SKDA硬件手冊(cè)

1、. SKD3000A硬件手冊(cè)SKD3000A硬件手冊(cè)新鄉(xiāng)22所1 系統(tǒng)概述11 儀器特征我所從事石油地面數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)的研制已有多年歷史，相繼開(kāi)發(fā)了SK88-1、SK88-3、SK88-4，PLWS，SKH-2000型數(shù)控測(cè)井儀，在油田得到了普遍好評(píng)。.我所最新開(kāi)發(fā)了SKD-3000系列多功能數(shù)控測(cè)井儀, 該系統(tǒng)吸取了前代數(shù)控測(cè)井儀的成功經(jīng)驗(yàn)，利用先進(jìn)的技術(shù)重新設(shè)計(jì)，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和作業(yè)能力。圖形操作界面，操作靈活，直觀。該系統(tǒng)具有如下特征： · 網(wǎng)絡(luò)化，分布式設(shè)計(jì)，資源共享，控制靈活，易于擴(kuò)展。 該系統(tǒng)配備兩臺(tái)P工控機(jī)，主要完成數(shù)據(jù)處理工作。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與前置采集機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。前置采

2、集機(jī)接收主機(jī)命令，控制系統(tǒng)硬件的工作， 利用雙口RAM及FIFO技術(shù)，與各信號(hào)處理卡快速交換數(shù)據(jù)，打包，傳給主機(jī)。前置機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)總線，使得接口標(biāo)準(zhǔn)化，易于擴(kuò)展。 該系統(tǒng)的硬件資源智能化，前置機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口很靈活地控制外設(shè)工作，使得系統(tǒng)具有更靈活的適應(yīng)性和可靠性。 · 測(cè)井軟件采用Windows操作系統(tǒng)，圖形操作界面，操作提示中英文相互切 換。深度標(biāo)示可公英制選擇。 · 多功能 具備常規(guī)、裸眼井、開(kāi)發(fā)生產(chǎn)井、射孔取芯功能及C/O比、GR能譜、地層傾角、井下電視等測(cè)井功能。12 主要技術(shù)指標(biāo)·主機(jī)：雙機(jī)配置：CPU：PIII-750以上內(nèi)存：128MB，硬盤(pán)10GB

3、軟驅(qū)：1.44， 光驅(qū)：48速以上 ZIP（250MB）·顯示器：兩個(gè)17SVGA彩色顯示器·信號(hào)通道：8道12位A/D通道1道12位高速A/D通道8道16位計(jì)數(shù)通道PCM通道（3502、3506、3508、WTC、TCC）·深度系統(tǒng)：深度采樣間隔：8、16、32、64、128、256、512點(diǎn)/米 或10、20、40、80、160、320點(diǎn)/米工作方式：馬丁代克雙輪在線式馬達(dá)，公英制切換·作業(yè)能力： 能配接83系列、3700系列、DDL3、AT+、CSU系列下井儀，完成裸眼測(cè)井、生產(chǎn)測(cè)井、射孔取芯作業(yè)。·軟件處理：測(cè)井方式：上測(cè)、下測(cè)、上/下

4、測(cè)、點(diǎn)測(cè)坐標(biāo)：線性或?qū)?shù)坐標(biāo)，對(duì)數(shù)坐標(biāo)可設(shè)為2、3、4個(gè)模出圖比例：1:20，1:50，1:100，1:200，1:500記錄格式：仿716計(jì)算機(jī)用戶帶格式、LIS格式事后處理：可完成測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的編輯、回放、再計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)直觀解釋?zhuān)壕邆渖澳鄮r、復(fù)雜巖性、生產(chǎn)測(cè)井解釋功能13 產(chǎn)品可靠性a 產(chǎn)品平均無(wú)故障工作時(shí)間：MTBF()1200hb 產(chǎn)品平均維修時(shí)間：MTTR0.5hc 產(chǎn)品連續(xù)工作時(shí)間：72h14 系統(tǒng)構(gòu)成141信號(hào)流程外部纜芯總線接線控制器采集機(jī)1 內(nèi)部信號(hào)線 網(wǎng)絡(luò) 記錄2記錄1主機(jī)1 主機(jī)2采集機(jī)2程控高壓1 高 串程控高壓2 行 壓 通 訊 交流高壓 線 兩臺(tái)主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線與前置采集機(jī)

5、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,采集機(jī)通過(guò)串型總線控制程控高壓電源和接線控制機(jī)箱,采集機(jī)通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)、地址總線與信號(hào)處理卡以雙口RAM、FIFO、串口、外設(shè)端口等形式交換數(shù)據(jù)。 注1：SKD-3000型數(shù)控測(cè)井儀為機(jī)箱備份，為雙高壓電源機(jī)箱、雙采集 機(jī)箱、雙記錄儀機(jī)箱、雙示波器機(jī)箱。 2：SKD-3000A型數(shù)控測(cè)井儀為插板備份，機(jī)箱為單套。142 結(jié)構(gòu)布局該系統(tǒng)的整體布局如下圖，由輸入電源隔離機(jī)箱，在線式UPS機(jī)箱，兩個(gè)程控直流高壓電源機(jī)箱，交流電源機(jī)箱（兩組交流），兩個(gè)工控機(jī)，兩個(gè)17彩顯，接線控制機(jī)箱，前置信號(hào)采集機(jī)箱，記錄儀機(jī)箱，示波器機(jī)箱組成。示 波 器高 壓 電 源顯 示 器顯 示 器采 集 箱控

