ECLIPS硬件系统模块功能和基本信号流程

1、ECLIPS-5700系统介绍 ECLIPS硬件系统 模块功能和基本信号流程 目 录前 言 第一章 ECLIPS测井系统功能简述 第二章 地面硬件系统组成 第三章 ECLIPS 系统及信号流图 第四章 数字采集处理系统第五章 ECLIPS-S系统总线类型及特征 目 录前言 ECLIPS-S成像测井系统是美国Baker Atlas公司继CLS、ECLIPS-C测井系统之后开发的新一代产品。 由于其具有功能强大、实效高和录取资料齐全等优点，目前在中国石油测井市场上得到了及其广泛的应用。 前言 地面硬件采集系统，是ECLIPS测井总系统的指挥中枢，负责对井下仪进行操控和数据的采集处理。 它通过曼彻斯

2、特码命令字控制仪器工作方式，数据采集以及信号收发，并可对资料进行解释处理、显示、存储等。前言 本面将简要介绍美国Baker Atlas 公司的ECLIPS-S成像测井系统。其中主要讨论了地面采集硬件系统，包括硬件模块功能介绍，相应的接口和连接总线，以及地面系统各种信号流路由。 前言一、 ECLIPS测井系统功能简述 ECLIPS成像系统面向石油地质测井工程，是计算机数字化的测井解释处理系统。其主要功能包括常见油气井的测量和记录、测井数据资料的通信，以及测井信息的解释分析与处理等。第一章 随着测井方法研究领域的不断拓宽和深入发展，以及测井仪器的完善和采集软件算法的更新，使得该系统所录取的地层信息

3、资料更加准确、真实、可靠。 这为当今油田勘探、开发，研究沉积相和描述油藏工程，进行地层分析与油气评价提供了主要依据。第一章 ECLIPS测井系统包括井下探测仪，地面采集硬件系统和软件系统（总称地面采集系统）。 井下仪器根据地面指令，感测地层物理参数信息，并以电子信号的形式传送到地面设备；地面采集系统则用于控制井下仪器（供电/断电/马达等），处理记录测量信号，并以文件的形式保存于存储媒介中。第一章目前ECLIPS-5700常用测井项目如下：1. 常规项目（1）电法测井系列（MLL/DLL/TBRT）；（2）声波测井系列（DAL）；（3）放射性测井系列（ZDL/CN/GR/DSL）；第一章2.特殊

4、项目（1）微电阻率成像（STAR）；（2）数字声波井周成像（DCBIL）；（3）交叉偶极子阵列声波（XMAC）；（4）高分辨率感应测井（HDIL）；（5）地层倾角测井（DIPLOG）；第一章 此外，在工程测井中，还可采集自然电位（SP），井径（CAL），井斜（DEV），方位（DAZ）等曲线，标准系统还可用于地层结构多极测试（FMT），核磁共振（MRIL）等。第一章二、地面硬件系统组成 ECLIPS是一个电缆遥测系统(Wireline Telemetry System)和基于数字化测试井下仪的完全应用平台。 第二章第二章 地面采集硬件（SURFACE ACQUISITION HARDWARE）

5、多CPU和多处理器操作系统（UNIX）的应用，允许多个进程同步运行。每个CPU可同时执行多个任务，每个进程也包括若干同步控制任务。公共关系数据库确保公用数据在正运行的不同程序间被即时调用。 第二章标准ECLIPS-S系统地面配置第二章 接线控制面板（LCP） 连接传导电缆和固定面板，把信号送给5750 数字采集处理板，对井下仪开关、马达和通信提供控制。第二章 电缆遥测系统板（WTS） ECLIPS-C系统中，WTS将接线控制面板（LCP）接收到的编码信号或原始数据，转换成计算机可识别的数据格式。绞车处理单元（HPU）用于监控并记录地面传感数据。在ECLIPS-S系统中，同样的功能由数字采集处理

6、系统（DAPS）完成。第二章HP-UNIX计算机 通过用户指令，对采集输入数据进行各种操作，并发送数据到各种外围设备。存储设备 硬盘驱动器（Hard Driver）,装载计算机操作程序（软件），是其他应用程序的临时缓冲区，以及提供测井、刻度和绘图等数据信息的永久存储。第二章 磁带机（DAT）单元（Tape Driver），提供了程序安装办法，以及档案性数据及移动信息的存储。 两台显示器（MONITOR）。监察正被记录处理的测井数据和监控所有的测井操作。第二章 打印机/绘图仪（PLOTTER）,提供给用户显示所有井况处理数据的硬拷贝。 通讯调制解调器（Modem）接口,通过 线，无线电台或卫星，

