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(shè)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(fēng)速、一氧化碳、負(fù)壓、設(shè)備開停狀態(tài)等下級智能設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備運行狀態(tài)的地方及場所。3）主要技術(shù)指標(biāo)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(jié)構(gòu)特征與工作原理⑴分站的結(jié)構(gòu)特征礦用分站結(jié)構(gòu)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(fù)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(shè)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(shè)置，并將定義參數(shù)信息保存到數(shù)據(jù)存儲器中。當(dāng)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(yīng)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(shè)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(fù)位電路看門狗自動復(fù)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(dāng)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(fù)位信號使之自動復(fù)位，恢復(fù)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(shè)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。控制信號分別基于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(shè)備的斷電/復(fù)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(biāo)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(biāo)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)街行恼荆瑢崿F(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(shè)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(shè)備的雙向通訊（分站標(biāo)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(shè)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(shè)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(shè)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(fù)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(yīng)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(yīng)具有甲烷、風(fēng)速、風(fēng)壓、一氧化碳、溫度等模擬量采集及顯示功能。分站具有設(shè)備開停狀態(tài)、饋電狀態(tài)、風(fēng)筒開關(guān)、風(fēng)門開關(guān)、煙霧等開關(guān)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(fù)電控制功能。分站具有甲烷風(fēng)電閉鎖功能。分站具有初始化參數(shù)設(shè)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(shù)指標(biāo)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(yīng)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(fēng)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(dāng)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(luò)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