专利名称：一种矿用本质安全型监控分站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿用本质安全型监控分站，适用于煤矿井下有瓦斯和粉 尘爆炸环境的场所，用于终端设备与地面监控中心的通信，属于通信技术领域。
背景技术：
目前矿井井下环境及其它产品监控采用就地控制或采用矿井远距离控制方 式，导致地面调度室很难与井下设备进行通讯控制，同时也无法获取井下设备中 的数据信息，在井下设备产生故障时无法进行实时监控，无法实现井上对井下开 关设备及其它产品进行远程监控，井下的设备需有专人进行管理控制，同时井下 的操作事件信息无法及时上传到井上调度控制中心，无法实现整个矿井设备的统 一管理与调度。 发明内容本实用新型的目的是提供一种矿用本质安全型监控分站，其能够把终端设 备采集监测的各种参量传送给地面监控中心工控机，同时执行监控主机发出的控 制指令(风电瓦斯闭锁)以及对终端装置参数设定指令，以实现终端设备与地面 监控中心的通信。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种矿用本质安全型监 控分站，其特征在于，包括第一微处理器，第二微处理器和第三微处理器，第一 微处理器分别连接开关电源电路、第二微处理器、第一光耦隔离电路输出端、看 门狗电路、锁存器输出端和第四光耦电路输出端，第一光耦隔离电路连接第一 LED指示灯负极，第四光耦电路输出端分别连接8路控制量和第四LED指示灯， 第三微处理器分别连接看门狗电路、拨码开关、锁存器输出端和施密特触发器反 相器输出端，施密特触发器反相器输入端分别连接第二光耦电路输出端、第三光 耦电路输出端和第五光耦电路输出端，第二光耦电路输入端分别连接8路模拟量 和第二 LED指示灯,第三光耦电路输入端分别连接8路开关量和第三LED指示灯， 第五光耦电路输入端连接RS485接口电路，第二微处理器分别连接液晶显示接 口、看门狗电路、功能按键、存储器电路输出端和反相器，编码电路分别连接功 能按键和红外遥控接收电路，红外遥控接收电路连接反相器。本实用新型具有以下优点-1. 实现了井下配电室无人值守；能够在地面监测、监控井下的甲垸、风速、 风压、 一氧化碳和温度等模拟量和馈电状态、风筒开关、风门开关和烟雾等开关 量以及声光报警等控制量，减少设备故障；并可对矿井安全、生产等重要环节的 参数进行连续检测，达到提前预知设备故障及其他参数信息，最快排除故障，实 现自动化管理；可以在调度室进行控制，调度员可以通过系统软件来监测、分析 各个模拟量，开关量和控制量的运行状况，以便做出正确决断；2. 实现了本机初始化和发送，接收，显示等功能；能接收地面监控计算机对 矿用本质安全型监控分站发出的命令；地面监控计算机发出的命令，采集处理各端装置模拟量传感器，开关量传感器，开关量设备，并上传数据、保存设置、发 出控制命令、保存这些信息；3. 实现了矿井远方修改、设定保护参数。调度员可以通过遥控器或者分站主 板的按键修改参数，状态参数设定后，以供事后分析査找原因，做出正确的预防 措施；4. 实现了自动控制、通讯、计算机技术、信息技术和现代管理技术结合，实 现了井下环境情况通过通讯电缆上传至管理人员办公室，实现了井上和井下的通 讯、准确对环境做出检测，将矿井生产与统计作为一个整体进行控制与管理，优 化控制与优化管理，从而提高生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及 生产业务管理有利于人员管理、节能降耗，提高安全生产；提供了分析和判断的 依据，确保命令及时准确下达，运行异常(瓦斯浓度过高，设备、断电、报警、 馈电异常等故障)，有利于预防事故、防止事故扩大和縮短事故时间；5. 实现了对井下监控分站设备的RS485现场总线中的数据进行采集，格式化 处理同时对数据进行转发存储，通过信息传输接口上传到地面监控计算机中，地 面监控计算机代替人看管井下设备，对井下设备进行实时监测监控；6. 具有采集并显示的功能，并设有8路摸拟量传感器，8路开关量传感器和 8路开关量，产品性能稳定、体积小，重量轻、寿命长、安装方便、便于井下运 输安装，真正实现矿井无人值守的自动化综合管理。