7、可以将数据发送到远方地面站。 外接式附属处理器,可以通过以太网连接到主系统，以执行特定任务。第二章信号模拟器（SIMULATOR） 可产生类似井下仪形成的信号，为在没有井下信号的情况下，提供了检查ECLIPS地面系统设备性能的操作方式。示波器（Scope） 使从WTS（ECLIPS-C）或DAPS（ECLIPS-S）传来的输入信号波形的可视化观察成为可能。选用板卡（FMT） 用于处理地层结构多极测试数据，可以通过WTS或DAPS接口到主处理器。第二章安全控制开关（Switch） 提供了一个确定接点，使其确保电源能通过电路连接到测井电缆。第二章第二章ECLIPS-S硬件系统框图第二章ECLIPS

8、-S BLOCK DIAGRAM三、ECLIPS系统及信号流图 ECLIPS（Enhanced Computerised Logging and Interpretative Processing System）地面采集系统，是硬件与软件的总集。 它提供了现场多任务处理以及分布式处理，极大提高了数据完整性、安全性和现场施工效率。第三章第三章 ECLIPS系统提供给用户的主要特性，表现在下列四个基本方面： l测井资料录取完整性和数据质量； l仪器设备安全和数据安全； l先进的服务技术； l现场操作施工的高效率；第三章 下面将把ECLIPS系统分成四组类别加以论述： l井下仪的供电和信号路由； l

9、地面信号路由； l备用电池和系统电源； l地面采集硬件；第三章 1、井下仪供电和信号路由 ECLIPS-S数字接线控制面板（5756LCP）提供了供电通路。当测井服务表OCT选择启动后， ECLIPS操作系统自动对接线控制面板进行配置连接。此时操作工程师必须保证LCP面板前面的硬件开关位置正确，使其被配置为系统所要求的模式。 第三章 LCP同时也监督控制着来自井下仪器的电子信号。对ECLIPS-S系统，来自井下仪器的信号经由5756LCP被进入5750DAPS面板内的WSP板卡。然后从这里信号被送入DAPS内的实时采集处理器（RAP）。第三章第三章井下仪的供电和信号路由2、地面信号路由 ECL

10、IPS-S处理地面信号实际上与ECLIPS-C方式相同，只是硬件发展到了下一代。所有地面信号仍通过信号分配板（SDB）进行分配。现在5702板已经发展成5750面板内的一块独立计算机卡。因而所有地面信号都被送到编码信号处理器（ESP）处理。 WSP解码电缆信号码并将之送入RAP处理。ESP、WSP和RAP都是内置在DAPS板内的担负着独立功能的计算机板卡。第三章第三章地面信号路由3、电池和系统电源 UPS控制器与UPS电池组，起到了电源稳定器的功能；并在AC电源失效的情况下，对系统提供候补电力支持。 后备电源被UNIX处理系统所要求，以避免操作系统在电源突发性掉电的情况下被关闭。后备电源也被要

11、求来提供足够的预留电力给系统备用，以在突发情况下采取紧急避险措施，保证测井仪器的安全。第三章四、数字采集处理系统 DAPS 采集面板综述 5750 DAPS（Digital Acquisition Processing System）是数据采集处理系统的产品系列号描述,它被封装在公用VME基座，建立在Hewlett Packerd HP-9000 700系列、743i VME总线型计算机板上。DAPS把井下数据采集与地面系统若干其他功能结合了起来。第四章 DAPS电路系统部件下列是基本ECLIPS-S系统5750BA板标准配置。HP 748基座板包含下列部件： a）两个HP 743i 型CPU

12、 ，主频率100M HZ，各带有 128 Mb RAM（Slot1插槽是显示/光栅处理器， Slot 3 插槽是主处理器）； b）一台SCSI”软盘驱动器（SCSI 0）； c）一台SCSI型磁带驱动器 （SCSI 3）； d）一台SCSI型2GB到9GB的硬盘驱动器（SCSI 5）； e）一台SCSI型4GB到9GB的硬盘驱动器（SCSI 6）；第四章f）一台MVME-162内嵌采集控制器（RAPS）（Slot 4）；g）两块电缆信号处理器Ixthos卡（WSP）（Slot6&7）；h）一台编码信号处理器（ESP）（Slot 5）；i）一块EISA双绘图接口板（UFO）（EISA slot

