专利名称：数传仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于油田计量间内，用在连续量油装置中的一种仪器。
背景技术：
连续量油装置是一种应用于油田计量间内的设备，该种装置的主要作用就是连续多次的自动计量油井日产液、气量，同时录入计量站的数据并生成报表。这里所说的报表就是在石油的开采生产过程中，所形成的生产数据，而对这些数据进行汇总后分析则是生产管理的重要工作内容，也是保证油田正常、安全、经济运行的重要手段。目前油田上采用的数据汇总方式仍为人工采集方式，即采注工人每天从各仪表上读取采油参数记录到个人工作手册上，汇集完毕后用仿宋体填入到标准的纸质报表中，上交采油队后再由采油队资料员人工录入计算机方式。这种流程存在劳动强度大、效率低和人为误差极大的缺点。
发明内容
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种数传仪，该种数传仪安装在连续量油装置中后，既可以实现对油井计量间内的自动量油进行控制，而且还可以将油水井的各种数据通过多种方式远程传递，在具有可提高油井计量精度和减轻工人劳动强度的作用的同时，又保证了油田生产日数据采集与汇总信息不会发生缺失。本发明的技术方案是
该种数传仪，包括一个数传仪壳体，在所述数传仪壳体的外壁上固定有外设接口面板、电源接口和开关等常规组件，其独特之处在于所述仪器壳体内固定有带按键和显示框的仪器操作面板、触摸按键模块、IXD320240CCW型IXD显示屏、数传仪主板、IDC20插座、GPRS模块和充电电池。所述外设接口面板上开有USB接口、RS485接口、以太网接口和继电器控制信号输出接口 ；通过所述USB接口连接有一个USB键盘。数传仪主板上集成有LPC1766ARM单片机、FM31256型存储器芯片、与前述存储器相配合的MC306型微机补偿晶体振荡器芯片、JTAG接口电路单元、采用CAT811S芯片的复位电路以及12MHZ的石英晶体振荡电路。其中，前述元件与作为CPU的LPC1766ARM单片机管脚连接关系为CPU的22号管脚和23号管脚连接所述石英晶体振荡电路，CPU的49号管脚和48号管脚分别作为FM31256型存储器芯片的IIC总线时钟和数据线，所述FM31256型存储器芯片的10号管脚和11号管脚分别对应连接MC306型微机补偿晶体振荡器芯片的XIN端和XOUT端；CPU的17号管脚连接所述CAT811S芯片的RST端，CPU的I号管脚、5号管脚和100号管脚分别连接至所述JTAG接口电路单元作为JTAG调试端口。所述IDC20插座上对应连接有采用RSM485S型芯片的RS485接口电路单元、采用SIPEX3220型芯片的RS232接口电路单元、以ZNE_100T型芯片为主芯片的以太网转换电路单元、采用ULN2003型驱动芯片的继电器输出电路单元和采用LM3526芯片的USB接口电路单元；其中，前述元件通过所述的IDC20插座与作为CPU的LPC1766ARM单片机管脚连接关系为CPU的94号管脚连接SIPEX3220型芯片的SHDN控制端，CPU的98号管脚和99号管脚分别连接至SIPEX3220型芯片的TLIN端和RLOUT端，CPU的29号管脚、30号管脚作为所述USB接口电路单元的USB数据线，CPU的36号管脚为供电检测管脚，CPU的33号管脚连接到所述LM3526芯片的ENB端，以控制USB总线的电源；CPU的46号管脚和47号管脚分别连接至ZNE_100T型芯片的TXD端和RXD端，CPU的52号管脚和51号管脚分别连接至ZNE_100T型芯片的CFG端和RST端。CPU的88号管脚 91号管脚为四路开关量输出，分别连接所述ULN2003型驱动芯片的对应输入端，驱动继电器输出开关量信号；CPU的65号管脚、64号管脚和66号管脚分别为第一路RSM485S型芯片的发送、接收和控制管脚，该485模块的9号管脚、8号管脚为485总线的A+和B-信号线；CPU的75号管脚、74号管脚和87号管脚分别为第二路485模块的发送、接收和控制管脚，CPU按照规定的RS485通讯协议，作为主机与从机进行通讯。
