ES210模块在煤矿瓦斯监控系统双机热备中的应用.pdf

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1、2011年12月矿业安全与环保第38卷第6期ES210模块在煤矿瓦斯监控系统双机热备中的应用张金豪(1．中煤科工集团重庆研究院测控技术研究分院，重庆400039；2．瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037)摘要：提出一种基于煤矿瓦斯监控系统双机热备切换时不丢数据的新型网络通讯技术，其以ES210模块为核心。介绍了瓦斯监控系统双机热备的原理与系统架构，以及ES210模块的硬件设计原理与软件设计原理。经现场试验表明，该模块可靠性高、响应速度快。关键词：双机热备；煤矿瓦斯监控系统；ES210模块；微控制器中图分类号：TD76文献标志码：C文章编号：1008—4495(2011)06

2、—0063—04目前，国内大中小型煤矿都安装了瓦斯监控系机荡掉以后从机启动，不丢掉一个瓦斯监控数据，实统，对煤矿存在安全隐患的地点都必须进行瓦斯浓现零丢失数据双机热备份功能。其原理见图1。度监测，在超限异常情况下对相应区域进行断电⋯。鉴于瓦斯监控系统在煤矿生产中的重要作用，瓦斯监控系统中心主机必须采用双机热备技术J：主机备最启动通过网络监测采集设备层数据，从机始终监视主机的工作状况。一旦主机发生异常，从机将在极短的时间内代替主机，进行实时监测并保存历史数据；当主机重新启动，从机检测到主机的存在，则会自动将图1双机热备原理框架图主机丢失的历史数据拷贝给主机，同时从机将重新处于监视状态。即使发生

3、了事故，系统也能保存一1．1硬件设计个相对完整的数据库。双机热备的实现，防止了因ES210是基于网络型的嵌入式模块，具有低功现场以及硬件等各种原因导致数据丢失的情况，增耗、小体积、高性能和高速化的特点。三星公司推出加了煤矿瓦斯监控系统的可靠性。的$3C4510B是针对嵌入式应用的16／32位嵌入式1模块设计处理器，该微控制器专为以太网通信系统的集线器和路由器而设计，其中内置了ARM公司设计的国内煤矿在瓦斯监控系统的双机热备中主要有16／32位ARM7TDMI处理器，可以执行32位的ARM两种手段：第一是采用主机监测，从机不接收数据，指令，也可执行l6位的THUMB指令，并集成了多种只监测主机

4、的运行状态，并根据其运行状态确认是外围部件。否启动从机；第二是主机发送数据，主机与从机都接根据煤矿瓦斯冗余备份系统的功能需要，收数据，从机监测主机的运行状态，并根据主机运行ES210网络处理速度要求为10／100Mbit／s，数据总状态确认是否启动从机。ES210模块采用TCP／IP线宽度为l6位。为了保证系统的可靠运行，ES210双连接技术，实现了主机与从机都接收数据。当主采用专门的复位芯片和看门狗芯片，确保系统在受到强烈干扰的情况下正常工作。为了保证在复杂环境下的通讯可靠，ES210的通讯接口进行了光电收稿日期：2011—04—13；2011-07—05修订作者简介：张金豪(1974一)

5、，男，重庆南川人，工程师，主隔离，并增加了浪涌保护。ES210原理框架图见要从事矿井数据信息研究工作。图2。·63·2011年12月矿业安全与环保第38卷第6期RAM(8M)IIFLASH(2M)(AM29LV160D)来存储程序代码。$3C4510B外围电路图见图3。重塑HI$3C4510是单电源系统，只需要3．3V电源即可，IS3C4510B(CPU)离输入精度为5％。$3C4510最高时钟数位50MHz，本系统外接了一个有源晶振驱动$3C4510。$3C4510对!璺!lLRESET信号的要求是最小64个系统时钟，本系统选图2ES210原理框架图用MAXIM公司的MAX811芯片。1．

6、1．1CPU设计1．1．2以太网接口电路$3C4510B芯片作为该模块的核心，必须要完成$3C4510芯片包含以太网MAC控制，未提供物网络的联通、100M网络数据的传输处理等一系列理层接口。考虑到网络为100M的流量，该模块选的工作。因此在该电路增加了一个64M的SDRM用RTL8201L为该系统物理层接口。网络接口设计(MT48LC4M16A2)数据存储器。考虑网络程序代码原理见图4。的量比较大，采用外扩一片16M的程序存储器鲨，．。赫饕VDD3V。生“嬲XDATA7l黑llTCKDATA9IVDDV司3V—l袋幸差O薰N萋DQO／OEAOl0^nD0I／DWEA1llAlAA32罱BE

7、器Aj●A‘2=器A4：Il4^AA^4’^嚣J，^7麓"^H瓣‰勰韭l’^Al¨【毒阜AlAlI{船⋯t)A^l{^器l⋯I4AI5D、AI5／lA{i9x，^【I’^AI6NCAl7NC⋯r7垂●^IM^‘AIuIlj．一EXTMREQA．．Ilj．一xTMAcKA27图3$3C4510B外围电路图图4网络接口设计原理图·64·