13、1）；j）一块EISA X .25接口卡（用于调制解调器通讯）（EISA slot 2）；k）两台300瓦功率电源；第四章2.DAPS板也包含下列部件在主机板上： a）一个绘图多路接口卡（可驱动四台绘图 机）； b）一块信号分配板（SDB）； c）一台辅助电源，支持SDB外部传感器； d）三台粗缆局域网到细缆局域网的变换器；注：5750DAPS 板取代了5710，3台5701工作站和5702。第四章3.一块5756软件控制接线控制面板（LCP）；注：5756LCP取代了3765，5716和3957。4. 两台5754彩色显示器；5. 键盘、鼠标各二；6. 两台3797灰阶绘图仪；7. 一台20

14、44 UPS 电源；第四章8. 一台2010直流电源；9. 三台2021交流电源；注：2020AC，其中两台被组合成主/从高压电源；10. 一个5755多媒体板，包含： l一个HP DAT磁带驱动器； l一个CD-ROM驱动器； l一个4GB9GB硬盘驱动器； l一个2GB9GB硬盘驱动器；11. 一个5737示波器；12. 一个5711信号模拟面板；13. 一个5712绞车显示面板；14. 一个3044双路安全开关。第四章5750BA 集成电路功能模块1、5750BA 系统板物理部件图 在5750BA 基板上，包含：内部电源；HP743i 型VME总线板、128MB内存计算机；摩托罗拉MVM

15、E162 主板，实时采集处理器RAP，带有512KB 静态随机访问存储器（SRAM）和4MB 动态随机访问存储器（DRAM）；电缆信号处理器WSP，包含2块数字信号处理器（DSP）板；信号分配板SDB；UFO-EISA双绘图仪接口板；绘图多路分解处理板；编码信号处理板（ESP）；X.25 HP EISA 可编程串行接口（PSI）适配器；状态板（Status Board）；内部SCSI设备（SCSI Tray）。第四章第四章5750BA BOARD PLACEMENT二、各插槽功能板卡叙述 在标准ECLIPS-S系统中，5750BA基板上有八个插槽。其中：Slot 1 是显示/光栅处理器单元，它

16、是唯一连接到EISA总线的插槽。它包含下列组件：内存-两个64MB，60ns TSOP的RAM卡；音频接口-线控，麦克风，及可编程CD输出（未用） 第四章扬声器插座-连接至外部扬声器；HP 并行端口（未用）； 连接到内部SCSI总线的SCSI 总线；系统图形卡RGB视频端口-连接到5754彩色显示器；LAN（AUI）端口-连接到（MAU）内部以太网模块；RS-232 端口A-连接到UPS电源；RS-232端口B（未用）；PS/2端口-连接到鼠标和键盘；第四章Slot 2 （未用）Slot 3 是HP 743i 100MHZ 型CPU，128Mb RAM处理主机。特性如下：内存-两个64MB，6

17、0ns TSOP的RAM卡；音频接口-线控，麦克风，及可编程CD输（未用）；扬声器插座-连接至外部扬声器；第四章HP 并行端口（未用）；连接到内部SCSI总线的SCSI 总线；系统图形卡RGB视频端口-连接到5754彩色显示器；LAN（AUI）端口-连接到（MAU）内部以太网模块；RS-232 端口A（未用）；RS-232端口B-连接到RAP的J15引脚；PS/2端口-连接到鼠标和键盘； 这个处理器控制数据的采集，是采集系统的主机。 第四章 Slot 4 构架在摩托罗拉MVME 162处理器机板上的实时采集处理器（RAP），类似于以前ECLIPS系统中使用的MVME147板。含68040 MP

18、U（4Mb RAM），512Kb 的BBRAM资源。该板运行PSOS+操作系统和采集软件。第四章IP-Serial模块支持下列接口：连到5712绞车显示板的RS-232接口；连接到743i 主处理器（Slot 3）的RS-232控制接口J15；连接到5756，2021，2010以及5711的RS-485接口第四章 IP-ADIO模块特性：16通道低速A/D转换器；可编程增益扩大器；13位ADC（数/模变换器）；24位同步时钟；68条数字I/O线；两台通用24位计时器；第四章 RAP板卡被用作HP 743i 处理器和所有VME总线板的主要接口。它使用了以太和RS-232接口。RAP板象作为MVM

19、E162主板资源一样与其他VME总线设备通讯。 同时，它也通过IP-ADIO板数字信号总线控制信号分配板（SDB），并且是用于IP-Serial模式的RS-485总线的主控设备。当前，操作系统不支持743i处理器对VME基板的直接访问。 第四章 Slot 5 编码器信号处理板（ESP） ESP板包括AD9211KS CPU，带有2MB编程RAM和1KB数据RAM；AD7874 是12位的为转换MMD，CCL，张力信号的A/D转换器；AD7274是为远程张力信号所用的12位A/D转换器。第四章 Slot 6 电缆信号处理器板（WSP） 每块WSP板被用作数字采集系统的两个信道，包含两个数字信号处