所述GPRS模块与RS232接口电路单元之间采用双向数据流结构连接；所述RS485接口电路单元、以太网转换电路单元、继电器输出电路单元和USB接口电路单元的信号接口分别连接至外设接口面板上的对应接口端。本发明具有如下有益效果首先，本发明具有RS485通信数据接口，能够和计量间内自动量油装置中的油井产液量计量设备相通信，取出油井产液量数据并实现分离器液位的实时检测，从而在内部程序的控制下快速生成当日的油井生产数据报表，解决了人工采集方式下存在的效率低和误差大的不足。其次，本发明通过设置与ARM单片机直接连接的驱动芯片，而构造了一个驱动电动执行器控制继电器的单元，从而可以控制自动量油装置中的电动执行器自动关闭气平衡阀门，在减少了操作工人工作量的同时，还可实现单井的连续多次自动计量，计量过程完全由ARM单片机控制，实现了油井数据管理的自动化。另夕卜，本发明增设了一个USB键盘，既提高了人工录入数据报表的速度，而且还使本种装置具备了手动编辑输入功能，当自动采集方式存在故障时可采用手工录入方式，从而避免数据缺失。最重要的一点，利用本发明，既可以通过GPRS传输数据，还可以通过USB接口和以太网接口传输数据，由此可以防止在单一通信模式发生故障时油田生产日数据采集与汇总信息的缺失。综上所述，本种数传仪是一种既可以进行自动数据采集又具备人工输入核定功能的数据汇集传输仪器，并且可以实现对自动连续量油系统的控制，应用这种数据汇集传输仪具有当采集传感器发生故障时能够继续使用和多套数据传输通道的特点，从而保证油田生产日数据汇集的高效、准确和安全。
图I是本发明的组件分解结构示意图。图2是本发明的电气控制部分构成原理示意图。图3是本发明的电气控制部分接线图。图4是本发明的操作流程图。图中I-仪器操作面板，2-触摸按键模块，3-IXD显示屏，4_数传仪主板，5-IDC20插座，6-GPRS模块，7-充电电池，8-外设接口面板，9-电源接口，10-开关，11-数传仪壳体，12-USB键盘，13-CPU，14-RS485接口电路单元，15-数传仪存储器单元，16-晶振电路单元，
17-RS232接口电路单元，18- IDC20插座电路，19-电源电路单元，20-以太网转换电路单元，21-JTAG接口电路单元，22-复位电路单元，23- IXD显示控制单元，24-继电器输出电路单元，25- USB接口电路单元，26-触摸按键模块电路。
具体实施例方式 下面结合附图对发明作进一步说明
由图I所示，该种数传仪，包括一个数传仪壳体11，在所述数传仪壳体11的外壁上固定有外设接口面板8、电源接口 9和开关10等常规组件，其独特之处在于所述仪器壳体11内固定有带按键和显示框的仪器操作面板I、触摸按键模块2、LCD显示屏3、数传仪主板4、IDC20插座5、GPRS模块6和充电电池7。所述外设接口面板8上开有USB接口、RS485接口、以太网接口和继电器控制信号输出接口 ；另外，通过其中一个USB接口连接有USB键盘12。图2是本发明的电气控制部分构成模块化原理示意图，图3是本发明的电气控制部分接线图。具体实现时，在数传仪主板4上集成有由LPC1766ARM单片机构成的CPU13、由 FM31256型存储器芯片和MC306型微机补偿晶体振荡器芯片为主构成的数传仪存储器单元
15、采用12MHZ的石英晶体的晶振电路单元16、JTAG接口电路单元21、采用CAT811S芯片的复位电路单元22和IXD显示控制单元23。其中，前述元件与作为CPU的LPC1766ARM单片机之间的管脚连接关系如下
CPU的22号管脚和23号管脚连接所述石英晶体振荡电路，CPU的49号管脚和48号管
脚分别作为FM31256型存储器芯片的IIC总线时钟和数据线，FM31256存储器芯片的1、2、
