计
• 3.1 系统结构框图
• 3.2 元器件的选择
• 3.3 供电模块设计
• 3.4 振荡复位电路
• 3.5 通讯接口设计
• 3.6 存储电路设计
• 3.7 显示电路设计
• 3.8 数据采集电路
• 3.9 本章小结
• 第四章 软件系统设计
• 4.1 软件开发环境
• 4.2 数据采集程序
• 4.3 通信软件设计
• 4.3.1 下位机通信程序设计
• 4.3.2 MSComm 控件
• 4.3.3 上位机通信程序设计
• 4.4 人机界面
• 4.5 本章小结
• 第五章 实验及结果分析
• 5.1 电压信号采集实验
• 5.2 电流信号采集实验
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统可靠性分析与设计
• 6.1 硬件可靠性技术
• 6.1.1 总线的抗干扰
• 6.1.2 复位电路的可靠性
• 6.1.3 时钟电路抗干扰
• 6.1.4 前向通道的抗干扰
• 6.1.5 后向通道的抗干扰
• 6.1.6 存储器抗干扰
• 6.1.7 键盘抗干扰
• 6.1.8 显示单元抗干扰
• 6.1.9 电源线和地线设计
• 6.1.10 去耦设计
• 6.2 软件抗干扰技术
• 6.2.1 指令冗余技术
• 6.2.2 软件陷阱技术
• 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录
• 致谢