專利名稱：一種礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站，適用于煤礦井下有瓦斯和粉 塵爆炸環(huán)境的場(chǎng)所，用于終端設(shè)備與地面監(jiān)控中心的通信，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前礦井井下環(huán)境及其它產(chǎn)品監(jiān)控采用就地控制或采用礦井遠(yuǎn)距離控制方 式，導(dǎo)致地面調(diào)度室很難與井下設(shè)備進(jìn)行通訊控制，同時(shí)也無(wú)法獲取井下設(shè)備中 的數(shù)據(jù)信息，在井下設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，無(wú)法實(shí)現(xiàn)井上對(duì)井下開(kāi) 關(guān)設(shè)備及其它產(chǎn)品進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，井下的設(shè)備需有專人進(jìn)行管理控制，同時(shí)井下 的操作事件信息無(wú)法及時(shí)上傳到井上調(diào)度控制中心，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井設(shè)備的統(tǒng) 一管理與調(diào)度。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站，其能夠把終端設(shè) 備采集監(jiān)測(cè)的各種參量傳送給地面監(jiān)控中心工控機(jī)，同時(shí)執(zhí)行監(jiān)控主機(jī)發(fā)出的控 制指令(風(fēng)電瓦斯閉鎖)以及對(duì)終端裝置參數(shù)設(shè)定指令，以實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備與地面 監(jiān)控中心的通信。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種礦用本質(zhì)安全型監(jiān) 控分站，其特征在于，包括第一微處理器，第二微處理器和第三微處理器，第一 微處理器分別連接開(kāi)關(guān)電源電路、第二微處理器、第一光耦隔離電路輸出端、看 門狗電路、鎖存器輸出端和第四光耦電路輸出端，第一光耦隔離電路連接第一 LED指示燈負(fù)極，第四光耦電路輸出端分別連接8路控制量和第四LED指示燈， 第三微處理器分別連接看門狗電路、撥碼開(kāi)關(guān)、鎖存器輸出端和施密特觸發(fā)器反 相器輸出端，施密特觸發(fā)器反相器輸入端分別連接第二光耦電路輸出端、第三光 耦電路輸出端和第五光耦電路輸出端，第二光耦電路輸入端分別連接8路模擬量 和第二 LED指示燈,第三光耦電路輸入端分別連接8路開(kāi)關(guān)量和第三LED指示燈， 第五光耦電路輸入端連接RS485接口電路，第二微處理器分別連接液晶顯示接 口、看門狗電路、功能按鍵、存儲(chǔ)器電路輸出端和反相器，編碼電路分別連接功 能按鍵和紅外遙控接收電路，紅外遙控接收電路連接反相器。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)-1. 實(shí)現(xiàn)了井下配電室無(wú)人值守；能夠在地面監(jiān)測(cè)、監(jiān)控井下的甲垸、風(fēng)速、 風(fēng)壓、 一氧化碳和溫度等模擬量和饋電狀態(tài)、風(fēng)筒開(kāi)關(guān)、風(fēng)門開(kāi)關(guān)和煙霧等開(kāi)關(guān) 量以及聲光報(bào)警等控制量，減少設(shè)備故障；并可對(duì)礦井安全、生產(chǎn)等重要環(huán)節(jié)的 參數(shù)進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，達(dá)到提前預(yù)知設(shè)備故障及其他參數(shù)信息，最快排除故障，實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化管理；可以在調(diào)度室進(jìn)行控制，調(diào)度員可以通過(guò)系統(tǒng)軟件來(lái)監(jiān)測(cè)、分析 各個(gè)模擬量，開(kāi)關(guān)量和控制量的運(yùn)行狀況，以便做出正確決斷；2. 