新型石油钻井多参数仪的研制

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1、华中科技大学硕士学位论文新型石油钻井多参数仪的研制姓名：覃永平申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：王耘波;高俊雄20070603华中科技大学硕士学位论文摘要石油钻井多参数仪是一种用于测量钻机各个系统运行参数的集成仪器仪表，通过它可掌握钻井状态，提高钻井效率，保证钻井质量，降低钻井成本，是钻井作业过程中必不可少的辅助仪器设备。首先，本文在设计新型多参数仪系统总体结构中，结合CAN总线及以太网的组网优势，确定了以CAN总线为底层传感器网络、以太网为上层数据处理监测网络的系统网络结构。传感器网络与数据处理网络之间通过CAN-以太网网

2、桥建立信息连接通道。上层数据处理网络主要由井区的参数PC、视频PC、值班室PC和远程的基站处理PC构成，各PC除了都具有数据处理功能外，还具有各自特定功能。接着，参照OSI开放模型，采用ARM7微控制器LPC2210、以太网控制器RTL8019、CAN总线控制器SJA1000设计了CAN-以太网网桥硬件电路，并将uC/OS-II嵌入式操作系统移植到该网桥上，在此基础之上，设计并完成网桥的软件系统，使之实现CAN总线与以太网间信息的交换。最后，采用模块化思想，将多参数仪底层软件系统划分为各个功能模块，主要包括系统初始化模块、网络数据采集模块、

3、传感器联网检测模块、数据处理模块、数据存储模块、命令发送模块、远程数据传输模块、远程文字交互模块。综合运用多进程与多线程、进程间通信、Linux及Windows操作系统间软件的移植、数据库、WebServer等多种编程技术将其一一实现。底层软件系统构成了多参数仪系统的数据处理通道。关键词：CAN总线以太网ARMuC/OS-IILinuxI华中科技大学硕士学位论文AbstractWellsite-multi-parametersinstrumentisusedwidelyfortestingtherunningparametersof

4、eachsubsystemofthedrillinginstrument,itprovidestheinformationofrealtimedrillingstate,improvestheefficiencyofdrilling,assurethequalityofdrillinganddecreasethecostofdrilling.Inaword,itplaystheveryimportantruleindrillingworkprocess.Inthisthesis,theframeworkofnewwellsite-multi

5、-parametersinstrumentcombinedwiththeadvantagesofCAN-busandEthernetisdesignedtoformtheinformationnetworksystem.Inthisnetwork,thebottomlevelisconstructedbyCAN-bus,thetoplevelisconstructedbyEthernet.CAN-EthernetNetworkBridgeisusedfortheinformationpassagewhichconnectwithCAN-bu

6、sandEthernet.Thetoplevelpartcontainsparameter-PC、video-PC、guard-PCandremotedatacenter.ThesePCsnotonlycompletedthedataprocessing,butalsoowneachonespecialfunction.AccordingtoOSIReferenceModel,thehardwareofCAN-EthernetNetworkBridgeisdesignedbyusingofARM7LPC2210microcontroller

7、、RTL8019EthernetcontrollerandCAN-busControllerSJA1000,andthen,EmbeddedoperatingsystemuC/OS-IIistransplantedtothebridge.Basedonthem,thesoftwaresystemofthebridgeisconstructed.ItcanexchangeinformationbetweenCANandEthernet.AdoptingtotheideasofModularsdesign,thebottomlevelsoftw

8、aresystemofmulti-parametersinstrumentisdividedintovariousfunctionalmodules,whicharethesys