專利名稱：雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在石油勘探領(lǐng)域中雙采集機(jī)通過控制器局域網(wǎng)控制進(jìn)行石油勘探現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備。
背景技術(shù)：
請參見圖1所示，這是現(xiàn)有技術(shù)單采集機(jī)系統(tǒng)框圖。目前，在石油鉆錄井行業(yè)應(yīng)用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的各類儀器中大多采用圖1所示的單采集機(jī)方式進(jìn)行工作。圖1中，單采集機(jī)局域網(wǎng)中包括傳感器源A1、采集機(jī)A2和分別與傳感源A1和采集機(jī)A2連接的控制器局域網(wǎng)A3。傳感器源A1由多個(gè)傳感器構(gòu)成，各傳感器的輸出端分別與控制器局域網(wǎng)A3并接；采集機(jī)A2與控制器局域網(wǎng)A3連接。
在上述現(xiàn)有技術(shù)單采集機(jī)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中，只有一臺(tái)采集機(jī)負(fù)責(zé)控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集工作，其它計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理及存儲(chǔ)工作。因此為了防止數(shù)據(jù)丟失，只能采用雙數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，以達(dá)到備份數(shù)據(jù)的目的。但是在這種情況下必須要求采集機(jī)處于正常的工作狀態(tài)，一旦單采集機(jī)出現(xiàn)故障就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采集機(jī)系統(tǒng)的工作癱瘓，甚至影響石油勘探現(xiàn)場石油鉆井的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，它能在主采集機(jī)因故障停止采集工作后，從采集機(jī)可直接切換為主采集機(jī)，因此能保證在一臺(tái)采集機(jī)出現(xiàn)故障的情況下仍能使整個(gè)采集機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而解決了單采集機(jī)系統(tǒng)工作方式的不安全性，并且雙采集機(jī)共用同一組傳感源，且具有同時(shí)采集控制器局域網(wǎng)數(shù)據(jù)和雙機(jī)熱備份功能。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，包括傳感源，該傳感源由多個(gè)傳感器組成；采集傳感源數(shù)據(jù)的采集機(jī)；將傳感源與采集機(jī)連接在一起的控制器局域網(wǎng)，該控制器局域網(wǎng)由節(jié)點(diǎn)組和與節(jié)點(diǎn)組連接的主干電纜組成；以及，電源；其特點(diǎn)是所述的控制器局域網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)組由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，各節(jié)點(diǎn)的輸入端與相對應(yīng)的傳感器連接，各節(jié)點(diǎn)的輸出端與主干電纜連接；所述的采集機(jī)由主采集機(jī)和從采集機(jī)組成；所述的電源由雙開關(guān)電源組成，在雙開關(guān)電源之間設(shè)置一保護(hù)電路；還包括一連接接頭，該連接接頭與傳感源、主采集機(jī)和從采集機(jī)連接。
在上述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備中，其中，所述的連接接頭是一三通接頭，該三通接頭的端口通過控制器局域網(wǎng)與傳感源的多個(gè)傳感器并接，三通接頭的端口和端口分別與主采集機(jī)和從采集機(jī)連接。
在上述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備中，其中，所述的節(jié)點(diǎn)組由泵沖節(jié)點(diǎn)、絞車節(jié)點(diǎn)、十二個(gè)模擬輸入節(jié)點(diǎn)組成，各節(jié)點(diǎn)的輸入端與相對應(yīng)的傳感器連接，各節(jié)點(diǎn)的輸出端與主干電纜連接；在主干電纜的末端設(shè)置一終端電阻。
在上述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備中，其中，所述的主采集機(jī)包括嵌入式計(jì)算機(jī)、液晶屏、觸摸屏、采集卡、防爆報(bào)警喇叭及轉(zhuǎn)接板；嵌入式計(jì)算機(jī)與觸摸屏和采集卡雙向連接，嵌入式計(jì)算機(jī)的輸出端與轉(zhuǎn)接板的輸入端連接，液晶屏輸入端與轉(zhuǎn)接板輸出端連接，防爆報(bào)警喇叭與觸摸屏輸出端連接。