實(shí)現(xiàn)了本機(jī)初始化和發(fā)送，接收，顯示等功能；能接收地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì) 礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站發(fā)出的命令；地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令，采集處理各端裝置模擬量傳感器，開(kāi)關(guān)量傳感器，開(kāi)關(guān)量設(shè)備，并上傳數(shù)據(jù)、保存設(shè)置、發(fā) 出控制命令、保存這些信息；3. 實(shí)現(xiàn)了礦井遠(yuǎn)方修改、設(shè)定保護(hù)參數(shù)。調(diào)度員可以通過(guò)遙控器或者分站主 板的按鍵修改參數(shù)，狀態(tài)參數(shù)設(shè)定后，以供事后分析査找原因，做出正確的預(yù)防 措施；4. 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制、通訊、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)結(jié)合，實(shí) 現(xiàn)了井下環(huán)境情況通過(guò)通訊電纜上傳至管理人員辦公室，實(shí)現(xiàn)了井上和井下的通 訊、準(zhǔn)確對(duì)環(huán)境做出檢測(cè)，將礦井生產(chǎn)與統(tǒng)計(jì)作為一個(gè)整體進(jìn)行控制與管理，優(yōu) 化控制與優(yōu)化管理，從而提高生產(chǎn)運(yùn)行狀況、安全水平、事故災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)以及 生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理有利于人員管理、節(jié)能降耗，提高安全生產(chǎn)；提供了分析和判斷的 依據(jù)，確保命令及時(shí)準(zhǔn)確下達(dá)，運(yùn)行異常(瓦斯?jié)舛冗^(guò)高，設(shè)備、斷電、報(bào)警、 饋電異常等故障)，有利于預(yù)防事故、防止事故擴(kuò)大和縮短事故時(shí)間；5. 實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下監(jiān)控分站設(shè)備的RS485現(xiàn)場(chǎng)總線中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，格式化 處理同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)，通過(guò)信息傳輸接口上傳到地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)中，地 面監(jiān)控計(jì)算機(jī)代替人看管井下設(shè)備，對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控；6. 具有采集并顯示的功能，并設(shè)有8路摸擬量傳感器，8路開(kāi)關(guān)量傳感器和 8路開(kāi)關(guān)量，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、體積小，重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便、便于井下運(yùn) 輸安裝，真正實(shí)現(xiàn)礦井無(wú)人值守的自動(dòng)化綜合管理。


圖1為一種礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例如圖1所示，為一種礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站，包括第一微處理器(89S52)， 第二微處理器(8255)和第三微處理器(W77E58)，第一微處理器分別連接開(kāi)關(guān) 電源電路、第二微處理器、第一光耦隔離電路輸出端、看門狗電路、鎖存器輸出 端和第四光耦電路輸出端，第一光耦隔離電路連接第一LED指示燈負(fù)極，第四光 耦電路輸出端分別連接8路控制量和第四LED指示燈，第三微處理器分別連接看 門狗電路、撥碼開(kāi)關(guān)、鎖存器輸出端和施密特觸發(fā)器反相器輸出端，施密特觸發(fā) 器反相器輸入端分別連接第二光耦電路輸出端、第三光耦電路輸出端和第五光耦 電路輸出端，第二光耦電路輸入端分別連接8路模擬量和第二LED指示燈，第三 光耦電路輸入端分別連接8路開(kāi)關(guān)量和第三LED指示燈，第五光耦電路輸入端連 接RS485接口電路，第二微處理器分別連接液晶顯示接口、看門狗電路、功能按 鍵、存儲(chǔ)器電路輸出端和反相器，編碼電路分別連接功能按鍵和紅外遙控接收電 路，紅外遙控接收電路連接反相器。