3、4号管脚分别为地址线和控制线，都接地，所述FM31256型存储器芯片的10号管脚和11号管脚分别对应连接MC306型微机补偿晶体振荡器芯片的XIN端和XOUT端，CPU按照IIC总线协议对存储器进行读、写。CPU的17号管脚连接所述CAT811S芯片的RST端，CAT811S另外一个复位源来自JTAG接口，用于编程和调试用。CPU的I号管脚、5号管脚和100号管脚分别连接至所述JTAG接口电路单元作为JTAG调试端口 ；IXD显示控制单元采用IXD320240CCW模块，CPU的56号管脚、57号管脚、68号管脚、32号管脚、50号管脚分别为LCD320240CCW型模块的/WR写控制、/RD读控制、/CSO片选控制以及地址AO控制线，CPU的34号管脚 45号管脚为IXD模块的8位数据线。CPU的27号管脚、26号管脚分别为IXD模块背光控制器SP2526A-2EN-L的两路控制线，分别控制两种亮度的背光。另外，触摸按键模块2所对应的触摸按键模块电路26与CPU13的具体连接方式为CPU的86脚为触摸按键电源供电控制管脚，6、7、8、9脚为触摸按键中断管脚，接收来自触摸按键的四个中断信号，CPU的24、25和21、80脚分别为触摸按键IIC总线信号和触摸按键控制信号。按照规定的IIC总线协议，CPU对触摸按键芯片进行读操作。除供电管脚夕卜，触摸按键与CPU的接线都接IOK上拉电阻。下面介绍通过IDC20插座5而连接到CPU上的组件，当然，CPU直接连接到IDC20插座5的另一对应端。这些组件有采用RSM485S型芯片的RS485接口电路单元14、采用SIPEX3220型芯片的RS232接口电路单元17、以ZNE_100T型芯片为主芯片的以太网转换电路单元20、采用ULN2003型驱动芯片的继电器输出电路单元24和采用LM3526芯片的USB接口电路单元25。其中，前述元件通过所述的IDC20插座与作为CPU的LPC1766ARM单片机管脚连接关系为:
CPU的94号管脚连接SIPEX3220型芯片的SHDN控制端，CPU的98号管脚和99号管脚分别为UARTO的发送和接受管脚连接至SIPEX3220型芯片的TLIN端和RLOUT端，CPU按照规定的RS232通讯协议，与主机进行通讯。RS232接口电路单元17由SIPEX3220芯片和相应电容组成，完成异步串行通讯功能和CPU软件升级功能；SIPEX3220芯片的I脚接地，2-7脚分别接4个电容崩增压电容，8脚(6R)和13脚(6T)分别接DB9封装的RS232插座，U6的9脚(RX)和11脚(TX)接到CPU的UARTO ；DB9插座上的4脚接R36，为上电编程信号，R36另一端接3. 3V电源；iDB9插座上连接RS232串口线然后开机后，此时CPU首先进入编程状态，编程完毕，拔下RS232串口线重新上电后，CPU按照新编程的程序运行。GPRS模块连接CPU的UART1，通过软件实现无线传输。CPU的29号管脚、30号管脚作为所述USB接口电路单元25的USB数据线，CPU的36号管脚为供电检测管脚，CPU的33号管脚连接到所述LM3526芯片的ENB端，以控制USB总线的电源；按照规定的USB协议，在USB插座，即HOST上进行USB数据通讯，同时可接USB 小键盘，用于输入报表等操作。以太网转换电路单元20由ZNE_100T型芯片、RJ45插座和相关电阻、电容、LED发光管等组成。将ZNE_100T型芯片的6、7、9、10管脚定义为IP_TXD、IP_RXD、C0M_CFG和IP_/RST,分别是UART接口的发送和接收端口、模块配置、模块复位管脚，连接到CPU的UART3，CPU通过这四根线控制ZNE_100T型芯片通过RJ45插座实现以太网数据传输。ZNE_100T型芯片的1-4脚分别和RJ45插座的1、2、3、6脚连接，ZNE_100T型芯片的19、15脚为LED发光管的控制信号，分别对应网络连接指示和网络数据传输指示，中间有两个阻值为IK的R_LINK和R_ACT限流电阻。