20、理器（DSP）。DSP具有从电缆接受和发送信号的能力。每个DSP除了512Kb数据RAM（128K*32）和192Kb程序RAM（32K*48）的独立区位外，还有其自己的IXI I/O 端口。通过ADSP21020已经改进的硬件结构，所有的程序和数据RAM区位均处于零等待状态。第四章 IXD7232 提供给每块DSP板100Mb/sec的最大数据传输率，所以每块WSP的潜在数据吞吐率达到了200Mb/sec。此外，每个DSP前端通讯接口是数/模和模/数转换器（DAAD）。由Baker Atlas设计并制造，两块DAAD板（每DSP信道一块）通过IXI 中层连接头接口到IXD7232。第四章 D

21、/A 特征如下： l100MSPS，12位D/A转换器； l16K的16位FIFO； l可选时钟频率； l可选时钟源； l FIFO状态中断；第四章A/D 特性如下：l10MHZ，12位A/D转换器；l差分输入；l16K的16位FIFO；l过幅指示器；l可选时钟频率；l可选时钟源；lFIFO状态中断；l可编程“等待-标记”中断第四章 通过数字信号处理器，系统能够采集任何类型的电缆信号，如脉冲，DC电平，3506通讯，曼切斯特通讯。 DSP信号路由由软件控制。D/A转换器使用软件设置，可以采用几种不同类型的数据发送模式送到井下仪器串。第四章 信号分配板（SDB）是高度多功能、可软件配置的，并在W

22、SP和LCP之间对遥测信号进行解藕的硬件接口。SDB在软件控制下，提供输入或输出的多路选择，并在WSP处理板上DSP信道连接输入或输出到LCP上相应的输入或输出。第四章 在这种方式下，采集软件能够分配任何DSP信道给任何导体或电缆缆芯。SDB直接接口到5756LCP输出连接头，外部传感信号I/O分配板，以及模拟输入的1968FMT面板。 Slot 7与Slot 6类似第四章第四章数字采集处理 系统框图 五、ECLIPS-S系统总线类型及特征 总线类型（BUS TYPES） 在ECLIPS系统中，共有四类总线和一种网络连接。网络节点包括：CPU1，CPU2，RAPA。每个连接均有唯一地址。以太网

23、络在与ECLIPS系统之间，或者与其他以太网络之间，提供了一个连接端口。以太总线每个终端必须接上50 OHM终端电阻。以太网络传输受距离限制，无中继器其最大传输距离约为180米。第五章第五章本系统中，使用的总线类型有： GPIB总线 ； SCSI总线； RS-232总线； RS-485总线； VME总线； EISA总线等。第五章SCSI（SMALL COMPUTER SYSTEM INTERFACE）BUS 美国标准学会计算机与外设互连的标准I/O总线。该类型接口用于在一组设备中提供给设备独立性。SCSI是连接所有外部数据设备和ECLIPS的数据总线。每个计算机都有一条SCSI总线与之相连，每

24、个设备均有其唯一地址。总共可以有7个设备接入任意一条SCSI总线。第五章SCSI特征如下：l14字节宽并行异步总线。信号交换协议：请求/应答。l每条总线可支持8台SCSI设备。每台被分配唯一的SCSI地址（07），SCSI总线控制器是地址号为7的设备。在UNIX计算机中，启动或启动盘一般是6号SCSI设备。在PC机或DOS系统中，启动盘地址一般是0。l每个SCSI设备起到启动的作用。正常情况下，其作用是固定的，但在某些情况下，给定设备可能执行其他功能。启动机启动一次动作，则目标机执行操作。第五章lSCSI总线通讯在某一时间，仅能在两台设备间进行。lSCSI命令和状态是限定的。强制性和可选性命令

25、被定义在不同类型的设备间。l设备被链接在50条导线上。两终端设备必须连接上总线终端。任何一条SCSI总线仅用两个终端；l两条总线驱动/接收器轮流被定义。一条单终端总线（单极），可驱动6米。一条不同总线可以达25米。所有用于ECLIPS系统的总线均是单极的。l典型传输率为0.52MB/SEC。第五章 以太总线（ETHERNET BUS ） 以太网定义了物理层，同时为网络通信定义了数据链路层协议。它主要设计用于分布式处理系统和终端访问的地域网络。第五章以太总线应用10MB/SEC的同轴总线；所有节点同等机会访问总线；所有信息被发送到每一个节点；媒体访问系统CSMA/CD被应用： 1. 每一个节点监听总线活动；2.如果没有活