油井RTU原理及應用采油工程研究院自動化工程設計研究室

1.RTU功能及原理

2.RTU接線

3.小無線及頻點

4.RTU使用2024/4/11.1.RTU功能及原理RTU（RemoteTerminalUnit遠程終端控制單元）遠程油井控制單元適用于油水井單井的遠程測控。功能三方面采集：采集下屬的各個傳感器傳輸：傳輸下屬的各個傳感器的數(shù)據(jù)到上位機控制：實現(xiàn)遠程控制啟井、停井、聲光報警、調速2024/4/11.1.RTU功能及原理外部無線傳感器多數(shù)時間處于休眠狀態(tài)（微功耗），定時喚醒運行、發(fā)射數(shù)據(jù)，RTU接收數(shù)據(jù)后集中處理，數(shù)據(jù)存儲；同時接收外部（本地鍵盤/上位機遠程）命令，根據(jù)命令進行本地液晶顯示/數(shù)據(jù)傳輸/啟停井操作/實時測試等相應操作。工作原理：2024/4/11.無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊USB接口RS232/485接口操作鍵盤寬溫液晶顯示器數(shù)據(jù)存儲器天文時鐘

微處理器通訊模塊：光端機、GPRS等RTU結構1.RTU功能及原理2024/4/11.RTU技術指標：⑴可以無線采集示功圖沖次范圍1-7沖/分（高沖次可以單獨選定）位移量程：不受限制載荷量程：3T、5T、10T、12T、15T⑵可以無線采集6路模擬量(分辨率4095)，也可直接采集壓力數(shù)據(jù)（需配套相應的無線數(shù)傳壓力計）。⑶可以無線采集4路開關（曲柄銷子）報警量。⑷可以無線采集一路電磁流量的瞬時值及累計值（目前支持浙江蒼南流量計或天信流量計）。⑸可以無線采集一路翻斗或其他計數(shù)脈沖。⑹可以有線采集電參量瞬時值（三相電壓、三相電流、三相功率、總功率、功率因數(shù)、有功電度）。1.RTU功能及原理2024/4/11.⑺可以與示功圖同步采集總功率、無功功率、功率因數(shù)曲線。⑻可以與示功圖同步采集3相電流曲線（144點）。⑼可以采集一個機器周期的壓力曲線（模擬量1，與示功圖不同步）。⑽可以提供5個繼電器無源觸點輸出，可作啟井、停井、聲光報警、故障停機、兩級調速之用。⑾可以存儲500井次（示功圖、總功率、電流、壓力曲線）的數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)存滿后則頂替最早的數(shù)據(jù)。⑿小無線傳輸距離：空曠地不低于50米。⒀具有標準RS232或RS485接口。⒁使用溫度范圍：+50℃至-20℃，當在高寒地區(qū)使用時應該加裝溫度控制器。1.RTU功能及原理2024/4/11.

2.RTU接線端子接線圖LED5LED6LED3CH6CH5CH4CH3CH2CH1復位LED4LED1：3V指示燈LED2：5V指示燈LED3：RTU狀態(tài)指示燈,正常時1s閃1次，測試時閃爍頻率會變快LED4：無線數(shù)據(jù)載波指示燈,空中有該頻段信息時則閃爍LED1LED2LED5：發(fā)送指示燈LED6：接收指示燈CH1:5V電源插座CH2:RS485串口插座，接DTU或其他通訊設備，可以級聯(lián)（并聯(lián)）多個設備，從右到左數(shù)1P—A、2P—B接線時要注意極性(以扳子標注為準)。CH3:RS232串口插座，接DTU或其他通訊設備，從右到左數(shù)1P—TXD、2P—RXD，3P—GND，(以扳子標注為準)接線時要注意極性。CH4:電參量模塊TTL串口,連接電參量模塊,從右到左數(shù)1P-5V、2P—TXD、3P—RXD、4P—GND，(以扳子標注為準)接線時要注意極性。CH5：DTU復位繼電器，長閉無源觸點，可以將DTU電源串接該接點，當設定時間內沒有串口通訊，則該繼電器自動斷開3秒鐘，將DTU復位。CH6：繼電器驅動線插座：5QTBT對應5V、啟井、停井、報警及調速繼電器，驅動5V直流繼電器。2024/4/11.3.小無線及頻點

