SCADA油井管理系統(tǒng)中多設(shè)備的RS232通訊5文檔

1、SCAD加井管理系統(tǒng)中多設(shè)備的RS232通訊1 SCADAft井管理系統(tǒng)很多油田現(xiàn)在已經(jīng)普遍使用 SCAD原統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）讀取各油井運行參數(shù)和遠(yuǎn)程控制，通過RTU（遠(yuǎn)程終端單元）把中控信號，井下傳感器信號以及電子油壓表數(shù)據(jù)信號和實時產(chǎn)量測定數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為短波信號通過天線發(fā)送到控制室，進(jìn)行分析和實時監(jiān)控。這樣做既節(jié)省了人力，又能準(zhǔn)確及時的得到油井運行數(shù)據(jù)和實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。2在與RTU!訊中遇到的問題在井場的通訊系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)信號最終匯聚于RTU由RTUg送給控制室，RTU的模擬通道接收測產(chǎn)數(shù)據(jù)，電子油壓數(shù)據(jù)等模擬量并將其處理發(fā)送。中控，井下傳感器參數(shù)通過RS232或RS485通訊方

2、式將數(shù)據(jù)發(fā)送給RTU對于我們管理的區(qū)塊普遍采用的是Vortex中控，支持的是 RS232通訊方式，RS485用的較少。我們管理的這些油井過去很多采用的是PHD傳感器，傳感器終端線路接的是 Vortex的模擬通道，數(shù)據(jù)由中控處理為數(shù)字信號，由中控統(tǒng)一發(fā)送。還有很油井過去用的是Phinex傳感器，內(nèi)部集成了將中控數(shù)據(jù)接受的串口，連接中控與傳感器后只需要連接傳感器與RTU的通訊線路就可以實現(xiàn)通訊。所以很多油井的RTU只接了一個RS232通訊串口。由于RS232是典型的點對點通訊模式即一個發(fā)送一個接收，而我們目前所使用的 Vortex中控和Zenith傳感器都需要串口通訊，這就使得如何將中控數(shù)據(jù)和井下

3、傳感器數(shù)據(jù)同時發(fā)送給RTU成為一個問3解決方案對于多設(shè)備通訊對多采用的是 RS485通訊方式，一般可以把 RS232設(shè) 備通過轉(zhuǎn)接器轉(zhuǎn)化為 RS485通訊。ZSP有485接口可以設(shè)置為 RS485通訊， 但Vortex中控需要一個轉(zhuǎn)換器。這個方案增加一個 RS232轉(zhuǎn)RS485的轉(zhuǎn)換器，需要另外購買。如果把 所有的RS232通訊都換成RS485需要另外投入資金，而且由于很多RTU的485接口很久沒用需要測試，如有損壞壞還需要另外購買更換，成本較高。涉及到控制柜到RTU的通訊線需要重新布線，按照甲方的標(biāo)準(zhǔn)要掩埋于地 下，還需要重新挖掘地面，工作量較大。在現(xiàn)有的一個RS232端口基礎(chǔ)上， 能不能通

4、過較簡單的改造把中控數(shù)據(jù)和ZSP數(shù)據(jù)都傳送出去呢。由于傳統(tǒng)的RS232是典型的點對點通訊模式，即只允許一對一進(jìn)行通 訊。如果直接連接 RTUE法識別，無法實現(xiàn)通訊功能，而且還可能由于各 設(shè)備發(fā)送電平不同而損壞硬件?？紤]到這三個設(shè)備中，RTU的地位與ZSP和Vortex中控不同，實際上我們需要的是 RTU跟ZSP和Vortex中控分別 進(jìn)行通訊，而不需要ZSP和Vortex中控之間進(jìn)行通訊。RTU處于較主要位 置，可以讓RTU®不同時間里分別與 ZSP和Vortex中控進(jìn)行通訊，即用 主機(jī)（RTU輪詢從機(jī)（中控，ZSP等）的方式來實現(xiàn)，同一時間只有一個 設(shè)備與RTU!訊。要實現(xiàn)這樣的功

