专利名称：矿用本质安全型交互设备的制作方法
技术领域：
矿用本质安全型交互设备技术领域[0001]本实用新型适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下、露天煤矿、选煤厂等工作场所，用于现场监控本质安全型电气设备和传感器的实时运行状态，并将监测数据通过以太网上传至地面远程监控系统，更具体地，涉及一种矿用本质安全型交互设备。
背景技术：
[0002]目前，国内具有多种通讯方式并且能与各种不同通讯方式的矿用电气设备和传感器进行数据交互、实时采集现场设备数据及实现对现场设备的实时监测和控制的交互设备在煤矿井下的应用尚属空白。实用新型内容[0003]为了解决现有技术的缺陷，本实用新型提供一种矿用本质安全型交互设备。其目的在于能与各种不同通讯方式的矿用电气设备和传感器进行数据交互、实时采集现场设备数据及实现对现场设备的实时监测和控制。[0004]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案[0005]一种矿用本质安全型交互设备，包括·[0006]主控制单元，主控制单元上安装有微处理器和网络通讯单元，其中网络通讯单元与微处理器连接，微处理器处理从网络通讯单元接收的实时数据，将实时数据转换成数字信号并通过网络通讯单元发送到外部网络；[0007]电源处理单元，其连接至微处理器用于给微处理器提供电力。[0008]优选地，电源处理单元包括双重过流保护电路模块、双重过压保护电路模块、滤波电路模块和DC-DC电源模块，双重过流保护电路模块与双重过压保护电路模块串联，滤波电路模块和DC-DC电源模块与双重过压保护电路模块并联，其中DC-DC电源模块的输出端与微处理器相连。[0009]优选地，网络通讯单元包括分别与微处理器相连的RS232通讯接口、RS485通讯接口模块、USB通讯接口、网络接口和CAN总线通讯接口模块。[0010]优选地，主控制单元上还设有显示模块，显示模块与微处理器连接，接收并显示微处理器转换出的数字信号。[0011]优选地，显示模块为薄膜晶体管液晶显示器。[0012]优选地，本实用新型还包括触控板，触控板与微处理器相连，微处理器接收触控板输入的控制信号，并显示在显示模块上。[0013]优选地，微处理器为嵌入式微处理器。[0014]本实用新型由于采取以上所述的技术方案，其具有以下优点可用于对矿井下使用的本质安全型电气设备和传感器的实时运行状态进行有效监测和控制；结构简单，操控使用简便，安全可靠，且成本低廉。
[0015]图I为本实用新型的结构原理图。[0016]图2为本实用新型的电源处理单元的电路原理图。[0017]图3为本实用新型的RS485/CAN通讯接口模块的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型所述的方法做进一步说明。[0019]如图I所示，一种矿用本质安全型交互设备，包括主控制单元，主控制单元上安装有微处理器和网络通讯单元，其中网络通讯单元与微处理器连接，微处理器处理从网络通讯单元接收的实时数据，将实时数据转换成数字信号并通过网络通讯单元发送到外部网络(例如，以太网)；和电源处理单元，其连接至微处理器用于给微处理器提供电力。[0020]本实用新型所述的交互设备也可以通过网络通讯单元从网络上接收控制信息，并实时控制矿井现场设备的运行。该交互设备可以与各种不同通讯方式的矿用电气设备和传感器进行数据交互、实时采集现场设备数据及对现场设备的实时监测和控制。[0021]可选择地，电源处理单元可以包括由自恢复保险丝、热敏电阻、瞬态电压抑制器双向TVS、共模电感组成的双重过流保护电路模块、双重过压保护电路模块、滤波电路模块和 DC-DC电源模块，双重过流保护电路模块与双重过压保护电路模块串联，滤波电路模块和 DC-DC电源模块与双重过压保护电路模块并联，其中DC-DC电源模块的输出端与微处理器相连。电源处理单元可以外接12V、18V或者24V本质安全型电源，变换成系统工作所需要的5V和3. 3V两种电压。如图2所示，系统供电电源采用DC12 24V本质安全型电源，本质安全型电源经过双重过流保护电路、双重过压保护电路和滤波电路进入DC-DC电源模块转换成系统正常工作所需的5V和3. 3V电压。[0022]可选择地，网络通讯单元可以包括分别与微处理器相连的RS232通讯接口、RS485 通讯接口模块、USB通讯接口、网络接口和CAN总线通讯接口模块。选用CAN总线控制芯片进行CAN通讯电路设计，不仅保证了数据传输的高可靠性，而且保证了在煤矿井下传输的电气信号是本质安全型的。[0023]可选择地，主控制单元上还可以设有显示模块，显示模块与微处理器连接用于接收并显示微处理器转换出的数字信号。[0024]可选择地，本实用新型还可以包括触控板，触控板与微处理器相连，微处理器接收触控板输入的控制信号，并显示在显示模块上。