6、制 箱鍵 盤(pán)鍵 盤(pán)記 錄 儀系 統(tǒng) 電 源計(jì) 算 機(jī)UPS電源計(jì) 算 機(jī)隔 離 電 源 SKD-3000A數(shù)控測(cè)井儀結(jié)構(gòu)布置圖1.4.2.1 隔離電源機(jī)箱該機(jī)箱完成外接電源與地面系統(tǒng)的隔離,主要由一個(gè)2KW的隔離變壓器和前面板指控元件組成。前面板的電壓、電流、頻率表頭指示輸入電源。加電步驟：1） 觀察輸入電源頻率，應(yīng)在48-50Hz范圍以內(nèi)，若偏差太大，應(yīng)調(diào)整外接電源頻率；2） 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，給系統(tǒng)供電；3） 打開(kāi)風(fēng)扇開(kāi)關(guān)，給機(jī)架通風(fēng)系統(tǒng)供電；4） 打開(kāi)照明開(kāi)關(guān)，給機(jī)架后照明燈開(kāi)關(guān)。！注意事項(xiàng)：在打開(kāi)系統(tǒng)總電源開(kāi)關(guān)前，務(wù)必觀察外接電源頻率、電壓。1.4.2.2 UPS電源機(jī)箱該機(jī)箱由一個(gè)2KW

7、的在線式UPS組成,給主機(jī)系統(tǒng)、采集機(jī)箱、接線控制機(jī)箱等提供電源，前面板的電源開(kāi)關(guān)為UPS輸入開(kāi)關(guān)，打開(kāi)該開(kāi)關(guān)，然后按下UPS電源開(kāi)關(guān)，UPS工作，前面板AC與FULL指示燈亮，當(dāng)輸入電斷開(kāi)時(shí)，AC與FULL指示燈滅，并伴有斷續(xù)報(bào)警。后面板有一個(gè)鈕子開(kāi)關(guān)，控制機(jī)箱的輸出選擇，開(kāi)關(guān)打在“上”，輸出為市電短接，開(kāi)關(guān)打在“中”，輸出切斷，開(kāi)關(guān)打在“下”，輸出為UPS提供。加電步驟：1） 電源選擇鈕子開(kāi)關(guān)打在UPS位；2） 打開(kāi)輸入電源開(kāi)關(guān)；3） 打開(kāi)UPS電源開(kāi)關(guān)。1.4.2.3 直流高壓電源機(jī)箱系統(tǒng)提供兩臺(tái)直流高壓電源器箱,每一個(gè)機(jī)箱提供三路0-300V/1.5A直流高壓,工作方式分為程控和手動(dòng),

8、程控電源分辨率為±0.2V和1mA,前面板數(shù)碼表頭指示電源輸出電壓、電流，左、右各兩個(gè)插孔可用于自身檢查或外引。1.4.2.4 交流高壓電源機(jī)箱該機(jī)箱提供兩路0-300V/1.5A交流高壓和110V井口馬達(dá)電源，用于下井儀交流供電、交流推靠和井口馬達(dá)供電。1.4.2.5 綜合控制箱該機(jī)箱由接線控制、模擬信號(hào)卡、低壓電源卡、電極卡、聲幅邏輯卡等部分組成，接線控制完成下井高壓的控制、纜芯轉(zhuǎn)換、信號(hào)分離、下井交流指示；低壓電源卡為系統(tǒng)提供±12V和5V低壓；電極卡完成電極供電與電極道、SP道的采集；模擬信號(hào)卡產(chǎn)生各種下井儀模擬信號(hào)，供系統(tǒng)自檢；聲幅邏輯卡產(chǎn)生聲幅測(cè)井儀的邏輯控制信

9、號(hào)及交流微球測(cè)井儀的井徑恒流供電。1.4.2.6 采集機(jī)箱該機(jī)箱由前置采集機(jī)與各種信號(hào)處理卡組成,采集機(jī)接收上位機(jī)的命令,完成對(duì)硬件電路的控制,并對(duì)處理信號(hào)進(jìn)行采集,將數(shù)據(jù)打包,傳給主機(jī)。信號(hào)處理卡接收采集機(jī)的命令，完成測(cè)井信號(hào)的預(yù)處理。1.4.2.7 示波器單元系統(tǒng)提供一臺(tái)經(jīng)改造的日立示波器,主要用于對(duì)信號(hào)處理卡的測(cè)試點(diǎn)波形的觀察。當(dāng)面板上的工作指示燈亮?xí)r，用于內(nèi)部信號(hào)的觀察；平時(shí)工作指示燈滅，可利用示波器探頭進(jìn)行儀器檢測(cè)與維修。示波器九針插座定義如下： 1 Y1 2 Y2 3 EXT 4 Z（增輝） 5 DN（聲波） 6 12V控制 7、8、9 地1.4.2.8 后機(jī)架通風(fēng)與照明單元在機(jī)架

10、后部安裝有排風(fēng)電扇和照明指示燈,用于通風(fēng)和儀器后部接線。該部分受隔離電源機(jī)箱面板上的通風(fēng)與照明開(kāi)關(guān)控制。 后機(jī)架插座定義：1 XS08、XS04（七芯公座）：機(jī)架風(fēng)扇電源2 XS09（4芯公座）：系統(tǒng)總電源入3 XS00（10芯母座）：外部電纜4 XS01（7芯母座）：外部井口馬達(dá)5 XS02（19芯母座）：與絞車(chē)面板連接的深度信號(hào)6 XS03（3芯母座）：絞車(chē)面板交流220V供電電源2 綜合控制機(jī)箱 2.1 概述該機(jī)箱由接線控制、模擬信號(hào)卡、低壓電源卡、電極卡、聲幅邏輯卡等部分組成。接線控制部分完成下井高壓的控制、纜芯轉(zhuǎn)換、信號(hào)分離、下井交流指示；低壓電源卡為系統(tǒng)提供±12V和5V

