一种电缆深度信号模拟系统的制作方法
【专利摘要】一种电缆深度信号模拟装置，至少包括伺服电机（1）、控制器（2）、编码器（3），电箱（4），所述控制器（2）与所述伺服电机（1）连接，用于控制所述伺服电机（1）旋转，所述伺服电机（1）和编码器（3）连接，用于带动所述编码器（3）旋转，所述编码器（3）旋转并输出信号脉冲；所述伺服电机（1）、控制器（2）、编码器（3）置于电箱（4）内。本实用新型节省了联调测试的成本，提高了联调测试的效率，装置为220V供电，只需要接上市用电源，即可使用，具有通用性，可以标准化批量化生产，结构紧凑、携带方便。
【专利说明】一种电缆深度信号模拟系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种电气信号输出系统，具体地涉及一种测井电缆信号的模拟系统。【背景技术】
[0002]测井技术是伴随石油工业而产生和发展起来的一门科学技术，是一种井下油气勘探技术。测井是在油气勘探和开发过程中测量、记录、分析井下岩石或流体的物理特性，并对储集层进行油气评价的一种技术。采集测井数据的各种测井仪器，统称为测井仪器，由以下三个主要部分组成:各种下井仪器；绞车、电缆及井口装置；地面测量、记录和控制系统。下井仪器主体是探测器，还有电子线路、机械部件及钢外壳。探测器将地层的物理性质转换成电信号。地面记录仪是在地面给井下仪器供电，对井下仪器实行测量控制，接受和处理井下仪器传来的测量信号，并将测量信号转换成测井物理参数加以记录。
[0003]测井是为了探测井下各种参数，电缆的重要作用就是起着输送、信道的作用，它主要有三种功能，向井下输送供电及控制信号；将井下的各种仪器的输出信号传送到地面测井系统。
[0004]电缆式测井系统通常是测量电缆的位移量来确定测井仪器的下井深度。深度的测量对于油气的开采有重要意义。
[0005]测井仪器必须由测井电缆输送到井下，在测井过程中，越往下井内温度，压力越高，且井内液体有腐蚀性，对测井电缆的要求很高，电缆长时间使用，性能越来越差，测井电缆出问题的情况往往是在繁重的测井过程中，测井过程时间紧，任务重。天气，井场及周围环境的影响下对操作人员的要求也很高，要求操作人员必须熟练地掌握测井的技能，及时地发现问题和解决问题。
[0006]有深度处理电路的地面面板一般通过电缆直线器进行调试。这种方法对设备、人员资源的占用较大。电缆地层测试器BASIC RCT的地面控制面板需探测来自电缆直线器的深度编码信号。通常需要挂接带电缆的测井大车才能实现面板深度采集检测，这种方法对设备、人员资源的占用较大，成本高。
【发明内容】
[0007]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电缆深度信号模拟装置，通过将伺服电机、编码器、控制器集成于同一个电箱中，编码器输出脉冲信号用于联调测试。本实用新型结构紧凑、携带方便，节省了联调测试的成本，提高联调测试的效率。
[0008]一种电缆深度信号模拟装置，其特征在于，至少包括伺服电机(I)、控制器(2)、编码器(3)，电箱(4)，所述控制器(2)与所述伺服电机(I)连接，用于控制所述伺服电机(I)旋转，所述伺服电机(I)和所述编码器(3 )连接，用于带动所述编码器(3 )旋转，所述编码器
(3)旋转时输出信号脉冲；所述伺服电机(I)、控制器(2)、编码器(3)置于所述电箱(4)内。
[0009]可选地，还包括底座(5)、底座中心轴(6)，所述底座(5)固定在所述电箱(4)的内部的底面上，用于固定所述伺服电机(I)、编码器(3)，所述底座中心轴(6)固定在所述底座(5 )上，用于连接所述伺服电机(I)和编码器(3 )。
[0010]可选地，还包括第一联轴器(7)、第二联轴器(8);所述第一联轴器(7)的一端连接所述伺服电机(I)的转轴，所述第一联轴器(7)的另一端连接底座中心轴(6)的一端，用于带动所述伺服电机(I)与所述底座中心轴(6) —起旋转；
[0011]所述第二联轴器(8)的一端连接所述编码器(3)的转轴，所述第二联轴器(8)的另一端连接底座中心轴(6)的另一端，用于带动所述编码器(3)和所述底座中心轴(6)—起旋转。
[0012]可选地，还包括机械计数器(9)，所述机械计数器(9)设置在所述底
[0013]座中心轴(6)上。
[0014]可选地，还包括触摸屏(10)，与所述控制器(2)相连，所述触摸屏(10)设置在所述电箱(4)的外侧表面。
