专利名称：带有隔离栅的绞车信号采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带有隔离栅的绞车信号采集装置，可用于油田的钻机泵冲的转速信号的采集，尤其适合油田具有爆炸性气体的场合使用，属于信号采集
背景技术：
目前在油田的钻机绞车上采用传统的分布式控制系统，如图1所示，要扩充一个设备必须增加一个接口和一条电缆，接口与测控设备之间的电缆线随着设备的增加而增加，且传感器获得的信号直接送到接口设备中去进行计算和信号转换，在传感器和接口设备的电缆上往往会受到电磁干扰，使得接口设备计算出错，产生误差。
发明内容
本实用新型的目的是发明一种扩充自由、连接方便且信号不受干扰带有隔离栅的绞车信号采集装置。
为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种带有隔离栅的绞车信号采集装置，包括上位计算机和传感器，其特征在于，在上位计算机和传感器之间没有一条CAN总线，CAN总线上设有至少一个节点，每一个节点与一个传感器连接。
所述的节点由安全隔离栅、微控制器、CAN控制器、CAN收发器及其软件组成，传感器连接安全隔离栅，通过微控制器、CAN控制器、CAN收发器与CAN总线连接。
所述的CAN控制器的AD0～AD7连接到微控制器的P0口，CS连接到微控制器的P2.0，CAN控制器的RD、WR、ALE分别对微控制器的对应引脚相连，INT接微控制器的INT0，CAN控制器的TX0和RX0通过高速光耦后与CAN收发器相连，CAN收发器的CANH通过保险丝和小电阻与CAN总线相连，CAN收发器的Rs脚上接有一个斜率电阻，CAN收发器的CANH和CANL与地之间并联了两个小电容，在两根CAN总线输入端与地之间分别连接一个防雷击管。
本实用新型采用现场总线结构，它作为智能设备的纽带，把挂接在总线上作为网络节点设备连接为网络系统，进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控等功能，其作用是将绞车的转速传感器获得的脉冲电信号转换成我们需要的数字信号同时提供与CAN现场总线的接口与上位计算机通讯，由于CAN总线的这一特点使得在该系统上添加和减少设备变得十分容易，这就大大地增强系统的应变能力，在规定的数量之内可以任意扩充设备节，省布了线电缆，缩短了安装时间。
本实用新型的优点是扩充设备容易，传感器信号不受干扰且节省布线电缆。
图1为原绞车信号采集装置结构示意图；图2为带有隔离栅的绞车信号采集装置示意图图3为每一个节点结构示意图；图4为每一个节点电气原理图；图5为带有隔离栅的绞车信号采集装置软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例如图2所示，为带有隔离栅的绞车信号采集装置示意图，所述的带有隔离栅的绞车信号采集装置，由上位计算机、CAN总线、3个节点1和传感器组成，在上位计算机和传感器之间设有一条CAN总线，CAN总线上设有至少一个节点1，每一个节点1与一个传感器连接。
如图3所示，为每一个节点结构示意图，所述的节点1由安全隔离栅、微控制器、CAN控制器、CAN收发器、及其软件组成，传感器接口连接安全隔离栅，通过微控制器、CAN控制器、CAN收发器与CAN总线连接，安全隔离电路将来自传感器的信号进行安全处理以后送到微控制器对信号进行脉冲记数和适应性处理，微控制器还负责CAN控制器的初始化，通过控制CAN控制器实现数据的接收和发送等通信任务。
如图4所示，为每一个节点电气原理图，所述的电路由安全隔离电路、微控制器89C52、独立CAN控制器SJA1000、CAN收发器82C250制成，所述的CAN控制器的AD0～AD7连接到微控制器的P0口，CS连接到微控制器的P2.0，P2.0为0时，CPU片外存储器地址可选中CAN控制器SJA1000，CPU通过这些地址可以对CAN控制器SJA1000执行相应的读/写操作。CAN控制器的RD、WR、ALE分别对微控制器的对应引脚相连，INT接微控制器的INT0，微控制器89C52也可以通过中断方式访问CAN控制器SJA1000。