在上述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備中，其中，所述的從采集機(jī)包括工控機(jī)和設(shè)置在工控機(jī)總線槽中的采集卡，工控機(jī)與采集卡雙向連接；從采集機(jī)通過工控機(jī)與打印機(jī)連接。
在上述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備中，其中，所述的主采集機(jī)中采集卡的信號(hào)端1和從采集機(jī)中采集卡的信號(hào)端1與節(jié)點(diǎn)組的高電平信號(hào)H端連接，主采集機(jī)中采集卡的信號(hào)端和從采集機(jī)中采集卡的信號(hào)端2與節(jié)點(diǎn)組的低電平信號(hào)L端連接。
在上述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備中，其中，所述的電源中開關(guān)電源的輸入端分別與穩(wěn)壓電源的輸出端連接，雙開關(guān)電源的輸出端分別與主采集機(jī)和從采集機(jī)的電源端和控制器局域網(wǎng)的主干電纜連接，提供直流工作電源；所述的設(shè)置在雙開關(guān)電源之間的保護(hù)電路由兩個(gè)二極管D1和D2組成，二極管D1的正端與雙開關(guān)電源輸出端連接，二極管D2的正端與雙開關(guān)電源輸出端連接，二極管D1和D2的負(fù)端與主干電纜共接，以向控制器局域網(wǎng)提供工作電壓。
本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.本實(shí)用新型由于雙采集機(jī)同時(shí)具有采集控制器局域網(wǎng)數(shù)據(jù)和雙機(jī)熱備份功能，因此當(dāng)主采集機(jī)出現(xiàn)故障停止采集工作后，從采集機(jī)自動(dòng)切換上升為主采集機(jī)繼續(xù)運(yùn)行采集工作，從而可確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；2.本實(shí)用新型由于采用雙采集機(jī)雙向通訊方式，通過控制器局域網(wǎng)直接由分別設(shè)在主、從采集機(jī)中的兩采集卡之間雙向通訊，不僅更快捷和準(zhǔn)確，并且避免了因其它通訊介質(zhì)或通訊設(shè)備故障而產(chǎn)生的誤報(bào)現(xiàn)象；3.本實(shí)用新型由于主、從采集機(jī)的正確通訊和及時(shí)切換，由此保證了局域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻只有一個(gè)命令中心，從而防止多方指揮的混亂狀態(tài)；4.本實(shí)用新型由于采用了控制器局域網(wǎng)和三通接頭連線，使兩個(gè)甚至更多個(gè)采集系統(tǒng)共用同一套傳感源，因此既節(jié)約傳感源資源，并且減輕了鉆井現(xiàn)場傳感源的安裝和維護(hù)工作；5.本實(shí)用新型由于采用的雙采集機(jī)同時(shí)具有采集控制器局域網(wǎng)數(shù)據(jù)和雙機(jī)熱備份功能，因此可及時(shí)準(zhǔn)確地保存了石油勘探現(xiàn)場的兩套數(shù)據(jù)，避免了因數(shù)據(jù)丟失造成的損失。


通過以下對本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本實(shí)用新型的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為圖1是現(xiàn)有技術(shù)單采集機(jī)系統(tǒng)的示意框圖；圖2是本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備的示意框圖；圖3是本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備的電路框圖；圖4是本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備的控制電路框圖；圖5是本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備的控制電路原理圖；
圖6是本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備中雙采集方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
請參見圖2和圖3所示，它們是本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備的示意框圖和電路框圖。本實(shí)用新型雙采集機(jī)設(shè)備包括，傳感源1、采集機(jī)2、分別與傳感源1及采集機(jī)2連接的控制器局域網(wǎng)3、連接接頭4以及電源4。