[0015]可选地，所述电箱(4)内还设置有开关电源(11)、驱动器(12);所述开关电源(11)用于将外部交流电源转换为驱动器(12)工作电源，向所述驱动器(12)供电，所述驱动器(12 )用于向所述伺服电机(I)提供工作电源或驱动信号。
[0016]可选地，所述电箱(4)外侧还设置电源插座(13)、内侧设置保险丝(14)、断路器(15);所述电源插座(13)与外部交流电源相连，所述断路器(15)安装在所述电源插座(13)和所述开关电源、控制器、驱动器(11)之间的电气线路的主干路上，所述保险丝(14)安装在所述电气线路的主干路上。
[0017]可选地，所述电箱(4)的外侧表面还设置有紧急停止按钮(16)、正转起动按钮
[17]、反转起动按钮(18)；
[0018]所述紧急停止按钮(16)、正转起动按钮(17)、反转起动按钮(18)分别与所述控制器(2)连接，在所述电箱(4)的外侧表面上间隔均匀地横向排列。
[0019]可选地，所述电箱(4)尺寸为长度400mm，宽度500mm，高度200mm。
[0020]本实用新型装置可用于其它需要独立采集直线器深度的测井仪器地面面板的测试，装置为220V供电，只需要接上市用电源，即可使用，具有通用性，可以标准化批量化生产，结构紧凑、携带方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的装置的结构示意图。
[0022]图2为本实用新型的实施例的具体结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行更详细的说明。
[0024]一种电缆深度信号模拟装置，其特征在于，至少包括伺服电机1、控制器2、编码器3，电箱4，所述控制器2与所述伺服电机I连接，用于控制所述伺服电机I旋转，所述伺服电机I和编码器3连接，用于带动所述编码器3旋转，所述编码器3旋转并输出信号脉冲；所述伺服电机1、控制器2、编码器3置于电箱4内。
[0025]伺服电动机控制系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，伺服系统专指被控量(系统的输出量)是机械位移或是位移速度或是加速度的反馈控制系统。其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)。
[0026]伺服电机在控制系统中又称为执行元件，它将输入的电压信号转变成转轴的角位移或角速度输出。输入电压信号又称为控制电压或控制信号，改变控制电压可以改变伺服电机的转速及转向。
[0027]比如伺服电机的转速过小，将伺服电机的控制电压调高，伺服电机的转速就会升闻，
[0028]伺服电机的转速过大，将伺服电机的控制电压调低，伺服电机的转速下降。
[0029]本实用新型采用伺服电机的开环控制，伺服电机I接收控制器2的控制参数指令，按照控制参数的要求带动编码器3旋转，编码器3的角速度与伺服电机I的角速度相同，编码器3可以看成为一个传感器，将旋转运动信号转换为脉冲信号，输出脉冲信号可以为4路或者2路，所述脉冲信号可用于联调测试。
[0030]本实用新型将所述伺服电机1、控制器2、编码器3置于同一个电箱4内，携带方便，结构节凑，通用性强、可批量生产。具体应用时只需接上电源，就可工作，按照操作者的需求输出脉冲信号，为后续的联调测试提供脉冲信号。
[0031]本实用新型的控制器3可以为可编程序控制器PLC或者单片机等。
[0032]在电气供配电工程中，经常需要用到配电箱或者控制柜，配电箱或控制柜中设置PLC与接线端子或者电表等。电箱可以采用标准型号规格，也可以单独定制。
[0033]配电箱一般为长方体结构，壳体用筋板焊接或固定连接而成，在配电箱的内部布置各种的电子仪表、接线端子、母排，PLC，并且有开孔，即电源入口、电路出口等。
[0034]本实用新型的电箱4可以采用市面上常用的配电箱改装制作或者单独定制。
[0035]编码器3通过编码器电缆将信号输出，电箱4有开孔，可以将编码器电缆通过开孔与外部的联合测试装置连接。
[0036]PLC—般固定安装在电箱4的内侧侧壁上，通过导轨、卡槽等连接件固定，具体位置根据工程实际情况而定。
[0037]PLC的可以选择西门子或ABB的产品。
[0038]电箱4内的导线通过走线槽实现插座与各个元器件的互联。
