CN104198919B - 基于组态王和plc的随钻测量仪井下电路板性能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统，包括：测试电路板、PLC和PC机；所述测试电路板用于提供测试点的电压信号、脉冲信号和串口信号；所述PLC用于采集测试点的电压信号、脉冲信号，并与PC进行通讯；所述PC机包括组态王，对测试点电压信号、脉冲信号实时监测、记录并保存，在达到触发条件时报警；对测试点的串口信号进行监测、记录并保存。本发明的有益效果是，提供了一套多路多信号的监测系统，对MWD井下分电路板上的重要测试点的信号进行实时监测及历史监测数据的保存，有效地监测MWD井下部分电路板的性能和工作状态，为安全生产提供保障，也提供了一种有效的实验室检测评价手段。
Description
技术领域
本发明属于自动控制领域，更具体的涉及一种基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统。
背景技术
随钻测量仪(MWD)定向服务如今在国内外各油田应用已非常广泛，使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济有效的开发。MWD发展的总体趋势是从有线随钻逐渐发展到无线随钻，无线随钻测量仪对电路性能有严格的要求。
MWD的部分电路板位于井下，油井下环境条件复杂(如：温度、湿度、压力等)对电路板的性能有很大的影响，造成电路板工作的偏差和故障。例如：温度会影响硅器件的工作特性；湿度会造成电阻，电阻等期间的腐蚀和损坏；压力变化的过程伴随温度和湿度的变化，间接影响到电子器件的性能。因此，需要有效的手段监测MWD井下部分电路板的性能和工作状态，为安全生产提供保障。
同时，目前尚缺乏对MWD井下电路板性能的有效监测方案，也缺乏对各类油井下电路板的性能和和工作状况的监测手段，尤其是缺乏实验室检测评价手段。
发明内容
本发明的目的是提供一套多路多信号的监测系统，对MWD井下分电路板上的重要测试点的信号进行实时监测及历史监测数据的保存，也能够提供一种有效的实验室检测评价手段。
基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统，包括：测试电路板、PLC和PC机；
所述测试电路板用于提供测试点的电压信号、脉冲信号和串口信号；
所述PLC用于采集测试点的电压信号、脉冲信号，并与PC机进行通讯；
所述PC机包括组态王，对测试点电压信号、脉冲信号实时监测、记录并保存，在达到触发条件时报警；对测试点的串口信号进行监测、记录并保存。
作为本发明的进一步改进，所述测试电路板包括电源、伽马控制板、定向探管电源板、定向探管控制板、脉冲器电源板、脉冲器控制板和电磁线圈；电源分别与伽马控制板、定向探管电源板、脉冲器电源板连接；伽马控制板与伽马探测器连接；定向探管电源板、定向探管控制板、定向探管依次连接；脉冲器电源板、脉冲器控制板、电磁线圈依次连接；可以探测板上的信号有探管电源板电压，探管电源板输出信号(电压)，探管驱动板输出信号(电压)，伽马驱动板电源电压，伽马电路板输出串口信号，脉冲器电源板电压，脉冲器驱动板输出信号(电压和电流)，设备总电流和输入总电压。
PLC可以采用台达公司的DVP16EH，EH2系列。
所述PLC通过RS232电缆实现与PC机通讯。
所述基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统还包括TTL/RS232转换器，利用TTL/RS232转换器将测试点的串口信号传入PC机。
PC机利用VB读出串口信号并实时向组态王传输并保存历史记录。
所述PLC包括CPU模块及AD模块，测试电路板的电压或脉冲信号线接入AD模块，AD模块与CPU模块相连，CPU模块与PC机相连。AD模块采集信号线的电压值，将一定范围内的电压值(模拟量)转换为数字量，在CPU模块中编写程序将AD模块传输入CPU模块的数字量重新还原为其对应的电压值(模拟量)。
组态王工程中设置相应的PLC设备，使组态王工程与PLC的CPU模块实现通讯，组态王中的I/O变量就可以读取相应的信号线的电压值。
所述基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统还包括Access数据库，Access数据库存储组态王记录的各个测试点信号的历史数据及报警信息，同时组态王还能够调用Access数据库中存储的数据生成报表。
本发明的有益效果是，提供了一套多路多信号的监测系统，对MWD井下分电路板上的重要测试点的信号进行实时监测及历史监测数据的保存，有效地监测MWD井下部分电路板的性能和工作状态，为安全生产提供保障，也提供了一种有效的实验室检测评价手段。
附图说明
图1为系统总体结构图。
图2为MWD井下分电路板结构。
图3组态王软件事件流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本系统主要包括测试电路板、PLC、RS232连接电缆、TTL/RS232转换器、PC机。
其中，MWD井下分电路板结构如图2所示，主要由电源，伽马控制板，定向探管电源板，定向探管控制板，脉冲器电源板，脉冲器控制板和电磁线圈组成。可以探测板上的信号有探管电源板电压，探管电源板输出信号(电压)，探管驱动板输出信号(电压)，伽马驱动板电源电压，伽马电路板输出串口信号，脉冲器电源板电压，脉冲器驱动板输出信号(电压和电流)，设备总电流和输入总电压。PLC采用台达公司的DVP16EH，EH2系列.
