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基于ARM的油田RTU系统设计与研究

发布时间:2018-07-14 11:48
【摘要】:油田现场监控一直是保障油田生产及其管理的一项重要措施,尤其是对我国油田分布零散、偏远的现状而言。随着RTU(远程控制终端)技术的快速发展,油田现场监控逐渐进入数字化、智能化的阶段。依托油田RTU系统对油田生产状态进行监控,有利于工作人员及时地发现生产过程中出现的问题,并且帮助管理者进行生产工作规划的调整。因此,对油田RTU系统的设计与研究具有重要意义。针对当前大部分油田对设备状态的监控和对生产数据的采集都处于人工阶段,油田设备出现故障时很难及时发现并排除,生产数据无法实时地向上级汇报这一油田生产现状,本文设计并研制了一种基于ARM的油田RTU系统,主要的研究内容如下:一、论文综述了国内外RTU系统的研究现状和应用技术,根据RTU系统的工作原理和特点,以及油田现场的相关性能指标,提出了系统的总体设计方案:以高性能的微处理器为核心,结合有效的数据处理算法来实现对油田现场的数据监控。二、论文探讨了系统设计中的一些关键技术:根据油田监控实时性的要求,进行了一些数据采集和数据通信的实时性规划;针对油田监控的可靠性问题,系统从硬件和软件两方面做了抗干扰设计;针对数据采集的准确性问题,系统提出了一种改进型的数字滤波算法。三、论文给出了基于ARM的油田RTU系统中RTU从站的硬件和软件的详细设计过程,即硬件系统以ARM体系中性能优良的STM32F103VET6作为控制核心,设计的主电路模块包括模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块、RS232模块、RS485模块、存储器模块、电源模块等;软件系统以Keil uVision4为开发平台,结合硬件电路设计了各个模块的软件程序,具有很好的扩展性,并且在系统中移植了μC/OS-II操作系统,提高了系统的实时性和可靠性。四、论文对设计的油田RTU系统的RTU从站进行了功能测试,依托Modbus Poll软件平台,分别对系统的各个模块进行了实验调试,并验证了系统的可靠性和稳定性以及良好的实用价值。
[Abstract]:Field monitoring is always an important measure to ensure oilfield production and its management, especially for the distributed and remote oil fields in China. With the rapid development of RTU (remote Control Terminal) technology, oil field monitoring has gradually entered the stage of digitization and intelligence. Depending on the RTU system of oil field to monitor the production state of oil field, it is advantageous for the staff to discover the problems in the production process in time, and to help the manager to adjust the production work plan. Therefore, it is of great significance for the design and research of oilfield RTU system. In view of the fact that the monitoring of equipment status and the acquisition of production data in most oilfields are in manual stage, it is difficult to find and eliminate the equipment failure in time, and the production data can not report the production status of this oilfield to the superior in real time. In this paper, an oilfield RTU system based on arm is designed and developed. The main research contents are as follows: first, this paper summarizes the research status and application technology of RTU system at home and abroad, according to the working principle and characteristics of RTU system. The overall design scheme of the system is put forward, which is based on the high performance microprocessor and the effective data processing algorithm to realize the data monitoring in the oil field. Second, the paper discusses some key technologies in the system design: according to the real-time requirements of oilfield monitoring, the real-time planning of some data acquisition and data communication, aiming at the reliability of oil field monitoring, The system designs anti-interference in both hardware and software, and proposes an improved digital filtering algorithm for the accuracy of data acquisition. Thirdly, the paper gives the detailed design process of hardware and software of RTU slave station in oilfield RTU system based on arm, that is, the hardware system takes STM32F103VET6, which has excellent performance in arm system, as the control core, and the main circuit module includes analog input and output module. Digital input / output module RS232 module RS485 module, memory module, power supply module, etc. The software system is developed on the platform of Keil uVision4, and the software program of each module is designed in combination with hardware circuit, which has good expansibility. The 渭 C / OS-II operating system is transplanted into the system, which improves the real time and reliability of the system. Fourthly, the paper tests the function of RTU slave station in the designed oilfield RTU system. Based on Modbus Poll software platform, the paper debugs each module of the system, and verifies the reliability, stability and good practical value of the system.
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE938

【参考文献】

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本文编号:2121554

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