11、低壓；電極卡完成電極供電與電極道、SP道的采集；模擬信號(hào)卡產(chǎn)生各種下井儀模擬信號(hào)，供系統(tǒng)自檢；聲幅邏輯卡產(chǎn)生聲幅測(cè)井儀的邏輯控制信號(hào)及交流微球測(cè)井儀的井徑恒流供電。2.2 前面板指控功能綜合控制箱前面板示意圖 1交流電流、射孔電壓指示表頭 7. 機(jī)箱電源開(kāi)關(guān) 2工作狀態(tài)指示燈 8. 交流電源中心抽頭插孔3纜芯轉(zhuǎn)換撥碼開(kāi)關(guān) 9. 電法供電輸出插孔4內(nèi)部纜芯插孔 10. 射孔手動(dòng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)5外部電纜插孔 11. 射孔控制鑰匙開(kāi)關(guān) 6機(jī)箱輸入電源保險(xiǎn) 12. 工作選擇開(kāi)關(guān) 各部分作用如下:1) 交流1、交流2表頭分別指示兩組交流的供電電流；兩個(gè)電流表量程指示選擇開(kāi)關(guān)，用于控制電流表量程，平時(shí)電流表量程

12、為0-300mA,開(kāi)關(guān)按下時(shí)，電流表量程為0-3A；直流電壓表用于指示射孔充電電壓。2）工作狀態(tài)指示燈分別指示電源工作狀態(tài)及控制狀態(tài)。其中控制與模擬指示燈平時(shí)為閃爍狀態(tài)，當(dāng)接收主機(jī)命令，完成某種功能時(shí)，模擬指示燈熄滅，控制指示燈停止閃爍一會(huì)兒。 3）纜芯換接開(kāi)關(guān)，為一組撥碼開(kāi)關(guān)，面板上的18位置表示內(nèi)部的18纜芯，第9號(hào)撥碼開(kāi)關(guān)為電極方波供電的B極輸出控制，其上數(shù)據(jù)為B極接到外部纜芯的號(hào)數(shù)。開(kāi)關(guān)上的數(shù)碼指示該線接至外部纜芯的號(hào)數(shù)，如3號(hào)開(kāi)關(guān)指示5，表示內(nèi)部纜芯3接至外部纜芯的5線。操作撥碼開(kāi)關(guān)時(shí)，切記應(yīng)將高壓電源（包括直流高壓和交流高壓）斷電，僅僅將信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)撥在纜測(cè)檔是不能將內(nèi)部高壓電源斷

13、電的，以保證操作上的安全。一般在選擇測(cè)井項(xiàng)目后, 應(yīng)立即檢查撥碼開(kāi)關(guān)的聯(lián)接情況（此時(shí)，屏幕上提示有撥碼開(kāi)關(guān)的正確接法）, 在保證正確無(wú)誤后, 方可向下井儀供電。 4) 纜芯檢測(cè)孔，共兩排，每排8個(gè)插孔，其中17分別對(duì)應(yīng)纜芯的17，8為地面電極，最后一個(gè)黑色插孔為地，上部的一排接內(nèi)部纜芯，下部的一排接外部纜芯，當(dāng)面板上的工作方式開(kāi)關(guān)置于“纜測(cè)”時(shí)，兩排孔不連通，可用于檢測(cè)電纜或進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)纜芯的聯(lián)接（此時(shí)，上下兩排孔可通過(guò)外接導(dǎo)線任意聯(lián)接）。當(dāng)置于“測(cè)井檔”時(shí), 兩排孔通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)連通。利用這兩排插孔, 可以方便地測(cè)量下井電壓或信號(hào)情況。8）CT1、CT2插孔為兩組交流輸出變壓器的中心抽頭，用于變

14、壓器中心抽頭供電時(shí)的檢測(cè)。9）電法供電檢測(cè)孔為電法恒流供電的A、B輸出，用于電法供電輸出檢查和電法刻度。 10）射孔手動(dòng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)為射孔時(shí)的最后一道控制，當(dāng)射孔工作選擇開(kāi)關(guān)打在射孔檔時(shí)，并且程序控制了射孔電源工作，按下點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，射孔頻率高壓加到外部1#電纜上。 11）工作選擇開(kāi)關(guān)用于選擇纜芯連接方式，安全檔時(shí)，外部電纜短路到地，使得下井儀處于安全狀態(tài)；測(cè)井檔時(shí)，外部電纜通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)與內(nèi)部纜芯相連，進(jìn)行實(shí)際測(cè)井，撥碼開(kāi)關(guān)起纜芯轉(zhuǎn)接作用；纜測(cè)檔時(shí)，外部電纜懸空，供纜芯檢測(cè)使用。 2.3 工作原理 接線控制部分由前面板指控元件、繼電器控制卡、繼電器卡、接線控制顯示板組成。電路原理參見(jiàn)接線控制機(jī)箱電路圖

15、BK2.088.008DL、繼電器板電路圖BK2.509.023DL、繼電器控制板電路圖BK2.509.024DL、接線控制顯示板電路圖BK2.927.091DL。 原理框圖如下： 綜合控制箱原理框圖外部電纜經(jīng)過(guò)工作選擇開(kāi)關(guān)，進(jìn)入纜芯轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其中1#纜芯經(jīng)過(guò)射孔選擇開(kāi)關(guān)后，接到纜芯轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。纜芯轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由九個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)組成，它的作用是通過(guò)人工的控制，使各種井下儀對(duì)測(cè)井電纜使用的不同接法轉(zhuǎn)接到本系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電纜使用接法中去。繼電器板完成下井高壓的控制、纜芯信號(hào)和模擬源信號(hào)的選擇，然后將信號(hào)送往采集機(jī)箱的信號(hào)處理卡。繼電器控制板通過(guò)串型總線接收采集機(jī)命令，產(chǎn)生繼電器控制信號(hào)和射孔頻率高壓。接線控制顯