與抽油機遠程監(jiān)控器RTU配套的數(shù)據(jù)采集產品----小無線采集單元是基于nRF905單片無線收發(fā)模塊開發(fā)的?？梢詫尉膲毫Α囟?、流量、液位、示功圖及各種報警信號通過無線方式與RTU進行數(shù)據(jù)交換。工作在433MHz的ISM頻段（2.4～2.4835GHz），具有低功耗收發(fā)（小于10mW）、休眠時微功耗等特點。2024/4/11.3.小無線及頻點頻點：在433MHz的ISM頻段（2.4～2.4835GHz）中區(qū)分出不同的波長。老程序的RTU頻點在00-15范圍內選擇，新版本的頻點范圍是00～63。

同一口井的采集單元及RTU必須配置同樣的頻點并與周圍的油井區(qū)分，才能進行通訊。

2024/4/11.4.RTU使用開機上電后液晶屏顯示主界面，RTU進行初始化，并檢測開啟的各無線采集模塊，直到屏幕下方鍵盤菜單顯示和右上方時間正常走動之后才可進行操作。

有時上電屏幕沒有顯示或顯示黑屏，則可按動復位按扭或重新上電使其正常顯示，另外設有屏幕保護功能，當RTU沒有鍵盤操作2分鐘后屏幕顯示消失，此時按返回鍵則屏幕恢復顯示。有時按返回鍵沒有反映，說明RTU正在自檢，可以等一會再操作。2024/4/11.4.RTU使用2024/4/11.4.RTU使用鍵盤共有八個按鍵，其中：①鍵：自檢功能②鍵：回放功能③鍵：測試，點測示功圖④鍵：設置⑤返回鍵：返回或取消鍵⑥確定鍵：確定⑦⑧兩個顯示灰度的調整鍵，當溫度引起顯示不合適時可以通過灰度鍵調整。2024/4/11.4.RTU使用4.1設置菜單在主界面按右鍵進入設置菜單可以進行各項參數(shù)功能設置,

選擇好后按確定鍵，提示輸入密碼，出廠默認密碼為1。設置時間格式化沖次快慢測試數(shù)據(jù)控制休眠水井設置設置地址載荷量程故障停機設置頻點傳感器油井類型電參量采集單元通訊速率啟停模式標準位移GPRS超時測試周期壓力液面井狀態(tài)2013-09-20（v4.5RH.Z-B）2024/4/11.4.RTU使用時間設置可以設置RTU時間，設置->設置時間,則可進行RTU時間修正，→、←鍵移動光標選擇修改項，↑、↓修改光標對應的數(shù)值，修正完畢按返回鍵即可，若想對示功傳感器設置時間，按確定鍵可以將時間傳送到相同頻點的示功儀。

