專利名稱：基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前對(duì)定點(diǎn)、近距離的變電所的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)較多，但針對(duì)煤礦井下環(huán)境的特殊性，區(qū)變電所多而距離遠(yuǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)還不成熟。鑒于此，本實(shí)用新型提出通過(guò)嵌入式監(jiān)控分站作為中繼站，來(lái)提高系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的速度和縮短系統(tǒng)巡測(cè)周期，從而提高系統(tǒng)的整體性能，在整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中起著承上啟下的作用。智能電力裝置面向現(xiàn)場(chǎng)電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。嵌入式監(jiān)控分站是整個(gè)煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它連接了測(cè)控單元和監(jiān)控主機(jī)，擔(dān)負(fù)著上傳下達(dá)的重要任務(wù)。其主要功能就是收集來(lái)自井下現(xiàn)場(chǎng)的不同數(shù)據(jù)，以不同的通訊協(xié)議向地面監(jiān)控主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)又接收來(lái)自地面監(jiān)控主機(jī)的命令，向井下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元傳達(dá)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的變革，開(kāi)始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。本實(shí)用新型即從未來(lái)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要出發(fā)，鑒于煤礦井下電力系統(tǒng)的特殊性，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以AT91RM9200微處理器為核心的嵌入式監(jiān)控分站。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種具有以太網(wǎng)接口，CAN總線接口，485接口，RS-232接口，USB主、從接口，12位A/D和D/A，PWM輸出，4X4鍵盤，64X128IXD人機(jī)接口等功能模塊的基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，既能通過(guò)CAN總線與監(jiān)控主機(jī)通信,也能夠通過(guò)以太網(wǎng)接到Intranet或Internet上,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括有以RAM系列芯片AT91RM9200為核心的微控制器，AT91RM9200芯片內(nèi)置帶有MII接口的MAC控制器，AT91RM9200芯片內(nèi)的MAC控制器通過(guò)MII接口與以太網(wǎng)物理層器件DM9161相連，以太網(wǎng)物理層器件DM9161與以太網(wǎng)隔離器連接，以太網(wǎng)隔離器與以太網(wǎng)水晶接頭RJ —45連接；AT91RM9200芯片上集成了一個(gè)SPI接口，SPI接口與MCP2510連接，SPI接口通過(guò)MCP2510擴(kuò)展出兩個(gè)CAN總線接口，MCP2510擴(kuò)展出的CAN總線接口與CAN總線收發(fā)器82C250連接，MCP2510還通過(guò)SI接口與MCU通信連接。所述的基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的SPI接口帶有4個(gè)片選端，最多可連接16個(gè)具有SPI接口的外圍器件。所述的基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的MCP2510內(nèi)含三個(gè)發(fā)送緩沖器、兩個(gè)接收緩沖器。所述的基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的AT91RM9200芯片上還集成有485接口、RS_232接口、USB主從接口、12位A/D和D/A、PWM輸出接口、鍵盤接口和人機(jī)接口。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型具有以太網(wǎng)接口，CAN總線接口，485接口，RS-232接口，USB主、從接口，12位A/D和D/A，PWM輸出，4X4鍵盤，64X 128IXD人機(jī)接口等功能模塊，既能通過(guò)CAN總線與監(jiān)控主機(jī)通信，也能夠通過(guò)以太網(wǎng)接到Intranet或Internet上,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

圖1為AT91RM9200的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖3 為 AT91RM9200 與 DM9161 接 口電路框圖。圖4為DM9161與太網(wǎng)水晶接頭RJ — 45的連接框圖。圖5為MCP2510內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。圖6為MCP2510與82C250連接框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，一種基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括有以RAM系列芯片AT91RM9200為核心的微控制器，AT91RM9200芯片內(nèi)置帶有MII接口的MAC控制器，AT91RM9200芯片內(nèi)的MAC控制器通過(guò)MII接口與以太網(wǎng)物理層器件DM9161相連，以太網(wǎng)物理層器件DM9161與以太網(wǎng)隔離器P1012連接，以太網(wǎng)隔離器P1012與以太網(wǎng)水晶接頭RJ - 45連接；AT91RM9200芯片上集成了一個(gè)SPI接口，SPI接口與MCP2510連接，SPI接口通過(guò)MCP2510擴(kuò)展出兩個(gè)CAN總線接口，MCP2510擴(kuò)展出的CAN總線接口與CAN總線收發(fā)器82C250連接，MCP2510還通過(guò)SI接口與MCU通信連接。SPI接口帶有4個(gè)片選端，最多可連接16個(gè)具有SPI接口的外圍器件。MCP2510內(nèi)含三個(gè)發(fā)送緩沖器、兩個(gè)接收緩沖器。AT91RM9200芯片上還集成有485接口、RS-232接口、USB主從接口、12位A/D和D/A、PWM輸出接口、鍵盤接口和人機(jī)接口。DM9161是Davicom公司生產(chǎn)的一款低功耗、高性能的CMOS芯片，是IOM /100MBASE-T以太網(wǎng)收發(fā)器，能夠自動(dòng)檢測(cè)接入網(wǎng)絡(luò)的速度，并有LED輸出指示，能夠通過(guò)MII或RMII與MAC層器件相連。