图1为一种矿用本质安全型监控分站结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。实施例如图1所示，为一种矿用本质安全型监控分站，包括第一微处理器(89S52)， 第二微处理器(8255)和第三微处理器(W77E58)，第一微处理器分别连接开关 电源电路、第二微处理器、第一光耦隔离电路输出端、看门狗电路、锁存器输出 端和第四光耦电路输出端，第一光耦隔离电路连接第一LED指示灯负极，第四光 耦电路输出端分别连接8路控制量和第四LED指示灯，第三微处理器分别连接看 门狗电路、拨码开关、锁存器输出端和施密特触发器反相器输出端，施密特触发 器反相器输入端分别连接第二光耦电路输出端、第三光耦电路输出端和第五光耦 电路输出端，第二光耦电路输入端分别连接8路模拟量和第二LED指示灯，第三 光耦电路输入端分别连接8路开关量和第三LED指示灯，第五光耦电路输入端连 接RS485接口电路，第二微处理器分别连接液晶显示接口、看门狗电路、功能按 键、存储器电路输出端和反相器，编码电路分别连接功能按键和红外遥控接收电 路，红外遥控接收电路连接反相器。监控分站选用RS485通讯支持远程维护和监 控；配有液晶汉字显示器，能够显示终端设备的传感器参数、开关状态和事件记 录信息；可以接入其他设备。本实用新型对地面配接设备包括地面信息传输接口、地面监控主机和地面 备用机，本实用新型单台可以并接32台监控分站。地面传输接口到监控分站之 间的传输介质为矿用传输电缆PUYVR31，监控分站到终端保护装置之间的传输介 质为矿用2芯细钢丝铠装屏蔽电缆。地面传输接口到监控分站之间、RS485输速 率为1200bps。本实用新型矿用本质安全型监控分站的液晶显示分为开机显示和数据显 示，数据显示主要为各通道所接传感器的类型和当前测量值，当前控制端口的状 态以及当前开关量状态和各显示区域信息，如测点号、传感器类型、测量值、控 制口状态和开关量状态信息的显示。同时可以通过遥控器或分站内的按键设置各 个模拟量及开关量的类型，如按下"功能"按钮，进入功能设置选择界面，在该 界面上有"参数"和"曲线"两项，可通过按"增加"和"减少"移动光标块来 选择。被光标块选中的内容为黑底白字，未被选中的内容则为白底黑字，如通过 "增加"和"减少"将光标块移到"参数"选项，并按下"确定"，进入"参数" 当前光标在"模拟量选择"上。如果要设置模拟量类型，按下"确定"，光标跳到"模拟量选择"下的"1"上，用户可以通过按"增加"、"减少"来选择设 置某路模拟量，按"确定"则进入所选择的模拟量的设置界面。如果要设置开关 量，可通过按"增加"、"减少"使光标跳到"开关量选择"，按"确定"，光 标跳到"开关量选择"下的"1"上。此时可通过按"增加"、"减少"来选择 对第几路开关量，按"确定"则进入开关量的设置界面中。如果用户不需要设置， 可以按"取消"或通过按"增加"、"减少"来使光标跳到"确定"上，按"确 定"即退出。通过LED显示可以观察到矿用本质安全型监控分站是否正常工作，如监控 分站供电后，从分站观察窗口中观察上方绿色指示灯应能闪烁，若不闪烁，应首 先检査分站的电源接线是否正确，检査正确后，再测量供电电源的输出电压值是 否正确，正常电压为12V-18V之间。当传输接口向分站发送命令时，不管是否是 该站的命令，分站下方的红色指示灯应闪烁，若不闪烁，请检査驻传输电缆是否 接好，是否有下行信号，若有，检查电压幅值是否够高， 一般电压在2.3V左右， 当分站向传输接口发送数据信息时，下方左边的绿色指示灯应闪烁.本实用新型矿用本质安全型监控分站采用RS485通讯，RS485是利用差分 传输方式提高通信距离和可靠性的一种通信标准，它在发送端使用2根极性相反 的信号线发送同一信号TX+，在接收端对这两根线上的电压信号相减得到实际 信号RX+，这种方式可以有效的抗共模干扰，提高通信距离，最远可以传送1200m， RS485的电器标准时当RS485线路空闲(即不传送信号)时，线路处于高阻(或 挂起)状态这时RS485线路就可以允许被其他设备占用，也就是说具有RS485 通信接口的设备连成网络。根据RS485驱动芯片驱动能力的不同， 一个RS485 数据发送设备可以驱动32 256台RS485数据接收设备。当RS485网络上的设备 多于2台时，就必须采用半双工方式进行通信，即数据发送和接收使用同一线路， 发送时不允许接收数据进入线路，反之亦然，在RS485网络中只允许有一个设备 是主设备，其余全部是从设备；或者无主设备，各个设备之间通过传递令牌获得 总线控制权。由于RS485具有诸多优点，现已被大量采用，但普通PC机很少直 接配置RS485通信接口，则在RS485信号传至分站中，需要通过数字转换接口设 备对RS485信号转换成RS232信号。