設備在現(xiàn)場運行過程中，上位機每天定時校時。2024/4/11.4.RTU使用測試數(shù)據(jù)設置->測試數(shù)據(jù),根據(jù)現(xiàn)場情況對測試數(shù)據(jù)進行設置，是否對相應的采集模塊進行采集?！?、←鍵移動光標選擇數(shù)據(jù)項，↑、↓選擇有無。注意：①不需要的參量一定要設置為“無”，否則RTU每次巡檢會浪費許多時間。②模擬量1項在示功圖采集后可以采集一個周期的曲線，有別與其他幾路模擬量，若不需要壓力曲線可選擇模擬量2或3作為壓力測量為好，這樣比較節(jié)省壓力表的電池電源。2024/4/11.4.RTU使用地址設置設置RTU地址0-255，相對上位機而言，跟通訊有關。對于光纖或電臺傳輸?shù)南到y(tǒng)，每個RTU地址是唯一。設置頻點設置RTU頻點，注意RTU頻點應與所屬各采集模塊頻點必須一致，否則無法采集模塊數(shù)據(jù)。同時距離比較近的井（小于300米）應將頻點差開即不同頻，另外如果在某頻點RTU的CD燈常亮或頻繁閃亮，說明該頻點有干擾，會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β剩詈酶淖冾l點試試。2024/4/11.4.RTU使用電參量設置->電參量，主要用來設置電量模塊自身的地址和波特率，若地址不等于1或波特率不為19200bps，則RTU顯示…自動搜索電量模塊，檢索到后改為默認的設置，屏幕顯示“是否清零？”，只有必須清零時才清，否則無需清“0”。啟?？刂?/p>

設置->啟停控制，根據(jù)現(xiàn)場具體啟停模式設置。RTU共有五組繼電器，模式1中第一組繼電器為起井,第二組停井,第三組為起井前報警(10秒鐘),第四組為故障停井(用戶選用),第五組為兩位制調速控制。02方式為第一組繼電器閉合為啟井，斷開為停井。2024/4/11.4.RTU使用測試周期設置->測試周期，用來設置示功圖刷新周期，對于需要功圖算產時設為01（1小時1次）即可，若無需功圖算產設為8（即8小時1次）或根據(jù)管理者的需求而定。若設置為00則半小時錄取一次示功圖，主要作為研究井況用，不建議采用此間隔，因為比較消耗傳感器的電池。格式化設置->格式化，此功能一般在RTU第一次使用時需對存儲芯片格式化，確保存儲可靠。當數(shù)據(jù)存儲太多數(shù)據(jù)（RTU可以存儲500井次功圖數(shù)據(jù)）又已經上傳時可以格式化，但這種操作慎用，它將清除所有記錄。2024/4/11.4.RTU使用控制休眠設置->休眠控制，可以讓所屬頻點的示功儀或各無線模塊進入休眠狀態(tài)，此時示功儀或無線模塊進入全休眠狀態(tài)（該選項測試數(shù)據(jù)必須打開，參考4.2），該功能在傳感器出廠、運輸過程中十分有用，可以最大程度的節(jié)約傳感器電池耗電，當需要安裝使用前可以用磁鋼激活傳感器，傳感器則進入休眠、喚醒狀態(tài)。零點系數(shù)指的是載荷零點、系數(shù)及沖程標準值。設置->零點系數(shù)->確定：RTU屏幕顯示“XXXYYYYZZ.ZZ”。其中XXX是載荷零點，YYYY是載荷的量程系數(shù)，ZZ.ZZ沖程標現(xiàn)場準值。默認050027000.00m。2024/4/11.4.RTU使用傳感器僅針對壓力表，用來確定上傳數(shù)據(jù)是數(shù)字量還是模擬量，以及小數(shù)點位數(shù)。采集單元此功能是用來檢測、配置采集單元模塊。操作方法是設置->采集單元，屏幕出現(xiàn)頻點：功能：模式：此時用磁鋼激活目標采集單元模塊，模塊將返回當前的頻點、功能數(shù)據(jù)，根據(jù)需要可以重新配置傳感器的參數(shù)，按上下鍵改變頻點或功能數(shù)，按左右鍵選擇頻點或功能。2024/4/11.4.RTU使用標準位移作為低沖次井（0.5-1次/分）的標準位移用，當沖次太低時傳感器的加速度就失效了，使用該功能可以彌補沖次低端不足。