[0039]编码器3 的型号可以选择 encoder technology S250491-1200。
[0040]可选地，还包括底座5、底座中心轴6，所述底座5固定在所述电箱4的内部的底面上，用于固定所述伺服电机1、编码器3，所述底座中心轴6固定在所述底座5上，用于连接所述伺服电机I和编码器3。
[0041]底座5用于固定伺服电机I和编码器3，可以采用一块铁板或者木板，通过螺栓连接将底座5固定在电箱4的一侧，通过螺栓将伺服电机I固定在底座5上，把编码器支架在底座上焊接或螺栓连接固定，而后编码器3的法兰面与编码器支架贴合，螺钉、螺母锁紧，固定。
[0042]为了更好地保护伺服电机与编码器，底座5也可以设计成各种形状，比如设计成中空的近似长方体形状，两侧开孔，孔的直径大于伺服电机转轴与编码器转轴的直径。伺服电机I的法兰与底座5的一个侧壁贴紧，通过螺栓固定。伺服电机I的转轴伸入到底座5内部，编码器3的固定一般采用编码器支架，将编码器3固定在编码器支架上，编码器支架再固定连接在基座上，连接可以采用螺栓连接，此为惯用手段。[0043]当然，由机械技术可知，底座中心轴6，伺服电机I的转轴，编码器3的转轴，应该保持在同一个轴线上，即保证三者的同轴度，此为机械组装的基本操作规程。
[0044]底座中心轴6用于连接伺服电机I与编码器3，当然也可以省略底座中心轴6，将伺服电，I与编码器直接相连。
[0045]可选地，还包括第一联轴器7、第二联轴器8 ;所述第一联轴器7的一端连接所述伺服电机I的转轴，所述第一联轴器7的另一端连接底座中心轴6的一端，用于带动所述伺服电机I与所述底座中心轴6 —起旋转；
[0046]所述第二联轴器8的一端连接所述编码器3的转轴，所述第二联轴器8的另一端连接底座中心轴6的另一端，所述第二联轴器8用于带动所述编码器3和所述底座中心轴6 一起旋转。
[0047]联轴器是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。一般为标准件，可以按照需求选择合适的规格型号。
[0048]按照电机的种类、用途及使用环境，选择最合适的联轴器。比如电机转轴的负载等，本实用新型中，因为伺服电机I带动编码器3旋转，机械负载较小，联轴器有很大的选择空间。
[0049]可选地，还包括机械计数器9，所述机械计数器9设置在所述底座中心轴6上，用于计算所述底座中心轴6或者伺服电机I或者编码器3的旋转圈数。
[0050]机械计数器是一种以机械形式来计数的机器，本实用新型的机械计数器9可以显示数值，比如转轴转过一圈，计数器加1，显示00001，可以10为进制，转轴转过10圈，计数器显示00010，转轴转过100圈，计数器显示为00100，转轴转过1000圈，计计数器显示为01000。
[0051]机械计数器9用于记录并显示一段时间内转轴旋转的圈数，或者机械计数器也可以用来验证编码器输出脉冲的个数是否准确。
[0052]比如，伺服电机I的旋转速度为150转每分，则编码器3的旋转速度也是150转每分，系统运转10分钟后，编码器3旋转了 1500转，假如编码器3 —分钟输出脉冲个数为1280个，运行10分钟后，编码器3应该输出脉冲个数为12800个。
[0053]机械计数器9显示应该是1500转，如果机械计数器显示的数值不是1500，则说明系统的传动系统出现问题。
[0054]假如机械计数器显示是1500转，编码器3应该输出脉冲个数应该为12800个，如果实际测量的编码器3的输出脉冲个数不是12800个，则说明编码器3出现故障。
[0055]可选地，还包括触摸屏10，与所述控制器2相连，所述触摸屏10设置在所述电箱4的外侧表面。
[0056]触摸屏10用于人机交互，操作者在触摸屏10上输入各个参数，触摸屏10也可以显示系统运行的参数。
[0057]各电路接好之后通电，触摸屏10会显示首页，点击进入系统输入验证码后，显示操作画面，
[0058]操作画面包括“参数设定”按钮、“返回”按钮；
[0059]操作画面上包括“复位/清零”按钮；还包括“正转起动”、“反转起动”、“紧急停止”按钮。[0060]操作画面上还包括参数对话框及相关的对话框的名称:“单次运行距离、单次运行速度、运行距离累计”；
[0061]在参数对话框“单次运行距离”的对话框中输入数值、
[0062]在“单次运行速度”对话框中输入相应的数值后，按下“正转起动”或“反转起动”则就会运行到指定的距离，“运行距离累计”则显示相应的数值。
