CN107193272A - 一种随钻测控仪器总线测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种随钻测控仪器总线测试系统，包括单总线评测系统、CAN总线测试模块、单总线测试模块、单总线通讯模块、单总线规约转换模块及配套的电缆、转换接口，其中：单总线测评系统与CAN总线测试模块连接，CAN总线测试模块分别与单总线测试模块和一路单总线规约转换模块连接，其它单总线规约转换模块和单总线通讯模块分别通过单总线与前述的单总线测试模块和单总线规约转换模块连接。本发明的总线测试系统采用线性局域网络结构，便于维护，易于增加或删除节点，提高设计灵活性；采用了电气屏蔽和总线耦合方式，每个节点都能够安全地与网络隔离，减少了潜在的损坏计算机等设备的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井、随钻测井领域，尤其涉及随钻测井系统中的井下仪器总线测试系统。
背景技术
把测井仪器放在钻头上，让钻头长上“眼睛”，一边钻进一边获取地层的各种资料，这就是随钻测井。这样不仅对任何状况的井，特别是水平井可以进行测井，而且利用测得的钻井参数和地层参数及时调整钻头轨迹，使之沿目的层方向钻进。由于随钻测井获得的地层参数是刚钻开的地层参数，它最接近地层的原始状态，用于对复杂地层的含油、气评价比一般电缆测井更有利。随钻测井仪器放在钻铤内，除测量电阻率、声速、中子孔隙度、密度等常规测井和某些成像测井外，还测量钻压、扭矩、转速、环空压力、温度等钻井参数。
在定向井或水平井钻井工程中，目前，随钻测控仪器为短节式连接结构，各测控短节间进行电气连接和机械连接。随钻测控短节之间以及测控短节多模块之间数据交换主要通过基于CAN总线自定义通讯协议、基于485总线自定义通讯协议、基于单总线自定义通讯协议来实现，数据交换总线的概念比较模糊，外总线和内总线并没有独立的定义，也不存在内外总线间的规约转换。电气连接用以提供电源和进行信号传输，机械连接用以传递钻井液和扭矩。目前，随钻测控仪器间都采用点对点直接连接方式进行电源供给和信号发送接收，该方式需要通过电源线和信号线分别连接，当各测控短节间需要调整顺序或增减测控短节时，必须重新设计走线布局及修改主控单元与各测控单元的通讯方式和相关协议。这种连接方式的系统结构复杂、扩展性差、机械设计难度大，不利于随钻测控短节组装和更换，同时也不便于故障的诊断和仪器的维修，造成了整个井下随钻测控系统的可靠性差。
针对现有技术存在的问题，本申请人同时提出了《一种随钻测控仪器总线系统》的专利申请，该申请中的技术方案包括内总线、外总线、总线规约转换器，实现测控短节之间通过外总线进行数据交换以及实现多模块之间通过内总线进行数据交换的总线操作系统。目前，随钻测控仪器总线系统的测试往往针对具体的对象，比如测试总线系统与CAN总线或者485总线的通讯或者规约转换，功能相对单一，比较分散，缺乏测试系统整体构架，还未形成完善的测试系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有随钻测控仪器测试功能单一、比较分散、未形成完善测试系统的问题，提供一种随钻测控仪器总线测试系统，实现对随钻测控仪器总线在通讯、规约转换等方面的测试。
本发明的技术方案为：
一种随钻测控仪器总线测试系统，包括：单总线评测系统、CAN总线测试模块、单总线测试模块、单总线通讯模块、单总线规约转换模块及配套的电缆、转换接口，其中：单总线测评系统与CAN总线测试模块连接，CAN总线测试模块分别与单总线测试模块和一路单总线规约转换模块连接，其它单总线规约转换模块和单总线通讯模块分别通过单总线与前述的单总线测试模块和单总线规约转换模块连接。
所述的CAN总线测试模块用于安装、开发、测试、维护、管理CAN-bus网络。
所述单总线测试模块是系统控制中心，包括任务管理、消息传输、差错控制单元，单总线测试模块由两部分组成，即测试模块和总线耦合器，其中测试模块通过CAN接口与CAN总线测试模块连接；总线耦合器将测试模块发送数据耦合到单总线，同时又将单总线中的接收数据信号及电源信号分离到测试模块的接收端。
所述的单总线通讯模块是测控终端，由两部分组成，即通讯模块和总线耦合器，其中，总线通讯模块通过RS485接口与其他测试短节连接，总线耦合器将通讯模块的发送数据耦合到单总线，同时又将单总线中的接收数据信号及电源信号分离到通讯模块的接收端。