5、能要考慮兩個問題：3.1 通訊設(shè)備的識別由于同一時間只有一個設(shè)備與 RTU!訊，這兩個設(shè)備如何知道何時自己發(fā)送信號，與RTU!訊呢?3.2 電平的隔離由于在RS232中，不發(fā)生通訊的設(shè)備始終發(fā)送邏輯“ 1”低電平，但 此時正在通訊的設(shè)備有可能發(fā)送高、低兩種電平，電平的不同不僅會使正 常通訊中的信號收到干擾，還可能損壞硬件，這就需要把低電平隔離掉。 我們采用了以下方案來解決這兩個問題，只要在參數(shù)設(shè)置和線路連接上加 以改動就可以完成我們需要的功能：(1)針對第一個問題，我們?yōu)椴煌瑥脑O(shè)備設(shè)定了設(shè)備號。這種想法 與擁有多個串口的設(shè)備在與不同串口所接設(shè)備通訊時的區(qū)分方法相同，我 們的Vortex中控和Z

6、SP都支持設(shè)備號設(shè)定的功能。這樣就可以達(dá)到在主 機(jī)呼叫的時候進(jìn)行通訊發(fā)送數(shù)據(jù)，不呼叫的時候發(fā)送邏輯“1”低電平。(2)針對第二個問題，我們在硬件連接上加以改動來實現(xiàn)信號的隔 離。為說明這種主從式的連接對于多個從機(jī)同樣適用，我們以三個設(shè)備與 主機(jī)通訊為例來加以說明。其中二極管起保護(hù)和隔離的作用，避免一個從機(jī)發(fā)送邏輯“1”低電平的時候，另一個從機(jī)發(fā)送邏輯“ 0”高電平，產(chǎn)生高低電平不同，損壞 硬件。由于二極管的作用，不被呼叫的設(shè)備發(fā)送的低電平被隔離，只有被呼 叫設(shè)備發(fā)送的邏輯“ 0”高電平能正常通過二極管被主機(jī)接收端接收。被 呼叫設(shè)備發(fā)送邏輯“ 1”低電平(-15-3V)的時候會同樣被二極管隔離,

7、 但此時左側(cè)的負(fù)電源和電阻二極管結(jié)構(gòu)能為主機(jī)接收端提供符合識別標(biāo) 準(zhǔn)的低電平。這樣一臺主機(jī)通過從設(shè)備地址(從設(shè)備號)來輪流呼叫，被呼叫到的從機(jī)和主機(jī)通訊，然后主機(jī)呼叫下一個從機(jī)。要實現(xiàn)這個方案首先要對 ZSP和Vortex中控進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)定，為 從設(shè)備設(shè)定不同的設(shè)備號和一致的與RTU想符的波特率：Vortex波特率：1200設(shè)備號：1通訊模式：Modbus slaveZSP波特率：1200設(shè)備號：2通訊協(xié)議：RS232通訊模式：modbus slave完成設(shè)定后根據(jù)主從原理圖按照對ZSP和Vortex中控的通訊線路進(jìn)行實際連接。通過測試，我們發(fā)現(xiàn)理論上可供RS232識別的邏輯“ 1”低電平為

8、-15-3V,邏輯“0”高電平為+3+15V,但我們實際上使用的 RTU 所識別的低電平的上限要明顯的高，測試發(fā)現(xiàn)一 15+0.5V范圍的電平， RTUtB識別為低電平邏輯“ 1”。這個發(fā)現(xiàn)為我們的實際的電路連接提供了 方便，由于RTUR別低電平范圍的增加使得二極管負(fù)電源結(jié)構(gòu)可以省去， 簡化了電路，減少了設(shè)備，降低了成本。這個改進(jìn)實現(xiàn)了通過現(xiàn)有一個RS232通訊端口完成多個從設(shè)備與 RTU的通訊，變兩點通訊為多點通訊。RTUffi過輪詢方式得到 ZSP和Vortex中 油井的運行參數(shù)，再把這些參數(shù)連同電子油壓表的模擬信號和產(chǎn)量測定裝 置的信號調(diào)制后通過微波信號發(fā)送給控制室。4應(yīng)用與取得效益這種連接實現(xiàn)方式在滿足甲方要求的同時，具備附加外接設(shè)備少（只 有兩個二極管）成本低，實際操作簡單，省時方便等優(yōu)點?，F(xiàn)在已經(jīng)在我 們管理區(qū)塊的油井中得到非常廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過一年多的實際檢驗證明， 穩(wěn)定性高。只要連接穩(wěn)固，都沒有通訊中斷或者端口損壞等情況的發(fā)生。 依靠這種連接方式我們對多口多年沒有通訊的油井進(jìn)行了故障處理，使其 恢復(fù)了通訊