[0063]1、长按“复位/清零” 3s，则可以将当前数据归零。
[0064]2、“紧急停止”按钮:在按下紧急停止按钮时，系统马上停止(正在正转或者反转的状态马上停止运行)。
[0065]按下操作画面上的“参数设定”按钮，显示屏显示相关的参数对话框，
[0066]参数对话框可以输入预先设置的参数，每个参数对话框都对应一个参数对话框名称，
[0067]参数对话框名称“设定每圈米”:每圈米数为电机旋转一圈所定义的长度。
[0068]参数对话框名称“脉冲当量”:出厂已经设定，不需修改，否则会出错。参数对话框名称“加减速量”:一般设定大于100，(300左右)。不宜设为O。
[0069]本装置的参数要求:具体地通过PLC内部的程序实现。
[0070]
【权利要求】
1.一种电缆深度信号模拟装置，其特征在于，至少包括伺服电机(I)、控制器(2)、编码器(3)，电箱(4)，所述控制器(2)与所述伺服电机(I)连接，用于控制所述伺服电机(I)旋转，所述伺服电机(I)和所述编码器(3)连接，用于带动所述编码器(3)旋转，所述编码器(3)旋转时输出信号脉冲；所述伺服电机(I)、控制器(2)、编码器(3)置于所述电箱(4)内。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括底座(5)、底座中心轴(6)，所述底座(5)固定在所述电箱(4)的内部的底面上，用于固定所述伺服电机(I)、编码器(3)，所述底座中心轴(6 )固定在所述底座(5 )上，用于连接所述伺服电机(I)和编码器(3 )。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括第一联轴器(7)、第二联轴器(8);所述第一联轴器(7 )的一端连接所述伺服电机(I)的转轴，所述第一联轴器(7 )的另一端连接底座中心轴(6)的一端，用于带动所述伺服电机(I)与所述底座中心轴(6) —起旋转； 所述第二联轴器(8)的一端连接所述编码器(3)的转轴，所述第二联轴器(8)的另一端连接底座中心轴(6)的另一端，用于带动所述编码器(3)和所述底座中心轴(6)—起旋转。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括机械计数器(9)，所述机械计数器(9)设置在所述底座中心轴(6)上。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括触摸屏(10)，与所述控制器(2)相连，所述触摸屏(10)设置在所述电箱(4)的外侧表面。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电箱(4)内还设置有开关电源(11)、驱动器(12);所述开关电源(11)用于将外部交流电源转换为驱动器(12)工作电源，向所述驱动器(12)供电，所述驱动器(12)用于向所述伺服电机(I)提供工作电源或驱动信号。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电箱(4)还设置电源插座(13)、电箱内设置保险丝(14)、断路器(15);所述电源插座(13)与外部交流电源相连，所述断路器(15)安装在所述电源插座(13)和所述开关电源、控制器、驱动器(11)之间的电气线路的主干路上，所述保险丝(14)靠近所述断路器，安装在所述电气线路的主干路上。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电箱(4)的外侧表面还设置有紧急停止按钮(16)、正转起动按钮(17)、反转起动按钮(18); 所述紧急停止按钮(16)、正转起动按钮(17)、反转起动按钮(18)分别与所述控制器(2)连接，在所述电箱(4)的外侧表面上间隔均匀地横向排列。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电箱(4)尺寸为长度400mm，宽度500mm,高度 200mm。
【文档编号】E21B47/12GK203783568SQ201420167510
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】刘畅, 刘力平, 李敏, 许磊 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司