基于總線(xiàn)方式的鉆井模擬器設(shè)計(jì)

五類(lèi)最小單元在結(jié)構(gòu)上有很多相似之處，其最大的特點(diǎn)就是所有數(shù)據(jù)傳輸都是在一條RS485總線(xiàn)上完成，每個(gè)單元都設(shè)計(jì)成可拔插的模塊形式，便于安裝、拆卸和功能之間的替換，這也是總線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)所在。

2. 以太網(wǎng)總線(xiàn)設(shè)計(jì)

與RS485總線(xiàn)相似，以太網(wǎng)總線(xiàn)^[5～6]除具備RS485總線(xiàn)的所有優(yōu)點(diǎn)外，還具有高數(shù)據(jù)傳輸率、高穩(wěn)定性、傳輸距離長(zhǎng)和接口靈活等優(yōu)點(diǎn)。鉆井模擬器工作的實(shí)時(shí)性，主要由數(shù)據(jù)傳輸率和數(shù)據(jù)處理能力來(lái)體現(xiàn)。針對(duì)以上兩個(gè)要求，主控制器選擇具有兩個(gè)獨(dú)立的增強(qiáng)型USART和內(nèi)部嵌入以太網(wǎng)控制器模塊^[7]的單片機(jī)。單片機(jī)完全實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制和物理層收發(fā)器模塊。只需使用兩個(gè)脈沖變壓器^[5～6]和一些無(wú)源元件就可以將單片機(jī)直接與以太網(wǎng)相連。它符合以太網(wǎng)模塊IEEE 802.3中所有關(guān)于雙絞線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)10-BaseT連接的規(guī)定。它在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一些數(shù)據(jù)包過(guò)濾機(jī)制，用以限制傳入的數(shù)據(jù)包。它還提供了一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐的內(nèi)置DMA模塊，以及硬件IP校驗(yàn)和計(jì)算。另外還提供了兩個(gè)用于指示鏈路和網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的LED輸出。

主控制器中一個(gè)USART與RS485接口連接，用于模塊內(nèi)部通訊，以太網(wǎng)通過(guò)變壓器和雙絞線(xiàn)連接于交換機(jī)上，將模塊內(nèi)部的RS485總線(xiàn)采集到的數(shù)據(jù)打包發(fā)送給教師控制臺(tái)進(jìn)行分析處理，并將教師控制臺(tái)返回的數(shù)據(jù)包按地址分配給各最小單元執(zhí)行相應(yīng)操作。每個(gè)模塊內(nèi)置主控制器的目的在于分任務(wù)完成來(lái)自教師控制臺(tái)的數(shù)據(jù)包處理，這樣可以很大程度地分擔(dān)教師控制臺(tái)的數(shù)據(jù)處理量，提高數(shù)據(jù)處理能力，加之以太網(wǎng)的高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸特性，在實(shí)現(xiàn)鉆井模擬器的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的硬件保障。

二、結(jié)束語(yǔ)

在鉆井模擬器模塊內(nèi)部有一套RS485總線(xiàn)完成最小單元數(shù)據(jù)的采集和控制，在模塊與教師控制臺(tái)之間又有一套以太網(wǎng)總線(xiàn)完成數(shù)據(jù)交換，這樣所形成的鉆井模擬器的雙總線(xiàn)控制系統(tǒng)可簡(jiǎn)化電氣部分結(jié)構(gòu)，減小教師控制臺(tái)數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)，提高鉆井模擬器工作的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓世進(jìn)，張樂(lè)年.基于RS485的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2003(11)：16-17.

[2] 潘浩，李洪彪，張朝暉.一種基于RS485總線(xiàn)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2003(1)：473-474.

[3] 陳新忠.基于RS485總線(xiàn)的單片機(jī)多機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2002(3)：8-10.

[4] 曹志凱.基于RS485總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)控制通訊軟件設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2002(13)：243-245.

[5] 王平.工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[6] 王廷堯.以太網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[7] 楊圣.PIC系列單片機(jī)的原理與實(shí)踐[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2003.