【正文】 芯片擦寫次數(shù)超過 100 億次后，還能和 SRAM 一樣讀 \寫。 FM31256 的時(shí)鐘精度可通過軟件校準(zhǔn)，將 00H地址的 CAL位（ D2）置位，時(shí)鐘進(jìn)入校準(zhǔn)模式，比較器輸出 512HZ 的頻率信號(hào)，并可通過設(shè)置 01H 地址的 CAL4CAL0 位確定校準(zhǔn)值。圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器不僅可顯示數(shù)字、字符等內(nèi)容，還能顯示漢字和任意圖形。其連接圖如圖 312。 圖 314 通訊電路 25 第 4 章 GPRS 通訊設(shè)計(jì) GPRS 系統(tǒng)概述 概述 雖然 GSM 提供了數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?。這給 GPRS 帶來了一個(gè)良好的發(fā)展機(jī)遇。少量數(shù)據(jù)的頻繁傳輸 。和現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)相比， GPRS 有幾個(gè)新特點(diǎn) : （ 1） GPRS 采用分組交換技術(shù)，高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令，優(yōu)化了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和無線資源的利用。 GPRS 也允許短消息業(yè)務(wù) (SMS)經(jīng) GPRS 無線信道傳輸。 （ 8） GPRS 的安全功能同現(xiàn)有的 GSM 安全功能一樣。 （ 11） 為了收發(fā) GPRS 數(shù)據(jù)， MS 會(huì)激活它所想用的分組數(shù)據(jù)地址 。 GPRS 的總體結(jié)構(gòu) GPRS 網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有 GSM 網(wǎng)絡(luò)中增加 GGSN 和 SGSN 來實(shí)現(xiàn)的，使得用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。圖 42說明了 GPRS 邏輯體系結(jié)構(gòu)。 SGSN 和 GGSN 利用 GPRS 隧道協(xié)議 (GTP)對(duì) IP 或 分組進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)傳輸。另外 GPRS 支持與基于 IP的網(wǎng)絡(luò)互通，當(dāng)在 TCP 連接中使用數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)， GPRS 提供 TCP/IP 報(bào)頭壓縮功能。 GPRS、 PTM 業(yè)務(wù)能夠提供一個(gè) 用戶將數(shù)據(jù)發(fā)送給具有單一業(yè)務(wù)需求的多個(gè)用戶的能力。所有的點(diǎn)對(duì)點(diǎn) PDP 協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PDU)將由 GTP 協(xié)議進(jìn) 行封裝。 GPRS骨干網(wǎng)最初是建立在 I。在 中對(duì) GTP 作了規(guī)范。用戶終端業(yè)務(wù)可以分為基于 PTP 的用戶終端業(yè)務(wù)和基于 PTM 的用戶終端業(yè)務(wù)。在有 GPRS 承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，GPRS 網(wǎng)絡(luò)管理可以提供 (或支持 )一系列的交互式電信業(yè)務(wù) ［ 23］ 。另外，從 MS 端到 GPRS 網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)接入點(diǎn)， Um 接口用于無線通信接入，而 R參考點(diǎn)用于信息的產(chǎn)生或接收。 SGSN 是GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，它與 MSC 處于 網(wǎng)絡(luò)體系的同一層。 28 圖 41 總體結(jié)構(gòu) 用戶設(shè)備通過串行或無線方式連接到 GPRS 終端上 。 （ 12） 用戶數(shù)據(jù)在 MS 和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間透明地傳輸，它使用的方法是封裝和隧道技術(shù)。其中的密碼設(shè)置程序的算法、密鑰和標(biāo)準(zhǔn)與目前 GSM 中的一樣，不過 GPRS 使用的密碼算法是專為分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸所優(yōu)化過的。它支持四種不同的 QOS 級(jí)別。時(shí)隙能為活動(dòng)用戶所共享，且向上鏈路和向下鏈路的分配是獨(dú)立的。 GPRS 不妨礙用戶的其他 GSM 業(yè)務(wù)。這也使全球 GPRS 設(shè)備市場(chǎng)日益升溫。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的增長，高速移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的市場(chǎng)需求越來越大。 MAX1487 的驅(qū)動(dòng)器擺率不受限制，可以實(shí)現(xiàn)最高 的傳輸速率。 主要的技術(shù)參數(shù)和系統(tǒng)： （ 1） 電源： VDD： +5V （ 2） 顯 示內(nèi)容： 192(列 ) X 64（行）點(diǎn) （ 3） 全屏幕點(diǎn)陣 （ 4） 其中指令 （ 5） 與 CPU 接口采用 8 位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和 8 跳控制線。 21 圖 38 時(shí)鐘電路 存儲(chǔ)電路 由于我們需要保存 30 天以上的數(shù)據(jù)采集信息，單靠單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)是不夠的，所以我們需要擴(kuò)展內(nèi)存，這里我們選用 24LC16B 芯片。通過這些寄存器操作，可實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘功能。 19 圖 35 繼電器保護(hù) 電路 電源電路 DSPIC33F 微控制器的內(nèi)核和 I/O 使用同一電源電壓，只需單電源 供電。電流傳感器 :用于檢測(cè)電機(jī)的電流。本裝置共采集 15路模擬量，采用自動(dòng)采樣和 TIMER3 觸發(fā)轉(zhuǎn)換的模式，在每個(gè)采樣周期內(nèi)觸發(fā)轉(zhuǎn)換一次，全部 15 路采樣結(jié)束后產(chǎn)生中斷并一次從 DMA RAM區(qū)讀取所有 15路數(shù)據(jù)。由于 DSPIC33F 具有強(qiáng)大的汁算能力和完善的控制功能，可單獨(dú)完成計(jì)算、控制、通信、人 機(jī)接口等功能，減少了器件數(shù)量，簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。對(duì)于 DSP 指令分別對(duì) 2 個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行尋址；而 MCU指令，數(shù)據(jù)空間可以整體作為 64KX8 位進(jìn)行尋址。 DSPIC33F 允許工作電壓177。 圖 31 監(jiān)控單元的 硬件模塊 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)系統(tǒng)主要用來完成抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的工作電壓、電流檢測(cè)、載荷位移的檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)到的結(jié)果判斷抽油機(jī)的工作狀態(tài)是否正常，此外，還可以通過人機(jī)對(duì)話鍵盤 /顯示器進(jìn)行參數(shù)的上下限設(shè)定、工作狀態(tài)的參數(shù)的顯示與存儲(chǔ)、故障保護(hù)及報(bào)警、控制故障參數(shù) 的遠(yuǎn)程串行通信等。在管理層 ,廠部和管理科室可以根據(jù)其權(quán)限 瀏覽生產(chǎn)信息報(bào)表。 監(jiān)控層位于采油隊(duì)監(jiān)控室 ,它負(fù)責(zé)監(jiān)控該井隊(duì)所有井口和抽油機(jī)的數(shù)據(jù) ,每個(gè)采油隊(duì)獨(dú)占一個(gè)數(shù)據(jù)中心。這里選用森蘭 SB60+/61+全能王矢量控制變頻器。如果出現(xiàn)電網(wǎng)電壓異常和電機(jī)負(fù)載過大等情況 ,控制器也可以發(fā)出指令 ,使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn) ,保護(hù)抽油機(jī)。工控機(jī)的選型 :工控機(jī)即 IPC 是一種加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī) ,它可以作為工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)層采用基于 GPRS 技術(shù)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。