KJ350-F1矿用本安型监控分站使用说明书

1、KJ350-F1矿用本安型监控分站使用说明书常州迪泰科特测控设备有限公司KJ350-F1矿用本安型监控分站使用说明书执行标准： Q/DM036-2011 版 本 号： 第二版 出版日期： 2012年11月19日 感谢您选购本产品！为了保证安全并获得最佳效能，安装、使用产品前，请详细阅读本使用说明书并妥善保管，以备今后参考。1 概述KJ350-F1矿用本安型监控分站（以下简称分站）可挂接多种传感器，能对井下多种环境参数诸如瓦斯、风速、一氧化碳、负压、设备开停状态等进行连续监测，具有多通道、多制式的信号采集功能和通信功能，通过井下通信网络能及时将监测到的各种环境参数、设备状态传送到地面中心站，并执

2、行中心站发出的各种命令，及时发出报警和断电控制信号。本产品执行常州迪泰科特测控设备有限公司企业标准Q/DM036-2011。2 适应的环境条件 a) 工作温度: 040 ； b) 湿度: 98%（25时）； c) 大气压力: 80kPa116kPa ；d) 机械环境: 无显著震动和冲击的场合；e) 含有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下。3 基本功能3.1 分站具有与传输接口双向通信及工作状态指示功能。3.2 分站具有甲烷、风速、风压、一氧化碳、温度等频率型模拟量采集及显示功能。3.3 分站具有馈电状态、风筒开关、风门开关、烟雾等开关量采集及显示功能。3.4 分站具有累计量采集及显示功能。3.5 分

3、站具有控制（含断电和声光报警，声光报警可由传感器或声光报警器完成）功能。a) 甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能：（由分站、传感器、声光报警器、断电器组合完成）1) 甲烷浓度达到或超过报警浓度时，声光报警；2) 甲烷浓度达到或超过断电浓度时，切断被控设备电源并闭锁。甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁；3) 与闭锁有关的设备未投入正常运行或故障时，应切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁。当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁；b) 甲烷风电闭锁功能：（由分站、传感器、声光报警器、断电器组合完成）1） 掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.0%CH4时，声光报警；

4、掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.5%CH4时，切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面甲烷浓度低于1.0%CH4时，自动解锁； 2）掘进工作面回风流中的甲烷浓度达到或超过1.0%CH4时，声光报警、切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于1.0%CH4时，自动解锁； 3）被串掘进工作面入风流中的甲烷浓度达到或超过0.5%CH4时，声光报警、切断被串掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当被串掘进工作面甲烷浓度低于0.5%CH4时，自动解锁； 4）局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，声光报警、切断供风区域的全部

5、非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当局部通风机或风筒恢复正常工作时，自动解锁； 5）局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%CH4，对局部通风机进行闭锁使之不能起动，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人式解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1.5%CH4时，自动解锁。6）与闭锁控制有关的设备（含分站、甲烷传感器、设备开停传感器电源、电源、断电控制器、电缆、接线盒等）故障或断电时，声光报警、切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；与闭锁控制有关的设备接通电源1分钟内，继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源；当与闭锁控制有关的设备工

6、作正常并稳定运行后，自动解锁。3.6 分站具有初始化参数设置和掉电保护功能。初始化参数可通过中心站软件输入和修改。3.7 分站具有备用电源，当电网停电后，能对甲烷、风速、风压、一氧化碳、局部通风机开停、风筒状态等主要监控量能继续监控。4 主要技术指标4.1 防爆形式：矿用本质安全型，防爆标志：ExibIMb。4.2 工作电源a) 工作电压：直流11V13V；b) 工作电流：300mA。4.3 输入的信号制式4.3.1 模拟量a) 200Hz1000Hz频率型信号，输出高电平时不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3ms；b) 1200H

7、z2000Hz频率型信号，输出高电平时不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.15ms。4.3.2 开关量电流型信号：1mA/5mA。默认电流1.5mA时表示为停，电流4mA时表示为开。4.3.3 数字量a) 传输口数量：1路；b) 传输方式：主从式、半双工、RS485、双极性；c) 传输速率：2400bps；d) 传输信号工作电流峰峰值：不大于150mA；e) 传输信号工作电压峰峰值：2V12V；f) 最大传输距离：2km(使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2)。4.3.4 控制量电平型信号：输出高电平时不小