監(jiān)控分站選用RS485通訊支持遠(yuǎn)程維護(hù)和監(jiān) 控；配有液晶漢字顯示器，能夠顯示終端設(shè)備的傳感器參數(shù)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)和事件記 錄信息；可以接入其他設(shè)備。本實(shí)用新型對(duì)地面配接設(shè)備包括地面信息傳輸接口、地面監(jiān)控主機(jī)和地面 備用機(jī)，本實(shí)用新型單臺(tái)可以并接32臺(tái)監(jiān)控分站。地面?zhèn)鬏斀涌诘奖O(jiān)控分站之 間的傳輸介質(zhì)為礦用傳輸電纜PUYVR31，監(jiān)控分站到終端保護(hù)裝置之間的傳輸介 質(zhì)為礦用2芯細(xì)鋼絲鎧裝屏蔽電纜。地面?zhèn)鬏斀涌诘奖O(jiān)控分站之間、RS485輸速 率為1200bps。本實(shí)用新型礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站的液晶顯示分為開(kāi)機(jī)顯示和數(shù)據(jù)顯 示，數(shù)據(jù)顯示主要為各通道所接傳感器的類型和當(dāng)前測(cè)量值，當(dāng)前控制端口的狀 態(tài)以及當(dāng)前開(kāi)關(guān)量狀態(tài)和各顯示區(qū)域信息，如測(cè)點(diǎn)號(hào)、傳感器類型、測(cè)量值、控 制口狀態(tài)和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)信息的顯示。同時(shí)可以通過(guò)遙控器或分站內(nèi)的按鍵設(shè)置各 個(gè)模擬量及開(kāi)關(guān)量的類型，如按下"功能"按鈕，進(jìn)入功能設(shè)置選擇界面，在該 界面上有"參數(shù)"和"曲線"兩項(xiàng)，可通過(guò)按"增加"和"減少"移動(dòng)光標(biāo)塊來(lái) 選擇。被光標(biāo)塊選中的內(nèi)容為黑底白字，未被選中的內(nèi)容則為白底黑字，如通過(guò) "增加"和"減少"將光標(biāo)塊移到"參數(shù)"選項(xiàng)，并按下"確定"，進(jìn)入"參數(shù)" 當(dāng)前光標(biāo)在"模擬量選擇"上。如果要設(shè)置模擬量類型，按下"確定"，光標(biāo)跳到"模擬量選擇"下的"1"上，用戶可以通過(guò)按"增加"、"減少"來(lái)選擇設(shè) 置某路模擬量，按"確定"則進(jìn)入所選擇的模擬量的設(shè)置界面。如果要設(shè)置開(kāi)關(guān) 量，可通過(guò)按"增加"、"減少"使光標(biāo)跳到"開(kāi)關(guān)量選擇"，按"確定"，光 標(biāo)跳到"開(kāi)關(guān)量選擇"下的"1"上。此時(shí)可通過(guò)按"增加"、"減少"來(lái)選擇 對(duì)第幾路開(kāi)關(guān)量，按"確定"則進(jìn)入開(kāi)關(guān)量的設(shè)置界面中。如果用戶不需要設(shè)置， 可以按"取消"或通過(guò)按"增加"、"減少"來(lái)使光標(biāo)跳到"確定"上，按"確 定"即退出。通過(guò)LED顯示可以觀察到礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站是否正常工作，如監(jiān)控 分站供電后，從分站觀察窗口中觀察上方綠色指示燈應(yīng)能閃爍，若不閃爍，應(yīng)首 先檢査分站的電源接線是否正確，檢査正確后，再測(cè)量供電電源的輸出電壓值是 否正確，正常電壓為12V-18V之間。當(dāng)傳輸接口向分站發(fā)送命令時(shí)，不管是否是 該站的命令，分站下方的紅色指示燈應(yīng)閃爍，若不閃爍，請(qǐng)檢査駐傳輸電纜是否 接好，是否有下行信號(hào)，若有，檢查電壓幅值是否夠高， 一般電壓在2.3V左右， 當(dāng)分站向傳輸接口發(fā)送數(shù)據(jù)信息時(shí)，下方左邊的綠色指示燈應(yīng)閃爍.本實(shí)用新型礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站采用RS485通訊，RS485是利用差分 傳輸方式提高通信距離和可靠性的一種通信標(biāo)準(zhǔn)，它在發(fā)送端使用2根極性相反 的信號(hào)線發(fā)送同一信號(hào)TX+，在接收端對(duì)這兩根線上的電壓信號(hào)相減得到實(shí)際 信號(hào)RX+，這種方式可以有效的抗共模干擾，提高通信距離，最遠(yuǎn)可以傳送1200m， RS485的電器標(biāo)準(zhǔn)時(shí)當(dāng)RS485線路空閑(即不傳送信號(hào))時(shí)，線路處于高阻(或 掛起)狀態(tài)這時(shí)RS485線路就可以允許被其他設(shè)備占用，也就是說(shuō)具有RS485 通信接口的設(shè)備連成網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)RS485驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)能力的不同， 一個(gè)RS485 數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備可以驅(qū)動(dòng)32 256臺(tái)RS485數(shù)據(jù)接收設(shè)備。