所述的傳感源1由鉆井現(xiàn)場的傳感器構(gòu)成，在本實(shí)施例中，選用了鉆井現(xiàn)場的十四個(gè)傳感器構(gòu)，包括泵沖傳感器101、絞車傳感器102、轉(zhuǎn)速傳感器103、懸重傳感器104、立壓傳感器105、出口流量傳感器106、扭矩傳感器107、吊鉗扭矩傳感器108、總烴傳感器109、池體積傳感器110、H2S傳感器111、密度傳感器12、溫度傳感器113、電導(dǎo)率傳感器114。
所述的控制器局域網(wǎng)3(英文名稱是Controller Area Network，，簡稱CAN總線)是一種有效支持分布式控制系統(tǒng)或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，在本實(shí)施例中，控制器局域網(wǎng)3是一個(gè)多主總線，用以將傳感源1與雙采集機(jī)2連成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。控制器局域網(wǎng)3上任一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可在任一時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，不分主從，通信靈活；若當(dāng)總線沖突時(shí)，即當(dāng)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送時(shí)，通過總線仲裁方式?jīng)Q定占用總線的節(jié)點(diǎn)，它采用非破壞性的總線仲裁，即優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可以不受影響地繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；它可以通過簡單的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)在電磁干擾環(huán)境下遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可靠傳輸；控制器局域網(wǎng)通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km，通信最高速可達(dá)1Mbit/s；局域網(wǎng)將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)打包成報(bào)文發(fā)送，每一個(gè)報(bào)文的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，這種小報(bào)文方式有傳輸時(shí)間短，實(shí)時(shí)性高，減少因受干擾而重發(fā)報(bào)文的機(jī)率，當(dāng)節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)次數(shù)大于一定數(shù)量時(shí)，可自動(dòng)退出總線操作，使錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)對總線的干擾降到最低。為此控制器局域網(wǎng)3即CAN總線普遍用于串行通信網(wǎng)絡(luò)中。
在本實(shí)施例中，控制器局域網(wǎng)3由節(jié)點(diǎn)組31和與節(jié)點(diǎn)組31連接的主干電纜32組成，節(jié)點(diǎn)組31由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，以適應(yīng)石油勘探現(xiàn)場眾多的傳感器。在石油勘探現(xiàn)場，不僅傳感器分散程度較高，并且傳感器類型較多，本實(shí)用新型使用了三種智能節(jié)點(diǎn)，包括泵沖節(jié)點(diǎn)(型號(hào)為SK-9N02)、絞車節(jié)點(diǎn)(型號(hào)為SK-9N01-Ex)、模擬輸入節(jié)點(diǎn)(型號(hào)為SK-9N03-Ex)，以適配于各種傳感器。在本實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)組31由十四個(gè)節(jié)點(diǎn)主成包括泵沖節(jié)點(diǎn)3101、絞車節(jié)點(diǎn)3102和十二個(gè)模擬輸入節(jié)點(diǎn)313至3114，節(jié)點(diǎn)3101至3114的輸入端分別與所對應(yīng)的泵沖傳感器101、絞車傳感器102、轉(zhuǎn)速傳感器103、懸重傳感器104、立壓傳感器105、出口流量傳感器106、扭矩傳感器107、吊鉗扭矩傳感器108、總烴傳感器109、池體積傳感器110、H2S傳感器111、密度傳感器12、溫度傳感器113、電導(dǎo)率傳感器114的輸出端連接；節(jié)點(diǎn)3101至3114的輸出端與現(xiàn)場控制器局域網(wǎng)3的主干電纜32并接?？刂破骶钟蚓W(wǎng)3上一般最多可掛接64個(gè)節(jié)點(diǎn)，占用0～63號(hào)邏輯地址。采用控制器局域網(wǎng)3上并接多個(gè)傳感器的方式，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，解決了同類產(chǎn)品布線復(fù)雜，可擴(kuò)展性能差的問題?？偩€3的主干電纜32的末端設(shè)置一終端電阻33。
