АТП промысловых исследований / Алаева_Н_Н___Томус_Ю_Б___Низамов_В_В_«Автоматизация_технологических_процессов_промысловых_исследо

										ка	АГНИ
									е
								т
							о
						и
						бл
					и
				ая	б
			нн
			ро
		кт
	е
л
Э			Рис. 1.4. Коммутация сигналов и напряжений питания

11

В положении 1 галетного переключателя SQ1 осуществляется работа с

приборами радиоактивного каротажа РК с питанием от источника постоянного тока по первой 1Ж жиле кабеля, а также все одножильные скважинные приборы. Схема подключения для этого варианта представлена на рис.1.5.

							ка	АГНИ
							о
		Рис. 1.5. Схема подключения приборов радиоак ивногоекаротажа
В положении 2 переключателя SQ1 раб та пртизводится с приборами
						и
акустического каротажа с питанием от источн ка переменного тока по жилам
					бл
1Ж и 2Ж и от источника постоянного тока по ж ле 3Ж. Схема подключения
для этого случая показана на рис.1.6.
				и
			ая	б
		нн
		ро
л	кт
		Рис. 1.6. Схема подключения приборов акустического каротажа
е
3-е положение переключателя SQ1 предназначено для работы с приборами
ядерно-магнитного каротажа ЯМК, приборами РКС-1,2,3, АРКА, ЦМ8-10,
ЭЦМ8-16,		а также с кодоимпульсной телесистемой в коде Манчестер-2 с

питанием от источника постоянного тока по жилам кабеля 1Ж и 2Ж. Третья жила при этом используется локатором муфт. Схема этого подключения представлена на рис.1.7.

12

								ка	АГНИ
							е
						и	т
			Рис. 1.7. Схема подключения приборов ядерноо-магнитного каротажа
						бл
		В 4-м положении переключателя SQ1 регистратор взаимодействует со
скважинными акустическими телевизорами САТ с питанием от источника
					б
переменного тока, изолированного от земли, по жилам 1Ж и 2Ж. 3-я жила
каротажного кабеля и его оплеткаиОК предназначены для энергоснабжения
скважинного прибора постоянным током. Информационные сигналы могут
				ая
передаваться по всем жилам кабеля при использовании разделительных
конденсаторов С и режекторных фильтров Ф для исключения постоянной или
			нн
НЧ составляющих от источников питания (схема на рис.1.8).
			ро
		кт
	е
л
Э

13

									ка	АГНИ
								е
							т
						о
					и
					бл
		Рис. 1.8. Схема взаимодействия со скважинными акуст ческими телевизорами САТ
В правом крайнем положении переключателя SQ1 (5-е положение)
					и
используется только 1-я жила кабеля в двух случаях: 1. при передаче
информационного сигнала ПС (сигнал самопроизвольной поляризации горных
пород) при отключенном источнике постоянного тока; 2. для одножильных
					ая
скважинных приборов с питаниембпостоянным током (рис. 1.9.).
			ро	нн
		кт
	е
	Рис. 1.9. Схема для измерения сигнала ПС и для работы с одножильными приборами
л					при питании постоянным током
Э

14

1.2. Блок управления

Принципиальная электрическая схема блока управления изображена на рис.1.10. Основное назначение блока – формирование из входных сигналов, поступающих в регистратор от скважинного прибора, таких сигналов,

			нн
			ро
		кт
	е
л
Э

						ка	АГНИ
					е
				т
			о
		и
		бл
	и
ая	б

Рис. 1.10. Блок управления

которые свободны от помех, от постоянной и НЧ составляющих источников питания, от перенапряжений и от перегрузок по току для использования модулями сопряжения через разъемы Х8 (шлейф 4), Х9 (шлейф 3), Х10 –

15

геофизический интерфейс ГИ (шлейф 5) и Х11 (шлейф 7). Через все модули сопряжения – КИМ, АК, РК, АЦП, МКГ – проходит шлейф 5, обеспечивающий геофизический интерфейс ГИ в составе сигналов:

- SIG1, SIG2, SIG3 – основные линии для передачи информационных сигналов;

- RESERV1, RESERV2 – управляющие входы для передачи сигналов к скважинному прибору;

- ST+, ST-, MD, DN – сигналы наземных каротажных датчиков шагов квантования по глубине магнитных меток и натяжения кабеля, транзитом идущие от разъема ХР4 по шлейфу 3 на разъем Х9 и далее по шлейфу 5 геофизического интерфейса ГИ на все модули сопряжения.

