一种新型的煤炭产量远程监控系统的研究.pdf

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1、http:/-1-一种新型的煤炭产量远程监控系统的研究一种新型的煤炭产量远程监控系统的研究 庄伟林，赵忠祥，李瑞，刘贵学 中国矿业大学（徐州）信电学院，江苏徐州（221008）摘摘 要：要：介绍了应用智能仪表采集数据,通过 CAN 总线传送给 DSP 做数据处理和发送控制命令，同时采用 MCGS 组态对其数据进行实时监控并把数据发布和实时更新，以便远程用户通过 Internet 及时查询，从而达到了远程监控的实时效果。关键词：关键词：CAN 总线；MCGS；B/S；监控 0.前沿前沿 煤矿产量的信息的采集是工矿单位和各级政府部门一项重要的工作。现阶段我国对煤矿产量的统计主要用手工、电话上报、电

2、子邮件等形式,随着国家对煤矿安全生产、税收管理等方面的加强,传统方法明显不能满足管理的需求。尤其是2005年国家发展与改革委员会委托中国矿业大学等单位起草和编写的煤炭产量远程监测系统使用与管理规范及煤炭产量远程监测系统通用技术要求 将作为国家煤炭行业标准颁布施行，进一步加强了对原有的产量远程监控系统进行改进的必要性和迫切性。1.监控系统的设计监控系统的设计 本系统分为井下部分和地面部分，井下部分主要为传感器、智能仪表以及通讯线路。地面的计算机监控网络主要由监控主机、监控备用机、网络服务器、网络打印机、本地工作站和远程工作站构成。监控中心以下由一台主站PC机、若干智能终端和多个分布式排列的各类传

3、感器组成的测量单元，如图1所示：1.1 下位机的设计下位机的设计 本系统所涉及的传感器主要包括累计自动皮带秤、动态称量轨道衡、提升箕斗秤等，分别对应着轻轨传感器、带式输送传感器和压力传感器。这些传感器在工矿生产中已经得到了广泛、成熟的运用。在此选用了CAN总线把传感器的电子信号经送变器后再送入计量仪器（智能仪表）。1CAN总线有数据通信高可靠性、灵活性以及线路连接简单、布线简洁等突出优点，其电路设计非常适合于大批量的标准化生产，进一步提高了系统的可靠性。http:/-2-监控中心（Supervision Centre）主站（Master Station）传感器（Sensor）计量仪器（Gaua

4、ing Instrument）监视装置（Video Monitor）传感器（Sensor）传感器（Sensor）传感器（Sensor）计量仪器（Gauaing Instrument）监视装置（Video Monitor）传感器（Sensor）传感器（Sensor）图 1 监测系统示意图 由计量仪器和监视装置构成的智能节点(从站)，控制器选择了相比传统的PLC与单片机更为先进的DSP芯片。2中央处理器为TMS320LF2407，该型号DSP控制器将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，除了片内高达32K字的FLASH程序存储器和高速的运算能力外，片内集成的高速10位AD转换器、串行通讯接口(SC

5、I)、16位的串行外设接口模块(SPI)和控制器局域网络(CAN)2.0模块等众多扩展功能，构成采集和通讯的核心，通过预编制的程序来完成数据的采集和存储，同时加装看门狗电路来提高系统的稳定性和可靠性。CAN总线与DSP选用专用的驱动器芯片，此器件对CAN总线提供差动发送能力，又对CAN控制器提供差动接收能力，具有限流电路和热保护功能，其功能示意图如下图2所示。图 2 功能示意图 1.2 上位机的设计上位机的设计 本系统分为两部分，主站和监测中心，其原理图如图 3 所示。监控主机置于监控室，当工作站的数量较少时，它也可以兼作网络服务器，负责数据采集、分析、处理、显示和打印。工作站根据需要可多可少

6、，主要分布在调度室、总工室、矿长室、矿务局等处，在监控室和工作站可以同时看到实时数据，查看、打印历史数据和曲线，系统要实现的目的是：能通过本系统的应用，实现距离不等的各表数据的读取和数据分析，且可以按照用户的指令来控制http:/-3-各表的使用情况，图 3 上位机原理图 当仪表出现异常时，要求能自动报警并做出相应的动作来减少由此带来的危害。因此本系统采用工业控制网路，即按符合串口通讯的分布式的远程数据采集与控制网路来采集、传输数据，是由一台主站 PC 机、若干智能终端和多个分布式排列的各类传感器组成的测量单元。多任务、多线程组态环境运行环境构建动画流程控制报警组态设计报表连接设备实时数据库组