16、示板用于指示低壓電源和板卡的工作狀況。2.3.1 繼電器控制板、繼電器板原理利用單片機(jī)89C51做智能控制單元，通過(guò)RS232接口，接收采集機(jī)命令，控制繼電器矩陣完成下井高壓的控制。其原理框圖如下： 內(nèi)部纜線 繼電器矩 陣鎖存驅(qū)動(dòng)單片機(jī) 電平轉(zhuǎn)換 主機(jī)1串口總線 RXD 外部 TXD 纜芯 下井高壓2.3.1.1串型接口單元該單元可與兩個(gè)采集主機(jī)進(jìn)行串型通訊，采用呼叫與應(yīng)答的通訊方式，接收主機(jī)命令。通訊接口電路采用專(zhuān)用串口接口芯片MAX232，該芯片由雙路串口電平轉(zhuǎn)換電路組成，內(nèi)部自行產(chǎn)生正、負(fù)12V電源，接口電路簡(jiǎn)單可靠，具體電路如下： 雙主機(jī)與從機(jī)串型接口電路圖 從上圖可知，利用四個(gè)二極管

17、和一片MAX232可完成一個(gè)從機(jī)與兩個(gè)主機(jī)的串型通訊。平時(shí)主機(jī)串口的RXD處于邏輯“1”（-12V電平），串型通訊時(shí)，先變?yōu)檫壿嫛?”（+12V電平），隨后輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)主機(jī)通訊時(shí)，該主機(jī)通訊線上的二極管導(dǎo)通，另一條TXD線上的二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，不對(duì)通訊主機(jī)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。2.3.1.2 控制電路單元利用89C51的P0口做數(shù)據(jù)總線，P2口做地址總線，WR做控制總線，將控制數(shù)據(jù)鎖入鎖存器HC273內(nèi)，組成7 * 8 位繼電器控制電路，每一路控制相應(yīng)纜芯的加電形式和高壓輸入，根據(jù)主機(jī)命令可任意改變纜芯的加電形式，控制非常靈活。P1口作為狀態(tài)輸出口,控制射孔、取芯、點(diǎn)火、換檔控制和控制卡的狀態(tài)

18、指示。由于控制繼電器多，動(dòng)作時(shí)容易出現(xiàn)干擾，造成控制失靈，在此利用軟件延時(shí)的方法，使繼電器分時(shí)動(dòng)作，并采用加電時(shí)先使纜芯控制方式繼電器動(dòng)作，最后將高壓繼電器動(dòng)作；斷電時(shí)先將高壓斷開(kāi)，再將控制方式繼電器斷開(kāi)，因此可有效地解決繼電器動(dòng)作時(shí)的干擾。2.3.1.3 頻率高壓產(chǎn)生單元 該單元由D20、D21、D22、V3、V4、T1組成，D20與外圍元件組成振蕩電路，調(diào)節(jié)RP1可以改變振蕩頻率，振蕩信號(hào)經(jīng)D22整形，產(chǎn)生兩路相位相反的方波信號(hào)，經(jīng)D21驅(qū)動(dòng)，順序控制兩個(gè)IGBT功率管的導(dǎo)通，變壓器T1的中心抽頭加上直流高壓時(shí)，在變壓器次極將產(chǎn)生頻率高壓，通過(guò)控制機(jī)箱前面板的射孔選擇開(kāi)關(guān)，直接加到外部1#

19、電纜上。直流三高壓平時(shí)通過(guò)R11功率電阻，對(duì)高壓電容充電，當(dāng)控制板接收到射孔命令時(shí)，控制繼電器K1、K2導(dǎo)通，射孔電路加電工作，產(chǎn)生振蕩頻率，這時(shí)按下前面板的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，高壓電容通過(guò)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)和K1繼電器，加到變壓器T1的中心抽頭，產(chǎn)生頻率高壓。2.3.1.4 下井高壓控制方式 a. 纜芯交流高壓加電控制 電源系統(tǒng)提供兩路交流，一組作為主交流，另一組作為副交流，主交流通過(guò)主機(jī)命令可以加到4#、6#（常規(guī)測(cè)井方式）或1#、4#（特種測(cè)井方式），作為下井儀的工作電源，繼電器K18、K42、K41控制1#、4#、6#上的主交流加電；副交流通過(guò)主機(jī)命令可以加到1#或3#或CT對(duì)10#上，作為某些特種下井儀

20、的交流推靠電源，繼電器K19、K40、K15控制1#、3#、CT的副交流加電。 b. 纜芯直流高壓加電控制 直流高壓電源系統(tǒng)提供三路穩(wěn)壓電源，分別為直流1、直流2、直流3。通過(guò)主機(jī)命令，三路直流高壓可以靈活地加到1#、2#、3#、5#、7#和CT上，完成下井儀的直流供電、換擋及推靠。經(jīng)過(guò)繼電器矩陣控制后，直流1和直流2控制為單端對(duì)地形式，可為正、負(fù)極性；直流三為懸浮形式，可加到1#、2#、3#、5#、7#、10#的任意兩個(gè)纜芯上。繼電器K21、K26、K31、K36、K2、K6、K49分別為1#、2#、3#、5#、7#、CT、10#各路直流加電總控制，K22、K23、K24為1#通路直流加電高

21、壓選擇控制；K27、K28、K29為2#通路直流加電高壓選擇控制；K32、K33、K34為3#通路直流加電高壓選擇控制；K37、K38、K39為5#通路直流加電高壓選擇控制；K3、K4、K5為7#通路直流加電高壓選擇控制；K7、K8為CT通路直流加電高壓選擇控制；K9為10#通路直流3加電極性選擇控制；c. 高壓電源總輸入控制每一路高壓加到纜芯之前，都有總輸入控制。K17為交流1輸入控制繼電器，交流1用于下井儀的供電；K16為交流2輸入控制繼電器，交流2被控制為對(duì)地供電，主要用于下井儀推靠；K13、K14繼電器為直流1的輸入控制，K13為直流1加電輸入控制，K14控制直流1的極性；K11、K1

