基于CAN总线的煤矿监测监控系统研究.pdf

收稿日期“ “ 6 7 5 ; A/ 8 B; 6 ; 6 CDE F 6 / 0 / C A3 4 0 GG G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G ,“ - 文章编号 H - ’ “ - * - - “ 基于 9 I1总线的煤矿监测监控系统研究 徐钊郑红党刘玉东 ’中国矿业大学 信息与电气工程学院江苏 徐州“ “ J * 摘要煤矿生产的特殊性导致其监测监控系统呈跳跃式发展态势,本文研究基于9 I1现场总 线的煤矿监测监控系统设计了具有光纤自愈环结构的传输干线给出了种9 I1智能节点的 实现方案和实用的9 I1K L M “ “网关电路, 关键词现场总线N控制器局域网N监测监控N现场总线控制系统 中图分类号E 1 6 B/ 6 ; / 5 ; 6 C7 6 OB 7 4 5 P 6 M A PQ 7 / 69 I1R ; 0 OQ 4 S 5 ; 6 C 9 c F ; 7 0 ; A / 8F / 7 0 P; 6 c 5 / O 4 F ; / 6 0 7 O / / c c ; 6 C C 5 / d; 6 C 7 / 8; P/ 6 ; / 5 ; 6 C A P,Y 6 ; c 7 c 5 P; 6 ; 6 CP/ 6 ; / 5 ; 6 C A P e 7 O/ 6F / 6 5 / 0 7 5 76 d/ 5 f ’ 9 I1*; 4 O ; O 7 6 O 5 7 6 P; ; / 6 5 4 6 f0 ; 6 d ; F 7 / c ; F 7 0 0 8 7 0 ; 6 C 5 4 F 4 5 ; O ; C 6 O 6f ; 6 O / 8 5 7 0 ; [ ; 6 C F P / 89 I1 ; 6 0 0 ; C 6 6 / O 7 6 Oc 5 7 F ; F 7 0 F ; 5 F 4 ; / 8 9 I1K L M “ “C 7 d7 A7 5 c 5 / ; O O , gh ij k ‘ l 8 ; 0 Oe 4 N9 I1NP/ 6 ; / 5 ; 6 C7 6 OP 7 4 5 P 6 N8 ; 0 Oe 4 F / 6 5 / 0 A P’ R 9 M * 工业控制系统的发展大约经过-个阶段相应 的控制系统为模拟仪表控制系统m集中式数字控 制系统m集散控制系统’ n 9 M *和现场总线控制系统 ’ R 9 M * o p ,由于煤矿生产的特殊性地面正常运行 的系统并不能直接应用于井下导致煤矿监测监控 系统的发展呈跳跃式态势,模拟仪表很难适应煤矿 井下的恶劣环境因此我国煤矿的监测监控系统跳 过了模拟仪表阶段直接通过引进m消化和研制进 入了集中式数字控制阶段o “ p,到了n 9 M阶段由 于分布式控制对通信的可靠性要求很高 n 9 M中 的通信都由专用的封闭网络系统来实现致使这一 市场为国际上少数几个大公司所垄断系统价格昂 贵严重阻碍了n 9 M的推广和发展, 因此目前我国煤矿普遍应用的监测监控系统 存在有明显的缺点和不足 *无法构成多主结构不能满足在分布式系 统中监控分站之间相互通信的要求N “ *主节点任务繁忙一旦主节点出现故障就 可能引起系统瘫痪N *数据通信方式为命令响应式数据传输效 率低N - *当下端出现异常时数据不能立即上传系 统灵活性差实时性不够高, R 9 M针对n 9 M的缺陷 把封闭m专用的控制网 络公开化m标准化使来自不同厂商而遵守同一协 议规范的自动化设备通过现场总线网络连成系 统实现综合自动化的各种功能,传统n 9 M集中与 分散相结合的集散系统结构变成了基于现场总线 的全分布式结构, R 9 M的出现使我国煤矿监测监 控系统得以冲破国际大公司的垄断跨过n 9 M阶 段而直接进入R 9 M阶段实现新的一轮跳跃式发 展o - “ 9 G A H I H A J B F C , 23 , 23总线通常采用双绞线传输’ 距离随速率 增高而减小’ 9 K LM J N F时约为L L OG“为了解决高 速和远距离之间的矛盾’这里采用了数字复用 “ K D D H F A B X Y C C, 23 C 7 智能节点实现方案 基于, 23总线的煤矿监测监控系统是一种 全分布的集散控制系统“其集中管理体现在’在中 心站可以对任一路, 23的任一节点进行检测 结构复 杂;成本较高;因此方案适合用于功能复杂的控 制器方案简单易用;成本低;适于作为传感器或 执行器的“ 接口方案9介于二者之间;可采 用大家熟知的 9系列单片机;软硬件实现容 易;成本较低;使用方便 A B C D E F G G C H I J网关的设计 设计新的煤矿监测监控系统;必须考虑对原有 系统和设备的兼容和利用目前煤矿监测监控系统 多利用K L ; K L M N 进行通信;为了与“ 系 统兼容;有必要设计“ C K L C M N 转换网关 一个简单实用的网关硬件电路由三部分构成O 微控制器及其外围电路; “ 总线控制器与收发 器电路;以及K C M N 通讯接口电路微处理器 可以采用 9 ; “ 控制器 和 收 发 器 选 用 S * 通 信 接 口 选 用 e X M Y 成继勋;孟祥忠煤矿用现场总线标准的研究X T Y 煤 炭学报; U U 9 ; f [ f \ O f g L f f e “ * , . ’T ; g L f f e X Y 李景平基于现场总线思想的煤矿综合监控系统设计 X T Y 测控技术; U U U ; 9 R [ 9 \ O 9 L e Q U U U ; 9 R [ 9 \ O 9 L e X f Y 阳宪惠现场总线技术及其应用X [ 9 \ O 9 9 L 9 [责任编辑 陈其泰\ M 第M期徐钊等O基于“ 总线的煤矿监测监探系统研究 万方数据