外观
数字化抽油机井场控制器T-1201
概述
T-1201井场数据采集器是针对油田抽油机远程监控开发的远程控制器,本产品高性能处理器,集井场数据采集与控制与一体。T-1201 采用ARM工业级处理器,经过外围抗干扰电路设计,可以广泛应用于工业现场。
功能说明
软件功能:
数字化抽油机主要完成油井参数采集和控制,数字化抽油机井口RTU通过2.4G无线通信模块与井场主RTU通讯,再利用专用通信信道与所属数字化管理单元的上位系统进行数据通信,上传生产运行数据,并接收控制指令。
采集(控制)点设置
采集抽油机启停状态、井口电磁阀的开关状态、电机三相电流、三相电压、无功功率、功图、总功率图、手动频率设定值、平衡度、频率手/自动状态、平衡手/自动状态。具备远程控制频率手/自动的状态切换、远程控制平衡手/自动的状态切换、远程控制抽油机启停、远程控制井口电磁阀开阀等功能。
采集(控制)频率要求
a) 油井功图数据与总功率图数据必须同步采集,构成每张功图的采集数据点数不得低于200点,数据采集频率为每10分钟一次。
b) 其他数据采集频率不得低于10秒一次,上位机下发控制命令与井场设备接收到控制命令的延迟时间不得大于10秒。
硬件功能:
2路以太网通信接口,方便数据远传和调试
2路RS232通信接口,3路RS485通信接口,可扩展其他方式无线通信
8路AI模拟信号输入,4-20Ma标准仪表数据进行采集
6路DI数字信号输入,用于对抽油机状态进行检测
8路独立的继电器输出,用于启停抽油机
Zigbee无线通信(模块可内置,也可使用外置的zigbee模块)
通讯协议要求
通信协议遵循《长庆油田数字化抽油机井场油气生产物联网部分技术规定》
上位机与井场主RTU的传输通讯协议为Modbus TCP协议。
主RTU与井口RTU之间通过2.4G无线通信模块通信,2.4G无线通信模块物理层协议采用基于IEEE802.15.4规范的无线传感网通信协议Zigbee Pro,应用层通信采用Modbus RTU通信协议。
ZigBee无线通信模块的工作模式为API模式(参见油气生产物联网系统建设规定),每帧数据的数据段部分的最大长度为80字节,因此在Modbus RTU协议的数据包超界时需进行分包处理。
Modbus TCP协议的IP地址及Modbus端口号与主RTU的IP地址及Modbus端口号一致。
井场主RTU采用存储转发模式。
技术规范
型号:T-1201;
输入电压:24VDC;
输入电流:4-20mA;
通信接口技术指标:接口方式:2路RS485接口,2路RS232接口,1路以太网接口,1路无线接口,支持 MODBUS 规约;
工作环境: 温度范围:-45℃-75℃;存贮温度:-55℃-100℃;相对湿度:<85%(20 ±5℃条件);大气压力:86-108Kpa
工作电压:直流24V±10%;功耗:小于5W;
外壳规格尺寸:200mm×110mm×68mm;
安装方式:背部导轨安装;
工作环境要求:无爆炸,无腐蚀性气体及导电尘埃,无严重霉菌存在,无剧烈振动;无冲击源;
电源参数指标
序号 | 项目 | 指标 |
---|---|---|
1 | 电源输入 | 12~36VDC 典型值24VDC |
2 | 电源保护 | TVS管 |
3 | 浪涌保护 | 差模2KV,共模4KV |
AI参数指标
序号 | 项目 | 指标 | 备注 |
---|---|---|---|
1 | A/D分辨率 | 12/16位 | |
2 | 输入阻抗 | 100欧(25mA输入) | 建议电阻封装为直插,0.1%精度25ppm/℃。阻值可以根据AD芯片输入范围选择为合适的值 |
3 | 转换器类型 | 逐次逼近法 | |
4 | 精确度 | ±0.2%(满量程时,25℃) ±0.5%(满量程时,全温度范围) | 可以软件滤波提高精度 |
5 | 类型 | 单端的 | |
6 | AI范围 | 0~25mA | |
7 | 接线方式 | 支持两线制方式仪表 |
参数指标#
序号 | 项目 | 指标 |
---|---|---|
1 | 标准输入 | 24VDC |
2 | 最小ON输入 | 10VDC |
3 | 最大OFF输入 | 2VDC |
DO参数指标
序号 | 项目 | 指标 | |
---|---|---|---|
1 | 输出类型 | 继电器输出,无源触点 | |
2 | 动作电压 | 动作电压18V(24VDC),释放电压1.2V (24VDC),最大电压31.2V(24VDC) | |
3 | 触点负载电压允许范围 | 3A,250VAC | |
4 | 输出延迟 | 上升沿 | 20ms,Max. |
下降沿 | 20ms,Max. |
RS232参数指标
序号 | 项目 | 指标 |
