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测井智能畅通器控制系统研制

作　者: 池明
导　师: 于洋
学　校: 西安科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 测井智能畅通器机械结构控制检测系统实验
分类号: P631.83
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 21次
引　用: 1次
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内容摘要

论文根据油田测井过程中经常出现的测井仪下行过程中受阻的实际情况，利用机电一体化技术，研发了一种集检测技术、控制驱动技术和机械技术于一体的测井智能畅通器，完成了测井畅通器的机械结构设计以及检测控制系统的软硬件开发。测井畅通器安装在测井仪器的前端，当测井仪器不能沿井壁正常下落时，自动疏通井道，使测井仪器顺利下井。设计了测井畅通器的机械结构，完成了关键零部件的设计及校核，并利用SolidWorks软件完成了测井畅通器三维建模和虚拟装配。测井畅通器的检测控制系统主要包括以加速度传感器MMA7455L为核心的检测系统及以单片机C8051F410为核心的控制系统。检测控制系统完成的作用是实时检测测井智能畅通器的下行速度和加速度，当加速度小于阈值时，启动直流电动机，驱动畅通器前端钻头工作，清除障碍物，当加速度传感器检测值恢复时，直流电机停止转动。控制系统是以C8051F410单片机为核心，主要包括了电机驱动模块、数据存储模块、电源模块以及复位电路、直流电机的PWM调速、串口通信等部分。C8051F410与MMA7455L之间采用I C通信方式，加速度传感器将采集获得的加速度传送给单片机进行判断，如果达到阈值，则单片机驱动直流伺服电机工作。设计了检测加速度的相关实验，利用C++Builder软件完成了相应的仿真实验，在实验室对研制的测井智能畅通器进行了物理样机实验，实验表明研制的测井智能畅通器达到了设计要求。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-14
  1.1 课题的背景  7-8
  1.2 国内外研究动态和发展趋势  8-10
    1.2.1 国外研究动态和发展趋势  8-9
    1.2.2 国内研究动态和发展趋势  9-10
  1.3 课题的目的和意义  10-12
  1.4 课题的总体研究方案及设计目标  12-13
    1.4.1 测井智能畅通器的总体方案  12
    1.4.2 测井智能畅通器的设计目标  12-13
  1.5 本章小结  13-14
2 测井畅通器的结构设计  14-23
  2.1 机械本体设计概述  14
  2.2 机械本体的参数设计  14-22
    2.2.1 电动机的选择  14-15
    2.2.2 齿轮的设计及校核  15-18
    2.2.3 轴的设计及校核  18-20
    2.2.4 轴承的选择及校核计算  20-21
    2.2.5 键连接的选择以及校核计算  21-22
  2.3 机械结构图设计  22
  2.4 本章小结  22-23
3 测井畅通器的三维建模  23-27
  3.1 SOLIDWORKS 建模的基本思想  23
  3.2 SOLIDWORKS 介绍  23-24
  3.3 利用 SOLIDWORKS完成虚拟装配  24-26
  3.4 本章小结  26-27
4 测井畅通器检测系统硬件设计  27-38
  4.1 概述  27
  4.2 系统硬件设计总体框图  27-28
  4.3 检测系统的硬件设计  28-37
    4.3.1 加速度传感器概述  28-29
    4.3.2 加速度传感器参数  29
    4.3.3 加速度传感器引脚说明  29-30
    4.3.4 SPI 总线与 I2C 总线  30-31
    4.3.5 加速度传感器主要功能寄存器  31-32
    4.3.6 加速度和输出数值的关系  32-33
    4.3.7 检测系统硬件连接  33-34
    4.3.8 检测系统设计实验  34-37
  4.4 本章小结  37-38
5 测井畅通器控制系统的硬件设计  38-49
  5.1 单片机的选型  38
  5.2 C8051F410 单片机简介  38-39
  5.3 电源模块设计  39-40
  5.4 电机驱动电路设计  40-41
  5.5 直流电机 PWM 调速  41-43
  5.6 SD 存储卡  43-46
  5.7 串口通信  46-47
  5.8 下位机软件的数据处理及流程图  47-48
  5.9 本章小结  48-49
6 上位机软件设计及仿真实验  49-53
  6.1 概述  49
  6.2 C++ BUILDER 软件介绍  49
  6.3 串口通信设计  49-50
  6.4 仿真实验  50-52
  6.5 本章小结  52-53
7 结论  53-55
  7.1 总结  53
  7.2 展望  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附录  59-61
攻读硕士研究生期间发表论文  61

测井智能畅通器控制系统研制

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