22、2繼電器為直流2的輸入控制，K11為直流2加電輸入控制，K12控制直流2的極性；K10為直流3加電輸入控制，直流3主要被控制為懸浮供電。d. 內(nèi)部纜芯保護(hù)控制 繼電器K45、K46、K47為內(nèi)部纜芯保護(hù)繼電器，當(dāng)往外部纜芯供直流高壓時(shí)，由于電容上的電壓不能突變，必將有瞬間高壓尖脈沖到內(nèi)部纜芯，利用K45、K46、K47的延遲動(dòng)作，可以避開(kāi)高壓尖脈沖，對(duì)后級(jí)電路起到保護(hù)作用。e. 測(cè)井信號(hào)與模擬源信號(hào)選擇控制 繼電器K43、K44、K48為信號(hào)選擇控制繼電器，平時(shí)內(nèi)部纜芯與外部纜芯接通，用于測(cè)井信號(hào)處理，當(dāng)K43、K44、K48動(dòng)作時(shí)，內(nèi)部纜芯與模擬源輸出信號(hào)相通，可用于系統(tǒng)自檢。2.3.2 接

23、線控制顯示板原理接線控制顯示板用于指示低壓電源和板卡的工作狀況。它可指示低壓+5V、+12V、-12V的輸出以及模擬源、控制卡、電法卡的工作狀態(tài)、射孔、取芯、點(diǎn)火、換檔高壓控制狀態(tài)；模擬源卡、控制卡燈平時(shí)為閃爍狀態(tài)。當(dāng)控制卡接收主機(jī)命令時(shí)，控制卡指示燈會(huì)停止閃爍，或亮、或滅，等控制卡完成控制后，指示燈又繼續(xù)閃爍；當(dāng)模擬源卡接收主機(jī)命令，產(chǎn)生模擬信號(hào)時(shí)，指示燈滅，當(dāng)接收到復(fù)位命令后，指示燈又繼續(xù)閃爍。2.4 綜合控制箱總線母板 綜合控制箱內(nèi)部的所有信號(hào)卡都插在總線母板上，總線母板上有七個(gè)98芯插座，最左邊的一個(gè)插座為顯示電源板專(zhuān)用插座，右邊的六個(gè)插座為總線插座，總線插座的總線定義如下表：SKD-

24、3000A 綜合控制箱信號(hào)卡總線定義表輸入輸出信號(hào)名稱插 腳插 腳信號(hào)名稱輸入輸出模擬地B1A1模擬地?cái)?shù)字地B2A2數(shù)字地輸入12V（+）繼電器B3A312V（+）繼電器輸入輸入12V（+） 電路B4A412V（+） 電路輸入輸入12V（-） 電路B5A512V（-） 電路輸入輸入5VB6A65V輸入輸入TXD1（采集機(jī)1）B7A7RXD1（采集機(jī)1）輸出輸出模擬源卡狀態(tài)B8A8示波12V控制輸出輸出電極恒流卡狀態(tài)B9A9輸出輸出射孔工作狀態(tài)B10A10聲幅模擬同步輸入輸出取芯工作狀態(tài)B11A11聲速模擬同步 RE輸入輸出換擋工作狀態(tài)B12A12聲速模擬同步 TM輸入輸出點(diǎn)火工作狀態(tài)B13A1

25、3示波器觀察Y1輸入控制卡狀態(tài)B14A14示波器觀察Y2輸出模擬源信號(hào) CTB15A15內(nèi)部信號(hào)線 CT輸出輸出模擬源信號(hào) 7#B16A16內(nèi)部信號(hào)線 7#輸出輸出B17A17內(nèi)部信號(hào)線 6#輸出輸出模擬源信號(hào) 5#B18A18內(nèi)部信號(hào)線 5#輸出輸出B19A19內(nèi)部信號(hào)線 4#輸出輸出模擬源信號(hào) 3#B20A20內(nèi)部信號(hào)線 3#輸出輸出模擬源信號(hào) 2#B21A21內(nèi)部信號(hào)線 2#輸出輸出模擬源信號(hào) 1#B22A22內(nèi)部信號(hào)線 1#輸出TXD2（采集機(jī)2）B23A23RXD2（采集機(jī)2）輸入8#（地面電極）B24A248#（地面電極）輸入輸入纜芯7#B25A25纜芯7#輸入輸入纜芯 6#B26

26、A26纜芯 6#輸入輸入纜芯 5#B27A27纜芯 5#輸入輸入纜芯 4#B28A28纜芯 4#輸入輸入纜芯 3#B29A29纜芯 3#輸入輸入纜芯 2#B30A30纜芯 2#輸入輸入纜芯 1#B31A31纜芯 1#輸入輸出AC10V1B32A32AC10V1輸出輸出電法恒流源（+）B33A33射孔點(diǎn)火控制輸出輸出電法恒流源（-）B34A34電法恒流源（-）輸出輸入射孔頻率高壓B35A35射孔頻率高壓輸入輸入射孔充電電容（+）B36A36射孔充電電容（+）輸入輸入射孔充電電容（-）B37A37射孔充電電容（-）輸入輸入AC1B38A38AC1輸入輸入AC1B39A39AC1輸入輸入CT1B40