---|---|---|
1 | 通讯物理端口 | 3PIN |
2 | 波特率 | 2400、4800、9600、19200、38400 |
3 | 奇偶校验 | 无,奇检验,偶校验 |
4 | 字长 | 8位 |
5 | 停止位 | 1或者2位 |
6 | 电缆长度 | 最长15.2m |
7 | 协议 | Modbus RTU |
RS485参数指标
序号 | 项目 | 指标 |
---|---|---|
1 | 通讯物理端口 | 2P端子 |
2 | 波特率 | 2400、4800、9600、19200、38400 |
3 | 奇偶校验 | 无、奇检验、偶校验 |
4 | 字长 | 8位 |
5 | 停止位 | 1或者2位 |
6 | 双工 | 半双工 |
7 | 电缆长度 | 最长1200m |
8 | 协议 | Modbus RTU、自定义 |
9 | 协议模式 | 从、主 |
Zigbee参数指标
序号 | 项目 | 指标 |
---|---|---|
1 | 通信距离 | 200 米 空旷环境 |
2 | 模块型号 | DIGI模块 |
安装说明
接线图
电源输入:24VDC
模拟通道接口:8路4-20mA
输入接口:8路
输出接口:6路继电器
RS485接口:2个是2线端子接口
RS232接口:2个DB9接口
以太网接口
无线天线
5.2 接线说明
5.2.1 电源连接
电源供电范围为12-24V交直流均可,直流不分正负,具有自适应功能,标号“+ -”接电源,大地标识接保护地。
5.2.2 开关量输入DI连接
DI输入端为高有效,输入电压与电源电压保持一致,这个必须是直流并且和设备共地,当DI端输入高电压时设备识别到输入端信号有效。标准接线方式如下:对应的开关闭合,则DI输入有效,断开输入无效。
5.2.3 开关量输出DO连接
DO端均为干接点不具有提供电源功能,NC为常闭NO为常开(可在设备断电状态下用万用表通断档位测试),功能上可以通过修改软件来达到对设备控制效果。等效的电路如下:NC对应着开关的常闭状态,NO对应着开关的常开状态。
5.2.4 模拟量输入AI连接
设备的AI输入端均按照两线制接法进行设计,按照下图便可以进行接线。也可以输入0-3v电压,只需将需要检测的电压端接到AI口然后与设备共地即可。
5.2.5 通信接口
\1) 网口
\2) RS232接口
\3) RS485-2接口
针脚 | 信号 | 定义 |
---|---|---|
1 | A | 同向端 |
2 | B | 反向端 |
6 油田数据说明及定义
油井的数据寄存器地址分三个区域设置。第一段表示油井的基础数据,如油井名称、抽油机类型(定频抽油机还是数字化抽油机)、油井运行状态(间开、测压……)等,占用 40001~40100 前 100 个寄存器地址。第二段表示油井的实时数据,如油井三相电参、功率因数等,占用 40101~40200 的 100 个寄存器地址。第三段是功图数据和扩展预留区,占用 40201~49999 的寄存器地址。
井场的数据寄存器地址也分三个区域设置。第一段表示主 RTU 的基础数据,如 RTU 的厂家、型号等,占用 40001~40050 前 50 个寄存器地址。第二段表示井场 RTU 实时数据,如井组集油管线压力等,占用40051~40100 的 50 个寄存器地址。第三段表示井场内注水井实时数据,如注水井注水压力等,每口井占用 100 个寄存器地址。
数据存储地址表见表1-数据存储地址表
表 1 数字化抽油机井口 RTU 基础数据存储地址表
名 称 | 寄存器地址 | 类 型 | 单位 | 备 注 |
---|---|---|---|---|
油井名称 | 40001-40004 | 字符串 | / | 如G111-111。若油井名称超过8个字节,则在寄存器内写0xFFFF,同时将油井名称写入40007-40015地址段内。 |
油井类型 | 40005-40006 | 整形 | / | 定频抽油机0000;数字化抽油机0x FFFF |
油井名称扩展 | 40007-40015 | 字符串 | / | 若油井名称超过8个字节,则写在此地址段内,油井名称用ASCII码表示。 |
数字化抽油机厂家信息 | 40016 | 整形 | / | 100为安控,200为凯山,300为安特,400为金时 |
扩展预留 | 40017-40052 | / | / | |
故障标志 | 40053 | 整形 | / | 0-正常 1-故障 |
故障部位代码 | 40054 | 整形 | / | Bit0=1 载荷传感器故障 Bit1=1 位移传感器故障 Bit2=1 主电机电流变送器故障 Bit3=1 平衡电机电流变送器故障 Bit4=1 变频器故障 Bit5=1 三相电参模块故障 Bit6=1 显示模块故障 … |
