专利名称：水源井远程终端控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水源井远程终端控制器，尤指一种适用于油田作业区域大，分布范围广，通过远程终端监测、控制现场的水源井远程终端控制器。
背景技术：
目前，随着油田油井石油的开采，往往向油井内注水，许多油田的水源井至今采用人工控制电机和阀门向油井内注水，不足之处是工作量增加，并且这种行业大都在野外作业，工作点分散，随着作业区的扩大，长期室外作业，油田采油不仅需要投入大量资源，恶劣的气候条件还增加了作业难度。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到一种水源井远程终端控制器，由主控制器SCADA系列MICRO-16、模拟量输入模块SCADA系列5501、数字量输入模块SCADA系列5401、数字量输出模块SCADA系列5409、电源模块、电台电源模块、电台、220V/24V变压器、显示屏及键盘、空气开关和接线端子连接构成，其水源井远程终端控制器的集成电路与元器件连接如下交流电源AC220V接至空气开关，空气开关的火线经保险FU与变压器及电台电源的220VAC输入端相连，零线直接与变压器及电台电源的220VAC输入端相连。变压器的输出与直流电输入相连，输出的DC24V-路与显示屏相连，另一路与主控制器及模拟量输入模块的电源输入相连，同时数字量输入模块与主控制器共用电源地，数字量输出模块与主控制器共用电源+24V。电台电源模块的DC13.8V输出与电台的电源输入相连。主控制器的串口1(RS232-1)经专用电台串口线与电台的串口相连，电台的射频输入(RF IN)经避雷器与天线馈线相连。主控制器的串口2(RS232-2)经专用显示串口线与显示屏的串口相连。主控制器的三路脉冲输入PI量输入口(PI0-PI2)接入现场接线端子，用于输入现场信号。主控制器的I/O BUS总线与模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块相连，模拟量输入模块的8个信号输入与现场接线端子相连，数字量输入模块的8个信号输入与现场接线端子相连，数字量输出模块的8个信号输入的一端与现场接线端子相连，另一端与+24V相连。此外，现场仪表(含模拟量和数字量)的电源正端与+24V相连，电源负端与GND相连。
本实用新型相比现有技术具有如下优点本实用新型水源井远程终端控制器能完成水源井系统各种现场信号和控制设备的监测和控制，可通过系统集成组成完整的监测和控制系统，该产品通过输入接口接收各种传感器信号，如流量、压力、温度、液位、电压、电流等，并将其转换为控制模块所要求的信号类型，并进行运算和处理，通过输出模块对现场的设备进行控制，同时便于维修、体积较小、可靠性高，适于野外现场作业需求的工业级水源井远程终端控制器，主控制器接收由数传电台传来的控制中心指令，通过输出模块对现场的设备进行控制并将现场的数据通过电台发送到信息中心。
本实用新型的特点是1、可实现水源井系统各种现场信号和控制设备的监测和控制，模块化、积木式结构，使得产品组态方便、易于扩展；2、工作温度范围为-40℃-70℃，不需要特殊的加热和冷却设备即可适应恶劣的工作环境；3、具有省电工作模式，在软件的控制下可进入休眠状态(工作电流仅为120mA)，一旦有中断输入，系统即恢复正常工作，这对太阳能供电的场合特别适用；4、内置功能强大的监控程序，可自动实现数据采集、数据处理及控制功能，用户也可根据现场工作的特点自行进行参数组态；5、有各种采集现场数据的历史趋势曲线，并可实现报警功能，有报警的历史记录，使操作人员可方便预测和处理仪表故障。
图1为本实用新型水源井远程终端控制器的原理方框图；图2为本实用新型水源井远程终端控制器的电原理图。
具体实施方式
本实用新型所述的水源井远程终端控制器采用的主控制器SCADA系列MICRO-16(E001)、模拟量输入模块SCADA系列5501(E101)、数字量输入模块SCADA系列5401(E102)、数字量输出模块SCADA系列5409(E109)，以上括号内的型号E001、E101、E102、E109、均为北京安控科技发展有限公司的定型产品，24V电源模块、电台电源模块、电台、220V/24V变压器、显示屏及键盘、空气开关和接线端子组成。
本实用新型采用的主控制器是为工业现场设计的PLC产品，它支持梯形逻辑、C语言编程，多个不同程序可同时运行，是真正的多任务控制器。它支持MODBUS RTU、MODBUS ASCLL通讯协议，与标准设备的通讯协议兼容，可通过超短波电台方便地实现远程控制。主控制器可以对各种输入量的数据进行数据采集、处理和存储，并可根据预先设定的上、下限提供报警功能及相应的控制操作，避免设备的误操作而造成的设备损坏。
本实用新型采用的模拟量输入模块及数字量输入模块直接与现场仪表相连接，采集现场各种信息数据并将其转换为相应的数字信息流传送到主控制器进行处理。
本实用新型采用的数字量输出模块直接与现场阀门、开关相联接，将主控制器传来的控制信息数据转换为相应的控制信号对现场阀门、开关进行控制。
本实用新型采用的超短波电台支持MODBUS RTU、MODBUS ASCLL通讯协议，可选择多种通讯频率，可方便地实现远程数据传递。
本实用新型采用显示屏及键盘实现现场数据组态，其有多样化的组态模式，可以满足用户不同的数据显示要求，方便地实现了现场数据监视及现场控制操作。
