基于CAN总线的录井数据采集传输系统设计

论文摘要

综合录井仪在油气勘探开发过程中发挥着越来越重要的作用。目前正在使用的综合录井仪数据采集精度低,导致不能精确监控钻井参数变化;数据信号传输采用一对一寻址的RS-485总线传输,造成工程开工布线和工程完工后的拆卸工作繁重,甚至可能引起仪器损坏。为了能够克服这些缺点,本文将可靠性高、实时性强的CAN总线技术用于综合录井仪中并完成了集数据采集、实时数据传输、实时数据监控功能于一体的基于CAN总线的录井数据采集传输系统开发。本文结合钻井现场录井工程参数数据采集与传输的需要,提出了下位机以单片机为核心、以CAN总线技术为数据传输方式;上位机采用PCI1680U通讯卡完成通讯接口的综合录井仪整体设计方案。在设计中主要开发了数据采集模块和CAN总线通讯模块软、硬件;编写了上位机CAN总线通讯控制程序;并针对现场的干扰因素,设计了抗干扰措施,实现了综合录井仪的整体功能。整套系统在实验室进行了整体联调,并在钻井现场进行了现场试验。现场实验表明CAN总线型综合录井仪可以完成对悬重和泥浆密度等模拟量信号的高精度（16位）采集、脉冲信号的高精度测量和绞车信号处理;提高数据传输速率,克服传统录井仪器设备安装任务重、工程准备时间长、应用不便的缺点。整套系统具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究背景和意义
• 1.2 录井仪器发展现状
• 1.2.1 国外录井仪发展现状
• 1.2.2 国内录井仪发展现状
• 1.3 CAN 总线技术简介
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 系统功能分析及总体设计
• 2.1 系统功能分析
• 2.2 系统总体构成设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 数据采集模块电路设计与开发
• 3.1 脉冲量节点数据采集模块的设计
• 3.1.1 脉冲量节点数据采集模块核心部件选型
• 3.1.2 脉冲量节点数据采集模块硬件电路设计
• 3.1.3 脉冲量节点数据采集模块软件设计
• 3.2 模拟量节点数据采集模块设计
• 3.2.1 模拟量节点数据采集模块核心器件选型
• 3.2.2 模拟量节点数据采集模块硬件电路设计
• 3.2.3 模拟量节点数据采集模块软件设计
• 3.3 绞车节点数据采集模块设计
• 3.3.1 绞车节点数据采集模块核心器件选型
• 3.3.2 绞车节点数据采集模块硬件设计
• 3.3.3 绞车节点数据采集模块软件设计
• 3.4 CAN 节点供电方式设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 CAN 总线网络通讯设计与开发
• 4.1 CAN 总线通讯网络整体结构
• 4.2 CAN 通讯协议介绍
• 4.2.1 CAN 总线电气特性与通讯距离
• 4.2.2 CAN 分层结构
• 4.2.3 通讯帧格式介绍
• 4.3 CAN 节点通讯模块硬件设计
• 4.3.1 CAN 总线通讯硬件简介
• 4.3.2 CAN 节点通讯模块设计
• 4.4 CAN 节点通讯模块软件设计
• 4.4.1 初始化程序设计
• 4.4.2 发送程序设计
• 4.4.3 接收程序设计
• 4.5 监控机主节点CAN 通讯接口
• 4.5.1 主节点CAN 通讯接口硬件选型
• 4.5.2 主节点CAN 通讯接口软件设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统可靠性设计
• 5.1 硬件抗干扰设计
• 5.1.1 系统抗干扰设计
• 5.1.2 节点硬件抗干扰设计
• 5.2 软件抗干扰设计
• 5.3 本章小结
• 第6章 CAN 总线的录井数据采集传输系统试验调试
• 6.1 实验室调试
• 6.1.1 CAN 总线通讯调试
• 6.1.2 泵冲节点调试
• 6.1.3 模拟量节点调试
• 6.1.4 绞车量节点调试
• 6.2 现场调试
• 6.3 本章小结
• 总结及展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