所述的連接接頭4是一三通接頭4；三通接頭4的端口41通過控制器局域網(wǎng)3與主干電纜32連接，主干電纜32與十四個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出端并接，十四個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入端分別與傳感源1的十四個(gè)傳感器輸出端連接，使三通接頭4端口41通過控制器局域網(wǎng)3與傳感源1的各傳感器并接；三通接頭4的端口42和端口43分別與主采集機(jī)21和從采集機(jī)22連接。
請配合參見圖3、圖4所示，所述的采集機(jī)2由主采集機(jī)21和從采集機(jī)22組成。
主采集機(jī)21由市售的嵌入式計(jì)算機(jī)(型號(hào)為SEM/SPT2)211，液晶屏212(型號(hào)為I-SFT60.15XP)，觸摸屏(型號(hào)為15C)213，采集卡214(型號(hào)為SEM/CSM-X)、防爆報(bào)警喇叭215及轉(zhuǎn)接板216組成。嵌入式計(jì)算機(jī)211與觸摸屏213、采集卡214雙向連接，嵌入式計(jì)算機(jī)211的輸出端與轉(zhuǎn)接板216輸入端連接，液晶屏212輸入端與轉(zhuǎn)接板216輸出端連接，防爆報(bào)警喇叭215與主采集機(jī)21輸出端連接。主采集機(jī)21設(shè)置在鉆井現(xiàn)場，通過具域網(wǎng)總線3與傳感源1連接。
從采集機(jī)22由CONTEC工控機(jī)221(型號(hào)為IPC-88E)、設(shè)置在工控機(jī)221總線槽中的采集卡222(型號(hào)為PCI7841)組成，工控機(jī)221與采集卡222雙向連接。從采集機(jī)22通過工控機(jī)221與打印機(jī)7連接。從采集機(jī)22設(shè)置在安全區(qū)，從采集機(jī)22內(nèi)采集卡222的信號(hào)端1和主采集機(jī)21中采集卡214的信號(hào)端1與節(jié)點(diǎn)組31的高電平H端并接；從采集機(jī)22內(nèi)采集卡222的信號(hào)端2和主采集機(jī)21中采集卡214的信號(hào)端2與節(jié)點(diǎn)組31的低電平L端并接；通過主采集機(jī)21中的采集卡214與從采集機(jī)22內(nèi)的采集卡222實(shí)現(xiàn)雙向通訊，使控制器局域網(wǎng)3可以實(shí)現(xiàn)主、從采集機(jī)之間的雙向通訊。
所述的電源5由雙開關(guān)電源51和52(型號(hào)為SLFLD25-512HI、SPS-SKGY100-5)組成，兩組開關(guān)電源51和52分別設(shè)置在主從采集機(jī)中，開關(guān)電源51和52輸入端分別與穩(wěn)壓電源6的輸出端連接，雙開關(guān)電源51的輸出端通過導(dǎo)線分別與主采集機(jī)的21的嵌入式計(jì)算機(jī)211、液晶屏212、觸摸屏213、采集卡214的電源端連接，提供5V工作電源；雙開關(guān)電源52的輸出端通過導(dǎo)線分別與從采集機(jī)22的工控機(jī)221、采集卡222的電源端連接，提供5V工作電源；雙開關(guān)電源51、52的另一輸出端與主干電纜32連接，向控制器局域網(wǎng)3提供24V直流工作電源。在雙開關(guān)電源51與52之間串接設(shè)置了保護(hù)電路8。保護(hù)電路8由兩個(gè)二極管D1和D2組成，二極管D1的正端與雙開關(guān)電源(51)輸出端連接，二極管D2的正端與雙開關(guān)電源(52)輸出端連接，二極管D1和D2的負(fù)端與主干電纜(32)共接，以向控制器局域網(wǎng)(3)提供工作電壓。
雙開關(guān)電源51和52為控制器局域網(wǎng)3、主采集機(jī)21、從采集機(jī)22的各部件提供工作電源，通過這種雙電源供電方式，提高了供電的可靠性，當(dāng)兩臺(tái)采集機(jī)工作正常時(shí)，二極管D1和二極管D2起到反向保護(hù)作用，當(dāng)兩臺(tái)采集機(jī)中其中有一臺(tái)采集機(jī)工作異常時(shí)，假設(shè)主采集機(jī)21的供電異常，則由采集機(jī)22的開關(guān)電源52供電。
