基于rtu油井远程测控系统的数据采集与传输层软件设计

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1、基于RTU油井远程测控系统的数据采集与传输层软件设计基于RTU油井远程测控系统的数据采集与传输层软件设计引言.L.　　每一个油田都拥有众多的油气井,并且分布在山川旷野里，油气井的管理方式多为由人工每日值守，定时检查设备运行情况，记录相关数据。这种方式增加了用工人数，加大了护井工劳动强度，最重要的是影响对设备的监控。当抽油机、电泵出现微小故障时，往往很难被人工及时发现，从而得不到有效地防护与控制［9］。　　为了能有效地发现油井、地层、油藏的变化，可用油井远程测控系统,通过在抽油机上安装位移传感器和载荷传感器，

2、检测抽油机的工况，实时在线监测抽油机工作参数，及时发现故障并报警，及时维护。本文提出了一种基于RTU的油井远程测控系统的数据采集与传输层设计方案，并将该方案用于实际的井场应用中。　　1油井远程测控系统总体架构　　油井远程测控系统的总体架构如图1所示，整个测控系统的组网架构分为现场局域网、企业信息网两大部分。网络拓扑采用分层星型拓扑，是为了在中央测控室的中央测控服务器与现场局域网的各个测控代理服务器的测控对象之间建立更有效的连接方式。每个测控分站设测控代理服务器，实时发送或读取的井场设备数据先经测控代理服务器处理

3、后再并行传输到中央测控服务器，这样既让等级高的设备预警信号得到现场级的及时响应，又减轻了中央测控服务器处理数据的压力。Hz的工作频率，主要控制数据流的输入输出；采用具有2Mb存储能力的Norflash(EN29LV160AB)存储程序；用有128Mb存储能力的Nandflash(K9F2G08U0B)存储数据；利用AD转换器ADS7952采集8通道12位模拟数据；系统环境温度由温度传感器TMP100获得；考虑到ZigBee模块的接口以及有线方式下的长距离传输等因素，RTU的串行链路口为RS232及RS485；为与代

4、理测控服务器PC机相连，RTU采用DM9000实现以太网连接；RTU的初始配置信息采用E2PROM存储；RTU内还包含隔离电路、控制单元等几个部分。RTU的硬件框图如图2所示。　　　　3数据采集与传输层系统软件　　3.1数据采集与传输层通信协议　　Modbus通信协议已经非常广泛地应用于自动控制和通信领域中，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以实现通信。Modbus网络属于一种主从网络，允许一个主站和一个或多个从站通信。它采用命令/应答方式，每种命令报文都对应着一种应答

5、报文。网络中的每个从站都必须分配一个唯一的地址。主站发出的命令中含有要求访问的从站地址，只有具有该地址的从站才会对该命令响应。　　3.1.1Modbus/RTU通信协议　　RTU主/从站串口通信时，通常使用的是Modbus/RTU传输模式。在Modbus报文RTU帧中，如果两个字符之间的空闲间隔大于1.5个字符时间，那就认为报文帧不完整，此时接收站应该丢弃这个报文。时长至少为3.5个字符时间的空闲间隔将报文帧区分。RTU消息帧的典型格式如表1所列。　　　　表1Modbus/RTU消息帧典型格式　　　　　　地

6、址设备功能码数据CRC校验　　8bits8bits8nbits16bits　3.1.2Modbus/TCP通信协议　　Modbus/TCP是一种应用层的协议，上层为Modbus协议,下层为TCP协议，它规定了网络互联节点间的请求/应答的通信方式。帧格式必须严格遵守协议所规定的ADU(ApplicationDataUnit)格式，才能在以太网上实现数据的传输。图3所示即为Modbus/TCP的数据帧格式［3］。　　MBAP报文头(ModbusApplicationProtocolHeader)是TCP/IP

7、使用的专用报文头，用来识别Modbus的应用数据单元.L.。MBAP共有7个字节，其具体组成及含义如表2所列。　　国际互联网编号分配管理机构IANA(InterAssignedNumbersAuthority)专门为其赋予了一个TCP端口号502端口，利用TCP发送所有的Modbus/TCPADU［1］。　　3.1.3Modbus/TCP与ModbusRTU数据帧的区别　　Modbus/TCP虽然包括了从站地址、功能码和传输的数据，但是没有校验控制码，这是因为Modbus/TCP校验功能已经在下面的四层

8、如TCP/IP协议和链路层的校验机制得到了保证。　　3.2数据采集与传输层系统软件设计　　油井远程测控系统的数据采集与传输层主要完成的功能：传感器数据的采集、传输和对继电器的控制。图1中提到了两种常见的工作方式。在井场1中存在RTU主站和从站：主站主要负责对各从站进行轮询、数据打包和向上位机发送数据，从站主要负责数据的采集、继电器的控制和轮询命令的响应，