无人值守井站远程数据采集终端RTU的设计与实现

摘要

企业的战略发展，实际的生产管理需求，促使油气田生产的数字化建设，从全国来看，井站RTU的覆盖率仅为10％左右，很大部分生产数据依然靠人工记录，存在数据质量低下、数据内容残缺、数据共享困难、数据管理能力不够等诸多问题。通过反复的实践与研究，油气田生产实现了自动化设备和信息系统的有机结合后，企业的管理水平不断提高、生产作业流程不断优化、员工劳动强度不断减少、组织机构不断精简、操作成本不断降低、安全生产不断提高。转变了生产发展的方式，发挥了生产管理中的实际作用，起到了显著的效果。
　　本文根据SCADA（Supervisory control and data acquisition）系统建设总体技术方案中对远程数据采集监控终端RTU的设计需求，无人值守井站站控系统应对站场工艺参数、设备状态数据的采集，实现对工艺过程、设备状态的控制。向上一级控制中心传输数据，接受、执行上一级控制中心的指令。当与上一级控制中心的通信中断时能独立自主的完成对生产现场的控制，保证生产安全、正常进行。本文以MSP430单片机作为微处理器，结合GPRS通信技术、EDA技术、嵌入式技术等，设计并实现了一套基于GPRS的远程终端数据采集系统。该监控终端为了实现对现场温度、压力、流量等信息的采集设计了RS-485接口和AD采集口，为实现控制命令的实现设计了IO接口，为了实现数据的远程无线传输，设计了GPRS模块，并为各个模块设计了电源模块。根据各个模块绘制了电气原理图，并最终转换成PCB电路板。
　　本文根据电路的各个模块编写了各个模块的驱动程序，使整个电路板硬件能够正常的工作，随后根据系统为实现数据的采集和远程传输的功能，编写了应用程序，设计并实现了RTU与智能传感器设备、RTU与监控中心的通信协议。最终实现了满足需求的监控终端系统。本文的实现为此类型监控终端系统提供了一种设计思路和解决方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和研究意义

1．2 国内外发展现状

1．3 论文设计与实现的主要内容

1．4 论文的结构安排

第2章 系统需求分析与总体框架的设计

2．1 系统需求分析

2．2 系统总体设计

2．2．1 系统总体方案设计

2．2．2 监控终端硬件模块结构总体介绍

2．2．3 传感器的选型

2．3 本章小结

第3章 无人值守井站硬件电路的设计与实现

3．1 无人值守井站监控单元总体设计

3．2 无人值守井站监控终端主要芯片的选型

3．3 开发环境简介

3．3 RTU硬件模块设计

3．3．1 电源电路模块设计

3．3．2 RS485电路模块设计

3．3．3 GPRS接口电路模块设计

3．3．4 ADC电路模块设计

3．3．5 I／O模块电路设计

3．3．6 MCU及其外围电路模块设计

3．3．7 PCB板的设计与制作

3．3．8 实物图

3．4 本章小结

第4章 监控终端程序的设计与实现

4．1 集成开发环境

4．2 终端软件总体设计

4．2．1 监控终端设计目标

4．2．2 监控终端软件流程图

4．2．3 LICENSE校验

4．2．4 GPRS程序模块与常用AT命令

4．2．5 一阶惯性滤波算法

4．3 通信规约的制定

4．3．1 通信协议选择的原则

4．3．2 通信协议的设计与实现

4．4 本章小结

第5章 功能测试软件设计与系统测试

5．1 VS2010开发环境简介

5．2 RTU功能测试软件的设计与实现

5．2．1 Socket简介

5．2．2 功能测试软件总体设计

5．3 系统测试

5．3．1 系统功耗测试

5．3．2 GPRS模块测试

5．3．3 系统总体测试

5．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作