請參見圖5所示，這是本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備的控制電路原理圖。在主采集機(jī)21的嵌入式計(jì)算機(jī)211中設(shè)有總線接口J3，該總線接口J3為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，總線接口J3通過主干電纜32與采集卡214的總線接口J2雙向連接；在嵌入式計(jì)算機(jī)211中還設(shè)有低壓差分信號(hào)接口J4，低壓差分信號(hào)接口J4的端口1至端口6與轉(zhuǎn)接板216的端口1至端口6分別對應(yīng)連接，低壓差分信號(hào)接口J4的端口7至端口12與轉(zhuǎn)接板216的端口7至端口12分別對應(yīng)連接；在嵌入式計(jì)算機(jī)211中還設(shè)有串口J8，通過串口J8實(shí)現(xiàn)與觸摸屏213的雙向通訊；觸摸屏213(型號(hào)為15C)中設(shè)有觸摸屏接口J9，嵌入式計(jì)算機(jī)211的串口J8的端口3、5、9、10與觸摸屏接口J9的端口3、5、9、10分別對應(yīng)連接；嵌入式計(jì)算機(jī)211通過上述接口與各相關(guān)部件連接，實(shí)現(xiàn)控制、調(diào)節(jié)、計(jì)算、顯示、打印、報(bào)警等功能。
液晶屏(型號(hào)為I-SFT60.15XP)212設(shè)有顯示信號(hào)接口J5，顯示信號(hào)接口J5的輸入端與轉(zhuǎn)接板216的顯示信號(hào)輸出端通過導(dǎo)線連接；轉(zhuǎn)接板216的功能是將嵌入式計(jì)算機(jī)211輸入的低壓差分信號(hào)(LVDS)轉(zhuǎn)換為液晶顯示信號(hào)，通過顯示信號(hào)接口J5在液晶屏上顯示數(shù)據(jù)或圖表。
主采集機(jī)21的采集卡214(型號(hào)為SEM/CSM-X)設(shè)有接口J1、采集卡214的總線接口J2，該總線接口J2為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口。
從采集機(jī)22由工控機(jī)221(型號(hào)為IPC-88E)和設(shè)置在工控機(jī)221總線槽中的采集卡222(型號(hào)為PCI7841)以及電源52組成；節(jié)點(diǎn)組31還包括一總線接口J6；主采集機(jī)21采集卡214接口J1的端口1與從采集機(jī)22采集卡222的端口1相連接，主采集機(jī)21采集卡214接口J1的端口2與節(jié)點(diǎn)組31接口J6的端口2及從采集機(jī)22采集卡222的端口2相并接；工控機(jī)221中設(shè)有接口J7，該接口J7通過主干電纜32與采集卡222連接。
兩個(gè)二極管D1和D2組成的保護(hù)電路8串接在雙開關(guān)電源51、52之間，D1、D2是二極管其型號(hào)為1N5404，二極管D1的正端與雙開關(guān)電源51的端口3連接，二極管D1的負(fù)端與二極管D2的負(fù)端及總線接口J6的端口4并接，二極管D2的正端與雙開關(guān)電源51的端口1連接。雙開關(guān)電源51的端口4、雙開關(guān)電源52的端口2及總線3接口J6的端口1與地并接。
本實(shí)用新型中的前臺(tái)主采集機(jī)可獨(dú)立工作，實(shí)現(xiàn)通過控制器局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、打印等功能，也可以通過控制器局域網(wǎng)與后臺(tái)從采集機(jī)一起工作，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)雙采集功能。主、從采集機(jī)中分別設(shè)置的采集卡可通過控制器局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通訊，交互工作，并通過控制器局域網(wǎng)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁飨嚓P(guān)部件；嵌入式計(jì)算機(jī)211通過低電壓差分信號(hào)接口J4與轉(zhuǎn)接板216相連，將顯示內(nèi)容經(jīng)過J4輸出多組低電壓差分信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)接板216將接收到的低電壓差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為紅、綠、藍(lán)色彩數(shù)據(jù)信號(hào)，再輸入顯示器接口J5，從而實(shí)現(xiàn)液晶屏數(shù)據(jù)、圖表的顯示；嵌入式計(jì)算機(jī)211通過串口J8與觸摸屏端的相應(yīng)接口J9連接，觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。從采集機(jī)22的工控機(jī)221通過插在PCI插槽中的采集卡222實(shí)現(xiàn)與控制器局域網(wǎng)和主采集機(jī)21的采集卡214相連，直接傳輸信息。