8、于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V。4.3.5 累计量输出高电平时不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正、负脉冲宽度不应小于0.3s，正、负脉冲的转换时间不大于5ms。4.4 模拟量输入处理误差不大于0.5%。4.5 累计量输入处理误差不大于0.5%。4.6 最大监控容量分站的最大监控容量信息见下表1。表1 KJ350-F1矿用本安型监控分站的最大监控容量信息表信号采集输入口模拟量信号/开关量信号输入口(通过中心站软件设置可以互相转换)8路数字量信号输入口1路累计量信号输入口1路断电控制输出口断电控制输出口5路对传输接口的通讯端口RS-485通

9、信口1路4.7 控制执行时间分站甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间不大于2s 。4.8 分站与传输接口的传输a) 传输口数量：1路；b) 传输方式：主从式、半双工、RS485、双极性； c) 传输速率：2400bps； d) 传输信号工作电流峰峰值：不大于150mA；e) 传输信号工作电压峰峰值：2V12V；f) 分站与传输接口的传输距离：10 km(使用MHYVP 1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2)。4.9 分站与传感器和执行器的最大传输距离2km，(使用MHYVP 1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2) 。5 主要结构特征与工作原理5.1外形尺寸及重量

10、a) 外形尺寸(如下图1，长×宽×高)：315mm×215mm×97 mm。b) 整机重量：5 kg。图1监控分站外形图5.2 工作原理单片机显示电路红外遥控电路控制电路数据采集电路看门狗电路通信电路数据存储电路本安电源图2 分站电路原理框图本分站是一个以89C55单片机为核心的微型计算机系统。可为井下所挂接的各种传感器、断电器提供工作电源；也可以采集各传感器的实测参数，设备运行状况、开停状态并通过工业网络快速向地面的系统中心站传送巡检参数；执行地面中心站发往井下的各种控制命令；对异常状况进行断电控制。其原理框图如图2所示，主要由单片机、看门狗自动复位、

11、参数保存、输入数据采集、控制输出、通讯数值及状态显示、隔离电流、手动设置等电路组成。工作时，首先根据分站各输入通道上所挂接的传感器类型，通过网络方式接收地面中心站初始化数据对分站的各个通道分别进行定义、设置（也可用红外遥控器就地手动完成）。工作中，分站通过数据采集电路对输入通道进行不间断的循环信号采集，使系统内部的各模拟开关根据设置、定义的指令自动切换到相应的转换电路上。当分站对挂接各类传感器的输入通道进行连续、不间断数据采集时，来自传感器的频率或电流信号在经过相应的变换后进入施密特整形及分频电路进行二次处理，最后送89C55定时器T0口供单片机进行采集、运算、分析、判断。5.2.1 89C5

12、5CPU中央处理单元KJ350-F1矿用本安型监控分站采用的是ATMEL公司生产的89C55WD大容量存储单片机。芯片内有256个字节的RAM，20K程序存储器在也在片内，共有64K数据字节的地址空间，8位数据总线，低8位地址总线与数据线分时共用。地址线A0A12提供片外数据存储器地址。5.2.2 看门狗自动复位电路以大规模集成电路5045为主体的看门狗电路单元在工作中的主要功能是看护分站的电源及程序运行情况，当出现电源电压过低或因意外造成分站程序跑飞时，及时向单片机输出复位信号使之自动复位，恢复正常工作。5.2.3 参数保存单元本单元主要用于设置参数和保存初始化参数，由存储量512字节、擦写

13、次数100000次的带电可擦除芯片5045构成。所需的输入输出数据及时钟皆由单片机的P1.0、P1.1、P1.6、P1.7提供，掉电后，数据可保存时间超过2年。5.2.4 输入数据采集单元数据采集电路共8个通道，分别由取样电阻、滤波及限幅保护、跟随器、模拟多路选择开关、信号变换、整形、二分频、光电隔离等电路组成。通过跳线设置，它可支持200 Hz -1000 Hz，200 Hz-2000 Hz，1 mA/5 mA，4 mA/20 mA等信号制式。由89C55单片机控制相应的4051多路选择开关和4066选择开关进行输入通道和信号制式的切换，频率型信号直接经过74HC14施密特整形电路、74HC

14、74D触发器二分频电路、光电隔离电路进入单片机的定时器输入端；非频率型信号需经过LM331进行V/F变换，再经过74HC14施密特整形电路、74HC74D触发器二分频电路、光电隔离电路进入单片机的定时器输入端。5.2.5 控制输出单元KJ350-F1矿用本安型监控分站共有C1、C2、C3、C4、C5五路控制输出。工作时，控制信号分别由81C55的I/O口PB并行输出，经7404反相器反相后，驱动外接断电器中的继电器完成对用电设备的断电控制。5.2.6 通讯单元 分站支持RS485口数据传输,可以直接接传输接口或者交换机将数据传输到地面中心站。5.2.7 显示单元显示采用多位数码管显示，可以显示

