專利名稱：基于485總線的纜芯自動轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油測井領(lǐng)域中，使用測井電纜的測井地面系統(tǒng)，地面信號與井 下信號通信由手動操作向自動方式轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)。具體講，涉及基于485總線的纜芯自動轉(zhuǎn) 換裝置。
背景技術(shù)：
測井技術(shù)是一種井下油氣勘探方法，是準確發(fā)現(xiàn)油氣藏和精確描述油氣藏的重要 手段，是油氣儲量及產(chǎn)量評估不可缺少的科學(xué)依據(jù)。測井技術(shù)是石油科技的一個重要組成 部分，是石油天然氣工業(yè)中高新技術(shù)含量最多的學(xué)科之一。在石油測井過程中，需要隨時采集油井的各種信息，以監(jiān)控油井狀態(tài)和地層地質(zhì) 情況，這些信息通過井下的各種儀器和地面的數(shù)控測井系統(tǒng)獲取。由于井下儀器的信號與 地面系統(tǒng)的信號種類較多，既有井下儀器的工作供電，還包括各種測量信號，并且在測井作 業(yè)中，每種測井項目都需要不同的連接方式，因此，目前普遍使用的手工操作方式來完成信 號的連接與切換，不僅效率低、操作不便而且易于出故障。發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效地連接與切換裝置，本實用新型采取的技 術(shù)方案是，基于485總線的纜芯自動轉(zhuǎn)換裝置，包括電纜切換箱，箱內(nèi)設(shè)置有以垂直插拔方 式連接到485總線的切換控制電路板，切換控制電路板上設(shè)置有單片機，單片機通過485總 線與位于井上的測井主機相連，單片機還連接到繼電器，繼電器的吸合、關(guān)斷控制著連接到 井上測井主機的內(nèi)部線纜與位于井下的外部線纜的連接、斷開。所述外部線纜通過開關(guān)連接到繼電器。單片機內(nèi)部還集成有溫度傳感器，單片機根據(jù)此溫度數(shù)據(jù)對切換箱體內(nèi)的風(fēng)機進 行控制。本實用新型具備如下技術(shù)效果本實用新型采用485總線通信方式將測井地面系統(tǒng)主機與電纜切換單元連接起 來，在切換箱內(nèi)通過切換控制板上的單片機根據(jù)主機下發(fā)的命令控制繼電器陣列來實現(xiàn)各 通道的連接組合，從而實現(xiàn)井下儀器與地面儀器的通訊；電纜切換箱采用插板箱式結(jié)構(gòu)，各 接口板可任意插拔，便于維護與修理以及功能的擴展；在測井過程中，只要選擇測井作業(yè)， 主機就會根據(jù)不同的測井項目通過485總線將相應(yīng)的命令發(fā)送給電纜切換箱，切換控制板 就會根據(jù)命令自動完成電纜切換，直接進入該項目纜芯組合，無需人工干預(yù)，使測井操作變 得簡單容易，提高操作安全性。
圖1是本實用新型原理框圖。圖2是繼電器陣列部分電路原理圖。[0011]圖3是485總線接口電路原理圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。附圖1是本實用新型應(yīng)用于石油測井地面系統(tǒng)的原理框圖。本系統(tǒng)外形采用箱式 結(jié)構(gòu)，內(nèi)部切換控制電路板采取垂直插拔方式，使用時可根據(jù)測井需要選用不同切換控制 板，操作簡單方便，易于實際使用與維護。系統(tǒng)上電后，切換控制板初始化將內(nèi)外電纜置于 斷開狀態(tài)，主機選擇不同作業(yè)同時通過485總線將命令下發(fā)給切換控制板，進而進行相應(yīng) 的電纜切換，完成井下儀器的供電、通訊等。另外，每路纜芯都有單獨的開關(guān)控制，將開關(guān)斷 開后，可任意連接內(nèi)外纜芯以進行不同的測試測量。本實用新型具體硬件電路包括以下幾個部分(1)處理器及切換控制電路基于485總線的纜芯自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以切換控制單元為系統(tǒng)的核心，把外部井下電 纜信號引入切換箱中的纜芯插頭，在測井主機指令的控制下，實現(xiàn)外部信號與內(nèi)部信號的 通訊。切換控制單元硬件電路選用愛特梅爾公司的高性能單片機ATXMEGA64A1作為處理 器，它具有豐富的系統(tǒng)資源和強大的功能，用來實現(xiàn)系統(tǒng)的通信及繼電器的控制等功能。