搜索
1目录第一章传感器系统....................................................................................................................................2第一节概述........................................................................................................................................2第二节传感器分类............................................................................................................................2第三节传感器介绍..................................................................................................................................5第四节传感器参数应用..........................................................................................................................31第二章DeviceNet(CANOpen)现场总线..............................................................................................32第一节现场总线的组成及连接................................................................................................................32第二节DeviceNet（CANOpen）总线型传感器的分类........................................................................32第三节CAN适配卡、总线电源............................................................................................................35第四节CAN总线系统接线表..................................................................................................................36第五节CAN总线型传感器系统现场使用要点......................................................................................38第六节总线接插件防护等级..................................................................................................................39第七节CAN节点保险丝问题................................................................................................................39第八节注意事项......................................................................................................................................39第九节CAN节点保险丝更换说明..........................................................................................................40第三章传感器接口故障快速排查............................................................................................................44第一节传感器测量的基本过程................................................................................................................44第二节传感器信号传输方式：................................................................................................................44第三节电信号的传输过程........................................................................................................................45第四节数字量传感器传输方式..............................................................................................................48第五节传感器接口故障部位快速排查....................................................................................................49第六节CAN总线接口系统....................................................................................................................522第一章传感器系统第一节概述传感器是能感受规定的被测量（物理量，化学量，生物量等），并按照一定的规律转换成可用输出信号（通常的电量）的器件或装置。输出信号有不同的形式，如电压、电流、脉冲、频率等，以满足信号的传输、处理、记录、显示和控制的要求。在自动检测与控制系统中，传感器处于系统之首，其作用相当于人的五官，直接感应外界信息。因此传感器能否正确感受信息并将其按规律转换为所需信号，对系统质量起决定性的作用。自动化程度越高，系统对传感器的依赖性越大。各个传感器除有上述基本要求外，因为使用环境恶劣，对于传感器的可靠性有着更高的要求。第二节传感器分类传感器的分类有许多种方法。可以按被测量来分，也可以按输出量来分，还可以按工作原理来分。如何分可根据具体的场合和兴趣点来确定。综合录井仪配接传感器很多，从使用者的角度来看，感兴趣的是被测量本身。按被测量来分类传感器，如表所示：传感器种类测量参数压力大钩负荷立管压力套管压力扭矩碳酸盐温度入出口温度电导率入出口电导率密度入出口密度液位（体积）1到4号体积化学硫化氢流量出口流量脉冲大钩高度1~3号泵冲转盘转速3从仪器构造的角度来看，习惯上以输出量来区分，即分为模拟量传感器和数字量传感器。综合录井仪所配接的传感器，除了大钩高度、泵冲和转盘转速是数字量传感器外，其他参量所用传感器都是模拟量传感器。一、传感器性能描述传感器的性能描述是以技术指标的形式表示的，它既是衡量传感器质量好坏的重要标准，也是系统检验（或校验）的理论基础。一般来说，传感器的特性可以从静态特性和动态特性两个方面来描述。所谓静态特性，是指传感器在稳定信号的作用下所表现的输入—输出关系，例如线性度、精度等指标。所谓动态特性，是指传感器在随时间变化的信号作用下传感器的输入特性，例如响应时间等指标。由于钻井工程的特殊性，综合录井仪所配传感器测量系统主要关心量程、精度、分辩率、稳定性和响应时间，下面分别加以介绍。1、量程1.1量程是指传感器预期被测量值的范围，有时又称测量范围。一般用传感器允许测量的上下极限值来表示，其中上极限值又称为满量程值（F.S.）。例如，大钩负荷传感器的测量范围是0～5MPa（0～4000KN）。1.2精度精度又称精确度，表示测量结果与被测量“真值”的接近程度。精度一般在校验或标定的过程中来确定，此时“真值”要靠其它更精度的仪器或工作基准来给出。精度可以用极限误差来表示，也可以用“极限误差”与满量程之比按百分比数给出即：精度=极限误差/F.S.*100%精度规定了测量时最大的容许误差，因为测量的各个环节均会引入误差，在选择传感器时其本身的精度要高于综合录井仪部颁标准所规定的指标，以保证整个测量的精度。有些时候以“误差”代替“精度”指标来规定对精度的要求。1.3分辩率分辩率指传器所能探测的最小的输入增量。例如当钻井液入口密度由原值1.12g/cm3增加0.004即增加到1.124g/cm3时，系统检测不到变化。只有当变量增加到0.01g/cm3时系统才能够测量出这种变化。即密度测量的分辩率是0.01g/cm3。分辩率反映了测量系统对输入的敏4感程度。1.4稳定性稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。稳定性有两个方面的内容，其一是指外加条件不变的情况下，经过一段时间输出的变化，通常用时间零漂表示。另一方面指外加条件变化（主要是环境温度）时，输出的变化，通常用温漂表示。因为综合录井仪使用环境条件的特殊性，温漂是非常主要的指标之一。1.5响应时间响应时间是指从输入量开始起作用到输出指示值进入规定稳定值的范围所需要的时间。它是一个动态特性指标，表征了测量系统对输入变化的反应速度。在某些参数的测量中，响应时间是非常重要的参数。例如H2S，若测量系统的响应时间过长，不能及时发现H2S超限的异常情况，后果是非常严重的。二、电信号及其传输信号是携带了某种信息变化的波形。在数学上，信号可以表示成一个或多个变量的函数，这个函数蕴含着输出随输入变化的规律。在综合录井仪中，信号函数均为线性变化，即Y=kX+b这种形式。1、电信号在电子测量系统中传递和处理的信号都是电信号，也就是说无论信号函数的自变量是什么，其因变量都是电特性的，通常是电压或电流。例如当我们用传感器测量大钩负荷时，大钩负荷是自变量，而传感器的输出是因变量。如果是电压输出，大钩负荷传感器信号就可表示为Vo（伏特）=kf+b。若是电流输出，那么大钩负荷信号又可表示为Io（mA）=kf+b。输出是电压形式的信号称为电压信号。可以用万用表的电压档测量。输出是电流形式的信号称为电流信号。在综合录井仪的传感器总线上传送的是4~20mA的电流信号，可以用万用表的电流档测量。此时，万用表要串接在回路中。电压信号和电流信号的测量方法如下图：传输线传输线VA电压信号的测量电流信号的测量在实际应用中，电压和电流信号是可以相互转换的，也就是说无论是以哪种形式存在，其内涵5是一致的。2、电信号的传输传送传感器信号有两种情况，即变送器前传递和变送器后传递。综合录井仪的信号传送均采取变送器后传送。此时又有电流信号和电压信号之区分。如为电压信号，除传送信号的两根线外，还需两根电源线，称为四线制传送。如为电流信号，只用两根导线就够了，因此又称为二线制。由于电压信号易受导