为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，CAN控制器SJA1000的TX0和RX0并不是直接与CAN收发器82C250相连的，而是通过高速光耦6N137后与CAN收发器82C250相连，这样就很好地实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD是完全隔离的，本例采用了专门的隔离电源电路，产生了3个完全独立的隔离电源分别对上述电路和绞车传感器供电，这部分虽然增加了电路的复杂性，但是提高了节点的稳定性和安全性。
CAN收发器82C250与CAN总线的接口部分也采用了一定的安全措施，CAN收发器82C250的CANH通过保险丝和小电阻与CAN总线相连，保护CAN收发器82C250免受过电流冲击；CAN收发器82C250的Rs脚上接有一个斜率电阻，电阻大小可根据总线通讯速率适当调整，起到抗干扰的作用。
CAN收发器82C250的CANH和CANL与地之间并联了两个30pF的小电容，可以起到滤除总线上高频干扰和一定的防电磁辐射的能力，另外，在两根CAN总线输入端与地之间分别接了一个防雷击管，当两输入端与地之间出现瞬变干扰时，通过防雷击管的放电可起到一定的保护作用，瞬变干扰是电磁兼容领域中主要的一种干扰方式，特别是雷击浪涌波，由于持续时间短，脉冲幅值高，能量大，给电子电气设备的正常运行带来极大的威胁。
如图5所示，为带有隔离栅的绞车信号采集装置软件流程图，工作时，根据绞车的数量在CAN总线上安装与绞车匹配节点1，每一个节点1连接装在绞车上的传感器，微控制器89C52对CAN控制器SJA1000进行初始化，接受传感器信号将绞车传感器获得的脉冲电信号转换成数字信号，进行逻辑计算、脉冲计数后发送，如果要加绞车，只要在CAN总线再安装一个节点1，在绞车上安装传感器，与节点1连接即可，这样最多可安装64个节点1，同时采集64台绞车的信号。
权利要求1.一种带有隔离栅的绞车信号采集装置，包括上位计算机和传感器，其特征在于，在上位计算机和传感器之间设有一条CAN总线，CAN总线上设有至少一个节点(1)，每一个节点(1)与一个传感器连接。
2.根据权利要求1所述的带有隔离栅的绞车信号采集装置，其特征在于，所述的节点(1)由安全隔离栅、微控制器、CAN控制器、CAN收发器及其软件组成，传感器接口连接安全隔离栅，通过微控制器、CAN控制器、CAN收发器与CAN总线连接。
3.根据权利要求1或2所述的带有隔离栅的绞车信号采集装置，其特征在于，所述的CAN控制器的AD0～AD7连接到微控制器的P0口，CS连接到微控制器的P2.0，CAN控制器的RD、WR、ALE分别对微控制器的对应引脚相连，INT接微控制器的INT0，CAN控制器的TX0和RX0通过高速光耦后与CAN收发器相连，CAN收发器的CANH通过保险丝和小电阻与CAN总线相连，CAN收发器的Rs脚上接有一个斜率电阻，CAN收发器的CANH和CANL与地之间并联了两个小电容，在两根CAN总线输入端与地之间分别连接一个防雷击管。
专利摘要本实用新型涉及一种带有隔离栅的绞车信号采集装置，包括上位计算机和传感器，其特征在于，在上位计算机和传感器之间设有一条CAN总线，CAN总线上设有至少一个节点，每一个节点与一个传感器连接。本实用新型的优点是扩充设备容易，传感器信号不受干扰且节省布线电缆。
文档编号G06F17/40GK2765405SQ20042011048
公开日2006年3月15日 申请日期2004年11月30日 优先权日2004年11月30日
发明者袁建新, 王民 申请人:上海神开科技工程有限公司