另 外，該單片機內(nèi)部還集成了溫度傳感器，系統(tǒng)可根據(jù)此溫度數(shù)據(jù)對切換箱體內(nèi)的風(fēng)機進行 控制，保證系統(tǒng)在正常的工作溫度范圍內(nèi)運行。(2)繼電器陣列及驅(qū)動電路在繼電器驅(qū)動時，繼電器控制端線圈工作電流比較大，所以不能直接用單片機驅(qū) 動繼電器。因此在單片機的輸出端加上兩個MC1413，它是一個反相驅(qū)動器電路，內(nèi)含七路達 林頓驅(qū)動器陣列，并且有內(nèi)部保護二極管，能實現(xiàn)3. 3V到24V電平轉(zhuǎn)換，同時它的每個輸出 端能夠提供50MA的負載電流，增加單片機輸出端的帶負載能力。當MC1413的一個輸入端 為高電平時，它對應(yīng)的輸出端是低電平，它連接的繼電器線圈就得電，相應(yīng)線圈就有電流流 過。本實用新型的繼電器陣列選用兩種型號的繼電器，高壓部分采用OMRON的G2RL-2型功 率繼電器，該繼電器最大開關(guān)電壓可達440V AC，300V DC，額定負載電流高達12A，同極接點 間耐壓AC1000V。信號部分繼電器選用松下TQ2-24V型高靈敏信號繼電器。為簡化電路設(shè) 計，均采用雙刀雙擲繼電器，利用最小數(shù)量的繼電器實現(xiàn)最多數(shù)量的切換組合，可供目前多 種常用地面測井系統(tǒng)使用。在功率繼電器的觸點兩端都并聯(lián)了阻容濾波電路，用來吸收繼 電器吸合、關(guān)斷產(chǎn)生的瞬時高壓，以保證系統(tǒng)工作的安全和穩(wěn)定性。繼電器陣列部分原理圖 見附圖2。(3) 485總線接口電路在工業(yè)控制設(shè)備之間中長距離通信的諸多方案中，RS-485系統(tǒng)總線因硬件設(shè)計簡 單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用，因此，本實用新型對外總線接口也采用 485總線模式，接口芯片選用TI公司的SN65HVD33，該芯片由3. 3V電源供電，可在多種工作 速率下實現(xiàn)交流性能，在RS-485總線上可支持256個器件。具有15KV(人體模型)以上的 ESD保護功能，能夠為RS-485及RS-422應(yīng)用提供強大可靠的接口。SN65HVD33為差動式線 路驅(qū)動與接收器，具備可用于全雙工0線)總線通信設(shè)計的獨立I/O引腳。附圖3是485 總線接口電路原理圖。
權(quán)利要求1.一種基于485總線的纜芯自動轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，包括電纜切換箱，箱內(nèi)設(shè)置有以 垂直插拔方式連接到485總線的切換控制電路板，切換控制電路板上設(shè)置有單片機，單片 機通過485總線與位于井上的測井主機相連，單片機還連接到繼電器，繼電器的吸合、關(guān)斷 控制著連接到井上測井主機的內(nèi)部線纜與位于井下的外部線纜的連接、斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于485總線的纜芯自動轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，所述外部 線纜通過開關(guān)連接到繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于485總線的纜芯自動轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，單片機內(nèi) 部還集成有溫度傳感器，單片機根據(jù)此溫度數(shù)據(jù)對切換箱體內(nèi)的風(fēng)機進行控制。
專利摘要本實用新型基于485總線的纜芯自動轉(zhuǎn)換裝置涉及地面信號與井下信號通信，為提供一種高效地連接與切換裝置，本實用新型采取的技術(shù)方案是，基于485總線的纜芯自動轉(zhuǎn)換裝置，包括電纜切換箱，箱內(nèi)設(shè)置有以垂直插拔方式連接到485總線的切換控制電路板，切換控制電路板上設(shè)置有單片機，單片機通過485總線與位于井上的測井主機相連，單片機還連接到繼電器，繼電器的吸合、關(guān)斷控制著連接到井上測井主機的內(nèi)部線纜與位于井下的外部線纜的連接、斷開。本實用新型主要應(yīng)用于地面信號與井下信號通信。
文檔編號E21B47/00GK201826831SQ201020556388
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者邵志恒 申請人:天津市泰華科技有限公司