如图3所示，在本监测系统中，最高层为人机界面，利用组态王软件实现对电路板测试点信号的实时监测、记录并报警。能够监测的信号分为三类：
电压信号。利用PLC采集测试点的电压值，通过RS232实现PLC与PC机上组态软件之间的通讯，组态王的人机界面对测试点的电压信号实时监测并保存历史记录。当某个测试点的电压信号超出正常范围时，产生报警信号，记录报警信息。
脉冲信号。利用PLC采集测试点的脉冲信号的电压值，通过RS232实现PLC与PC机上组态软件之间的通讯，组态王的人机界面对测试点的脉冲信号实时监测并保存历史记录。当某个脉冲测试点的电压值高于规定值时，测量并记录脉冲信号的峰值，当该峰值的电压超出正常范围时，产生报警信号，记录报警信息。
PLC采集电压信号与脉冲信号的方法相同，具体如下：本系统中用到PLC的CPU模块及AD模块，测试电路板的信号线直接接入AD模块相应的端子上，AD模块与CPU模块相连，CPU模块通过串口与PC机相连。AD模块采集信号线的电压值，将一定范围内的电压值(模拟量)转换为数字量，在CPU模块中编写程序将AD模块传输入CPU模块的数字量重新还原为其对应的电压值(模拟量)。组态王工程中设置相应的PLC设备，使组态王工程与PLC的CPU模块实现通讯，组态王中的I/O变量就可以读取相应的信号线的电压值。
PLC的AD模块采集的是范围在-10V至+10V之间的电压信号，对于超出该范围的电压信号，可以采用如下的解决方案：给该测试点的原采样电阻串联一个阻值为其1/N的小电阻，设小电阻的阻值为R，则原电阻的阻值为N*R，若原采样点采集到的电压为X，则小电阻上采集到的电压为X/(N+1)。满足X/(N+1)在-10V至+10V之间，即可采集到该信号点的分压信号，只需在PLC中将该分压信号除以(N+1)就能得到原信号的值。
串口信号。利用TTL/RS232转换器将测试点的串口信号传入PC机，利用VB读出串口信号并实时向组态王传输并保存历史记录。VB程序由窗体Form、文本框控件Text、串口通讯控件MSComm构成，MSComm控件接收串口发送的信息，通过Text控件显示出来；VB以Text控件为媒介通过DDE的方式向组态王工程传递数据，组态王工程中定义相应的DDE设备及记录串口信号的变量(此变量的名称与VB程序中提供数据的Text控件名称必须一致)，则VB程序中的Text控件读取的信息就可以被该变量记录。
同时，本监测系统利用Access数据库存储组态王软件记录的各个测试点信号的历史数据及报警信息，同时组态王还可以调用Access数据库中存储的数据生成报表，报表可以打印或以Excel形式输出。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (5)
1.基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统，其特征是，包括：测试电路板、PLC和PC机；
所述测试电路板用于提供测试点的电压信号、脉冲信号和串口信号；
所述PLC用于采集测试点的电压信号、脉冲信号，并与PC进行通讯；
所述PC机包括组态王，对测试点电压信号、脉冲信号实时监测、记录并保存，在达到触发条件时报警；对测试点的串口信号进行监测、记录并保存；
所述PLC通过RS232电缆实现与PC机通讯，所述PLC包括CPU模块及AD模块，测试电路板的电压或脉冲信号线接入AD模块，AD模块与CPU模块相连，CPU模块与PC机相连；
所述测试电路板的信号线接入所述PLC的AD模块相应的端子上,所述AD模块与所述PLC的CPU模块相连,所述CPU模块通过串口与所述PC机相连；所述AD模块采集信号线的电压值,将一定范围内的模拟量电压值转换为数字量,在CPU模块中编写程序将AD模块传输入CPU模块的数字量重新还原为其对应的模拟量电压值；所述PC机的组态王与所述PLC的CPU模块通讯,使组态王中的I/O变量读取相应的其信号线的电压值；
所述PLC的AD模块通过在所述测试点设置的采样电阻采集范围在-10V至+10V之间的电压信号，当电压信号超出所述范围的,通过在所述采样电阻上串联一个阻值为其1/N的小电阻,小电阻的阻值为R,则采样电阻的阻值为N*R,采样电阻上采集到的电压为X,小电阻上采集到的电压为
X/(N+1)，使其满足X/(N+1)在-10V至+10V之间,PLC采集到该信号点的分压信号后使再除以(N+1)就能得到原信号值；
所述PC机设有VB程序,通过VB读出串口信号并实时向组态王传输并保存历史记录；VB程序由窗体Form、文本框控件Text、串口通讯控件MSComm构成,MSComm控件接收串口发送的信息,通过Text控件显示出来；VB以Text控件为媒介通过DDE的方式向组态王传递数据,组态王定义相应的DDE设备及记录串口信号的变量，所述变量的名称与VB程序中提供数据的Text控件名称一致时,VB程序中的Text控件读取的信息被该变量记录。
2.如权利要求1所述的基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统，其特征是，所述测试电路板包括电源、伽马控制板、定向探管电源板、定向探管控制板、脉冲器电源板、脉冲器控制板和电磁线圈；电源分别与伽马控制板、定向探管电源板、脉冲器电源板连接；伽马控制板与伽马探测器连接；定向探管电源板、定向探管控制板、定向探管依次连接；脉冲器电源板、脉冲器控制板、电磁线圈依次连接。
3.如权利要求2所述的基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统，其特征是，所述基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统还包括TTL/RS232转换器，利用TTL/RS232转换器将测试点的串口信号传入PC机。
4.如权利要求2或3所述的基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统，其特征是，PC机利用VB读出串口信号并实时向组态王传输并保存历史记录。
5.如权利要求1所述的基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统，其特征是，所述基于组态王和PLC的随钻测量仪井下电路板性能监测系统还包括Access数据库，Access数据库存储组态王记录的各个测试点信号的历史数据及报警信息，同时组态王还能够调用Access数据库中存储的数据生成报表。
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