27、A40CT1輸入輸入AC2B41A41AC2輸入輸入AC2B42A42AC2輸入輸入CT2B43A43CT2輸入輸入DC1+B44A44DC1+輸入輸入DC1-B45A45DC1-輸入輸入DC2+B46A46DC2+輸入輸入DC2-B47A47DC2-輸入輸入DC3+B48A48DC3+輸入輸入DC3-B49A49DC3-輸入SKD-3000A綜合控制箱電源板插座定義表：輸入輸出信號(hào)名稱插 腳插 腳信號(hào)名稱輸入輸出數(shù)字地B1A1模擬地?cái)?shù)字地B2A2數(shù)字地B3A3輸出12V（+）B4A412V（+）輸出輸出12V（-）B5A512V（-）輸出輸出5VB6A65V輸出B7A71#恒流供電輸出B8A

28、81#恒流供電輸出2#恒流供電輸出B9A92#恒流供電輸出3#恒流供電輸出B10A103#恒流供電輸出5#恒流供電輸出B11A115#恒流供電輸出B12A12恒流輸出控制B13A13恒流輸出控制B18A18B19A19B20A20B21A21B22A22B23A2312V電路交流輸入1B24A2412V電路交流輸入1B25A25B26A2612V電路交流輸入2B27A2712V電路交流輸入2B28A28B29A29+12V電路交流輸入B30A30+12V電路交流輸入B31A31+12V電路交流輸入B32A32+12V電路交流輸入B33A33B34A34B35A35B36A36B37A37B38

29、A38-12V電路交流輸入1B39A39-12V電路交流輸入1B40A40-12V電路交流輸入2B42A42-12V電路交流輸入2B43A43B44A445V電路交流輸入1B45A455V電路交流輸入1B46A46B47A475V電路交流輸入2B48A485V電路交流輸入2B49A492.5 串型通訊原理2.5.1 實(shí)現(xiàn)方法 采集機(jī)作為主機(jī)，程控直流高壓電源板、繼電器控制板、模擬源板、聲幅邏輯卡、電極卡作為從機(jī)，采集機(jī)與程控直流高壓電源板采用主從式單向串行通訊方式，與繼電器控制板、模擬源板采用主從式雙向通信方式。采集機(jī)與電極卡串行通訊的波特率為19200BPS，和其他板卡串行通訊的波特率為48

30、00BPS。 a) 51系列單片機(jī)串行通信功能的實(shí)現(xiàn) 51系列單片機(jī)通信方式由特殊功能寄存器SCON中的SM1，SM0來(lái)設(shè)定。方式2或方式3均是9位UART方式，SCON中SM2為方式2或3的多機(jī)通信控制位。當(dāng)工作于方式2或3時(shí)，若SM2=1，當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)RB8為0時(shí)，不激活接收中斷。當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)RB8為1時(shí)，數(shù)據(jù)進(jìn)入接收緩沖器SBUF中，并向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)。若SM2=0，不管第9位數(shù)據(jù)是1還是0，均接收到SBUF中并產(chǎn)生中斷申請(qǐng)。第9位數(shù)據(jù)來(lái)自于SCON特殊功能寄存器，可編程，用于區(qū)別發(fā)送的是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。為1時(shí)作為地址幀，為0時(shí)作為數(shù)據(jù)幀。SCON各位的定義如下：D

31、7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI具體的通訊過(guò)程如下：1 各從機(jī)上電初始化時(shí)將SM2置為1，處于只接收地址幀的狀態(tài)。2 主機(jī)發(fā)出一幀地址信息，其中包含1位起始位，8 位地址，第10位為1，以表示發(fā)送的是地址，第11位為停止位。3 各從機(jī)接收到地址幀后，將該地址與本身地址相比較。4 被尋址的從機(jī)清除其SM2，未被尋址的其他從機(jī)仍維持SM2=1不變。5 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)或其他控制信息（此時(shí)第10位為0），對(duì)于已被尋址的從機(jī)，因SM2=0，故可以接收主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)幀信息。而對(duì)于其他從機(jī)，因SM2維持為1，對(duì)主機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)幀將不予理睬

32、，直至發(fā)來(lái)新的地址幀。6 地址FFH是對(duì)所有從機(jī)起作用，命令所有從機(jī)將SM2置為1（該步可不要）。7 當(dāng)主機(jī)改為與另外從機(jī)聯(lián)系時(shí)，可再發(fā)出地址幀尋址其從機(jī)，而先前被尋址過(guò)的從機(jī)在分析出主機(jī)是對(duì)其他從機(jī)尋址時(shí)，恢復(fù)SM2=1，對(duì)隨后主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)幀不予理睬。 b) PC機(jī)模擬單片機(jī)進(jìn)行多機(jī)通信的功能主從或多機(jī)通信中，單片機(jī)能方便地實(shí)現(xiàn)主從式多機(jī)通信，其多機(jī)通信控制位SM2和可編程的第9位數(shù)據(jù)起到了關(guān)鍵性作用，SM2 的作用體現(xiàn)在從機(jī)上，主機(jī)只需考慮可編程的第9位。PC機(jī)的串行通信接口是以INS8250為核心部件組成的，不能簡(jiǎn)單方便地設(shè)置第9位，但通過(guò)軟件的方法，可以模擬單片機(jī)實(shí)現(xiàn)可程控的第9位。

33、8250可發(fā)送11位數(shù)據(jù)幀，格式如下： 起始位 D0-D7 奇偶位 停止位51系列單片機(jī)方式2或3時(shí)數(shù)據(jù)幀格式如下： 起始位 D0-D7 TB8（RB8） 停止位8250中通訊線路控制寄存器定義如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DLAB SB SP EPS PEN STB WLS1 WLS0DLAB： 除數(shù)寄存器訪問(wèn)允許，1為允許，0為禁止SB： 中斷設(shè)定， 1為中止，0為正常D5D4D3： 奇偶校驗(yàn)，分別為“保持”、“類(lèi)型”、“允許” 000：無(wú)校驗(yàn)，001：奇校驗(yàn)，011：偶校驗(yàn) 101：恒為1， 111：恒為0STB：停止位，0：1位，1：2位，5位數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)設(shè)為1

