煤礦安全監(jiān)控分站的研究
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在煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)中,井下監(jiān)控分站擔(dān)負(fù)著非常重要的作用。本設(shè)計(jì)研制的安全監(jiān)控分站,以微處理機(jī)AT89S52為核心,配置8路頻率量入口,與礦用傳感器連接,以采集各種測量數(shù)據(jù)。監(jiān)控分站的8路開關(guān)量輸出口與執(zhí)行器連接可實(shí)行自動(dòng)斷電控制。監(jiān)控分站通過CAN總線與中心站計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,克服了傳統(tǒng)煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)總線的缺陷,能夠滿足礦井監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控分站的要求。
監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個(gè)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)由地面中心站、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)站、分支中繼器、井下監(jiān)控分站和各種傳感器,以及通信介質(zhì)六部分組成。其中中心站負(fù)責(zé)接收、存儲(chǔ)和顯示從井下監(jiān)控分站傳來的各種井下生產(chǎn)環(huán)境安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),并通過各個(gè)井下分站發(fā)送各種配置命令和對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的控制命令;網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)站實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線協(xié)議和中心站計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換;分支中繼器在需要的地方完成通信線路的分支、中繼和介質(zhì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換;傳感器負(fù)責(zé)收集各種現(xiàn)場環(huán)境安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù);通信介質(zhì)負(fù)責(zé)安全監(jiān)控系統(tǒng)各設(shè)備的連接和信息的傳遞。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)分三級(jí)結(jié)構(gòu)：中心站―井下分站―傳感器。傳輸介質(zhì)根據(jù)傳輸距離不同,可分段采用不同線纜,長距離用光纖不加中繼器,或用電纜加中繼器,短距離則可只用電纜不加中繼器。如果連接的節(jié)點(diǎn)總數(shù)大于110個(gè),則也需加中繼器。圖1是帶有中繼器的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)組成原理圖。
圖1 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖
圖2監(jiān)控分站硬件框圖
圖3 安全監(jiān)控分站軟件流程圖
安全監(jiān)控分站硬件結(jié)構(gòu)
井下安全監(jiān)控分站是安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)采集和處理現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)等方面的安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),并能實(shí)時(shí)地控制設(shè)備。同時(shí)它也是傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)施,各種數(shù)據(jù)都要通過它與地面中心站進(jìn)行通訊。圖2是監(jiān)控分站的原理圖。
在圖2中,二線制輸入電路和三線制輸入電路負(fù)責(zé)對(duì)來自傳感器的8路頻率信號(hào)(200Hz~1000Hz)進(jìn)行整形,從而得到波形、電平規(guī)范的方波信號(hào)。光耦電路則主要負(fù)責(zé)信號(hào)的隔離,消除共模電壓的影響并遏制過程通道上的一些脈沖干擾,從而提高系統(tǒng)的信噪比。單片機(jī)通過多路選擇器(8選1開關(guān))定時(shí)巡檢8路信號(hào),對(duì)得到的數(shù)字量進(jìn)行判斷和運(yùn)算,進(jìn)而用得到的控制量,去自動(dòng)控制繼電器的狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)井下設(shè)備的控制。利用CH451L芯片驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管循環(huán)顯示8路信號(hào)的頻率、通道號(hào)、通道類型以及線路狀態(tài)等。CAN總線和RS-232總線把單片機(jī)根據(jù)主站命令采集的安全監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)。74HC373除了擴(kuò)展片外RAM,以用來存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)外,還進(jìn)行了P0口擴(kuò)展,從而使分站能夠根據(jù)主站發(fā)來的命令允許對(duì)繼電器的狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)控制。系統(tǒng)中的紅外接口,主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)分站的就地遙控、更改分站通道號(hào),以及對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位等。
評(píng)論