CN201826831U - 基于485总线的缆芯自动转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型基于485总线的缆芯自动转换装置涉及地面信号与井下信号通信，为提供一种高效地连接与切换装置，本实用新型采取的技术方案是，基于485总线的缆芯自动转换装置，包括电缆切换箱，箱内设置有以垂直插拔方式连接到485总线的切换控制电路板，切换控制电路板上设置有单片机，单片机通过485总线与位于井上的测井主机相连，单片机还连接到继电器，继电器的吸合、关断控制着连接到井上测井主机的内部线缆与位于井下的外部线缆的连接、断开。本实用新型主要应用于地面信号与井下信号通信。

Description

基于485总线的缆芯自动转换装置 

技术领域

本实用新型涉及石油测井领域中，使用测井电缆的测井地面系统，地面信号与井下信号通信由手动操作向自动方式转换的实现。具体讲，涉及基于485总线的缆芯自动转换装置。 

背景技术

测井技术是一种井下油气勘探方法，是准确发现油气藏和精确描述油气藏的重要手段，是油气储量及产量评估不可缺少的科学依据。测井技术是石油科技的一个重要组成部分，是石油天然气工业中高新技术含量最多的学科之一。 

在石油测井过程中，需要随时采集油井的各种信息，以监控油井状态和地层地质情况，这些信息通过井下的各种仪器和地面的数控测井系统获取。由于井下仪器的信号与地面系统的信号种类较多，既有井下仪器的工作供电，还包括各种测量信号，并且在测井作业中，每种测井项目都需要不同的连接方式，因此，目前普遍使用的手工操作方式来完成信号的连接与切换，不仅效率低、操作不便而且易于出故障。 

发明内容

为克服现有技术的不足，提供一种高效地连接与切换装置，本实用新型采取的技术方案是，基于485总线的缆芯自动转换装置，包括电缆切换箱，箱内设置有以垂直插拔方式连接到485总线的切换控制电路板，切换控制电路板上设置有单片机，单片机通过485总线与位于井上的测井主机相连，单片机还连接到继电器，继电器的吸合、关断控制着连接到井上测井主机的内部线缆与位于井下的外部线缆的连接、断开。 

所述外部线缆通过开关连接到继电器。 

单片机内部还集成有温度传感器，单片机根据此温度数据对切换箱体内的风机进行控制。 

本实用新型具备如下技术效果： 

本实用新型采用485总线通信方式将测井地面系统主机与电缆切换单元连接起来，在切换箱内通过切换控制板上的单片机根据主机下发的命令控制继电器阵列来实现各通道的连接组合，从而实现井下仪器与地面仪器的通讯；电缆切换箱采用插板箱式结构，各接口板可任意插拔，便于维护与修理以及功能的扩展；在测井过程中，只要选择测井作业，主机就会根据不同的测井项目通过485总线将相应的命令发送给电缆切换箱，切换控制板就会根据命令自动完成电缆切换，直接进入该项目缆芯组合，无需人工干预，使测井操作变得简单容易，提高操作安全性。 

附图说明

图1是本实用新型原理框图。 

图2是继电器阵列部分电路原理图。 

图3是485总线接口电路原理图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。 

附图1是本实用新型应用于石油测井地面系统的原理框图。本系统外形采用箱式结构，内部切换控制电路板采取垂直插拔方式，使用时可根据测井需要选用不同切换控制板，操作简单方便，易于实际使用与维护。系统上电后，切换控制板初始化将内外电缆置于断开状态，主机选择不同作业同时通过485总线将命令下发给切换控制板，进而进行相应的电缆切换，完成井下仪器的供电、通讯等。另外，每路缆芯都有单独的开关控制，将开关断开后，可任意连接内外缆芯以进行不同的测试测量。 

本实用新型具体硬件电路包括以下几个部分： 

(1)处理器及切换控制电路 

基于485总线的缆芯自动转换系统以切换控制单元为系统的核心，把外部井下电缆信号引入切换箱中的缆芯插头，在测井主机指令的控制下，实现外部信号与内部信号的通讯。切换控制单元硬件电路选用爱特梅尔公司的高性能单片机ATXMEGA64A1作为处理器，它具有丰富的系统资源和强大的功能，用来实现系统的通信及继电器的控制等功能。另外，该单片机内部还集成了温度传感器，系统可根据此温度数据对切换箱体内的风机进行控制，保证系统在正常的工作温度范围内运行。 

(2)继电器阵列及驱动电路 

在继电器驱动时，继电器控制端线圈工作电流比较大，所以不能直接用单片机驱动继电器。因此在单片机的输出端加上两个MC1413，它是一个反相驱动器电路，内含七路达林顿驱动器阵列，并且有内部保护二极管，能实现3.3V到24V电平转换，同时它的每个输出端能够提供50MA的负载电流，增加单片机输出端的带负载能力。当MC1413的一个输入端为高电平时，它对应的输出端是低电平，它连接的继电器线圈就得电，相应线圈就有电流流过。本实用新型的继电器阵列选用两种型号的继电器，高压部分采用OMRON的G2RL-2型功率继电器，该继电器最大开关电压可达440V AC，300V DC，额定负载电流高达12A，同极接点间耐压AC1000V。信号部分继电器选用松下TQ2-24V型高灵敏信号继电器。为简化电路设计，均采用双刀双掷继电器，利用最小数量的继电器实现最多数量的切换组合，可供目前多种常用地面测井系统使用。在功率继电器的触点两端都并联了阻容滤波电路，用来吸收继电器吸合、关断产生的瞬时高压，以保证系统工作的安全和稳定性。继电器阵列部分原理图见附图2。 

(3)485总线接口电路 

在工业控制设备之间中长距离通信的诸多方案中，RS-485系统总线因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点而得到广泛的应用，因此，本实用新型对外总线接口也采用485总线模式，接口芯片选用TI公司的SN65HVD33，该芯片由3.3V电源供电，可在多种工作速率下实现交流性能，在RS-485总线上可支持256个器件。具有15KV(人体模型)以上的ESD保护功能，能够为RS-485及RS-422应用提供强大可靠的接口。SN65HVD33为差动式线路驱动与接收器，具备可用于全双工(4线)总线通信设计的独立I/O引脚。附图3是485总线接口电路原理图。 

Claims (3)

1.一种基于485总线的缆芯自动转换装置，其特征是，包括电缆切换箱，箱内设置有以垂直插拔方式连接到485总线的切换控制电路板，切换控制电路板上设置有单片机，单片机通过485总线与位于井上的测井主机相连，单片机还连接到继电器，继电器的吸合、关断控制着连接到井上测井主机的内部线缆与位于井下的外部线缆的连接、断开。

2.根据权利要求1所述的一种基于485总线的缆芯自动转换装置，其特征是，所述外部线缆通过开关连接到继电器。

3.根据权利要求1所述的一种基于485总线的缆芯自动转换装置，其特征是，单片机内部还集成有温度传感器，单片机根据此温度数据对切换箱体内的风机进行控制。

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