	Сигналы RESERV1 и RESERV2 вырабатываются в регистраторе «Гектор»
только модулем КИМ в режиме «Передача данных». После прихода в блок
								ка
управления А6 они усиливаются усилителями мощности на транзисторахАГНИ
V1,V2 и		V3,V4. Коллекторной нагрузкой					транзисторов	V2 и	V4 являются
первичные			обмотки	трансформатора			е			на	плате
						ТV1, располож нного
							т
коммутации А14, выводы 1 и 3 которого под названи м CHTL1 и CHTL2
соединены с аналогичными выводами усилителей V2 и V4, питание которых
+12 В. подается в среднюю точку 2 трансформатора ТV1.
	Для информационного обмена со скважонным прибором по жилам
кабеля, которые одновременно служат							ид я энергоснабжения			прибора
постоянным или переменным (50 или 400 Гц.) током, применен блок фильтров
в составе		режекторного фильтра на 50				Гц. (R12-R15,		С4, С5, С9,			С10) и
					б
режекторного фильтра на 400 Гц, (R16бл-R19, С7, С8, С11, С12), соединенных
последовательно через конденсаториС6, усилителей-повторителей на ОУ DА1 и
DА2 и сумматора на ОУ DА3. Входные сигналы под обозначением RU= и RU~
				ая
на блок фильтров поступают с нагрузочных резисторов R1 и R2,
расположенных на плате коммутации А14, через разделительные конденсаторы
С3 и С13 соответстве				о. Выходной сигнал блока фильтров FILTROUT (FOUT)
подается		на	выводы	2 и 4 седьмой галеты переключателя					SQ1.7		платы
коммутации А14. Таким образом, блок фильтров отделяет полезный сигнал от
		ро
напряжений питаниянни различного рода помех.
	В регист аторе «Гектор» производится контроль питающих скважинный
	кт
прибор нап яжений и токов. Для этого измеряются напряжения на выводах
резисторов R1 и R2: UR=, RU=, UR~, RU~. Эти напряжения с помощью
	е			R28, R29 для источников постоянного тока приводятся к
д лит л й R26, R27 и
уровню АЦП – напряжения UR=IZM и RU=IZM, причем RU=IZM показывает
Э
напряжение на кабельной головке, а разность напряжений (UR=IZM - RU=IZM)
лна известном резисторе R2 = 50 Ом дает значение потребляемого тока. Для
источников переменного тока используются делители R30, R31 и										R33, R34,

которые вместе с выпрямителями V5 и V6, а также фильтрами С16, R32 и С17, R35 определяют напряжения UR~_ IZM и RU~_ IZM. Эти напряжения как и в предыдущем случае показывают: RU~_ IZM – это напряжение на кабельной

16

головке, а разность (UR~_ IZM - RU~_ IZM) на резисторе R1 = 50 Ом – это ток нагрузки источника переменного тока.

Сигнальные линии SIG1_IN, SIG2_IN и SIG3_IN в блоке управления нагружены резисторами R40, R42 и R44, а затем после защитных резисторов

R39, R41, R43 и стабилитронов V8, V9 и V10 под названием SIG1, SIG2 и SIG3

поступают на входы всех модулей сопряжения через геофизический интерфейс

ГИ.
Кроме вышеуказанных в блоке управления формируются:		сигнал
локации положения муфт в обсадной или НКТ колоннах LM+ из L MUFT с
помощью цепи R45, С22 и V11, сигнал естественной поляризации пород РS из
RU= с помощью цепи R36, С18 и V7 и сигналы LOG_1 и CHECK, которые
передают напряжение +5 В. через резисторы R37 и R38 на выводы 1 и 0
(общий) восьмой галеты переключателя SQ1.8 платы коммутации		14. Тем
	ка
самым представляется возможность контролировать положение переключателяАГНИ
SQ1 измерением уровня напряжения на контактах этой галеты.
е
т
1.3. Материнская плата от ПК и модули сопряж ния (рис.1.3.)
Аппаратная часть «Гектора» построена на базе вычислительного ядра на