在数字转换接口设备与嵌入式工控机之间通 过C0M1或COM2串口进行通讯连接。工作时，由外部的电源箱提供18V的电压经过开关电源电路输出5V的电压 给整个电路提供电压。上电后，第三微处理采集各模拟量，开关量通过锁存器来存储各个模拟量，开关量。同时通过拨码开关设置分站号。第一微处理器采集控 制量、通过锁存器读取模拟量和开关量.地面监控系统发出呼叫如果是对本分站 的呼叫，则第一微处理器保存这些信息并进行相应操作，如回传数据、保存设置、 发出控制命令等.分站处于数据回传状态时，指示灯闪烁。模拟量，开关量，控 制量主要指外接传感器。模拟量采集有甲烷，瓦斯，风速，温度， 一氧化碳等。 开关量主要有馈电状态、风机开关、风门开关、烟雾等。控制量主要是有甲垸浓 度超限声光报警和断电/复电控制等。第一微处理器与第二微处理器通过串行通 信将模拟量，开关量，控制量通过液晶显示。液晶上显示各通道所接传感器的类 型和当前测量值，当前控制端口的状态以及当前开关量状态，各显示区域信息。 红外遥控接收电路主要功能对模拟量，开关量，控制量进行远程设置。施密特 触发器反相器电路主要功能将输入信号反向。存储器电路主要功能存储各参 数信息以及已经命令的信息。编码电路主要功能对功能按键进行编码。看门狗 电路主要功能防止程序的跑飞。光藕隔离电路主要功能用于隔离信号，使达 到本质安全的要求。功能按键主要功能对模拟量，开关量，控制量进行设置。 根据现场总线技术及相关协议，将现场监控分站的数据进行实时采集，通 过RS485技术并联挂接在一条总线上，将RS232信号转换成RS485信号，通过串 口 C0M1或COM2将RS232信号传输到信息传输接口 ，信息传输接口釆用信号转换 将RS232信号转换为TTL信号制，在信息传输接口中对各个分站进行现场釆集， 以串行方式将RS485信号制转换成232信号制传输给计算机。本实用新型对井下环境具备远程监测、监控功能；对各模拟量输入、控制量 输出和开关量具备远程监测、监视功能，能够采集各模拟量端口频率值，通过设 定的参数信息，计算与显示各端口传感器类型、测量值、断电/复电状态；采集 各开关量端口状态，通过设定的参数信息，显示各开关量端口的状态；通过主传 输电缆将采集到的信息传送到传输接口；具有风电瓦斯闭锁功能，能独立工作； 具有键盘输入和遥控输入功能，可修改监控分站参数；具有模拟量、开关量连接 指示及控制输出指示功能；具有数据采集并显示功能；具有通讯指示功能，易于 发现故障，维护方便。具有甲烷超限即刻断电和人工断电功能。
权利要求1.一种矿用本质安全型监控分站，其特征在于，包括第一微处理器，第二微处理器和第三微处理器，第一微处理器分别连接开关电源电路、第二微处理器、第一光耦隔离电路输出端、看门狗电路、锁存器输出端和第四光耦电路输出端，第一光耦隔离电路连接第一LED指示灯负极，第四光耦电路输出端分别连接8路控制量和第四LED指示灯，第三微处理器分别连接看门狗电路、拨码开关、锁存器输出端和施密特触发器反相器输出端，施密特触发器反相器输入端分别连接第二光耦电路输出端、第三光耦电路输出端和第五光耦电路输出端，第二光耦电路输入端分别连接8路模拟量和第二LED指示灯，第三光耦电路输入端分别连接8路开关量和第三LED指示灯，第五光耦电路输入端连接RS485接口电路，第二微处理器分别连接液晶显示接口、看门狗电路、功能按键、存储器电路输出端和反相器，编码电路分别连接功能按键和红外遥控接收电路，红外遥控接收电路连接反相器。
专利摘要本实用新型提供了一种矿用本质安全型监控分站，其特征在于，包括第一微处理器，第二微处理器和第三微处理器，第一微处理器分别连接开关电源电路、第二微处理器、第一光耦隔离电路输出端、看门狗电路和锁存器输出端，第三微处理器分别连接看门狗电路、拨码开关、锁存器输出端和施密特触发器反相器输出端，第二微处理器分别连接液晶显示接口、看门狗电路、功能按键、存储器电路输出端和反相器，编码电路分别连接功能按键和红外遥控接收电路，红外遥控接收电路连接反相器。本实用新型实现了煤矿井下终端设备和地面监控中心的通信。
文档编号G05B19/048GK201331693SQ20082020859
公开日2009年10月21日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者卫英杰, 叶忠松, 叶春晓, 呙林波, 张柏第, 丹 朱, 陈介平 申请人:电光防爆科技(上海)有限公司