隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣田生產(chǎn)的大規(guī)模應(yīng)用,以及其現(xiàn)場(chǎng)對(duì)抽油機(jī)井場(chǎng)工況數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、精準(zhǔn)性需求的日益提高,我國(guó)的油氣田已經(jīng)由數(shù)字化向智慧化發(fā)展。智慧油田的關(guān)鍵技術(shù)之一是對(duì)井場(chǎng)數(shù)據(jù)的智能采集、傳輸及控制,其核心控制設(shè)備是搭載于抽油機(jī)的遠(yuǎn)程控制終端（Remote Terminal Unit,RTU）�，F(xiàn)有的抽油機(jī)RTU通訊協(xié)議單一、通用性不高、通訊距離有限,因此設(shè)計(jì)一套集多種通訊協(xié)議、有線無線通訊相結(jié)合的抽油機(jī)RTU通訊系統(tǒng)具有很高的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。通過對(duì)油田井場(chǎng)生產(chǎn)工藝與井場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的需求分析,并考慮石油石化行業(yè)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范,確定出抽油機(jī)RTU的功能需求與技術(shù)指標(biāo),本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于ARM嵌入式系統(tǒng)為核心的抽油機(jī)RTU通訊系統(tǒng)。結(jié)合RTU主從站通訊模式設(shè)計(jì)了單井通訊和多井集聯(lián)通訊,并在符合A11標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上詳細(xì)規(guī)劃了RTU通訊方案。硬件系統(tǒng)平臺(tái)上,核心處理器采用STM32F429IGT6作為主控芯片,通訊模塊由有線方式和無線方式相結(jié)合,采用RS-232/485串口通訊、ZigBee Pro通訊模塊及以太網(wǎng)TCP/IP通訊模塊進(jìn)行各個(gè)層級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸,硬件電路設(shè)計(jì)包括控制電路、通... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 需求背景
    1.2 研究目的和意義
        1.2.1 研究目的
        1.2.2 研究意義
    1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 抽油機(jī)研發(fā)國(guó)外現(xiàn)狀
        1.3.2 抽油機(jī)發(fā)展國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
        1.3.3 RTU國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.4 RTU國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 論文研究的主要內(nèi)容
第二章 抽油機(jī)RTU通訊系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)理論
    2.1 ARM嵌入式系統(tǒng)
        2.1.1 ARM嵌入式硬件系統(tǒng)
        2.1.2 ARM嵌入式軟件系統(tǒng)
    2.2 ZigBeePro通信技術(shù)
        2.2.1 ZigBee概述
        2.2.2 ZigBeePro協(xié)議
    2.3 RS-232/RS-485通信
        2.3.1 RS-232通信技術(shù)
        2.3.2 RS-485通信技術(shù)
    2.4 以太網(wǎng)通信技術(shù)
    2.5 Modbus協(xié)議
    2.6 本章小結(jié)
第三章 抽油機(jī)RTU通訊系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案
    3.1 通訊系統(tǒng)RTU整體概述
    3.2 RTU的軟硬件構(gòu)成和功能要求
        3.2.1 RTU系統(tǒng)硬件構(gòu)成
        3.2.2 RTU系統(tǒng)軟件構(gòu)成
        3.2.3 RTU功能要求
    3.3 RTU的通訊模式
        3.3.1 單井通訊
        3.3.2 多井通訊
    3.4 整體通訊設(shè)計(jì)
        3.4.1 無線儀表與從站控制器RTU的通訊
        3.4.2 從站控制器RTU與主站控制器RTU的通訊
        3.4.3 主站控制器RTU與中央控制中心的通訊
    3.5 本章小結(jié)
第四章 抽油機(jī)RTU通訊系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
    4.1 RTU硬件系統(tǒng)總體概述
    4.2 RTU核心板硬件設(shè)計(jì)
    4.3 數(shù)據(jù)通訊協(xié)議硬件電路設(shè)計(jì)
        4.3.1 RS-232通信電路
        4.3.2 RS-485通信電路
        4.3.3 ZigBeePro通信電路
        4.3.4 以太網(wǎng)TCP/IP通信電路
    4.4 本章小結(jié)
第五章 抽油機(jī)RTU通訊系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
    5.1 RTU軟件系統(tǒng)總體概述
    5.2 μC/OS-Ⅲ操作系統(tǒng)
        5.2.1 μC/OS-Ⅲ操作系統(tǒng)概述
        5.2.2 μC/OS-Ⅲ內(nèi)核文件結(jié)構(gòu)
    5.3 通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)
        5.3.1 ModbusRTU協(xié)議的實(shí)現(xiàn)
        5.3.2 ZigBeePro協(xié)議的實(shí)現(xiàn)
    5.4 μC/OS-Ⅲ操作系統(tǒng)的移植
        5.4.1 μC/OS-Ⅲ移植要求
        5.4.2 STM32啟動(dòng)文件修改
cpu_a.asm修改">        5.4.3 os_cpu_a.asm修改
a.asm修改">        5.4.4 cpu_a.asm修改
cpu_c.c/os_cpu.h修改">        5.4.5 os_cpu_c.c/os_cpu.h修改
stm32f4xx.c修改">        5.4.6 system_stm32f4xx.c修改
cfg.h修改">        5.4.7 os_cfg.h修改
    5.5 板級(jí)包BSP移植
    5.6 RTU通訊系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
        5.6.1 井口儀表與從站RTU之間ZigBee通信任務(wù)Task-ZB
        5.6.2 從站RTU與主站RTU之間RS-485通信任務(wù)Task-
        5.6.3 主站RTU與主控制室之間以太網(wǎng)/TCP通信任務(wù)Task-TCP
        5.6.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)Task-SD
        5.6.5 井口故障報(bào)警與控制任務(wù)Task-A-C
    5.7 本章小結(jié)
第六章 抽油機(jī)RTU通訊系統(tǒng)功能測(cè)試
    6.1 通訊系統(tǒng)RTU軟件開發(fā)環(huán)境
        6.1.1 KeilforARM
        6.1.2 IARforARM
        6.1.3 SmartRF閃存編程器
    6.2 通訊功能測(cè)試
        6.2.1 井口控制器與采集端ZigBee組網(wǎng)測(cè)試
        6.2.2 主站RTU與中央控制室以太網(wǎng)通信測(cè)試
        6.2.3 TCP傳輸誤碼率檢測(cè)
    6.3 抽油機(jī)RTU參數(shù)配置測(cè)試
    6.4 RS-232/485現(xiàn)場(chǎng)控制測(cè)試
    6.5 多任務(wù)調(diào)度測(cè)試
        6.5.1 創(chuàng)建μC/OS-Ⅲ任務(wù)
        6.5.2 任務(wù)調(diào)度測(cè)試
    6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]數(shù)字化抽油機(jī)控制技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用研究[D]. 李付超.西安石油大學(xué) 2015
[2]數(shù)字化油田建設(shè)中遠(yuǎn)程測(cè)控終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 張建國(guó).電子科技大學(xué) 2014
[3]數(shù)字化抽油機(jī)智能控制器的研究[D]. 張燕燕.西安工程大學(xué) 2013
[4]抽油機(jī)井系統(tǒng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)分析[D]. 謝雄.中國(guó)石油大學(xué) 2009
[5]抽油機(jī)電機(jī)參數(shù)的檢測(cè)與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳[D]. 時(shí)研.中國(guó)石油大學(xué) 2008
[6]抽油機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[D]. 丁海濤.西南石油學(xué)院 2005



本文編號(hào)：3006898