15、所挂接的传感器的通道号、传感器的类型、工作状态及实测参数。另外还具有LED指示电路，能实时指示分站各通道的控制状态、交流电的供电状态、分站的通讯状态及输入分站的信号制式和各路电源的工作情况。5.2.8 初始化设置单元分站的初始化设置除了可在系统地面中心站用软件对分站进行定义设置外，还可以通过我公司的FYF3型遥控发送器对分站进行就地手动初始化。5.2.9 电源隔离单元分站采用隔离的电源独立供电。电源电路主要由稳压和DC/DC隔离电路组成，主要功能是确保单片机、数字电路、模拟电路为核心电路单元与电源间的有效隔离，提高井下分站工作时的可靠性。6 使用与接线分站为箱体式结构,其接线面板如下图3（具体

16、以分站上配套的接线图为准）,与电源的接线出厂时已经接好，用户只要将电源引出线的插头直接拧在分站的接电源箱插座处即可。图3 KJ350-F1矿用本安型监控分站航空插座面板图6.1 分站与井下各配接设备的连接中 心 站井下监控分站远程断电器电源、断电仪模拟量传感器 开关量传感器数字传感器10 km 图4 分站与各关联设备的连接示意图6.2 分站内部的连接主电路板通讯板引线板 接多芯电源箱插座P1输入通道插座HP1-HP4J1-J8控制输出插座 HP5-HP6J10-J11通讯插座HP7图5 分站内部连接示意图6.3 航空插座管脚排序 4芯插座管脚排序图 3芯插座管脚排序图 图6 航空插座管脚图6.

17、4 各类航空插座的连接要求 实际使用时，用户只需要接信号输入通道和与接口通信通道的电缆。出厂时，随机配送有4芯电缆，上面有与分站配对的插座。直接拧在分站上后，按颜色区分，代表意义如下表1。表1 接线规则表 线的颜色接口类型白绿蓝红传感器输入口第1路采样信号第2路采样信号18V输出电源负18V输出电源正控制输出口2、3第3路控制信号负第2路控制信号负第3路控制信号正第2路控制信号正控制输出口4、5第5路控制信号负第4路控制信号负第5路控制信号正第4路控制信号正脉冲输入口脉冲输入正脉冲输入负-主通讯及数字通信口485通信的A线485通信的B线-6.5 电源航空插座的接线 电源插座出厂时已经接好，表

18、示意义为：1脚：+12V，红色线。2脚：VSS，黑色线。3脚：+18V1，绿色线。4脚：+18V2，绿色线。5脚：+18V3，绿色线。6脚：+18V4，绿色线。7脚：BAT，备用电池投入信号，黄色线。8脚：GND，备用主板地，黑色线。9脚：C1 近程控制口1（接电源的J1），蓝色线。10脚：VSS（可作为备用），黑色线。6.6 分站主板的跳接线设置6.6.1 输入通道部分输入信号为频率或1mA/5mA开关量时：JP1JP8跳线不短接。为出厂默认值（200Hz1000Hz频率型，1mA/5mA电流开关量），如果输入信号4mA/20mA电流开关量时，JP1JP8跳线短接。6.6.2 通讯部分a）R

19、S485通讯时：J2、JR、JT短接， JD不短接。b）J1为对接口通信时 120匹配电阻选择跳线，短接表示选择电阻，视具体情况而定,一般通信距离超过4km时应该短接。6.6.3 控制输出部分控制电平经过跳线JP1JP4的选择，最后从C21C51，C22C52输出电平信号或常开、常闭触点控制信号。实际使用时，可以在备接的电源上选择（参考配接电源的使用说明书）。主要作用是如果使用分站直接控制时，可以选择输出的类型。以第2路控制输出为例：要输出常开触点时，连通JP1的3、4脚，即C2K；要输出常闭触点时，连通JP1的5、6脚，即C2B；要输出电平信号时，连通JP1的1、2脚，即C2L，并需要连通J

20、P5的1、2脚。其余输出类型的处理方式相同。C1C4正常时输出电平为高，可接常开断电器或者声光报警器，具有断线闭锁功能。C5正常时输出电平为低，一般接常闭触点断电器控制的设备，如通风机等，不具有断线闭锁功能。6.7 使用、操作前的检查6.7.1 每次使用前，用户首先必须认真阅读分站的使用说明书，并严格按照说明书中规定的要求仔细检查分站内外的各插头是否有因运输而造成的松动；引入的交流电压等级与分站接线端子上所标电压等级是否相符，连接是否正确（否则将烧毁变压器）；各种接线是否准确无误。检查电路板上的所有IC芯片和继电器因运输而造成的松动、接触不良，连接线、插头是否正确无误。6.7.2 仔细检查分站

