1553总线在测井系统中的应用及实现

论文摘要

开发高效率高可靠性的测井系统是完成石油勘探任务的重要保障。测井系统是一种遥测遥控系统,通常包括测井下井仪器、电缆遥传系统和地面处理系统三个子系统。其中测井下井仪器之间以及仪器与地面处理系统之间的数据传输需要高效可靠的总线技术的支持。本文介绍了1553B总线在测井系统中的工程应用及其硬件实现。在了解测井系统的组成原理以及分析军用和工业控制领域的各种不同总线的性能特点,确定采用1553B总线应用在测井系统的项目开发中。简要叙述常用现场总线的主要特性和一般要求,重点介绍了1553B总线的一些特定和操作要求,并且分析比较了几种现场总线的不同点。结合测井系统的性能特点,介绍了1553B总线在测井系统中测井下井仪器总线协议中是如何被借鉴的。在此基础上,介绍了测井系统硬件接口的软硬件实现过程。该接口由两块PCB搭建硬件平台,并且以FPGA作为物理载体实现了井下仪器与电缆传输模块之间的通信互连。接下来,介绍了1553B总线控制器的实现过程。1553B总线控制器的实现又以1553B总线协议中消息处理、错误检查、消息数据字状态字缓存和协议监督功能的实现为重心。总线控制器的设计采用层次化与模块化的数字设计方法,使用多个状态寄存器和控制寄存器,由FPGA为物理载体实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 测井技术概况
• 1.2.1 工程上常用的测井系统
• 1.2.2 测井方法介绍
• 1.2.3 测井装备的更新换代
• 1.3 本文的主要内容
• 第二章 常用现场总线介绍与性能比较
• 2.1 概论
• 2.2 常用现场总线介绍
• 2.2.1 控制器局域网（CAN）总线
• 2.2.2 1553B 总线
• 2.3 以太网与工业以太网
• 2.3.1 以太网概述
• 2.3.2 工业以太网
• 2.3.3 工业以太网技术应解决的问题
• 2.4 比较与分析
• 2.4.1 1553B 总线和CAN 总线的性能比较
• 2.4.2 现场总线与工业以太网的结合
• 第三章 用于测井系统的总线协议任务分析
• 3.1 铠装测井电缆的特性和常用方式介绍
• 3.2 用于测井系统的总线协议的任务分析
• 3.3 一种用于测井系统的总线协议介绍
• 第四章 测井系统接口设计
• 4.1 概述
• 4.2 测井系统接口的硬件平台设计
• 4.2.1 硬件平台设计原理阐述
• 4.2.2 硬件平台用到的主要芯片介绍
• 4.2.3 硬件平台的具体设计
• 4.3 测井系统接口数据通信格式说明
• 4.4 测井系统接口的FPGA 实现
• 4.4.1 FPGA 设计方法介绍
• 4.4.2 FPGA 实现测井系统接口
• 4.5 板级调试
• 4.5.1 总线数据传输部分的调试
• 4.5.2 多路模拟信息以及继电器控制部分的调试
• 第五章 1553B 总线控制器的设计
• 5.1 总线控制器的总体设计
• 5.2 总线短截线耦合器
• 5.3 模拟收发器
• 5.4 FPGA 实现总线控制功能
• 5.4.1 1553B 总线编解码设计
• 5.4.2 数据缓存的设计
• 5.4.3 发送超时检测
• 5.4.4 错误检验
• 5.4.5 消息队列的收发控制
• 5.4.6 总线控制器发送器控制
• 5.4.7 主机接口的设计
• 第六章 总结与展望
• 6.1 对本论文工作的总结
• 6.2 对未来工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果