故障时间 | 40055 | 整 形 | / | 寄存器值Hi 寄存器值Lo 年:y(2013年,y=2013-2000=13) 月:m(1~12) |
40056 | 整形 | / | 寄存器值Hi 寄存器值Lo 日:d(1~31) 时:h(0~24) | |
40057 | 整形 | / | 寄存器值Hi 寄存器值Lo 分:min(0~59) 秒:s(0~59) | |
扩展预留 | 40058-40100 | / | / | / |
远程启动、停止控制 | 40101 | 整形 | / | 81—启动 82—停止 80—清除命令 |
油井启停状态 | 40102 | 整形 | / | 1停机 2开机 |
A相电流 | 40103 | 整形 | A | 上位机读取数据时缩小100倍。如上位机采集的数据为1234,表示12.34A |
B相电流 | 40104 | 整形 | A | 参上 |
C相电流 | 40105 | 整形 | A | 参上 |
A相电压 | 40106 | 整形 | V | 上位机读取数据时缩小10倍。如上位机采集的数据为2250,表示225.0V |
B相电压 | 40107 | 整形 | V | 参上 |
C相电压 | 40108 | 整形 | V | 参上 |
总有功功率 | 40109 | 有符号整形 | Kw | 上位机读取数据时缩小100倍。如上位机采集的数据为1245,表示12.45KW |
总无功功率 | 40110 | 有符号整形 | Kvar | 参上 |
总视在功率 | 40111 | 有符号整形 | KVA | 参上 |
运行频率 | 40112 | 整形 | Hz | 上位机读取数据时缩小100倍。如上位机采集的数据为5000,表示50.00Hz |
断相状态 | 40113 | 整形 | / | 0-正常 1-断相 |
功率因数 | 40114 | 有符号整形 | / | -1.00~1.00 上位机读取数据时缩小100倍 |
控制柜温度 | 40115 | 整形 | ℃ | 上位机读取数据时缩小100倍 |
扩展预留 | 40116-40130 | / | / | / |
数字化抽油机频率控制方式 | 40131 | 整形 | / | 1 手动 2 自动 |
数字化抽油机频率控制状态 | 40132 | 整形 | / | 1 手动 2 自动 |
数字化抽油机手动频率设定值 | 40133 | 整形 | Hz | 上位机读取数据时缩小100倍 |
数字化抽油机 平衡控制方式 | 40134 | 整形 | / | 1 手动 2 自动 |
数字化抽油机 平衡控制状态 | 40135 | 整形 | / | 1 手动 2 自动 |
数字化抽油机手动平衡调节控制 | 40136 | 整形 | / | 1 减小配重 2 增加配重 |
数字化抽油机平衡度 | 40137 | 整形 | % | 上位机读取数据时缩小100倍 |
数字化抽油机控制方式 | 40138 | 整形 | / | 1 工频 2 变频 |
扩展预留 | 40139-40200 | / | / | / |
表 2 数字化抽油机井口 RTU 功图数据存储地址表
名 称 | 寄存器地址 | 类 型 | 单位 | 备 注 |
---|---|---|---|---|
冲程 | 40201 | 整形 | m | 上位机读取数据时缩小 100 倍 |
冲次 | 40202 | 整形 | 次/分 | 参上 |
功图点数 | 40203 | 整形 | / | / |
最大载荷 | 40204 | 整形 | KN | 上位机读取数据时缩小 100 倍 |
最小载荷 | 40205 | 整形 | KN | 参上 |
最大位移 | 40206 | 整形 | m | 参上 |
最小位移 | 40207 | 整形 | m | 参上 |
扩展预留 | 40208~40210 | 整形 | / | / |
功图 | 40211~41010 | 整形 | / | 功图每点按照位移载荷的顺序 存储,最大 400 点,其中上位机 读取数据时缩小 100 倍,位移数 据缩小 1000 倍 |
功率图 | 41011~41410 | 整形 | / | 与功图同步的功率图,最大 400 点,上位机读取电流数据时缩小 100 倍 |
扩展预留 | 41411~49999 | / | / | / |
表 3 井场主 RTU 数据存储地址表
名 称 | 寄存器地址 | 类 型 | 单位 | 备 注 |
---|---|---|---|---|
井场信息 | 40001-40004 | / | / | / |