21、连接插头座连接电缆是否正确。6.7.3 仔细检查分站电源变压器等级是否正确。6.7.4 完成上述检查并确定无误后，方可开启电源。6.8 使用前准备6.8.1 外接本安电源输入分站与外接本安电源通过多芯航空插头连接。6.8.2 本安口转出本安输出口对外输入本安电源的同时，还将备用电源的投入信号输出到分站，分站控制的就地断电信号，也从本安口接入，本安接线端子上有明显的接线标志，根据标志接线接入。6.8.3 断电断电器的控制信号分本安和非安两种,分别由分站和电源断电输出口输出。使用时，将被控制设备的输入电缆接在分站或者电源的对应控制输出端子上,即可实现就地或远程断电。断电距离与被断电压等级及电缆的粗

22、细有关。为保证断电的可靠性，距离较远时，应采用远程断电，即使用电源上的继电器触点实现断电，远程断电可保证长达5 km的控制距离。严紧直接使用分站的本安控制信号区控制非安设备。如果确实需要时，应该增加中间断电器。6.8.4 初始化定义通过地面中心站对分站进行初始化定义设置，完成分站输入通道类型的设定（即：所选定的通道是定义为模拟量还是开关量）。6.9 分站的红外遥控设置6.9.1 设置分站信息功能同时按配套的FYF3型遥控发送器上的“”、“”键进入遥控方式，按功能键，选择功能，提示所指功能。遥控发送器的外形如下图7所示，操作流程见下表2。图7 遥控器外形图表2 遥控器操作方式表按键操作内容功能键

23、选择下一级菜单上被选择内容的增加或向上选择下被选择内容的减少或向下选择上、下键同时按进入和退出调整模式功能0, 显示并修改分站号(1-255)。功能1, 显示并修改通道号(1-16)。功能2, 显示并修改所选口打开或关闭。功能3, 显示并修改所选口所接传类型(量程代号:031其具体的测量范围见6.9.2)。功能4, 显示并修改所选口所接传感器制式(频率/非频率)。功能5, 显示并修改所选口上限断电值。功能6, 显示并修改所选口上限断电恢复值。功能7, 显示并修改所选口测值大于功能5时设定的上限断电值或所选口测值小于功能6时设定的恢复值时所对应的控制口。功能8, 显示并修改所选口上限报警值。功能

24、9, 显示并修改所选口测值大于功能8时设定的上限报警值时所对应的控制口。功能A, 显示并修改所选口下限报警值。功能B, 显示并修改所选口测值小于功能号A时设定的下限报警值时所对应的控制口。功能C, 显示并修改所选口下限断电值。功能D, 显示并修改所选口下限断电恢复。功能E, 显示并修改所选口测值小于功能号C时设定的下限断电值或所选口测值大于功能号D时设定的下限断电恢复值时所对应的控制口。功能F，显示并修改所选口上溢(开关量时为开)时所对应的控制口。功能0.，显示并修改所选口负漂(开关量时为停)时所对应的控制口。功能1.,显示并修改所选口断线(为开关量时为断线)时所对应的控制口。功能2.，显示并

25、选择是否开启风电瓦斯闭锁功能。功能3.，确认开启或关闭风电瓦斯闭锁分站。功能4.，显示并选择分站的类型。功能5.，显示gd,表示设置完成，按上升及下降两键可结束遥控设置操作,按选择键可重复设置该分站下一口的有关情况。除功能5.,其它功能号红外遥控器上的选择键为选择功能号,上升键为增加,下降键为减少.在功能号5.时单独按上升或下降键时不起作用,同时按住上升及下降键可结束遥控操作,遥控器上的选择键在功能5.时与在其它功能号作用相同(即选择下一功能号)。发生了通风机闭锁后，在遥控方式下同时按下功能键和上升键可以人工强行解锁，同时按下功能键和下降键可以取消强行解锁。6.9.2 量程范围与量程代号见下表

26、3。表3 量程范围与量程代号对应表量程代号量程传感器量程04瓦斯0415水位05215风速015320020425025530030640040750温度0508100瓦斯01009500一氧化碳0500104004-40高低浓1110瓦斯01012808131601614200020015100温度-30-70163000300174000400186000600197000700208000800219000900228008029开关量301000100031750-75323500-3503310-5-53470-10-603515000-1500361100-110371500-15