CPU的46号管脚和47号管脚分别连接至ZNE_100T型芯片的TXD端和RXD端，CPU的52号管脚和51号管脚分别连接至ZNE_100T型芯片的CFG端和RST端，为以太网模块UART数据线和控制线，接到以太网模块ZNE-1OOT相应管脚，按照规定的以太网协议，在RJ45插座进行以太网数据通讯。CPU的88号管脚 91号管脚为四路开关量输出，分别连接所述ULN2003型驱动芯片的对应输入端，驱动继电器输出开关量信号。继电器输出电路单元24采用ULN2003驱动芯片，来自CPU的两路继电器开关的控制信号，分别接到ULN2003的3、4号管脚，ULN2003的对应输出脚14、13号管脚接到Jl继电器和J2继电器线圈的一端，线圈的另一端接5V电源；JPl继电器输出两个无极性触点和一个公共端，用于控制自动量油装置中的电动执行器的开闭。CPU的65号管脚、64号管脚和66号管脚分别为第一路RSM485S型芯片的发送、接收和控制管脚，该485模块的9号管脚、8号管脚为485总线的A+和B-信号线。CPU的75号管脚、74号管脚和87号管脚分别为第二路485模块的发送、接收和控制管脚，CPU按照规定的RS485通讯协议，作为主机与从机进行通讯，从而将来自于自动量油装置中油气积算仪内的油气计量数据输入到熟传仪的存储器中，供生成报表使用。所述GPRS模块6与RS232接口电路单元17之间采用双向数据流结构连接，;所述RS485接口电路单元14、以太网转换电路单元20、继电器输出电路单元24和USB接口电路单元25的信号接口分别连接至外设接口面板8上的对应接口端。
本种数传仪的具体操作流程图如图4所示。在计量站内，工作人员可以操作本种数传仪来控制自动量油装置进行量油、量气。具体流程如下
首先，接收来自于积算仪的信号。即由CPU13通过UART端口经485通讯电路，接收积算仪所得到的分离器内液位信号。其次，控制电动执行器。即CPU13根据设定好的上限液位和下限液位与接收到的积算仪变送器液位信号对比，控制继电器输出电路单元24输出开关量信号，控制电动执行器的开启和关闭，使分离器液位获得相应的上升和下降。之后，开始计量计时。进行油井内产液量计量时，在液位达到下限时，CPU13通过晶振电路单元16开始计时，达到上限时停止计时；开始产气量的计量时，其过程与液量计量相反，在液位达到上限时开始计时，当液位达到下限时停止计时。之后，计算产量。即CPU13按照预设的程序和设定好的系数，自动换算产液量和产 气量。之后，录入报表。该步骤中录入的是其它采油参数，即由工作人员将相应其它采油参数的仪表读数通过仪器的触摸键盘或USB键盘输入到本采油日报界面中。之后，进行数据储存。即由CPU将量油数据与手工输入的采油参数按照IIC总线协议写入到本仪器的存储器单元中。最后，进行数据的导出与数据远传。即CPU将存储器单元中的报表数据按照IIC总线协议读出，可以通过USB接口电路单元向U盘导出，或者通过以太网模块传输至internet,或者通过与RS232总线单元连接的GPRS模块无线传输至上位主机,完成数据传输的功能。应用本发明的该种双键盘多功能数传仪后，具有提高油井计量精度、消除人为误差、减轻工人劳动强度，并可以防止出现单一通信模式发生故障，导致油田生产日数据采集与汇总信息缺失的特点。
权利要求
