plc通信在智能钻柱系统中设计

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1、学兔兔www.xuetutu.coml匐似PLC通信在智能钻柱系统中的设计DesignofPLCcommunicationfortheintelligentdrilIstringsystem赖欣’。胡泽’，汪春浦i_AIXin‘，HUZe。。WANGChun-pu(1．西南石油大学电气信息学院，成都610500；2．川庆地质勘探开发研究院，成都610051)摘要：随着钻井领域和钻井技术的发展，传统测井方式的信息传输速度、效率已经无法满足需要。针对目前智能钻柱系统设计方案的特点，文中介绍了一种基于电力线载波技术(PLC)的智能钻柱信息通信系统。详细阐述了以RISE3401为核心的载波通信系统的

2、原理、设计方案及各主要组成模块的硬件设计和软件实现方法，实现了低压电力线上的数据传输。实验结果表明，该系统工作稳定、误码率低、抗干扰性好，具有一定的实用价值。关键词：PLC；智能钻柱；RISE3401中国分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1009-0134(2012)1(下)一0095—04Doi：1O．3969／J．issn．1009-0134．2012．1(下)．290引言实现电力和信息同步同线传输。电力线载波通信是利用电力线作为传输载体，1系统设计通过载波方式进行模拟或数字信号传输的一种传电力线载波通信系统结构框图如图1所示。输方式。它以电力线路为传输通道，不用额外布系统属于分

3、布式测控系统，主机设在地面，从机线，具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电设在井下。MCU作为控制单元用来控制调制解网建设同步等得天独厚的优点，所以具有较广阔调模块工作，耦合电路将载波信号加载到电力线的应用前景n】。正是电力线载波通信的这些优点，上并起到强电隔离和阻抗匹配的作用。待传输的将其应用于井下智能钻柱系统中。智能钻柱是智信号采用BPSK调制技术进行调制，调制后经载能钻井的必要构件也是智能钻井的关键技术之一，波发送电路放大滤波后，耦合到低压电力线网络，研发智能钻柱及其构件意义重大。智能钻柱可以从地面向井电力线下输送动力电能，同时实现地面与井下之间测控信号的随钻闭环几乎零时差的有线双向通

4、耦合电路耦合电路信，从根本上解决无线传输的缺陷及制约“瓶颈”。许多油接收发送放大气田需要钻水平井、多分支井电路发誉鏊大l地面电路l蓓电路通信l⋯等复杂结构井，并且较多使用}模块模块L一气体钻井和欠平衡钻井，不能ⅪsE3401电力线SE3401电力线使用泥浆脉冲的MWD，必须载波芯片载波芯片使用有线传输，才能使用引进二的地质导向的Geolink和满足MCUMCU旋转导向钻井、测井等先进技术的需要。利用电力线载波地面PC井下存储器／控制设备技术，通过智能钻柱在地面和井下建立双向数据传输通道，图1硬件结构框图收稿日期：2011-10-13基金项目：国家“863”计划子课题(2007AA090801

5、---03)；西南石油大学科技基金资助项目(2010XJZ201)作者简介：赖欣(1981一)，女，南充人，讲师，硕士，研究方向为智能仪器及自动化技术。第34卷第1期2012—1(下)【95l学兔兔www.xuetutu.com务llI》化经过电网传输到指定接收端；在接收端，先经过调由其内部的TransmitDSPBlock和ReceiveDSP耦合、滤波，将调制信号从电力线路上滤出，再Block完成。本系统选用嵌入式工作模式，此时经过解调还原成原信号。当系统需传送数据时，SPI模块成为RISE3401与MCU的通讯接口。通过MCU隔一定时间进行数据传送，并完成自动2．3电力线载波通信接口电

6、路设计更新。2．3．1耦合及接收电路2硬件设计图2是载波耦合及接收电路。耦合电路是载波信号的输入和输出通路，既2．1单片机主控单元可将向电力线发送的信号耦合到电力线上，又可单片机作为PLC电路中的一个核心部件，一方面MCU控制调制解调模块发送和接收数据，将从电力线上接收的信号耦合到通信板，同时起着隔离220V／50Hz工频的作用。耦合电路中，在保证系统正常工作；另一方面MCU作为电力线载波调制解调模块和PC机(或存储器)之间的电力线的L线串有一个0．22pF／275V聚酯电容，用数据通道，完成两者数据的传递。单片机采用来隔离50Hz交流电和通过有用的高频载波信号。STC89LE516，STC

7、89系列单片机拥有RISC型并有一个1：1耦合线圈以传输有用的载波信号，同8051内核，处理速度是8051的12倍，它是STC时起到隔离高压作用。TVS一8．5V(瞬变二极管)防公司推出的一款性价比很高的单片机。止快速冲击，保护后端电路。载波接收电路中，载波信号经过耦合电路从2．2电力线载波通信主芯片电力线上分离出来，从X_0UT进入，通过带通滤电力线载波通信主芯片采用瑞斯康威公司智波器和衰减控制电路进入RI