27、038490-10-100395二氧化碳0-54032物位1.5-304152物位2-5043500粉尘0.1-5006.10 数码管显示、定义情况见下表4，表5。表4 数码管显示意义对应表1序号显示数值、状态含义以下只对模拟量传感器有效1 X X表示口号，三个表示该口未定义2 X L X表示口号，三个（上画线）表示该口所接模拟量传感器测值超量程，L表示该口所接模拟量传感器量程代码3 X L X表示口号，三个（下画线）表示该口所接模拟量传感器断线，L表示该口所接模拟量传感器量程代码4X ap b c L (注1)X a bp c L (注2)X a b cp L (注3) X表示口号，abc表

28、示该口所接模拟量传感器实测值，L表示该口所接模拟量传感器程代码,p表示小数点的位置,根据L的情况自动调整5X a. b. c. LX表示口号，abc表示该口所接模拟量传感器实测值，三个.(小数点)表示该传感器负漂,L表示该口所接模拟量传感器量程代码表5 数码管显示意义对应表2序号显示数值、状态含义以下只对开关量传感器有效1 X X表示口号，三个表示该口未定义2 X d. X表示口号,d.表示该口所接传感器为开关量传感器,一个表示的意义:如果该传感器为设备开停传感器时表示被监测的设备状态为开状态,如果该开关量传感器为风门传感器时表示被监测的风门状态为开状态3 X d. X表示口号,d.表示该口所

29、接传感器为开关量传感器,一个表示的意义:如果该传感器为设备开停传感器时表示被监测的设备状态为停状态,如果该开关量传感器为风门传感器时表示被监测的风门状态为关状态4 X d. X表示口号,d.表示该口所接传感器为开关量传感器,一个表示该开关量传感器断线 备注：1 如果所接传感器量程小于10时显示格式为：X apb c L 2 如果所接传感器量程小于100大于等于10时，显示格式为：X a bp c L 3 如果所接传感器量程大于等于100时，显示格式为：X a b cp L6.11 发光二极管指示说明 分站共有16个发光二极管，从左至右依次：L16（主通讯指示），L1（近程控制1），L2（远程控

30、制2），L3（远程控制3），L4（远程控制4），L6（远程控制5），L5（备用电源指示），L7（从通讯指示）由从机控制，L8（12V电源），L9（18V-1电源），L10（18V-2电源），L11（18V-3电源），L12（18V-4电源），L13（18V-5智能传感器电源），L14（18V-6电源），L15（18V-7电源）。7 注意事项7.1 用户必须严格按照说明书中规定的要求连接分站的外接电路和配接设备；7.2 分站各种未用的接口和插座用户不得随意占用；7.3 检修分站时，用户不得改动原电路的参数及条件，不得改动电气元件的规格、型号及参数；7.4 与分站连接的所有电路和电器设备必须是经联

31、检合格的本质安全电路或本质安全型电气设备；7.5 在使用中，若要打开电源箱或分站，必须把电源箱的交流输入电源和备用电池用电全部断开；7.6 每次使用前必须检查分站连接插头座连接电缆是否正确，板上所有IC芯片和继电器的安装方向是否正确，接线插头是否无误，拨号是否正确；7.7 在作了上述检查无误后，方可开启电源；7.8 发现传感器显示数值与分站不一致时，首先检查分站信号制式是否与传感器输出制式一致；7.9 只有正确设置分站地址，监控分站才能与地面主机正常传送数据，当地址发生重复时，数据会发生连续“出错”显示。8 故障分析与排除8.1 常见故障现象a) 分站显示断线；b) 分站工作时显示值不准确、出

32、现乱断电等情况；c) 分站与地面监控主机不能正确通讯；d) 分站控制输出不翻转；e) 分站直流电源发光二极管不指示；f) 红外遥控操作不灵；g) 直流电源输出偏低；h) 当交流电源停电后，备用电源不能正常投入。8.2 常见故障排除方法8.2.1 分站显示断线排除方法：分站显示断线，说明传感器信号未进入。排除时，首先应用万用表检测输入通道取样电阻两端的电压，看其是否在0.2 V1 V之间。如没有，可考虑断线、传感器故障或输入通道保护器件损坏等因数；如有，则考虑是后面电路问题。8.2.2 分站工作时显示值不准确、出现乱断电等情况排除方法：此时，可考虑电路主板上的芯片X5045P、LM324、74HC373等是否出现故障，传感器类型初始化设置是否正确。8.2.3 分站控制输出不翻转排除方法：当遇分站控制输出不翻转时应考虑光耦、89C55、继电器等是否损坏。8.2.4 分站直流电源发光二极管不指示排除方法：当遇此故障时，可