操作方法先將載荷位移傳感器安裝在曲柄上（注意方向），然后按設置->標準位移，顯示已經采集過的位移載荷曲線，按上下鍵輪流可選擇6條已經采集存儲的曲線，按確定鍵則采集新曲線，此時逐點顯示新采集點，待曲線穩(wěn)定后（約3秒鐘）再按確定則真正開始采集，采集完畢后屏幕提示“是否存儲？”此時若按左鍵則專門存儲一條標準位移曲線，作為低沖次井的標準位移用，若直接按確定鍵則存為一般的位移載荷曲線，供分析之用，可以記錄6條。該功能可以用于抽油機上下行程停機測量靜載荷或測量泵漏失之用。2024/4/11.4.RTU使用壓力液面此功能是針對井下壓力計或示功圖換算動液面之用。液面測試前要輸入基礎數(shù)據(jù)，設置->壓力液面,將顯示需要輸入的基礎數(shù)據(jù)，左鍵切換光條，右鍵移動光標，上下鍵修改。沖次快慢此功能是配合上述標準位移之用。設置->沖次快慢，01為正常沖次（1-7沖）、02為備用、03為備用，04為特慢沖次（1-0.5沖），設備默認為1。水井設置

此功能是設置水井的頻點、地址。激活水井RTU則返回當前的頻點和地址，可以改成所希望的頻點及地址，改完后按返回鍵若產生GOOD說明配置成功。2024/4/11.4.RTU使用故障停機此功能是選擇開關量報警（曲柄銷子）啟動第2路繼電器之用，若將此繼電器串入停機回路將可以起到開關報警停機功能，設置->故障停機,將顯示銷子1、銷子2、開關量1、開關量2，分別選擇是或否即可，若無需停機則都設成無即可。油井類型01：抽油機（默認）02：電潛泵03：大站通訊速率RTU與通訊模塊之間的通訊速率?？稍?400和9600之間選擇。2400用于數(shù)傳電臺，9600用于光端機。默認為96002024/4/11.4.RTU使用GPRS超時僅用于采用GPRS通訊的系統(tǒng)。設定GPRS超時時間和采集時間。監(jiān)聽RTU與上位機的通訊端口,當在設定的GPRS超時時間內沒有正常的數(shù)據(jù)通訊時，認為GPRS通訊模塊掉線，RTU對其進行復位重啟。井狀態(tài)設置判斷啟停井狀態(tài)的參數(shù)。01：按載荷判斷啟停井，需要設置停井閾值和時率時刻。02：按電量有功功率判斷啟停井，需要設置有功功率和時率時刻。2024/4/11.4.RTU使用4.2自檢該功能主要用于調試和維護各個功能，退出自檢按返回鍵即可。2024/4/11.4.RTU使用