請參見附圖6所示，這是本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備中雙采集方法的流程圖。本實(shí)用新型雙采集機(jī)設(shè)備中雙采集方法包括以下步驟步驟一，開啟主采集機(jī)，對主采集機(jī)的采集卡進(jìn)行初始化，設(shè)置通訊波特率、工作模式；步驟二，對主采集機(jī)參數(shù)進(jìn)行初始化，從配置文件中讀取傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)，對各類門限設(shè)定默認(rèn)值，對控制器局域網(wǎng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和標(biāo)識(shí)；步驟三，激活局域網(wǎng)中各傳感器節(jié)點(diǎn)，通過程序?qū)γ總€(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送激活命令使傳感器各節(jié)點(diǎn)激活，各傳感器節(jié)點(diǎn)以定時(shí)方式向總線發(fā)送各傳感器的當(dāng)前采集參數(shù)值的數(shù)據(jù)幀；步驟四，主采集機(jī)進(jìn)入主循環(huán)，開始數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、顯示、存儲(chǔ)及傳輸工作；步驟五，主采集機(jī)不斷向從采集機(jī)發(fā)送表征其工作正常的在線信號(hào)，主采集機(jī)和從采集機(jī)之間的通訊通過各自的采集卡執(zhí)行，主采集機(jī)和從采集機(jī)的兩采集卡之間通過設(shè)定的在線通訊信號(hào)實(shí)現(xiàn)相互間的在線通訊；步驟六，開啟從采集機(jī)，對從采集機(jī)的采集卡進(jìn)行初始化，設(shè)置通訊波特率、工作模式；步驟七，對從采集機(jī)參數(shù)進(jìn)行初始化，對各類門限設(shè)定默認(rèn)值，從配置文件中讀取傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)，對局域網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和標(biāo)識(shí)；步驟八，從采集機(jī)檢測主采集機(jī)發(fā)送的在線通訊信號(hào)，判定主采集機(jī)發(fā)的工作狀態(tài)正常與否，并執(zhí)行相應(yīng)的從機(jī)工作程序或主機(jī)工作程序；包括，當(dāng)從采集機(jī)檢測到主采集機(jī)發(fā)送的在線通訊信號(hào)，判定主采集機(jī)發(fā)的工作狀態(tài)正常，從采集機(jī)為從機(jī)工作狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的從機(jī)工作程序，接收數(shù)據(jù)備份，不向總線發(fā)送任何命令；當(dāng)主采集機(jī)發(fā)生故障，即從采集機(jī)未檢測到主采集機(jī)發(fā)送的在線通訊信號(hào)，判定主采集機(jī)的工作狀態(tài)不正常，從采集機(jī)便切換成主機(jī)工作狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的主采集機(jī)工作程序，開啟向總線發(fā)送命令的功能，向每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送激活命令，進(jìn)入主循環(huán)，開始正常的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、顯示、存儲(chǔ)及傳輸工作；同時(shí)，從采集機(jī)不斷檢測主采集機(jī)是否發(fā)送在線通訊信號(hào)；當(dāng)主采集機(jī)故障消除，即從采集機(jī)檢測到主采集機(jī)發(fā)送的在線通訊信號(hào)，判定主采集機(jī)的工作狀態(tài)已恢復(fù)正常，從采集機(jī)切換成從機(jī)工作狀態(tài)，即退出主循環(huán)，恢復(fù)到從采集機(jī)工作狀態(tài)，執(zhí)行從機(jī)工作程序，接收數(shù)據(jù)備份，不再向總線發(fā)送任何命令；在上述步驟八中，主從采集機(jī)的兩采集卡之間為雙向通訊，并設(shè)定在同一時(shí)刻只有一臺(tái)采集機(jī)可以向控制器局域網(wǎng)發(fā)送命令；步驟九，根據(jù)用戶指令退出程序，通過程序向主采集機(jī)或從采集機(jī)發(fā)出退出命令，主采集機(jī)和從采集機(jī)分別退出程序，停止運(yùn)行。
在上述步驟八中，主采集機(jī)和從采集機(jī)之間的通訊通過各自的采集卡執(zhí)行，主從采集機(jī)的兩采集卡之間在線通訊信號(hào)包括一接收碼“01101000”和一屏蔽碼“00001111”，即采用邏輯地址之上的更高一位進(jìn)行接收屏蔽，具體設(shè)置方法如下雙機(jī)采集時(shí)從采集機(jī)的采集卡初始化設(shè)置

由此可見，主采集機(jī)和從采集機(jī)之間的通訊信號(hào)(即一個(gè)數(shù)據(jù)幀)實(shí)現(xiàn)了不與任何節(jié)點(diǎn)(0～63號(hào))沖突，提高了通訊的可靠性。
