煤礦安全監控分站的研究
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在煤礦瓦斯監控系統中,井下監控分站擔負著(zhù)非常重要的作用。本設計研制的安全監控分站,以微處理機AT89S52為核心,配置8路頻率量入口,與礦用傳感器連接,以采集各種測量數據。監控分站的8路開(kāi)關(guān)量輸出口與執行器連接可實(shí)行自動(dòng)斷電控制。監控分站通過(guò)CAN總線(xiàn)與中心站計算機進(jìn)行數據通訊,克服了傳統煤礦監測監控系統總線(xiàn)的缺陷,能夠滿(mǎn)足礦井監控系統對監控分站的要求。
監控系統結構
整個(gè)煤礦安全監控系統設計由地面中心站、網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)站、分支中繼器、井下監控分站和各種傳感器,以及通信介質(zhì)六部分組成。其中中心站負責接收、存儲和顯示從井下監控分站傳來(lái)的各種井下生產(chǎn)環(huán)境安全監控數據,并通過(guò)各個(gè)井下分站發(fā)送各種配置命令和對現場(chǎng)設備的控制命令;網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)站實(shí)現現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議和中心站計算機標準接口協(xié)議的相互轉換;分支中繼器在需要的地方完成通信線(xiàn)路的分支、中繼和介質(zhì)信號的轉換;傳感器負責收集各種現場(chǎng)環(huán)境安全監控數據和設備運行狀態(tài)數據;通信介質(zhì)負責安全監控系統各設備的連接和信息的傳遞。整個(gè)監控系統分三級結構：中心站―井下分站―傳感器。傳輸介質(zhì)根據傳輸距離不同,可分段采用不同線(xiàn)纜,長(cháng)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。如果連接的節點(diǎn)總數大于110個(gè),則也需加中繼器。圖1是帶有中繼器的煤礦安全監控系統組成原理圖。
圖1 煤礦安全監控系統組成框圖
圖2監控分站硬件框圖
圖3 安全監控分站軟件流程圖
安全監控分站硬件結構
井下安全監控分站是安全監控監測系統的核心,負責采集和處理現場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境和設備狀態(tài)等方面的安全監控數據,并能實(shí)時(shí)地控制設備。同時(shí)它也是傳輸系統的關(guān)鍵設施,各種數據都要通過(guò)它與地面中心站進(jìn)行通訊。圖2是監控分站的原理圖。
在圖2中,二線(xiàn)制輸入電路和三線(xiàn)制輸入電路負責對來(lái)自傳感器的8路頻率信號(200Hz~1000Hz)進(jìn)行整形,從而得到波形、電平規范的方波信號。光耦電路則主要負責信號的隔離,消除共模電壓的影響并遏制過(guò)程通道上的一些脈沖干擾,從而提高系統的信噪比。單片機通過(guò)多路選擇器(8選1開(kāi)關(guān))定時(shí)巡檢8路信號,對得到的數字量進(jìn)行判斷和運算,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)現對井下設備的控制。利用CH451L芯片驅動(dòng)數碼管循環(huán)顯示8路信號的頻率、通道號、通道類(lèi)型以及線(xiàn)路狀態(tài)等。CAN總線(xiàn)和RS-232總線(xiàn)把單片機根據主站命令采集的安全監控監測數據傳給上位機。74HC373除了擴展片外RAM,以用來(lái)存儲歷史數據外,還進(jìn)行了P0口擴展,從而使分站能夠根據主站發(fā)來(lái)的命令允許對繼電器的狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)控制。系統中的紅外接口,主要用來(lái)實(shí)現對分站的就地遙控、更改分站通道號,以及對單片機進(jìn)行復位等。
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