34、.5位WLS1，WLS0：字長(zhǎng)選擇：00：5位，01：6位，10：7位，11：8位由此看出，PC機(jī)可設(shè)定這樣的串行通信數(shù)據(jù)格式： 1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位奇偶校驗(yàn)位，1位停止位 共11位若奇偶校驗(yàn)控制位恒為1則代表地址幀，而恒為0則代表數(shù)據(jù)幀。例如：若需8250發(fā)送數(shù)據(jù)幀的奇偶校驗(yàn)位為1，只需執(zhí)行： MOV DX，3FBH ；通信線路控制寄存器地址 MOV AL，2BH ；數(shù)據(jù)格式：起始位，D0-D7，1，停止位 OUT DX，AL 若需8250發(fā)送數(shù)據(jù)幀的奇偶校驗(yàn)位為0，只需執(zhí)行： MOV DX，3FBH ；通信線路控制寄存器地址 MOV AL，3BH ；數(shù)據(jù)格式：起始位，D0-D7，0

35、，停止位 OUT DX，AL2.5.2 通訊約定2.5.2.1上位機(jī)發(fā)送規(guī)程：1 發(fā)地址楨（TB8=1）；2 等待從機(jī)回答；3 判斷回應(yīng)地址相符否？（若不相符，發(fā)地址FF，復(fù)位從機(jī)，然后重新聯(lián)絡(luò)。若三次聯(lián)絡(luò)不上，則報(bào)錯(cuò)）；4 地址相符，置TB8=0，發(fā)控制命令；5 發(fā)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；6 發(fā)數(shù)據(jù)。2.5.2.2 從機(jī)接收規(guī)程：1 初始化；2 等待主機(jī)聯(lián)絡(luò)；3 若接收到主機(jī)地址幀，是否與本機(jī)地址相符，不符則返回等待重新接收；4 地址相符則清SM2=0，并將本機(jī)地址返回給主機(jī)；5 等待接收主機(jī)命令6 是復(fù)位命令，置SM2=1，返回；7 不是復(fù)位命令，則準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；8 接收數(shù)據(jù)；9 數(shù)據(jù)接收完畢，置S

36、M2=1，返回。2.5.3 繼電器控制卡串型命令定義 繼電器控制卡命令主要包括交流高壓、直流高壓、電法恒流高壓的控制以及模擬信號(hào)轉(zhuǎn)接、射孔工作、點(diǎn)火（目前被用于下井恒流4mA）的控制命令。 命令定義：卡地址：1#1 復(fù)位命令：00H2 通訊命令：01H3 模擬通道工作命令：10H 數(shù)據(jù)： 1：工作； 0：斷開(kāi) （由控制卡D1的P1.1口控制 繼電器卡K43、K44、K48完成）4 射孔工作命令：12H 數(shù)據(jù)： 1：工作； 0：斷開(kāi) （由控制卡D1的P1.3口控制該卡 繼電器K1、K2完成）5 點(diǎn)火（目前被用于下井恒流4mA）的控制命令：14H 數(shù)據(jù)： 1：工作； 0：斷開(kāi) （由控制卡D1的P1

37、.4口控制低壓 電源卡繼電器K1、K2完成）6 加電控制命令：02H 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：10 數(shù)據(jù)內(nèi)容：1 電源輸入控制D7D6D5D4D3D2D1D0(K17)(K16)(K10)(K12)(K11)(K14)(K13)1交流1加電1交流2加電1直流3加電1直流2為負(fù)0直流2為正1直流2加電1直流1為負(fù)0直流1為正1直流1加電21#加電控制 D7D6D5D4D3D2D1D0(K18)(K19)(K20)(K24)(K23)(K22)1交流11交流21電法恒流1直流3負(fù)1直流21直流11直流3正 32#加電控制 D7D6D5D4D3D2D1D0(K25)(K29)(K28)(K27)1電法恒流1直流3

38、負(fù)1直流21直流11直流3正43#加電控制 D7D6D5D4D3D2D1D0(K40)(K30)(K34)(K33)(K32)1交流21電法恒流1直流3負(fù)1直流21直流11直流3正54#加電控制 D7(K42)D6D5D4D3D2D1D01交流165#加電控制D7D6D5D4D3D2D1D0(K35)(K39)(K38)(K37)1電法恒流1直流3負(fù)1直流21直流11直流3正76#加電控制 D7(K41)D6D5D4D3D2D1D01交流187#加電控制 D7D6D5(K10D4D3(K5)D2(K4)D1(K3)D01電法恒流1直流3負(fù)1直流21直流11直流3正9CT#加電控制 D7D6(K

39、15)D5D4D3D2(K8)D1(K7)D01交流21直流21直流11010#（地）加電控制 D7D6D5D4D3(K9)D2D1D01直流3負(fù)1直流3正2.5.4 后面板后面板共有十個(gè)航空插座，插座的信號(hào)定義見(jiàn)BK2.008.059LLB1 機(jī)箱電源入（4芯公座）：XS51；2 外部纜芯入（10芯）（母座）：XS52；3 信號(hào)纜芯出（19芯母座）：XS53；4交流高壓入（10芯公座）：XS54；5直流高壓入（7芯公座）：XS55； 6 7串口通訊（7芯圓座）XS57-1、2、3、4；26 低壓電源卡電路原理參見(jiàn)電路圖BK2.767.080DL。該卡由+5V、+12V、-12V、+12V低壓

