KJ90-F16(B)矿用本安型分站

KJ90-F16(B)矿用本安型分站

1）总述KJ90-F16(B)矿用本安型分站（以下简称分站）是一种以基于ARM内核的32位嵌入式微控制器为核心的嵌入式控制设备，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、设备开停状态等下级智能设备等进行连续监测，具有多通道、多制式的信号采集功能和通讯功能，通过工业以太网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，并执行中心站发出的各种命令，及时发出报警和断电控制信号。

其型号含义如下所示:2）主要用途及适用范围⑴主要用途①采集各传感器的实测参数，设备运行状况、开停状态；②通过工业以太网快速向地面的系统中心站传送巡检参数；③执行地面中心站发往井下的各种控制命令；④对异常状况进行断电控制。⑵适用范围①煤矿井下所有存在瓦斯和煤尘爆炸危险的场所；②煤矿井下所有需要使用传感器监测、监控各种有毒有害气体及设备运行状态的地方及场所。3）主要技术指标⑴环境条件正常工作环境条件:①环境温度：0～40℃；②相对湿度：≤95%（＋25℃）③大气压力：（80～110）kPa；④无显著振动和冲击的场合；⑤允许在有滴水、甲烷及煤尘等爆炸环境中使用，周围介质无腐蚀性气体。⑵接口能承受的最恶劣的贮运条件：①高温：＋60℃；②低温：－40℃；③相对湿度：95％（＋25℃）；④振动：加速度50m/s2；⑤冲击：峰值加速度500m/s2。4）结构特征与工作原理⑴分站的结构特征矿用分站结构图⑵工作原理分站是一个以基于Cortex-M3内核的32位嵌入式微处理器为核心控制系统。主要由32位微控制器、看门狗自动复位电路、DC/DC电源转换隔离电路、遥控及显示电路、通讯电路、数据采集电路、控制输出电路、数据存储电路、扩展接口电路、时钟电路等组成。分站可以采用RS485通讯方式,或者以太网通讯方式与上位机监控软件进行双向通讯。工作时，首先根据分站各输入通道上所挂接的传感器、智能设备类型，分站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，并将定义参数信息保存到数据存储器中。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32位微控制器进行采集、运算、分析、判断。根据配置信息，分站可以与不同的智能设备以RS485方式进行双向通讯。分站电路原理框图如图所示。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内核的32位嵌入式微处理器，操作频率可高达120MHz，与基于ARM7内核的微处理器相比，性能提高了一倍。②看门狗自动复位电路看门狗自动复位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，及时向控制系统输出复位信号使之自动复位，恢复正常工作。③DC/DC电源转换隔离电路监控分站的核心是嵌入式微控制器及各种集成块，对电源要求较高。为了提高分站的可靠性，在电路中设计了电源隔离变换单元。它主要由稳压和DC/DC隔离电路组成，主要功能是确保嵌入式微控制器、数字电路、模拟电路为核心的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。④总线数据采集电路分站中共有4个总线数据采集模块，每个模块可挂接4台传感器，模块支持RS485和CAN总线，由微控制器控制对各个模块进行巡检并处理（模块具体类型根据订货情况决定）。⑤控制输出电路分站共有C1～C8共8路控制输出。控制信号分别基于ARM的32位微控制器的I/O口并行输出，驱动外接断电器中的继电器完成对用电设备的断电/复电控制。⑥通讯单元分站提供一路以太网光通讯接口，通过以太网交换机与地面中心站通讯（此功能为选配功能，标配不配置）。分站提供一路以太网电通讯接口，通过以太网交换机与地面中心站通讯（此功能为选配功能，标配不配置）。分站提供一路RS485主通讯接口，通过RS485的方式连接到矿用以太网交换机或数据通讯接口将数据传输到中心站，实现与中心站间的双向通讯。分站提供一路RS485从通讯接口，通过RS485通讯实现与智能设备的双向通讯，借助于主通讯接口，从而间接实现中心站与智能设备的双向通讯（分站标配连接矿用气体流量传感器、智能开停传感器等）。⑦遥控及显示单元分站的初始设置通过分站主板上以HS9149为核心的遥控电路，使用红外遥控器对分站号进行就地手动设置并保存，无须打开机盖。分站显示采用4.3英寸真彩色大屏幕液晶屏显示，对分站的控制口状态、通讯状态、供电状态、电流箱内各参数信息、模块通讯状态、各类传感器的数据及状态等进行实时显示。状态显示灯电路指示各路电源的工作情况。

⑧数据存储电路分站设计专门的数据存储电路，可以保存初始化参数配置信息。在主通讯中断的情况下，分站也可以将实时数据以一定的格式存储在数据存储器内，在通讯恢复的时候再将数据发送到地面中心站，从而保证监控数据的连续性。⑨时钟等辅助电路为控制系统内各个集成块处理单元提供相应频率的时钟信号。5）功能⑴基本功能分站具有与传输接口或交换机双向通信及工作状态指示功能。分站具有模拟量采集功能，模拟量输入为200～1000Hz频率型模拟信号，分站应具有甲烷、风速、风压、一氧化碳、温度等模拟量采集及显示功能。分站具有设备开停状态、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。分站具有累计量采集功能。⑵控制功能分站具有甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能。分站具有甲烷风电闭锁功能。分站具有初始化参数设置和掉电保护功能。初始化参数可通过地面中心站输入和修改。分站具有自诊断和故障指示功能。6）主要技术指标⑴工作电源：DC12V，电压允许波动范围10～19V。⑵本安参数：Ui：13.5V；Ii：1.2A；Li:77μH；Ci：2.0μF⑶工作电流：≤800mA。⑷信号制式①数字信号传输方式：RS485/CAN；传输速率：2400bps/5kbps；传输信号工作电压峰峰值：≤15V。②电流信号1mA/5mA。电流小于0.1mA，表示断线状态；电流大于0.8mA且小于1.2mA时表示为0态；电流大于4mA且小于6mA时表示为1态；4mA/20mA。电流小于0.4mA，表示断线状态；电流大于3.2mA且小于4.8mA时表示为0态；电流大于16mA且小于24mA时表示为1态。③电平信号输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V。⑸模拟量输入处理误差不大于0.5%。⑹累计量输入处理误差不大于0.5%。⑺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。⑻备用电源连续工作时间分站采用外接备用电源，当电网停电后，备用电源连续工作时间不小于4h。⑼最大传输距离分站与网络交换机采用以太网光口方式连接时：10km，采用以太网电口方式连接时：100