[0025]可选择地，显示模块可以是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-IXD)，也可以是其他类型的显示设备。[0026]可选择地，微处理器可以是嵌入式微处理器。可以采用基于ARM9的RISC高效能处理器，自带内存和闪存。根据功能需要定制裁剪了 Windows CE实时多任务操作系统，并在操作系统平台上进行了软件组态。通过软件组态使得该交互设备不仅可与PLC、运动/热控制器、变频器和传感器等多种工业设备无缝相连，完美协作，还可借助多种通讯接口与其它设备轻松相连，并可通过串口、以太网、USB下载运行数据。该交互设备通过组态软件提供的多种通信协议接口可与多种PLC产品无缝兼容，并且支持RTC、RAM电池备份，确保在PLC 或者其他工业设备偶尔出现故障时，系统文件依然安全。还可以选择低功耗、功能强大、搭载有专门定制裁剪的嵌入式操作系统Windows CE的S3C2440A核心处理器，构建交互设备核心处理单元，可以选用大容量的FLASH以存放控制程序及原始参数，可以选用大容量的 SRAM为操作系统提供运行空间和系统运行参数。通过S3C2440A处理器的UASRT端口进行电路设计，选用高可靠RS485收发器进行RS485通讯电路设计，系统具有两个独立的通信回路(RS485通讯电路设计和CAN通讯电路设计)，提高了系统的可靠性和数据传输完整性，并且保证了数据传输时具有较高的电气安全性能。可选择地，微处理器也可以是其他类型的能够实现在本实用新型中的作用的处理器。[0027]图3为本实用新型的RS485/CAN通讯接口模块的原理图。在图3中，RS485/CAN通讯接口接收到的信号经过光耦隔离器、RS485/CAN收发器、双重过压保护电路和双重过流保护电路后输出RS485/CAN信号。保证了数据传输时具有较高的电气安全性能。[0028]本实用新型通过对嵌入式操作系统的深入分析,通过Windows CE实时多任务操作系统在芯片上的移植，完成定制操作系统在选定CPU芯片上的移植，使CPU资源得到充分应用，大大提高了系统的启动速度。[0029]本实用新型整个系统可 以被安装在由符合煤矿井下安全规范的金属或非金属制成的密封容器中。[0030]显然，本领域的技术人员刻意对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种矿用本质安全型交互设备，其特征在于，包括主控制单元，所述主控制单元上安装有微处理器和网络通讯单元，其中所述网络通讯单元与所述微处理器连接，所述微处理器处理从所述网络通讯单元接收的实时数据，将实时数据转换成数字信号并通过所述网络通讯单元发送到外部网络；电源处理单元，其连接至所述微处理器用于给所述微处理器提供电力。
2.如权利要求I所述的交互设备，其特征在于所述电源处理单元包括双重过流保护电路模块、双重过压保护电路模块、滤波电路模块和DC-DC电源模块，所述双重过流保护电路模块与所述双重过压保护电路模块串联，所述滤波电路模块和所述DC-DC电源模块与所述双重过压保护电路模块并联，其中所述DC-DC电源模块的输出端与所述微处理器相连。
3.如权利要求I所述的交互设备，其特征在于所述网络通讯单元包括分别与所述微处理器相连的RS232通讯接口、RS485通讯接口模块、USB通讯接口、网络接口和CAN总线通讯接口模块。
4.如权利要求I所述的交互设备，其特征在于所述主控制单元上还设有显示模块，所述显示模块与所述微处理器连接，接收并显示所述微处理器转换出的数字信号。
5.如权利要求4所述的交互设备，其特征在于所述显示模块为薄膜晶体管液晶显示器。
6.如权利要求I所述的交互设备，其特征在于还包括触控板，所述触控板与所述微处理器相连，所述微处理器接收所述触控板输入的控制信号，并显示在所述显示模块上。
7.如权利要求I至6任一项中所述的交互设备，其特征在于所述微处理器为嵌入式微处理器。
专利摘要本实用新型提供一种矿用本质安全型交互设备，包括主控制单元，主控制单元上安装有微处理器和网络通讯单元，其中网络通讯单元与微处理器连接，微处理器处理从网络通讯单元接收的实时数据，将实时数据转换成数字信号并通过网络通讯单元发送到外部网络；电源处理单元，其连接至微处理器用于给微处理器提供电力。本实用新型所述的交互设备可用于对矿井下使用的本质安全型电气设备和传感器的实时运行状态进行有效监测和控制；结构简单，操控使用简便，安全可靠，且成本低廉。
文档编号G05B19/418GK202795003SQ20122042172
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者高保卫, 吴升, 徐毓军, 张军, 刘建中, 王彦斌, 龚涛, 王建民 申请人:北京和利时自动化驱动技术有限公司