本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備的工作原理是當(dāng)雙采集機(jī)設(shè)備的運(yùn)行工作時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)主采集機(jī)與從采集機(jī)的正確通訊、及時(shí)準(zhǔn)確切換，要求雙方通過控制器局域網(wǎng)傳輸信號(hào)，采用了主采集機(jī)發(fā)送通訊信號(hào)，從采集機(jī)只接收通訊信號(hào)的方式，即主采集機(jī)不停地向控制器局域網(wǎng)上發(fā)送一個(gè)不與0～63號(hào)節(jié)點(diǎn)相沖突的數(shù)據(jù)幀，從采集機(jī)利用采集卡初始化時(shí)設(shè)置了接收碼和屏蔽碼，可以接收這一數(shù)據(jù)幀，從而表征主采集機(jī)的存在即主采集機(jī)工作狀態(tài)正常；主從采集機(jī)的嵌入式計(jì)算機(jī)通過總線對采集卡進(jìn)行控制，采集卡通過總線采集到的傳感器數(shù)據(jù)，再通過總線將采集到的數(shù)據(jù)傳送到嵌入式計(jì)算機(jī)，由嵌入式計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送到液晶屏上顯示，供操作者觀察；主采集機(jī)的嵌入式計(jì)算機(jī)輸出的現(xiàn)場報(bào)警信號(hào)通過報(bào)警喇叭鳴響，從采集機(jī)的嵌入式計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)通過打印機(jī)輸出文本，主采集機(jī)的觸摸屏將操作者輸入的數(shù)據(jù)通過嵌入式計(jì)算機(jī)的串行口輸入采集卡通過總線對相應(yīng)的傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。從采集機(jī)若在一段時(shí)間(10～30秒)收不到主采集機(jī)發(fā)送通訊信號(hào)，從采集機(jī)便自動(dòng)切換成主機(jī)工作狀態(tài)，執(zhí)行主采集機(jī)的工作程序，從而既保證采集系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行又實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)熱備份功能。
綜上所述，本實(shí)用新型雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，由于雙采集機(jī)同時(shí)具有采集控制器局域網(wǎng)數(shù)據(jù)和雙機(jī)熱備份功能，因此當(dāng)主采集機(jī)出現(xiàn)故障停止采集工作后，從采集機(jī)自動(dòng)切換上升為主采集機(jī)繼續(xù)運(yùn)行采集工作，從而可確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；同時(shí)，由于采用雙采集機(jī)雙向通訊方式，使之更快捷和準(zhǔn)確；另外，由于采用了控制器局域網(wǎng)和三通接頭連線，使兩個(gè)甚至更多個(gè)采集系統(tǒng)共用同一套傳感源，因此既節(jié)約資源又減輕了鉆井現(xiàn)場的安裝和維護(hù)工作；并且，由于雙采集機(jī)同時(shí)具有采集控制器局域網(wǎng)數(shù)據(jù)和雙機(jī)熱備份功能，因此可及時(shí)準(zhǔn)確地保存了石油勘探現(xiàn)場的兩套數(shù)據(jù)，避免了因數(shù)據(jù)丟失造成的損失；因此極為實(shí)用。
權(quán)利要求1.一種雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，包括傳感源(1)，該傳感源(1)由多個(gè)傳感器組成；采集傳感源(1)數(shù)據(jù)的采集機(jī)(2)；將傳感源(1)與采集機(jī)(2)連接在一起的控制器局域網(wǎng)(3)，該控制器局域網(wǎng)(3)由節(jié)點(diǎn)組(31)和與節(jié)點(diǎn)組(31)連接的主干電纜(32)組成；以及，電源(5)；其特征在于所述的控制器局域網(wǎng)(3)中的節(jié)點(diǎn)組(31)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，各節(jié)點(diǎn)的輸入端與相對應(yīng)的傳感器連接，各節(jié)點(diǎn)的輸出端與主干電纜(32)連接；所述的采集機(jī)(2)由主采集機(jī)(21)和從采集機(jī)(22)組成；所述的電源(5)由雙開關(guān)電源(51)、(52)組成，在雙開關(guān)電源(51)、(52)之間設(shè)置一保護(hù)電路(8)；還包括一連接接頭(4)，該連接接頭(4)與傳感源(1)、主采集機(jī)(21)和從采集機(jī)(22)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，其特征在于所述的連接接頭(4)是一三通接頭(4)，該三通接頭(4)的端口(41)通過控制器局域網(wǎng)(3)與傳感源(1)的多個(gè)傳感器并接，三通接頭(4)的端口(42)和端口(43)分別與主采集機(jī)(21)和從采集機(jī)(22)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，其特征在于所述的節(jié)點(diǎn)組(31)由泵沖節(jié)點(diǎn)(3101)、絞車節(jié)點(diǎn)(3102)、十二個(gè)模擬輸入節(jié)點(diǎn)(3103)至(3114)組成，各節(jié)點(diǎn)的輸入端與相對應(yīng)的傳感器連接，各節(jié)點(diǎn)的輸出端與主干電纜(32)連接；在主干電纜(32)的末端設(shè)置一終端電阻(33)。