1. 一种数传仪，包括一个数传仪壳体(11)，在所述数传仪壳体(11)的外壁上固定有外设接口面板(8 )、电源接口( 9 )和开关(10 )，其特征在于所述仪器壳体(11)内固定有带按键和显示框的仪器操作面板(I)、触摸按键模块(2)、IXD320240CCW型IXD显示屏(3)、数传仪主板(4)、IDC20插座(5)、GPRS模块(6)和充电电池(7);所述外设接口面板(8)上开有USB接口、RS485接口、以太网接口和继电器控制信号输出接口 ；通过所述USB接口连接有一个USB键盘(12)； 所述数传仪主板(4)上集成有LPC1766ARM单片机、FM31256型存储器芯片、与前述存储器相配合的MC306型微机补偿晶体振荡器芯片、JTAG接口电路单元、采用CAT811S芯片的复位电路以及12MHZ的石英晶体振荡电路； 其中，前述元件与作为CPU的LPC1766ARM单片机管脚连接关系为，CPU的22号管脚和23号管脚连接所述石英晶体振荡电路，CPU的49号管脚和48号管脚分别作为FM31256型存储器芯片的IIC总线时钟和数据线，所述FM31256型存储器芯片的10号管脚和11号管脚分别对应连接MC306型微机补偿晶体振荡器芯片的XIN端和XOUT端；CPU的17号管脚连接所述CAT811S芯片的RST端，CPU的I号管脚、5号管脚和100号管脚分别连接至所述JTAG接口电路单元作为JTAG调试端口 ； 所述IDC20插座(5)上对应连接有采用RSM485S型芯片的RS485接口电路单元(14)、采用SIPEX3220型芯片的RS232接口电路单元(17)、以ZNE_100T型芯片为主芯片的以太网转换电路单元(20)、采用ULN2003型驱动芯片的继电器输出电路单元(24)和采用LM3526芯片的USB接口电路单元(25)； 其中，前述元件通过所述的IDC20插座(5)与作为CPU的LPC1766ARM单片机管脚连接关系为， CPU的94号管脚连接SIPEX3220型芯片的SHDN控制端，CPU的98号管脚和99号管脚分别连接至SIPEX3220型芯片的TLIN端和RLOUT端，CPU的29号管脚、30号管脚作为所述USB接口电路单元(25)的USB数据线，CPU的36号管脚为供电检测管脚，CPU的33号管脚连接到所述LM3526芯片的ENB端，以控制USB总线的电源； CPU的46号管脚和47号管脚分别连接至ZNE_100T型芯片的TXD端和RXD端，CPU的52号管脚和51号管脚分别连接至ZNE_100T型芯片的CFG端和RST端； CPU的88号管脚 91号管脚为四路开关量输出，分别连接所述ULN2003型驱动芯片的对应输入端，驱动继电器输出开关量信号； CPU的65号管脚、64号管脚和66号管脚分别为第一路RSM485S型芯片的发送、接收和控制管脚，该485模块的9号管脚、8号管脚为485总线的A+和B-信号线；CPU的75号管脚、74号管脚和87号管脚分别为第二路485模块的发送、接收和控制管脚，CPU按照规定的RS485通讯协议,作为主机与从机进行通讯； 所述GPRS模块(6)与RS232接口电路单元(17)之间采用双向数据流结构连接；所述RS485接口电路单元(14)、以太网转换电路单元(20)、继电器输出电路单元(24)和USB接口电路单元(25)的信号接口分别连接至外设接口面板(8)上的对应接口端。
全文摘要
一种数传仪,主要解决油田上没有此种专门用于计量间内进行量油控制和数据有效传送的装置的问题。其特征在于数传仪主板上集成有LPC1766单片机、FM31256芯片、MC306型芯片、JTAG接口电路单元、采用CAT811S芯片的复位电路以及12MHZ的振荡电路；IDC20插座上对应连接有RS485接口电路单元、采用SIPEX3220型芯片的RS232接口电路单元、以ZNE_100T型芯片为主芯片的以太网转换电路单元、采用ULN2003型驱动芯片的继电器输出电路单元和采用LM3526芯片的USB接口电路单元，前述元件通过IDC20插座与作为LPC1766ARM单片机连接。本种数传仪可实现自动量油控制功能，提供数据的多种远传方式，且可提高油井计量精度，确保油田生产日数据采集的可靠性。
文档编号G05B19/042GK102866655SQ20121037953
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者付强, 柴宁, 李显卓 申请人:大庆科瑞电子技术开发有限公司