CN1088143C - 用于石油测井井下仪器进行数据传输的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于石油测井井下仪器进行数据传输的电路，它是由链路控制线CHAIN、两条差分传输数据线DATA+DATA-和地线GND四条线组成串行遥测总线；由一个包括控制逻辑、编码器和通用异步收发器UART及数据采集接口的复杂可编程逻辑器件CPLD、电平比较器组、差分收发器及数字信号处理器DSP构成一个子系统，本发明包含多个这样的子系统，每一个子系统均由遥测控制器控制，控制器与子系统之间采用半双工通讯；链路控制线CHAIN上的电子开关，由CPLD中的控制逻辑电路控制。

Description

用于石油测井井下仪器进行数据传输的电路

本发明涉及石油井下测井仪器的遥测总线，用于数据传输。

以高性能、大数据量为特征的新型石油测井仪器不断开发成功，如何最有效的组成井下遥测数据链路(总线)、完成测井信息高速、正确的双向传输已成为十分重要的问题，面临的主要困难是：

①井下的线路资源有限，特别是当井下各传感器之间采用铠装电缆软连接(如井间地震系统)时，只有6～7心的铠装电缆线路可供使用。这时，因井下交流供电需2心，井下遥测总线包括地线在内不能超过4心。

②在一定长度上(如井间地震系统达10m*10节)必须有足够高的传输速率(至少达到1Mbits/s，最好达到2Mbits/s以上)。

③仪器串最上方的遥测控制器能够对各独立的子系统进行完全的控制(即使因干扰造成子系统死机也可恢复正常而不至于中断运行)。

④各独立的子系统能自动按链接顺序高速发送数据。

目前，国内外没有任何一种成品或设计方案完全解决了以上问题。

本发明的目的是要开发出一种用于石油测井井下仪器进行数据传输的电路，完全解决上述所有问题。

本发明的目的是这样实现的，由链路控制线(CHAIN)、两条差分传输数据线(DATA+DATA-)和地线(GND)四条线组成串行遥测总线；由一个复杂可编程逻辑器件(CPLD)、电平比较器组、差分收发器及数字信号处理器(DSP)构成一个子系统，本发明包含多个这样的子系统，各子系统均由遥测控制器控制，子系统与控制器之间采用半双工通讯。来自遥测控制器的信号经电平比较器组后送入复杂可编程逻辑器件(CPLD)中的控制逻辑电路，然后控制链路控制线(CHAIN)上的电子开关；复杂可编程逻辑器件(CPLD)包括控制逻辑、编码器和通用异步收发器(UART)及数据采集接口，数字信号处理器(DSP)将数据传入复杂可编程逻辑器件(CPLD)编码后经差分收发器送到串行遥测总线。

附图是依据本发明所提出的用于石油测井井下仪器进行数据传输的电路原理示意图。

下面结合附图来进一步叙述本发明。

①串行遥测总线由链路控制线(CHAIN)5、两条差分传输数据线(DATA+DATA-)3、4和地线(GND)6四条线组成，遥测控制器1与各子系统之间采用半双工通讯。

②链路控制线(CHAIN)5是一条重要的控制线，由遥测控制器1驱动。当电平在0～3V±5％时，为正常链路电平，用于上行发送数据时，各子系统在链路开关S控制下由上至下依次发送数据。当电平在5V±5％时，为系统强制复位状态，各子系统中的电平比较器组7检测出在这一状态，在复杂可编程逻辑器件(CPLD)13控制下，不仅使本地数字信号处理(DSP)12子系统被复位，而且使这一状态强制通过链路开关S到达下一级，下一级子系统执行同样操作，直至所有子系统均被复位。同样原理，当电平在4V±5％时为系统特殊命令状态，用于旁路数字信号处理器(DSP)执行某些特殊操作(如极板推靠操作)。根据需要，特殊命令状态数可以增加。

③复杂可编程逻辑器件(CPLD)13是子系统15中管理串行遥测总线操作的核心器件，由控制逻辑8、编码器9、通用异步收发器(UART)10、数据采集接口11构成。子系统复位后复杂可编程逻辑器件(CPLD)13控制差分收发器14为接收状态，通用异步收发器(UART)10解码遥测控制器1发来的本地或地面命令，如果该命令串的地址与该子系统相符则被接收，否则被忽略。当系统需要获取各子系统中的数据时，遥测控制器1将自身的差分收发器置为接收状态，并以正常链路电平开放链路。这时，上方的数据采集子系统的复杂可编程逻辑器件(CPLD)封锁链路，依次对数字信号处理器(DSP)送来数据进行编码并通过差分收发器上传，下方的子系统16因链路未开放而处于等待状态。上方子系统2上传完成后自动开放链路，下方的子系统开始上传数据......，直至所有子系统完成全部上传操作。系统在任意时刻只可能有一个差分收发器处于发送状态。

④复杂可编程逻辑器件(CPLD)13与数字信号处理器(DSP)12之间采用中断和查询方式交换数据。

本发明已经实验室检验，证明可在10m*10节(每节一个子系统)的电缆长度上达到2Mbits/s的传输速率，链路控制操作可靠。系统可在125℃、80Mpa条件下工作。

本发明完全解决了缆心资源限制、双向高速传输和控制灵活可靠等技术难题。

复杂可编程逻辑器件(CPLD)在先进的EDA开发环境下采用现代数字系统设计技术完成，设计快速、灵活、可靠。

Claims (3)

1.一种用于石油测井井下仪器进行数据传输的电路，其特征在于：由链路控制线CHAIN(5)、两个差分传输数据线DATA+DATA-(3、4)和地线GND(6)四条线组成串行遥测总线；由一个复杂可编程逻辑器件CPLD(13)、电平比较器组(7)、差分收发器(14)及数字信号处理器DSP(12)构成一个子系统(15)，该电路还包含多个这样的子系统，各子系统均由遥测控制器控制，控制器与子系统之间采用半双工通讯。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于所说的复杂可编程逻辑器件CPLD(13)包括控制逻辑(8)、编码器(9)和通用异步收发器UART(10)及数据采集接口(11)，数字信号处理器DSP(12)将数据传入复杂可编程逻辑器件CPLD(13)编码后经差分收发器(14)送到串行遥测总线。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于所说的电平比较器组(7)接受遥测控制器(1)的指令并送入复杂可编程逻辑器件CPLD(13)中的控制逻辑电路，然后控制链路控制线CHAIN(5)上的电子开关。

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