4.如權(quán)利要求1所述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，其特征在于所述的主采集機(jī)(21)包括嵌入式計(jì)算機(jī)(211)、液晶屏(212)、觸摸屏(213)、采集卡(214)、防爆報(bào)警喇叭(215)及轉(zhuǎn)接板(216)；嵌入式計(jì)算機(jī)(211)與觸摸屏(213)和采集卡(214)雙向連接，嵌入式計(jì)算機(jī)(211)的輸出端與轉(zhuǎn)接板(216)的輸入端連接，液晶屏(212)輸入端與轉(zhuǎn)接板(216)輸出端連接，防爆報(bào)警喇叭(215)與觸摸屏(213)輸出端連接。
5.如權(quán)利要求1所述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，其特征在于所述的從采集機(jī)(22)包括工控機(jī)(221)和設(shè)置在工控機(jī)(221)總線槽中的采集卡(222)，工控機(jī)(221)與采集卡(222)雙向連接；從采集機(jī)(22)通過工控機(jī)(221)與打印機(jī)(7)連接。
6.如權(quán)利要求1所述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，其特征在于所述的主采集機(jī)(21)中采集卡(214)的信號(hào)端1和從采集機(jī)(22)中采集卡(222)的信號(hào)端1與節(jié)點(diǎn)組(31)的高電平信號(hào)H端連接，主采集機(jī)(21)中采集卡(214)的信號(hào)端2和從采集機(jī)(22)中采集卡(222)的信號(hào)端2與節(jié)點(diǎn)組(31)的低電平信號(hào)L端連接。
7.如權(quán)利要求1所述的雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，其特征在于所述的電源(5)中開關(guān)電源(51)與(52)的輸入端分別與穩(wěn)壓電源(6)的輸出端連接，雙開關(guān)電源(51)與(52)的輸出端分別與主采集機(jī)(21)和從采集機(jī)(22)的電源端和控制器局域網(wǎng)(3)的主干電纜(32)連接，提供直流工作電源；所述的設(shè)置在雙開關(guān)電源(51)和(52)之間的保護(hù)電路(8)由兩個(gè)二極管D1和D2組成，二極管D1的正端與雙開關(guān)電源(51)輸出端連接，二極管D2的正端與雙開關(guān)電源(52)輸出端連接，二極管D1和D2的負(fù)端與主干電纜(32)共接，以向控制器局域網(wǎng)(3)提供工作電壓。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙機(jī)熱備份的雙采集機(jī)設(shè)備，包括傳感源，該傳感源由多個(gè)傳感器組成；采集傳感源數(shù)據(jù)的采集機(jī)；將傳感源與采集機(jī)連接在一起的控制器局域網(wǎng)，該控制器局域網(wǎng)由節(jié)點(diǎn)組和與節(jié)點(diǎn)組連接的主干電纜組成；以及電源；其特點(diǎn)是控制器局域網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)組由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，各節(jié)點(diǎn)的輸入端與相對應(yīng)的傳感器連接，各節(jié)點(diǎn)的輸出端與主干電纜連接；采集機(jī)由主采集機(jī)和從采集機(jī)組成；電源由雙開關(guān)電源組成，在雙開關(guān)電源之間設(shè)置一保護(hù)電路；還包括一與傳感源、主采集機(jī)和從采集機(jī)連接的連接接頭。由此本實(shí)用新型由于當(dāng)主采集機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，從采集機(jī)自動(dòng)切換為主機(jī)狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行采集工作，從而確保系統(tǒng)正常運(yùn)行和熱備份工作；因此極為實(shí)用。
文檔編號(hào)G01V3/00GK2720461SQ20042003698
公開日2005年8月24日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者袁建新, 白玉珍 申請人:上海神開科技工程有限公司