KJ90-F16(B)礦用本安型分站

KJ90-F16(B)礦用本安型分站

1）總述KJ90-F16(B)礦用本安型分站（以下簡稱分站）是一種以基于ARM內(nèi)核的32位嵌入式微控制器為核心的嵌入式控制設備，可掛接多種傳感器，能對井下多種環(huán)境參數(shù)諸如瓦斯、風速、一氧化碳、負壓、設備開停狀態(tài)等下級智能設備等進行連續(xù)監(jiān)測，具有多通道、多制式的信號采集功能和通訊功能，通過工業(yè)以太網(wǎng)能及時將監(jiān)測到的各種環(huán)境參數(shù)、設備狀態(tài)傳送到地面中心站，并執(zhí)行中心站發(fā)出的各種命令，及時發(fā)出報警和斷電控制信號。

其型號含義如下所示:2）主要用途及適用范圍⑴主要用途①采集各傳感器的實測參數(shù)，設備運行狀況、開停狀態(tài)；②通過工業(yè)以太網(wǎng)快速向地面的系統(tǒng)中心站傳送巡檢參數(shù)；③執(zhí)行地面中心站發(fā)往井下的各種控制命令；④對異常狀況進行斷電控制。⑵適用范圍①煤礦井下所有存在瓦斯和煤塵爆炸危險的場所；②煤礦井下所有需要使用傳感器監(jiān)測、監(jiān)控各種有毒有害氣體及設備運行狀態(tài)的地方及場所。3）主要技術指標⑴環(huán)境條件正常工作環(huán)境條件:①環(huán)境溫度：0～40℃；②相對濕度：≤95%（＋25℃）③大氣壓力：（80～110）kPa；④無顯著振動和沖擊的場合；⑤允許在有滴水、甲烷及煤塵等爆炸環(huán)境中使用，周圍介質(zhì)無腐蝕性氣體。⑵接口能承受的最惡劣的貯運條件：①高溫：＋60℃；②低溫：－40℃；③相對濕度：95％（＋25℃）；④振動：加速度50m/s2；⑤沖擊：峰值加速度500m/s2。4）結構特征與工作原理⑴分站的結構特征礦用分站結構圖⑵工作原理分站是一個以基于Cortex-M3內(nèi)核的32位嵌入式微處理器為核心控制系統(tǒng)。主要由32位微控制器、看門狗自動復位電路、DC/DC電源轉(zhuǎn)換隔離電路、遙控及顯示電路、通訊電路、數(shù)據(jù)采集電路、控制輸出電路、數(shù)據(jù)存儲電路、擴展接口電路、時鐘電路等組成。分站可以采用RS485通訊方式,或者以太網(wǎng)通訊方式與上位機監(jiān)控軟件進行雙向通訊。工作時，首先根據(jù)分站各輸入通道上所掛接的傳感器、智能設備類型，分站接收地面中心站初始化數(shù)據(jù)對分站的各個通道分別進行定義、設置，并將定義參數(shù)信息保存到數(shù)據(jù)存儲器中。當分站對掛接各類傳感器的輸入通道進行連續(xù)、不間斷數(shù)據(jù)采集時，來自傳感器的頻率或電流信號在經(jīng)過相應的變換后進入32位微控制器進行采集、運算、分析、判斷。根據(jù)配置信息，分站可以與不同的智能設備以RS485方式進行雙向通訊。分站電路原理框圖如圖所示。①基于ARM的32位嵌入式微控制器核心控制芯片采用基于Cortex-M3內(nèi)核的32位嵌入式微處理器，操作頻率可高達120MHz，與基于ARM7內(nèi)核的微處理器相比，性能提高了一倍。②看門狗自動復位電路看門狗自動復位電路單元在工作中的主要功能是看護分站的電源及程序運行情況，當出現(xiàn)電源電壓過低或因意外造成分站程序跑飛時，及時向控制系統(tǒng)輸出復位信號使之自動復位，恢復正常工作。③DC/DC電源轉(zhuǎn)換隔離電路監(jiān)控分站的核心是嵌入式微控制器及各種集成塊，對電源要求較高。為了提高分站的可靠性，在電路中設計了電源隔離變換單元。它主要由穩(wěn)壓和DC/DC隔離電路組成，主要功能是確保嵌入式微控制器、數(shù)字電路、模擬電路為核心的電路單元與電源間的有效隔離，提高井下分站工作時的可靠性。④總線數(shù)據(jù)采集電路分站中共有4個總線數(shù)據(jù)采集模塊，每個模塊可掛接4臺傳感器，模塊支持RS485和CAN總線，由微控制器控制對各個模塊進行巡檢并處理（模塊具體類型根據(jù)訂貨情況決定）。⑤控制輸出電路分站共有C1～C8共8路控制輸出?？刂菩盘柗謩e基于ARM的32位微控制器的I/O口并行輸出，驅(qū)動外接斷電器中的繼電器完成對用電設備的斷電/復電控制。⑥通訊單元分站提供一路以太網(wǎng)光通訊接口，通過以太網(wǎng)交換機與地面中心站通訊（此功能為選配功能，標配不配置）。分站提供一路以太網(wǎng)電通訊接口，通過以太網(wǎng)交換機與地面中心站通訊（此功能為選配功能，標配不配置）。分站提供一路RS485主通訊接口，通過RS485的方式連接到礦用以太網(wǎng)交換機或數(shù)據(jù)通訊接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼?，實現(xiàn)與中心站間的雙向通訊。分站提供一路RS485從通訊接口，通過RS485通訊實現(xiàn)與智能設備的雙向通訊，借助于主通訊接口，從而間接實現(xiàn)中心站與智能設備的雙向通訊（分站標配連接礦用氣體流量傳感器、智能開停傳感器等）。⑦遙控及顯示單元分站的初始設置通過分站主板上以HS9149為核心的遙控電路，使用紅外遙控器對分站號進行就地手動設置并保存，無須打開機蓋。分站顯示采用4.3英寸真彩色大屏幕液晶屏顯示，對分站的控制口狀態(tài)、通訊狀態(tài)、供電狀態(tài)、電流箱內(nèi)各參數(shù)信息、模塊通訊狀態(tài)、各類傳感器的數(shù)據(jù)及狀態(tài)等進行實時顯示。狀態(tài)顯示燈電路指示各路電源的工作情況。

