基于工业现场总线的煤矿瓦斯环境监测系统设计.pdf

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1、·28·煤矿机电2013年第4期基于工业现场总线的煤矿瓦斯环境监测系统设计黄煌，许翠华，兰菲(中国煤炭科工集团西安研究院，陕西西安710077)摘要：针对传统的井下瓦斯监测系统存在信号传输距离短、抗干扰能力弱、安装调试不便等问题，结合井下生产环境复杂、距离长、监测范围广的特点，以工业以太网、CANopen现场总线和单总线技术为基础，设计了具有三层网络结构的瓦斯环境监测系统。该系统主要以C8051040单片机为核心，研制基于CANopen现场总线的从站，并利用单总线及多传感器技术对井下温度、风速、瓦斯浓度等多种环境参数进行自动监测，通过CANopen现场总线和工业以太网对现场数据进行实时传输。实

2、验结果表明，该系统具有较高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。关键词：矿井；瓦斯环境监测；工业以太网；CANopen现场总线；单总线技术中图分类号：’肿36文献标识码：A文章编号：1001—0874(2013)04—0028—04DesignofMineGasEnvironmentMonitoringSystemBasedonlndustrialFieldbusHu尬ngHu,ang，XuCuihua，LanFei(Xi’allResearchInstituteofCCTEG，Xi’all710077，China)Abstract：Inordertosolvetheproblemsofshorttr

3、ansmissiondistance，weakanti-interferenceability，complicatedinstallationandadjustmentintraditionalgasmonitoringmethodsatundergroundmine．PutsforwardadesignschemeofgasenvironmentmonitoringsystembasedonIndustrialEthemet，CANopenfieldbusand1-wirebusaccordingtocomplexproductionenvironment，longtransmissiond

4、istanceandwidemonitoringrangeatundergroundmine．ThesystemtakesC8051040single-chipmicrocomputerascoreofsub—computersystemandCanautomaticallymonitorenvironmentparametersoftemperature，windspeedandgasconcentrationatundergroundminebyuseof1·wirebusandmulti-sensor；thenreal-timelytransmitstheparameterstouppe

5、rcomputerthroughCANopenfieldbusandIndustrialEthemet．TheexperimentalresultshowsthatthesystemhashiIghstability，reliabilityandanti—interferenceability．Keywords：mine；gasenvironmentalmonitoring；industrialEthemet；CANopenFCS；1-wirebusO引言井下瓦斯灾害的预防始终是煤矿安全生产的关键问题。目前，国内许多煤矿特别是中小型煤矿仍主要采用人工现场定时检测瓦斯浓度的传统模式，或是采用RS

6、-485集散控制方式(最大通信距离为l200m)。但随着煤炭的不断开采，各采煤点离井口的距离越来越远，且随着通信距离的增加通信速率也越低。因此，采用更加准确、可靠的瓦斯监测技术手段已势在必行。工业现场总线技术具有抗干扰能力强、节点多、通信速度快、传输距离长且组网成本低等优点，可以有效地实现分布式与实时控制，特别适用于复杂的生产环境。本文选用了现场总线中的工业以太网和CANopen总线为通讯通路，构建PLC+C8051040单片机从站的煤矿瓦斯环境监测系统，在此基础上实现多种传感器对井下重点区域的风速、温度、瓦斯浓度等重要参数的监测，并将检测结果实时传送给上位监控系统，在数据超限时发出安全报警，

7、以达到预防瓦斯灾害的目的。2013年第4期煤矿机电·29·1硬件系统设计基于工业现场总线的煤矿瓦斯环境监测系统主要由监控计算机PC，PLC和C8051040单片机从站，工业现场总线3部分组成(如图1所示)。其中上位机(监控计算机)负责数据的分析、处理、存储及对现场设备的控制等任务；下位机系统主要实现各重点监控区域各种数据的采集及危险报警功能；工业现场总线用于实现上位机与下位机、下位机之间的组网功能