本实用新型水源井远程终端控制器的控制过程如下现场仪表信号(部分信号如温度、电流、电压需经变送模块转换为标准4-20mA信号)直接输入到模拟量输入模块，经A/D变换为数字信号；泵状态及阀门开关状态信号直接输入到数字量输入模块。所有输入信号以串行数据流方式通过I/O BUS总线传送到主控制器，主控制器对各种输入量的数据进行数据采集、处理和存储，并可根据预先设定的上、下限提供报警功能及相应的控制操作。数字量输出模块接收主控制器的串行数据流形式的报警及相应的控制信息，转换为标准的继电器类型信号输出，经中间继电器隔离后接入相应控制位置。显示屏实现现场数据组态显示，其显示界面可以满足用户不同的数据显示要求，并可用键盘方便地实现现场操作控制。电台支持MODBUS RTU、MODBUS ASCLL通讯协议，可接收来自中心控制室的各种控制信息并向中心控制室发送所需的各种信息数据，实现工业现场的远程监测及控制。
下面结合图1为本实用新型水源井远程终端控制器的原理方框图，图2为本实用新型水源井远程终端控制器的电原理图，对本实用新型作进一步说明本实用新型所述的水源井远程终端控制器由主控制器SCADA系列MICRO-16、模拟量输入模块SCADA系列5501、数字量输入模块SCADA系列5401、数字量输出模块SCADA系列5409、24V电源模块、电台电源模块、电台、220V/24V变压器、显示屏及键盘、空气开关和接线端子组成。
主控制器SCADA系列MICRO-16有一个总线接口(I/O BUS)，3个脉冲量输入接口、两个RS232接口及DC24V电源输入接口。
模拟量输入模块SCADA系列5501有8路模拟量输入。
数字量输入模块SCADA系列5401有8路数字量输入。
数字量输出模块SCADA系列5409有8路数字量输出。
变压器的AC24V输出给电源模块供电。
电源模块有两路DC24V输出，一路给显示屏供电，另一路给主控制器及模拟量输入模块供电，同时数字量输入模块与主控制器共用电源地，数字量输出模块与主控制器共用电源+24V。
电台电源的DC13.8V输出给电台供电。水源井远程终端控制器工作时，模拟量输入模块、数字量输入模块不断采集输入的模拟量AI、数字量DI，经数据总线传到主控制器，主控制器对数据进行处理和计算，生成各种测量值。同时根据测量值通过数字量输出模块完成控制输出。主控制器提供标准的MODBUS协议，上位机可用多种通信方式用电台通过RS232-1口和E5501水源井远程终端控制器通讯，实现远程数据采集与控制。
下面以两现场信号说明如何实施具体控制，液位计信号液位计信号主要是用于测量水井水的深度。首先液位计输出的是4-20mA信号，此信号通过模拟量输入模块5501换转成相应的0-32767的数字信号，该信号以串行数据流方式通过I/OBUS总线，传送到主控制器MICRO16中，MICRO16通过判断液位的情况，决定是否关闭抽水泵，防止空抽，并给出报警泵关信息。
三相电流信号现场的三相电流信号通过三相电流互感器转换成0-75mA交流信号，此交流信号再通过电流变送模块转换成4-20mA直流信号，送入模拟量输入模块5501中，转换成相应的0-32767的数字信号，该信号以串行数据流方式通过I/OBUS总线，传送到主控制器MICRO16中，进行处理。
权利要求1.一种水源井远程终端控制器，其特征是由主控制器SCADA系列MICRO-16、模拟量输入模块SCADA系列5501、数字量输入模块SCADA系列5401、数字量输出模块SCADA系列5409、电源模块、电台电源模块、电台、220V/24V变压器、显示屏及键盘、空气开关和接线端子连接构成，其水源井远程终端控制器的集成电路与元器件连接如下交流电源AC220V接至空气开关，空气开关的火线经保险FU与变压器及电台电源的220VAC输入端相连，零线直接与变压器及电台电源的220VAC输入端相连，变压器的输出与直流电输入相连，输出的DC24V一路与显示屏相连，另一路与主控制器及模拟量输入模块的电源输入相连，同时数字量输入模块与主控制器共用电源地，数字量输出模块与主控制器共用电源+24V，电台电源模块的DC13.8V输出与电台的电源输入相连，主控制器的串口1RS232-1经专用电台串口线与电台的串口相连，电台的射频输入RF IN经避雷器与天线馈线相连，主控制器的串口2RS232-2经专用显示串口线与显示屏的串口相连，主控制器的三路脉冲输入PI量输入口PI0-PI2接入现场接线端子，用于输入现场信号，主控制器的I/O BUS总线与模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块相连，模拟量输入模块的8个信号输入与现场接线端子相连，数字量输入模块的8个信号输入与现场接线端子相连，数字量输出模块的8个信号输入的一端与现场接线端子相连，另一端与+24V相连，此外，现场仪表含模拟量和数字量的电源正端与+24V相连，电源负端与GND相连。
专利摘要本实用新型涉及一种水源井远程终端控制器，由主控制器SCADA系列MICRO－16、模拟量输入模块SCADA系列5501、数字量输入模块SCADA系列5401、数字量输出模块SCADA系列5409、电源模块、电台电源模块、电台、220V/24V变压器、显示屏及键盘、空气开关和接线端子连接构成，工作时，模拟量输入模块、数字量输入模块不断采集输入的模拟量AI、数字量DI量，经数据总线传到主控制器，主控制器对数据进行处理和计算，生成各种测量值。同时根据测量值通过数字量输出模块完成控制输出。可用多种通信方式用电台通过RS232－1口和E5501水源井远程终端控制器通讯，实现远程数据采集与控制。
文档编号G05D27/00GK2580497SQ0224385
公开日2003年10月15日 申请日期2002年7月25日 优先权日2002年7月25日
发明者俞凌, 庄贵林, 张建平 申请人:北京安控科技发展有限公司