當(dāng)RS485網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備 多于2臺(tái)時(shí)，就必須采用半雙工方式進(jìn)行通信，即數(shù)據(jù)發(fā)送和接收使用同一線路， 發(fā)送時(shí)不允許接收數(shù)據(jù)進(jìn)入線路，反之亦然，在RS485網(wǎng)絡(luò)中只允許有一個(gè)設(shè)備 是主設(shè)備，其余全部是從設(shè)備；或者無(wú)主設(shè)備，各個(gè)設(shè)備之間通過(guò)傳遞令牌獲得 總線控制權(quán)。由于RS485具有諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被大量采用，但普通PC機(jī)很少直 接配置RS485通信接口，則在RS485信號(hào)傳至分站中，需要通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)換接口設(shè) 備對(duì)RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)。在數(shù)字轉(zhuǎn)換接口設(shè)備與嵌入式工控機(jī)之間通 過(guò)C0M1或COM2串口進(jìn)行通訊連接。工作時(shí)，由外部的電源箱提供18V的電壓經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電源電路輸出5V的電壓 給整個(gè)電路提供電壓。上電后，第三微處理采集各模擬量，開(kāi)關(guān)量通過(guò)鎖存器來(lái)存儲(chǔ)各個(gè)模擬量，開(kāi)關(guān)量。同時(shí)通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置分站號(hào)。第一微處理器采集控 制量、通過(guò)鎖存器讀取模擬量和開(kāi)關(guān)量.地面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出呼叫如果是對(duì)本分站 的呼叫，則第一微處理器保存這些信息并進(jìn)行相應(yīng)操作，如回傳數(shù)據(jù)、保存設(shè)置、 發(fā)出控制命令等.分站處于數(shù)據(jù)回傳狀態(tài)時(shí)，指示燈閃爍。模擬量，開(kāi)關(guān)量，控 制量主要指外接傳感器。模擬量采集有甲烷，瓦斯，風(fēng)速，溫度， 一氧化碳等。 開(kāi)關(guān)量主要有饋電狀態(tài)、風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)、風(fēng)門開(kāi)關(guān)、煙霧等?？刂屏恐饕怯屑综鶟?度超限聲光報(bào)警和斷電/復(fù)電控制等。第一微處理器與第二微處理器通過(guò)串行通 信將模擬量，開(kāi)關(guān)量，控制量通過(guò)液晶顯示。液晶上顯示各通道所接傳感器的類 型和當(dāng)前測(cè)量值，當(dāng)前控制端口的狀態(tài)以及當(dāng)前開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，各顯示區(qū)域信息。 紅外遙控接收電路主要功能對(duì)模擬量，開(kāi)關(guān)量，控制量進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置。施密特 觸發(fā)器反相器電路主要功能將輸入信號(hào)反向。存儲(chǔ)器電路主要功能存儲(chǔ)各參 數(shù)信息以及已經(jīng)命令的信息。編碼電路主要功能對(duì)功能按鍵進(jìn)行編碼?？撮T狗 電路主要功能防止程序的跑飛。光藕隔離電路主要功能用于隔離信號(hào)，使達(dá) 到本質(zhì)安全的要求。功能按鍵主要功能對(duì)模擬量，開(kāi)關(guān)量，控制量進(jìn)行設(shè)置。