DM9161起到了編碼、譯碼輸入和輸出數(shù)據(jù)的作用，由于AT91RM9200片內(nèi)已帶有MII接口的MAC控制器，而DM9161也提供了 MII接口，各種信號(hào)的定義也很明確，因此DM9161與AT91RM9200的連接時(shí)序銜接，可以達(dá)到很好的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳遞目的。圖3所示，AT91RM9200所提供的接口信號(hào)線較多，可以利用其16位數(shù)據(jù)總線D0-D15、5根經(jīng)過(guò)所存的地址線A0-A4、讀信號(hào)線NRD、寫信號(hào)線NWR、經(jīng)過(guò)譯碼產(chǎn)生的片選線NCS7和中斷請(qǐng)求線IRQ分別與DM9161的數(shù)據(jù)線SD0-SD15、地址線低5位SA0-SA4、I/O讀信號(hào)線10R、I/0寫信號(hào)線10W、地址使能線AEN和8根中斷請(qǐng)求線中的一根IR012相連。時(shí)鐘電路只需要外接I個(gè)25MHz的晶振及2個(gè)電容即可。DM9161地址線有SA0-SA19共20根，只用到低5位SA0-SA4與RM9200相連，SA5-SA7接地、SA8-SA19接高電平，其它高地址位全部接地。這要對(duì)于DM9161內(nèi)部來(lái)說(shuō)，I/O的基地址為300H。DM9161只要選I根中斷請(qǐng)求線與RM9200系統(tǒng)的中斷線相連，其它7根線均浮空。以太網(wǎng)控制器DM9161與網(wǎng)絡(luò)的連接非常簡(jiǎn)單，只要把接收信號(hào)線RX+、RX_和發(fā)送信號(hào)線τχ+、TX_通過(guò)以太網(wǎng)隔離器(Transformer)與以太網(wǎng)水晶接頭RJ45相連即可，如圖4所示。其中以太網(wǎng)隔離器(Transformer)主要是用來(lái)將嵌入式系統(tǒng)與以太網(wǎng)相隔離，以免相互干擾。DM9161有3個(gè)工作狀態(tài)指示燈，用于顯示以太網(wǎng)的工作狀態(tài)。MCP2510是一種帶有SPI接口的CAN控制器，它支持CAN技術(shù)規(guī)范V2.0Α/Β ;并能夠發(fā)送的接收標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的信息幀，同時(shí)具有接收濾波和信息管理的功能。MCP2510通過(guò)SI接口與MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)5Mb/s，MCU可通過(guò)MCP2510與CAN總線上的其它MCU單元通訊。MCP2510內(nèi)含三個(gè)發(fā)送緩沖器、兩個(gè)接收緩沖器。同時(shí)還具有靈活的中斷管理能力，這些特點(diǎn)使得MCU對(duì)CAN總線的操作變得非常簡(jiǎn)便。MCP2510有H)IP、S0IC和TSSOP三種封裝形式，有18個(gè)引腳。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用18腳ΗΠΡ封裝形式。MCP2510內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理如圖5所示。本系統(tǒng)利用CAN總線收發(fā)器82C250作為MCP2510與物理總線的接口，如果需要進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，可在MCP2510和82C250之間再加一個(gè)光電隔離器。其連接示意圖如圖6所示。通過(guò)以太網(wǎng)和CAN總線接口的硬件設(shè)計(jì)，在基于MC/0S-1I上嵌入嵌入式TCP/IP協(xié)議棧和嵌入式CANopen協(xié)議棧，就可以使監(jiān)控分站既能通過(guò)CAN總線與監(jiān)控主機(jī)通信，也能夠通過(guò)以太網(wǎng)接到Intranet或Internet上,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
權(quán)利要求1.一種基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括有以RAM系列芯片AT91RM9200為核心的微控制器，AT91RM9200芯片內(nèi)置帶有MII接口的MAC控制器，AT91RM9200芯片內(nèi)的MAC控制器通過(guò)MII接口與以太網(wǎng)物理層器件DM9161相連，以太網(wǎng)物理層器件DM9161與以太網(wǎng)隔離器連接，以太網(wǎng)隔離器與以太網(wǎng)水晶接頭RJ —45連接；AT91RM9200芯片上集成了一個(gè)SPI接口，SPI接口與MCP2510連接，SPI接口通過(guò)MCP2510擴(kuò)展出兩個(gè)CAN總線接口，MCP2510擴(kuò)展出的CAN總線接口與CAN總線收發(fā)器82C250連接，MCP2510還通過(guò)SI接口與MCU通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的SPI接口帶有4個(gè)片選端，最多可連接16個(gè)具有SPI接口的外圍器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的MCP2510內(nèi)含三個(gè)發(fā)送緩沖器、兩個(gè)接收緩沖器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的AT91RM9200芯片上還集成有485接口、RS_232接口、USB主從接口、12位A/D和D/A、PWM輸出接口、鍵盤接口和人機(jī)接口。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于兩層網(wǎng)和多級(jí)控制的煤礦井下電力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括有以RAM系列芯片AT91RM9200為核心的微控制器，AT91RM9200芯片內(nèi)置帶有MII接口的MAC控制器，AT91RM9200芯片內(nèi)的MAC控制器通過(guò)MII接口與以太網(wǎng)物理層器件DM9161相連，以太網(wǎng)物理層器件DM9161與以太網(wǎng)隔離器P1012連接，以太網(wǎng)隔離器P1012與以太網(wǎng)水晶接頭RJ－45連接；AT91RM9200芯片上集成了一個(gè)SPI接口，SPI接口與MCP2510連接，SPI接口通過(guò)MCP2510擴(kuò)展出兩個(gè)CAN總線接口，MCP2510擴(kuò)展出的CAN總線接口與CAN總線收發(fā)器82C250連接，MCP2510還通過(guò)SI接口與MCU通信連接。本實(shí)用新型既能通過(guò)CAN總線與監(jiān)控主機(jī)通信，也能夠通過(guò)以太網(wǎng)接到Intranet或Internet上，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
文檔編號(hào)H02J13/00GK203014492SQ20122066724
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者伍龍 申請(qǐng)人:淮南師范學(xué)院