所述的单总线规约转换模块由两部分组成，即总线耦合器和规约转换模块，通讯模块通过CAN接口与其他测试短节连接，总线耦合器将规约转换模块的发送数据耦合到单总线，同时又将单总线中的接收数据信号及电源信号分离到规约转换模块的接收端。
所述的单总线评测系统软件采用标准模块化设计，为系统扩展和再次开发的规范性和重用性提供条件，满足系统数据收发、传输、多任务处理能力。
本发明的随钻测控仪器总线测试系统具有的有益效果是，总线测试系统采用线性局域网络结构，便于维护，易于增加或删除节点，提高设计灵活性；采用了电气屏蔽和总线耦合方式，每个节点都能够安全地与网络隔离，减少了潜在的损坏计算机等设备的可能性。
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
附图说明
图1随钻测控仪器总线测试系统框图；
图2 单总线测试模块组成示意图；
图3 单总线通讯模块组成示意图；
图4 单总线规约转换模块组成示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对该随钻测控仪器总线测试系统进行详细说明。
图1为随钻测控仪器总线测试系统框图。该总线测试系统包括单总线评测系统、CAN总线测试模块、单总线测试模块、单总线通讯模块、单总线规约转换模块，实现对随钻测控仪器总线在通讯、规约转换等方面的测试。
进一步，单总线测评系统（PC机与软件）与CAN总线测试模块连接，CAN总线测试模块分别与单总线测试模块和单总线规约转换模块连接，其它各模块与单总线连接,可根据测试需要确定各模块数量。
鉴于随钻仪器的特殊性，随钻测控仪器总线测试系统采用单总线模式，为了充分测试总线测试系统的性能，本实施例采用1个总线控制器BC(单总线测试模块)、1个总线监控器BM（单总线规约转换模３）和4个远程终端RT（即单总线通讯模块１、单总线通讯模块２、单总线规约转换模块１、单总线规约转换模块２）的结构。单总线测试模块充当BC，单总线通讯模块充当RT，单总线规约转换模块充当RT和BM。通过CAN总线测试模块，可以测试传输数据的误码率等参数，对单总线测试系统的有效评估。
CAN总线测试模块用于安装、开发、测试、维护、管理CAN-bus网络，可处理CAN2.0A和CAN2.0B格式的CAN报文信息，通过配套的CANPro协议分析平台软件，提供对CAN底层协议分析、CANOpen协议分析、DeviceNet协议分析、SAE J939协议分析、iCAN协议分析及自定义协议分析的支持。
CAN总线测试模块特点：（1）USB接口支持USB1.0、USB1.1、USB2.0和USBOTG规范；（2）USB总线供电；（3）CAN通道支持CAN2.0A与CAN2.0B协议，符合ISO/DIS 11892-1/2/3标准；（4）可编程任意设置CAN波特率，范围在5Kbps~1Mbps之间；（5）CAN接口EMC等级：接触放电±8KV，群脉冲±2KV；（6）CAN通道采用电磁隔离，隔离电压为2500VDC；（7）使用单总线系统评测软件，通过CAN总线测试模块分析单总线的发送和接收数据，可得到单总线传输误码率等性能参数。
图2为单总线测试模块组成示意图。单总线测试模块是系统控制中心，完成任务管理、消息传输、差错控制等功能的单元，地位相当于通讯协议中的总线控制器（BC），是总线系统组织信息传输的终端。
单总线测试模块由两部分组成，即测试模块和总线耦合器。其中总线测试模块通过CAN接口与CAN总线测试模块连接；总线耦合器将测试模块的发送数据耦合到单总线，同时又将单总线中的接收数据信号及电源信号分离到测试模块的接收端。
图3为单总线通讯模块组成示意图。单总线通讯模块是系统的测控终端，地位相当于通讯协议中的远程终端（RT），是总线系统中不作为总线控制器或总线监控器的所有终端。
单总线通讯模块由两部分组成，即通讯模块和总线耦合器。其中总线通讯模块通过RS485接口与其他测试短节连接；总线耦合器将通讯模块的发送数据耦合到单总线，同时又将单总线中的接收数据信号及电源信号分离到通讯模块的接收端。
图4为单总线规约转换模块组成示意图。单总线规约转换模块是系统的测控终端，地位相当于通讯协议中的远程终端（RT），是总线系统中不作为总线控制器或总线监控器的所有终端。
单总线规约转换模块由两部分组成，即规约转换模块和总线耦合器。其中总线通讯模块通过CAN接口与其他测试短节连接；总线耦合器将规约转换模块的发送数据耦合到单总线，同时又将单总线中的接收数据信号及电源信号分离到规约转换模块的接收端。