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及相關(guān)協(xié)議，將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控分站的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通 過(guò)RS485技術(shù)并聯(lián)掛接在一條總線上，將RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào)，通過(guò)串 口 C0M1或COM2將RS232信號(hào)傳輸?shù)叫畔鬏斀涌?，信息傳輸接口釆用信號(hào)轉(zhuǎn)換 將RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL信號(hào)制，在信息傳輸接口中對(duì)各個(gè)分站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)釆集， 以串行方式將RS485信號(hào)制轉(zhuǎn)換成232信號(hào)制傳輸給計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型對(duì)井下環(huán)境具備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、監(jiān)控功能；對(duì)各模擬量輸入、控制量 輸出和開(kāi)關(guān)量具備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、監(jiān)視功能，能夠采集各模擬量端口頻率值，通過(guò)設(shè) 定的參數(shù)信息，計(jì)算與顯示各端口傳感器類型、測(cè)量值、斷電/復(fù)電狀態(tài)；采集 各開(kāi)關(guān)量端口狀態(tài)，通過(guò)設(shè)定的參數(shù)信息，顯示各開(kāi)關(guān)量端口的狀態(tài)；通過(guò)主傳 輸電纜將采集到的信息傳送到傳輸接口；具有風(fēng)電瓦斯閉鎖功能，能獨(dú)立工作； 具有鍵盤輸入和遙控輸入功能，可修改監(jiān)控分站參數(shù)；具有模擬量、開(kāi)關(guān)量連接 指示及控制輸出指示功能；具有數(shù)據(jù)采集并顯示功能；具有通訊指示功能，易于 發(fā)現(xiàn)故障，維護(hù)方便。具有甲烷超限即刻斷電和人工斷電功能。
權(quán)利要求1.一種礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站，其特征在于，包括第一微處理器，第二微處理器和第三微處理器，第一微處理器分別連接開(kāi)關(guān)電源電路、第二微處理器、第一光耦隔離電路輸出端、看門狗電路、鎖存器輸出端和第四光耦電路輸出端，第一光耦隔離電路連接第一LED指示燈負(fù)極，第四光耦電路輸出端分別連接8路控制量和第四LED指示燈，第三微處理器分別連接看門狗電路、撥碼開(kāi)關(guān)、鎖存器輸出端和施密特觸發(fā)器反相器輸出端，施密特觸發(fā)器反相器輸入端分別連接第二光耦電路輸出端、第三光耦電路輸出端和第五光耦電路輸出端，第二光耦電路輸入端分別連接8路模擬量和第二LED指示燈，第三光耦電路輸入端分別連接8路開(kāi)關(guān)量和第三LED指示燈，第五光耦電路輸入端連接RS485接口電路，第二微處理器分別連接液晶顯示接口、看門狗電路、功能按鍵、存儲(chǔ)器電路輸出端和反相器，編碼電路分別連接功能按鍵和紅外遙控接收電路，紅外遙控接收電路連接反相器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種礦用本質(zhì)安全型監(jiān)控分站，其特征在于，包括第一微處理器，第二微處理器和第三微處理器，第一微處理器分別連接開(kāi)關(guān)電源電路、第二微處理器、第一光耦隔離電路輸出端、看門狗電路和鎖存器輸出端，第三微處理器分別連接看門狗電路、撥碼開(kāi)關(guān)、鎖存器輸出端和施密特觸發(fā)器反相器輸出端，第二微處理器分別連接液晶顯示接口、看門狗電路、功能按鍵、存儲(chǔ)器電路輸出端和反相器，編碼電路分別連接功能按鍵和紅外遙控接收電路，紅外遙控接收電路連接反相器。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了煤礦井下終端設(shè)備和地面監(jiān)控中心的通信。
文檔編號(hào)G05B19/048GK201331693SQ20082020859
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
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