платформе Intel 386SX-J (или выше) А7 и интерфейсных плат – модулей
сопряжения МКГ (плата А3), РК (плата А4), АКо(плата А5), АЦП(плата А2) и
КИМ(плата А8), установленных либо в с оты					иматеринской платы, либо в слоты
блока расширения и объединенных системной магистралью ISA
(IndustryStandardArchitecture).				В случае,	когда к	материнской	плате
				б
присоединено нестандартное внешнееблустройство, как в нашем варианте,
необходимо		доскональное знание иособенностей используемого интерфейса,
поэтому остановимся на общем описании интерфейса ISA.
		ая
Магистраль ISA относится к немультиплексированным (то есть имеющим
раздельные шины адреса и			данных) 16-ти		разрядным	системным	шинам
		нн
среднего быстродействия. Обмен осуществляется 8-ми или 16-ти разрядными
данными. Магистраль содержит 24 адресные линии и 16 линий данных. Разъем
ISA разделен на две части, что позволяет уменьшать размеры 8-ми разрядных
	ро
плат расширения. Внешний вид платы расширения показан на рис.1.11.
Назначение контактов разъемов А, В, С и D					представлено на рис.1.3. справа
кт
(ISA ВАS). Апостроф ( ` ) после названия сигнала на этом разъеме говорит о
том, ч о а		ивному (рабочему) уровню сигнала соответствует низкий уровень
е
напряж ния на соответствующей линии. На магистрали присутствуют четыре
напряж ния питания: +5 В., -5 В., +12 В. и -12 В., которые могут быть
Э
испо ьзованы платами сопряжения. Назначение сигналов магистрали ISA
лследующее:

17

					ка	АГНИ
				о	е
		Рис. 1.11. Нумерация контактов разъематISA
∙			и
			бл
	SA0...SA19 — фиксируемые адресные разряды (они действительны в
	течение всего цикла обмена). 16-разрядным словам соответствуют четные
∙	адреса (SA0=0).	и
	LA17...LA23 — нефиксируемые адресные разряды. Используются для
		б
	адресации памяти. Действительны только в начале цикла обмена (в адресной
∙	фазе).
	BALE — сигнал стробирования адресных разрядов (действительности
	адреса соответствует отриц тельный фронт сигнала). Основное назначение —
	фиксация нефиксирова ых дресных разрядов в регистре-защелке.
∙	-SBHE — сиг ал типааяцикла передачи данных (8-ми или 16-разрядный
	цикл). Активен при передаче старшего байта.
∙	SD0...SDI5 —ннразряды данных. По линиям SD0...SD7 передается младший
	байт, по линиям SD8...SD1S — старший байт.
∙	кт
	-SMEMR, -MEMR— стробы чтения данных из памяти. Сигнал -SMEMR
	выраба ываетсяротолько при обращении к адресам, не превышающим FFFFF
	е
	(находящимся в пределах младшего 1 Мбайта), а сигнал -MEMR — при
∙	обращ нии ко всем адресам памяти.
	-SMEMW, -MEMW — стробы записи данных в память. Сигнал -SMEMW
Э
	лвырабатывается только при обращении к адресам, не превышающим FFFFF
	(находящимся в пределах младшего 1 Мбайта), сигнал -MEMW— при
∙	обращении ко всем адресам памяти.
	-IOR— строб чтения данных из устройств ввода/вывода. Приактивном
	сигнале адресуемое устройство ввода/вывода должно выдать свои данные на
	шину данных.
			18

∙-IOW — строб записи данных в устройства ввода/вывода. По этому сигналу адресуемое устройство ввода/вывода должно принять данные с шины данных.

∙-MEMCS16 — сигнал выставляется памятью для сообщения задатчику о том, что она имеет 16-разрядную организацию. Вырабатывается в ответ на распознавание адреса памяти.

∙-I/OCS16 — сигнал выставляется устройством ввода/выводаАГНИдля сообщения задатчику о том, что оно имеет 16-разрядную организацию, и необходим 16-разрядный циклобмена. Вырабатывается в ответ на распознавание своего адреса.

∙-I/OCHRDY — сигнал снимается (делается низким) исполнителем (устройством ввода/вывода илипамятью) по переднему фронту сигналов -IORи

-IOWв случае, если он не успевает выполнить нужную операцию в темпе задатчика. То есть этот сигнал используется для асинхронногока обмена по магистрали.

∙-I/OCHCK — сигнал вырабатывается любым исполните лем (устройством ввода/вывода или памятью) для информированиятзадатчика о фатальной ошибке, например, об ошибке четности при доступеок памяти.