⑧數(shù)據(jù)存儲電路分站設計專門的數(shù)據(jù)存儲電路，可以保存初始化參數(shù)配置信息。在主通訊中斷的情況下，分站也可以將實時數(shù)據(jù)以一定的格式存儲在數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，在通訊恢復的時候再將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面中心站，從而保證監(jiān)控數(shù)據(jù)的連續(xù)性。⑨時鐘等輔助電路為控制系統(tǒng)內(nèi)各個集成塊處理單元提供相應頻率的時鐘信號。5）功能⑴基本功能分站具有與傳輸接口或交換機雙向通信及工作狀態(tài)指示功能。分站具有模擬量采集功能，模擬量輸入為200～1000Hz頻率型模擬信號，分站應具有甲烷、風速、風壓、一氧化碳、溫度等模擬量采集及顯示功能。分站具有設備開停狀態(tài)、饋電狀態(tài)、風筒開關、風門開關、煙霧等開關量采集及顯示功能。分站具有累計量采集功能。⑵控制功能分站具有甲烷濃度超限聲光報警和斷電/復電控制功能。分站具有甲烷風電閉鎖功能。分站具有初始化參數(shù)設置和掉電保護功能。初始化參數(shù)可通過地面中心站輸入和修改。分站具有自診斷和故障指示功能。6）主要技術指標⑴工作電源：DC12V，電壓允許波動范圍10～19V。⑵本安參數(shù)：Ui：13.5V；Ii：1.2A；Li:77μH；Ci：2.0μF⑶工作電流：≤800mA。⑷信號制式①數(shù)字信號傳輸方式：RS485/CAN；傳輸速率：2400bps/5kbps；傳輸信號工作電壓峰峰值：≤15V。②電流信號1mA/5mA。電流小于0.1mA，表示斷線狀態(tài)；電流大于0.8mA且小于1.2mA時表示為0態(tài)；電流大于4mA且小于6mA時表示為1態(tài)；4mA/20mA。電流小于0.4mA，表示斷線狀態(tài)；電流大于3.2mA且小于4.8mA時表示為0態(tài)；電流大于16mA且小于24mA時表示為1態(tài)。③電平信號輸出高電平時應不小于3V（輸出電流為2mA時），輸出低電平時不大于0.5V。⑸模擬量輸入處理誤差不大于0.5%。⑹累計量輸入處理誤差不大于0.5%。⑺控制執(zhí)行時間分站甲烷超限斷電及甲烷風電閉鎖的控制執(zhí)行時間不大于2s。⑻備用電源連續(xù)工作時間分站采用外接備用電源，當電網(wǎng)停電后，備用電源連續(xù)工作時間不小于4h。⑼最大傳輸距離分站與網(wǎng)絡交換機采用以太網(wǎng)光口方式連接時：10km，采用以太網(wǎng)電口方式連接時：100