单总线测试系统中，将一个单总线规约转换模块配置成总线监控器（BM），总线监控器是总线系统中指定作接收且记录总线上传输的信息并有选择地提取信息以备后用的终端。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种随钻测控仪器总线测试系统，包括：单总线评测系统、CAN总线测试模块、单总线测试模块、单总线通讯模块、单总线规约转换模块及配套的电缆、转换接口，其特征在于：单总线测评系统与CAN总线测试模块连接，CAN总线测试模块分别与单总线测试模块和一路单总线规约转换模块连接，其它单总线规约转换模块和单总线通讯模块分别通过单总线与前述的单总线测试模块和单总线规约转换模块连接。
2.根据权利要求1所述的随钻测控仪器总线测试系统，其特征在于，所述的CAN总线测试模块用于安装、开发、测试、维护、管理CAN-bus网络。
3.根据权利要求1或２所述的随钻测控仪器总线测试系统，其特征在于，所述单总线测试模块是系统控制中心，包括任务管理、消息传输、差错控制单元，单总线测试模块由两部分组成，即测试模块和总线耦合器，其中测试模块通过CAN接口与CAN总线测试模块连接，总线耦合器将测试模块发送数据耦合到单总线，同时又将单总线中的接收数据信号及电源信号分离到测试模块的接收端。
4.根据权利要求３所述的随钻测控仪器总线测试系统，其特征在于，所述的单总线通讯模块是测控终端，由两部分组成，即通讯模块和总线耦合器，其中，总线通讯模块通过RS485接口与其他测试短节连接，总线耦合器将通讯模块的发送数据耦合到单总线，同时又将单总线中的接收数据信号及电源信号分离到通讯模块的接收端。
5.根据权利要求４所述的随钻测控仪器总线测试系统，其特征在于，所述的单总线规约转换模块由两部分组成，即总线耦合器和规约转换模块，通讯模块通过CAN接口与其他测试短节连接，总线耦合器将规约转换模块的发送数据耦合到单总线，同时又将单总线中的接收数据信号及电源信号分离到规约转换模块的接收端。
6.根据权利要求5所述的随钻测控仪器总线测试系统，其特征在于，所述的单总线评测系统采用标准模块化结构，满足系统数据收发、传输、多任务处理能力。
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Legal Events
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20221216 Address after: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen Applicant after: SINOPEC Group Applicant after: SINOPEC OILFIELD SERVICE Corp. Applicant after: SINOPEC SHENGLI PETROLEUM ENGINEERING Co.,Ltd. Applicant after: Sinopec Jingwei Co.,Ltd. Applicant after: Geological measurement and Control Technology Research Institute of Sinopec Jingwei Co.,Ltd. Address before: 100029 Chaoyang District, Beijing Hui Xin Street six, Twelfth level. Applicant before: SINOPEC OILFIELD SERVICE Corp. Applicant before: SINOPEC SHENGLI PETROLEUM ENGINEERING Co.,Ltd. Applicant before: Sinopec Jingwei Co.,Ltd. Applicant before: Geological measurement and Control Technology Research Institute of Sinopec Jingwei Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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