40、調(diào)整電路和小電流恒流電路組成。低壓電路比較簡(jiǎn)單，利用集成的三端穩(wěn)壓塊LM338作低壓調(diào)整管，四個(gè)電壓調(diào)節(jié)電位器RP1、RP2、RP3、RP4分別調(diào)整+12V、-12V、+5V、+12V四路低壓輸出。+5V提供給該機(jī)箱板卡數(shù)字電路；+12V、-12V提供給該機(jī)箱板卡模擬電路，第四組低壓+12V為控制箱內(nèi)各板卡繼電器提供電壓。小電流恒流電路由三極管3CA1D以及外圍電阻組成，主要為某些既供小恒流電又傳送直流信號(hào)的下井儀器供電（如22所的老式微球下井儀的井徑測(cè)量）。繼電器K1控制恒流輸出到纜芯。該部分電路作為備份電路，根據(jù)各個(gè)用戶的下井儀器的供電纜芯情況，可適當(dāng)更改。27 電法卡2.7.1 概述 電

41、路原理參見(jiàn)電路圖BK2.767.089DL。該卡完成電法換向供電，三道電極系電壓通道、一道電極系電流通道和SP道的信號(hào)預(yù)處理及AD采集，以串型通訊的形式將采集信號(hào)傳給采集主機(jī)。2.7.2 工作原理該卡由控制與采集單元（AD812采集板）、外設(shè)接口單元、電法換向供電單元、信號(hào)預(yù)處理單元、繼電器控制單元等部分組成。2.7.2.1 控制與采集單元 該單元又稱為AD812采集板，它由智能化芯片AD812、RS-232接口芯片組成。AD812芯片內(nèi)集成有8路12位A/D、2路12位D/A及可編程的8位（與8051兼容）MCU。 ADC0完成對(duì)四路電極信號(hào)的采集，ADC1完成對(duì)SP道的采集，DAC0控制電

42、極通道的基值，DAC1控制SP道的基值。程序中根據(jù)主機(jī)發(fā)送的電極分頻系數(shù)，由T1端口發(fā)出分頻脈沖，去控制電子換向供電單元。 端口D0D7作為數(shù)據(jù)端口，A8、A9、A15作為地址端口，與WR端口一起加到外設(shè)接口單元，控制外設(shè)接口狀態(tài)。上電復(fù)位時(shí)，該采集板上的小指示燈，交替閃爍，指示程序運(yùn)行狀況良好。當(dāng)指示燈常亮或常滅時(shí)，表明程序運(yùn)行死機(jī)或AD812芯片損壞。當(dāng)卡工作后，處于采集數(shù)據(jù)時(shí)，指示燈常亮；卡停止工作后又恢復(fù)交替閃爍。2.7.2.2 外設(shè)接口單元該單元由一片MSM-8255接口芯片、三片MC1413驅(qū)動(dòng)芯片組成。8255的PA口控制電極通道的模擬選擇開(kāi)關(guān)以及程控放大器；PB口、PC口經(jīng)驅(qū)動(dòng)

43、后，控制繼電器單元。 各端口與控制繼電器對(duì)應(yīng)如下表：端口8255PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)(J0)(J1)(J2)(J3)(J4)(J5)(J6)(J7)繼電器K1K3K2K22K5K6K8K4K7K11K20端口AD812A14端口(8255)PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)(J8)(J9)(J10)(J11)(J12)(J13)(J14)(J15)(J16)繼電器K9K10K12K19K13K14K15K16K17K212.7.2.3 繼電器單元該單元控制換向直流高壓輸入的通、斷；模擬集成電路供電的通、斷；電 法電壓測(cè)量通道纜芯選擇，電

44、法測(cè)量通道的高刻、低刻、測(cè)井方式的選擇、測(cè)量通道示波觀測(cè)的選擇。K21控制模擬集成電路供電（+12V、-12V）的通斷，平時(shí)電法卡的模擬集 成電路是不帶電的，當(dāng)電法卡接收到采集機(jī)的工作命令時(shí)，K21動(dòng)作，給模擬集成電路提供+12V、-12V電源。 K19控制直流高壓的通斷，當(dāng)電法卡接收到采集機(jī)的電法道工作命令時(shí)，K19動(dòng)作，給電子換向單元提供直流高壓。 K1、K3控制電法電壓測(cè)量通道1的測(cè)井輸入纜芯選擇，輸入纜芯可有1#、 5#；3#、5#；6#、5#三種選擇。K4控制通道1的高刻與測(cè)井選擇。K2控制通道1的低刻方式與其它測(cè)量方式的選擇。 K5、K6控制電法電壓測(cè)量通道2的測(cè)井輸入纜芯選擇，輸

45、入纜芯可有2#、 4#；2#、6#；5#、4#；5#、6#四種選擇。K7控制通道2的高刻與測(cè)井選擇。K8控制通道2的低刻方式與其它測(cè)量方式的選擇。 K9、K10控制電法電壓測(cè)量通道3的測(cè)井輸入纜芯選擇，輸入纜芯可有6#、 5#；7#、5#；7#、6#三種選擇。K11控制通道3的高刻與測(cè)井選擇。K12控制通道3的低刻方式與其它測(cè)量方式的選擇。K18控制電流測(cè)量通道的低刻方式與測(cè)井方式的選擇。2.7.2.4 電法換向供電單元該單元由四個(gè)光藕芯片4N33以及驅(qū)動(dòng)芯片7406組成。由控制與采集單元提供的電法供電分頻脈沖，經(jīng)7406同相與反相驅(qū)動(dòng)，控制四片光耦交替導(dǎo)通，通過(guò)OUTA、OUTB提供換向供電高壓。由于光耦所能承受的最大電流為140mA, 因此在提供直流高壓時(shí)，不要超過(guò)45V。