7、态软件核心实时数据库动画显示现场检测报警输出打印报表设备输出 图 4 组态环境和运行环境的关系 本系统在主站上用 MCGS 组态软件构建监控系统。MCGS 软件系统由主控窗口、设备监测中心 中 心 服 务器GPRS/CDMA无线网络 用户手机（用于紧急情况或突发事件）Internet 网络 B/S 浏览器/服务器主站 http:/-4-窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略组成，每一部分分别进行组态，完成不同的工作，原理图如图 4。通过通用串口设备接受由下位机通过 CAN 现场总线传输过来的信号：工作状态、煤炭产量等信号。能实现对系统的工作状态进行监测、处理、显示、存储、查询、打印、报警等功能。

8、显示：计量仪器外壳的开启状态、计量仪器调整参数状态、计量仪器供电状态、计量异常状态、通讯异常状态、报警信号等。同时，本系统能对煤矿的每小时产量进行存储、显示、打印，其工程示例如图 5，该图标是由图 6 链接的，能显示煤矿的名称、年产量、月产量、日产量，还能精确到某时的产量，同时还能显示在某时的工作状态等等；能对系统的的工作状态、产量等存储，便于用户随时查询。同时利用 MCGS 组态的通讯功能能通过 Web 浏览的方式向各个采集站点发布实现对远程监测中心的数据传递，其通讯方式如图 7 所示。我们也可以通过 TCP/IP 协议与 INTERNET 相连接，把本地的数据传递到远程的监测中心去或是传送

9、到监管部门，对煤炭的产量实时监控，杜绝出现不正当行为，同时遇到紧急情况，可以利用 CDMA 无线网络向有关人员发送报警信息，以便及时处理，避免事故的发生。考虑到需要存储的数据量比较大而且种类繁多，我们用 SQL Server 2000 在本地建立数据库，通过 B/S（浏览器/服务器）方式供有关人员通过 INTERNET 查询信息。3BS 结构的主要特点是分布性强、维护方便、开发简单且共享性强、总体拥有成本低。在 BS 体系结构系统中，用户通过浏览器向分布在网络上的许多服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器。而其余如数据请求、加工、结果返回以及动态网页生成、对数

10、据库的访问和应用程序的执行等工作全部由 Web Server 完成。图 5 煤炭产量实时列表显示 http:/-5-图 6 报表链接框 图 7 年产量柱状图 http:/-6-图 8 通讯方式 图 9 Web 访问 2.小结小结 综上所述，本系统采用智能仪器仪表技术、计算机网络技术、软件技术、控制技术相结合的方式,设计并且实现对煤矿产量信息的自动采集、管理、监测功能，可满足煤炭产量监控信息的集成综合传输要求。监控系统的技术性能显著提高：支持多主并发通讯，通讯方式灵活，实时性好，可靠性高，通讯速率快，协议标准化，易实现各设备接口的统一，集成和扩充，而且方便接入上一级的监控系统中。用户 INTER

11、NET防火墙www 应用服务器 数据库服务器 http:/-7-参考文献参考文献 1.杜尚丰,曹晓钟,徐津等,CAN 总线测控技术及其应用,电子工业出版社,2007 2.江思敏等,TMS320LF240 x DSP 硬件开发教程,机械工业出版社,2003 3.林海,浏览器/服务器应用开发,科学出版社,2000 The research of a new type of coal-mine output monitor and control System Zhuang Weilin,Zhao Zhongxiang,Li Rui,Liu Guixue College of Information

12、 and Electrical Engineer，China university of mining and technology,Xuzhou,jiangsu(221008)Abstract Introducing the intelligent appliance which collects data and transmits to DSP to deal with data and carry control order passing by CAN bus,at the same time,monitor and control the data real time which

13、adopts the MCGS configuration,putting out data and updating real time,so,the long-distance client can see about timely passing by internet,achieving the timely effect of long-distance monitor and control.Keywords:CAN Bus;MCGS;B/S;monitor and control 作者简介：作者简介：庄伟林，男，1983.04.26生，中国矿业大学（徐州）信电学院，控制理论与控制工程。