通訊檢測在現(xiàn)場時可以用RTU檢測另外RTU的串口通訊是否正常。方法是將兩個RTU串口連接，RS232方式收對發(fā)、發(fā)對收，RS485則A對A、B對B。按自檢->通訊確定后屏幕顯示good！，說明串口通訊沒有問題，若是不顯示并屏幕返回說明串口故障。2024/4/11.4.RTU使用電參量自檢自檢->電參量，顯示3相電流、3相電壓、3個單項有功、P、Q、功率因數(shù)，電壓量程默認是600v，電流量程80A，需根據(jù)具體量程設置。應注意在一個周期內總有功正值比較多、3相電流、3個單相有功應相差不多，否則應該查看接線是否正確。屏幕下端顯示電量模塊的電壓、電流量程，左右鍵移動光標，上下鍵修改，使用前注意量程匹配，否則測試數(shù)據(jù)不準確。繼電器自檢自檢->繼電器，該項功能可以檢測5個繼電器的功能，操作后繼電器依次動作，可以聽聲音或使用萬用表測量通斷。該功能一但接到實際的啟停井回路后禁用，操作后會引起電機動作。2024/4/11.4.RTU使用測量值1自檢自檢->測量值1，鍵后顯示示功圖、模擬量1-3、銷子1、銷子2，可以獲取各采集模塊的當前瞬時值，對調試和維護非常有用。以下分別介紹：示功圖自檢自檢->測量值1->示功圖：鍵后顯示：AA，當和示功儀傳感器通訊建立起來后顯示MMMMMNNNNNNXXXXX三組數(shù)據(jù)，其中第一組數(shù)據(jù)MMMMM為位移數(shù)字量，第二組數(shù)據(jù)NNNNN為載荷數(shù)字量，第三組數(shù)據(jù)XXXXX為折算成千牛單位的載荷。若AA后面沒有顯示，說明RTU與示功儀之間通訊有問題，由于傳感器是工作在長休眠、短喚醒的制度下，因此通訊連接需要一定時間。該自檢功能十分有用，可以檢測示功儀的原始狀態(tài)好壞。2024/4/11.4.RTU使用模擬量1（模擬量2或模擬量3）自檢自檢->測量值1->模擬量1（模擬量2或模擬量3）：鍵后顯示：顯示：MMMMMNNNNN二組數(shù)據(jù)，其中第一組數(shù)據(jù)為壓力，第二組數(shù)據(jù)為備用，測得的壓力數(shù)值是實際值×100（保留2位小數(shù)），應同壓力表顯示表相一致，若不一致表明采集模塊和壓力表之間通訊不正常，可查看采集模塊和壓力表間的通訊線，若一直顯示AA則表明RTU和采集模塊之間通訊故障，可以檢查頻點是否一致，或傳感器電池電壓是否充足。另外由于傳感器是工作在長休眠、短喚醒的制度下，因此通訊連接需要一定時間。另外模擬量1若選擇上則測試示功圖后會采集一條曲線，若只是想要瞬時值則選擇其他模擬量，以達到省電目的。2024/4/11.4.RTU使用銷子1（或銷子2）自檢自檢->測量值1->銷子1（或銷子2），平常銷子報警模塊與報警磁鋼是結合在一起的，鍵后顯示02為曲柄銷子檢測正常，取掉磁鋼后若顯示01則為曲柄銷子報警，此時說明模塊工作正常。若沒有任何顯示則說明銷子報警器通訊故障，可以檢查頻點是否一致，或傳感器電池電壓是否充足。2024/4/11.4.RTU使用測量值2自檢->測量值2，鍵后顯示開關量1、開關量2、液面、流量1、流量2、模擬量4、模擬量5，可以獲取各采集模塊的當前瞬時值。以下分別介紹：開關量1(開關量2)自檢自檢->測量值2->開關量1（或開關量2），其他同銷子1自檢。液面自檢需根據(jù)現(xiàn)場情況設置，對于由壓力計算液面應選擇MN（適用于二線制壓力變送器）。2024/4/11.4.RTU使用流量1自檢流量1適應于讀取現(xiàn)成廠家流量計累計流量和瞬時流量，目前做了浙江天信和蒼南氣體流量計，若是別的廠家則需另特定。自檢->測量值2->流量1RTU顯示：MMMMMNNNNNXXXXX三組數(shù)據(jù)MMMMM是瞬時流量（除以100，保留2位小數(shù)），NNNNN是累計流量，XXXXX是流量的科學計數(shù)法表示。所顯數(shù)應與流量計顯示數(shù)字相一致。注意：模塊采用休眠-喚醒方式工作，所以采集數(shù)據(jù)有一定的延遲。2024/4/11.4.RTU使用流量2自檢流量2是脈沖計數(shù)，適合于翻斗計量。自檢->測量值2->流量2RTU顯示：MMMMMNNNNN二組數(shù)據(jù)MMMMM是瞬時流量（每分鐘脈沖數(shù)），NNNNN是累計流量，磁鋼晃動時累計計數(shù)應增加。注意：模塊采用休眠-喚醒方式工作，所以采集過程有一定的延遲。當累計流量需要清0時，此時按確定鍵，RTU屏幕出現(xiàn)是否清零？，按確定鍵則清零。2024/4/11.4.RTU使用模擬量4（模擬量5）自檢自檢->測量值2->流量2RTU顯