RTU 厂家信息 | 40011-40020 | / | / | / |
RTU 设备型号 | 40021-40030 | / | / | / |
扩展预留 | 40031-40050 | / | / | / |
井场汇管压力 | 40051 | 整形 | Mpa | 上位机读取数据时缩小 100 倍 |
注水井总汇管压力 | 40052 | 整形 | Mpa | 参上 |
井场故障信息 | 40053-40057 | / | / | |
井场红外报警 | 40058-40059 | / | / | 每个红外报警点占用一位 |
扩展预留 | 40060-40100 | / | / | / |
注水井注水量设定读 | 40101 | 整形 | m 3 /h | 第 1 口注水井 |
注水井注水量设置值 | 40102 | 整形 | m 3 /h | |
各分水井注水压力 | 40103 | 整形 | Mpa | |
各分水井注水瞬时流量 | 40104 | 整形 | m 3 /h | |
各分水井注水累计流量 | 40105-40106 | 长整形 | m 3 /d | |
扩展预留 | 40107-40200 | / | / | |
注水井注水量设定读 | 40201 | 整形 | m 3 /h | 第 2 口注水井 |
注水井注水量设置值 | 40202 | 整形 | m 3 /h | |
各分水井注水压力 | 40203 | 整形 | Mpa | |
各分水井注水瞬时流量 | 40204 | 整形 | m 3 /h | |
各分水井注水累计流量 | 40205-40206 | 长整形 | m 3 /d | |
扩展预留 | 40207-40300 | / | / | |
注水井注水量设定读 | 40N01 | 整形 | m 3 /h | 第N口注水井 |
注水井注水量设置值 | 40N02 | 整形 | m 3 /h | |
各分水井注水压力 | 40N03 | 整形 | Mpa | |
各分水井注水瞬时流量 | 40N04 | 整形 | m 3 /h | |
各分水井注水累计流量 | 40N05-40N06 | 长整形 | m 3 /d | |
扩展预留 | 40N07-40(N+1) 00 | / | / |
井场主RTU数据存储地址表
名 称 | 寄存器 | 类 型 | 单位 | 备 注 |
---|---|---|---|---|
井场信息 | 40001-40004 | / | / | / |
RTU厂家信息 | 40011-40020 | / | / | / |
RTU设备型号 | 40021-40030 | / | / | / |
扩展预留 | 40031-40050 | / | / | / |
井场汇管压力 | 40051 | 整形 | Mpa | 上位机读取数据时缩小100倍 |
注水井总汇管压力 | 40052 | 整形 | Mpa | 同上 |
井场故障信息 | 40053-40057 | / | / | 详规见附表B |
井场红外报警 | 40058-40059 | / | / | 每个红外报警点占用一位 |
扩展预留 | 40060-40100 | / | / | / |
注水井注水量设定读 | 40101 | 整形 | m3/h | 第1口注水井 |
注水井注水量设置值 | 40102 | 整形 | m3/h | |
各分水井注水压力 | 40103 | 整形 | Mpa | |
各分水井注水瞬时流量 | 40104 | 整形 | m3/h | |
各分水井注水累计流量 | 40105-40106 | 长整形 | m3/d | |
扩展预留 | 40107-40200 | / | / | |
注水井注水量设定读 | 40201 | 整形 | m3/h | 第2口注水井 |
注水井注水量设置值 | 40202 | 整形 | m3/h | |
各分水井注水压力 | 40203 | 整形 | Mpa | |
各分水井注水瞬时流量 | 40204 | 整形 | m3/h | |
各分水井注水累计流量 | 40205-40206 | 长整形 | m3/d | |
扩展预留 | 40207-40300 | / | / | |
注水井注水量设定读 | 40N01 | 整形 | m3/h | 第N口注水井 |
注水井注水量设置值 | 40N02 | 整形 | m3/h | |
各分水井注水压力 | 40N03 | 整形 | Mpa | |
各分水井注水瞬时流量 | 40N04 | 整形 | m3/h | |
各分水井注水累计流量 | 40N05-40N06 | 长整形 | m3/d | |
扩展预留 | 40N07-40(N+1)00 | / | / | / |