傳送相同的數(shù)據(jù)量，較短信息方式要便宜很多。 GPRS 允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。利用高檔微機(jī)強(qiáng)大的運(yùn) 算和數(shù)據(jù)處理能力和基于 PC 機(jī)平臺(tái)上方便高效的開發(fā)工具，來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)融合了多項(xiàng)新技術(shù)，是一套集現(xiàn)代電力技術(shù)、傳感器技術(shù)、 GPRS 移動(dòng)通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的新一代油田設(shè)備無線監(jiān)控管 理系統(tǒng)。由于數(shù)據(jù)量小，很難進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，影 響領(lǐng)導(dǎo)決策。采集一組數(shù)據(jù)只需 4 秒鐘，一個(gè)月的數(shù)據(jù)流量費(fèi)用僅僅只有 10 元左右， 100 口井也只有1000 多元，僅有 2021 多元，總共需要 40 多萬元，跟人工巡檢相比較，費(fèi)用只有其 1/3，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了企業(yè)成本，從而達(dá)到了減員增效的目的。特別適用于要求實(shí)時(shí)性的、大數(shù) 據(jù)量傳送的應(yīng)用場(chǎng)合。采用專線電路，不可能對(duì)所有大面積分散的數(shù)據(jù)采集子站進(jìn)行專線鋪設(shè)，更不能承擔(dān)高昂的運(yùn)行費(fèi)用 ［ 2］ 。另一種是采用通用 RTU(Remote Terminal Unit)， RTU 是一種遠(yuǎn)端測(cè)控單元裝置，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)信號(hào)、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。但由于受各種因素 (性能、成本、通信距離 )的限制，特別是不能解決在采油基層抽油井?dāng)?shù)目眾多、而 且分散范圍較廣這個(gè)問題，因而多數(shù)系統(tǒng)最終沒能進(jìn)入到實(shí)用階段。在這種大環(huán)境下，油田生產(chǎn)管理區(qū)采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，加強(qiáng)油井管理、降本增效，提高信息化管理和質(zhì)量管理水平具有重要意義。 GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)是使用最廣的能夠解決移動(dòng)通信與 IP 結(jié)合的技術(shù)方案，它可以充分利用 GSM 網(wǎng)絡(luò)，使運(yùn)營商 在 GSM 全國范圍內(nèi)推出移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 VI VII 目 錄 摘 要 ..................................................................... I ABSTRACT................................................................ III 前 言 ..................................................................... V 1 緒論 ................................................................... 1 論文選題的背景和意義 ..................................................................................... 1 抽油機(jī)的簡(jiǎn)介 ..................................................................................................... 2 抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過程及其現(xiàn)狀 ..................................................... 3 抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)優(yōu)點(diǎn) ......................................................................................... 5 論文主要完成的工作 ......................................................................................... 6 2 抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................................................................................................7 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ............................................................................................................. 7 系統(tǒng)組成 ............................................................................................................. 7 抽油機(jī)控制單元 .......................................................................................... 7 監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) .............................................................................. 8 遠(yuǎn)程通訊單元 .............................................................................................. 8 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ............................................................................................................. 9 管理層 ........................................................................................................ 10 監(jiān)控層 ........................................................................................................ 10 現(xiàn)場(chǎng)層 ........................................................................................................ 10 系統(tǒng)工作原理 ................................................................................................... 12 3 抽油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元的硬件設(shè)計(jì) .....................................................................................14 硬件組成模塊設(shè)計(jì) ........................................................................................... 14 硬件模塊電路設(shè)計(jì) ........................................................................................... 14 單片機(jī)的選擇 ............................................................................................ 14 前向通道 .................................................................................................... 17 后向通道 ..............................................