∙-0WS — сигнал выставляется исполнителем для информирования

задатчика о необходимости проведения ц кла обмена без вставки такта ожидания. бл

∙-REFRESH — сигнал регенерации, выставляется контроллером

регенерации для информирования всехиустройств на магистрали о выполнении циклов регенерации динамическойбпамяти компьютера.

∙-RESETDRV — сигнал с роса в начальное состояние всех устройств на магистрали. Вырабатываетсяаяцентральным процессором при включении или сбое питания, а также при н жатии на кнопку сброса RESET компьютера.

∙-SYSCLK — сигн л системного тактового генератора, тактовый сигнал магистрали. В большиннстве материнских плат его частота равна 8 МГц независимо от тактовой частоты процессора.

∙-OSC —роне синхронизированный с SYSCLK сигнал кварцевого генератора

счастотой 14,31818 МГц.

∙-IRQкт— сигналы запроса радиальных прерываний. Запросом является положительный переход на соответствующей линии IRQ.

∙е-DRQ — сигналы запроса ПДП.

∙л-DACK — сигналы предоставления ПДП.

∙-AEN — сигнал выбора устройства, запросившего ПДП. Отключает все Эостальные устройства, не участвующие в данном цикле ПДП.

Врежиме программного обмена информацией на магистрали ISA вы- полняется четыре типа циклов:

∙цикл записи в память;

∙цикл чтения из памяти;

19

∙цикл записи в устройство ввода/вывода;

∙цикл чтения из устройства ввода/вывода.

Циклы обмена с памятью и с устройствами ввода/вывода различаются между собой используемыми стробами записи и чтения, а также временными задержками между сигналами.

Цикл обмена с устройствами ввода/вывода начинается с выставления задатчиком кода адреса на линиях SA0...SAI5 сигнала -SBH Е, определяющего разрядность информации. Чаще всего используются только 10 младших линий SA0...SA9, так как большинство разработанных ранее плат расширения задействуют только их. В ответ на получение адреса исполнитель, распознавший свой адрес, должен сформировать сигнал -I/OCSI6 в случае, если обмен должен быть 16-разрядным. Далее следует собственно команда чтения

или записи.										АГНИ
	При цикле чтения задатчик выставляет сигнал -IOR, в ответ на который
исполнитель должен выдать данные на шину данных. Эти д нные должны быть
сняты исполнителем после окончания сигнала -IOR.								ка
	В цикле записи задатчик выставляет записываемые данные и сопровождает
							е		эти данные (для
их стробом записи -IOW. Исполнитель должен принять
гарантии — по заднему фронту сигнала -IOW).						т
					о
	На рис.1.12 приведены временные д аграммы циклов обмена с
устройствами ввода/вывода. Для простоты на иодном рисунке показаны как цикл
записи, так и цикл чтения, хотя производятся они, конечно, в разное время.
	Если исполнитель не успевает выполнить команду в темпе магистрали, он
может приостановить на целое число перблодов Т сигнала SYSCLK завершение
цикла чтения или записи за счет снятияи (перевода в низкий уровень) сигнала
I/O СН RDY (так называемый удлиненныйб				цикл). Это производится в ответ на
получение переднего фронта сигнала -IOR или -IOW. Сигнал I/O СН RDY
может удерживаться низким не более 15,6 мкс, в противном случае процессор
переходит в режим обр ботки немаскируемого прерываниями NMI.
		ая
	Пользователю ISA-устройств необходимо, прежде всего, обращать
внимание на те време ные интервалы, которые связаны с быстродействием
аппаратуры этих устройствнн			. Например, на обработку адреса селектору адреса
отводится не более 91 нс, а буфер данных в цикле чтения должен выдавать
данные на магистраль не более чем за 110 нс.
		ро
	При циклах программного обмена с памятью используются те же самые
сигналы, только вместо строба чтения -IOR применяются стробы чтения -
	кт
MEMR и -SMEMR, а вместо строба записи -IOW — стробы записи -MEMW и -
	е			или слоеного					формата		данных
SMEMW. Для определения байтового
л				асинхронного					режима		обмена
применяется сигнал -MEMCS16. Для
Э

(удлиненного цикла) здесь также используется сигнал I/OCHRDY. Отметим, что память должна обрабатывать все адресные разряды магистрали, включая и

LA17...LA23.

На рис. 1.13 показана временная диаграмма обмена с памятью, причем здесь указаны только временные интервалы, отличающиеся от аналогичных

20