一種礦用本安型控制分站制造技術

本實用新型專利技術公開了一種礦用本安型控制分站，包括有微處理器，存儲器模塊、通信模塊、碼址產生模塊、頻率量采集模塊、開關量采集模塊、開關量輸出模塊、單極性串行異步編碼模塊和顯示模塊；通信模塊包括有以太網交換機模塊、CAN總線通信接口模塊、RS-485通信接口模塊、FSK總線收發模塊和LIN通信接口模塊。本實用新型專利技術具有多種信號采集和輸出接口，可接入多種不同類型的傳感和執行設備，從而可用于多種監測和控制場合。同時，本實用新型專利技術具有多種總線通信接口，可根據現場實際需求通過總線組成分布式結構系統，并可同時使用總線通信和以太網通信組成混合網絡，可有效增強系統的靈活性、實用性和經濟性。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及礦井監測系統領域，具體是一種礦用本安型控制分站。
技術介紹
目前，隨著國家對煤礦信息化建設的日益重視和對煤礦安全監管的日益加強，我國煤礦逐漸走向了信息化、安全化，這就使得礦井下的各類傳感、執行設備越來越多，但各種傳感和執行設備的接口類型卻不盡相同,主要有RS-485總線接口、CAN總線接口、開關量接口、頻率量接口、單極性編碼等接口。雖然市場上礦用本安型控制分站品種眾多，但功能都較為單一，能夠提供的設備接口類型和接口數量較少，不能同時接入多種 類型設備，無法根據實際需求對控制分站功能進行擴充。并且，由于井下監測、監控系統眾多，各個系統中的控制分站在使用現場總線組網構成分布式結構系統時，所支持的總線類型單一，不利于和其他具備不同類型現場總線的控制分站融合。同時，隨著以太網在礦井下的廣泛使用，很多控制分站都設計有以太網接口，可以與以太網交換機直連，但控制分站本身一般不具備以太網交換功能，在與交換機進行組網時，只能組建星形網絡，網絡中的控制分站與交換機之間全部采用點對點的方式連接，這樣不但消耗了大量的電纜或光纜，同時也占用了過多的交換機端口，從而增加了設備投入與施工成本。另外，市場現有的控制分站一般不具備大容量存儲功能，不能對控制分站自身的運行狀態、接入的執行和傳感設備的上報信息和狀態以及相關命令執行情況進行記憶，當出現事故時難以分析事故原因，不利于使用在安全要求較高的場合。同時常用分站也沒有人機交互的鍵盤與顯示裝置，不方便設備的調試和日常維護。并且，常用分站一般不具備遠程對分站固件進行在線升級功能，如果需要對控制分站進行調試或功能擴展，需要親臨現場才能完成，增加了設備的實施和應用成本。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供一種礦用本安型控制分站，可對多種信號量進行采集和輸出、具備多種總線通信接口，可實現分布式網絡結構。本技術的技術方案為一種礦用本安型控制分站，包括有微處理器，與微處理器連接的存儲器模塊和通信模塊，分別與微處理器信號輸入端連接的碼址產生模塊、頻率量采集模塊和開關量采集模塊，以及分別與微處理器信號輸出端連接的開關量輸出模塊、單極性串行異步編碼模塊和顯示模塊；所述的通信模塊包括有以太網交換機模塊、CAN總線通信接口模塊、RS-485通信接口模塊、FSK總線收發模塊和LIN通信接口模塊。所述的礦用本安型控制分站還包括無線鍵盤接口 ；所述的微處理器上包括有UART接口、MII接口、CAN控制器接口和SPI接口 ；所述的鍵盤接口、RS-485通信接口模塊和FSK總線收發模塊均與微處理器的UART接口連接，所述的以太網交換機模塊與微處理器的MII接口連接，所述的CAN總線通信接口模塊與微處理器的CAN控制器接口連接，所述的LIN通信接口模塊與微處理器的SPI接口連接。所述的存儲器模塊選用大容量存儲器模塊；所述的顯示模塊選用液晶顯示模塊。所述的碼址產生模塊通過兩個8421旋碼開關實現，產生控制分站在組成分布式結構網絡時所需的地址碼；所述的頻率量采集模塊通過隔離光耦和限流電路實現，組成8路頻率量檢測端口實現；所述的開關量采集模塊通過D邊沿觸發器與隔離光耦以及限流電路實現，組成20路開關量采集端口 ；所述的開關量輸出模塊通過D邊沿觸發器與隔離光耦實現，組成4路開關量輸出端口 ；所述的單極性串行異步編碼模塊通過編碼芯片、模擬開關、譯碼器、隔離光耦實現，組成4路單極性串行異步編碼輸出端口。所述的以太網交換機模塊采用I個以太網物理層芯片和一個以太網交換機芯片組成2路以太網光信號接口和I路以太網電信號接口 ；控制分站之間可以通過光信號接口進行以太網級聯組網。所述的鍵盤接口采用2. 4GHz射頻芯片設計，可通過無線的方式接入小型鍵盤，在調試和維護設備時，可在控制分站不開蓋的情況下向其發送相應命令檢測其運行情況和各個模塊功能是否正常。所述的大容量存儲器模塊采用64M byte Nand Flash設計,可實時存儲控制分站自身的運行狀態、執行和傳感設備的上報信息和狀態，以及主控計算機下發的控制命令信息和控制分站控制執行設備的相關信息。通過所述的FSK總線收發模塊、RS485通信接口模塊和CAN通信接口模塊可以分別進行組網，構成分布式結構系統；也可以通過以太網交換機模塊接入以太網，并可同時使用總線通信和以太網通信組成混合網絡。所述的礦用本安型控制分站具備遠程在線升級功能，通過地面主控計算機向井下控制分站發送升級命令和待更新的應用程序文件，無需親臨現場即可完成對其應用程序的更新，極大地方便了控制分站的調試維護以及在需要時對其功能進行擴展。所述的礦用本安型控制分站采用本質安全型設計，可以應用在具有爆炸性氣體的危險性場合。本技術的有益效果(I)、本技術具有多種信號采集和輸出接口，可接入多種不同類型的傳感和執行設備，從而可用于多種監測和控制系統；(2)、本技術具有多種通信接口和以太網交換機通信接口，可根據現場實際需求通過總線組成分布式結構系統或通過太網交換機通信接口進行級聯后接入以太網，并可同時使用總線通信和以太網通信組成混合網絡，大大加強了系統的靈活性、實用性和經濟性，且可實現遠程在線升級功能，通過地面主控計算機向井下控制分站發送升級命令和待更新的應用程序文件，無需親臨現場即可完成對其應用程序的更新，極大地方便了控制分站的調試維護以及在需要時對其功能進行擴展；(3)、本技術具有無線鍵盤接口，可方便通過無線的方式接入小型鍵盤，在調試和維護設備時，可在控制分站不開蓋的情況下向其發送相應命令檢測其運行情況和各個模塊功能是否正常；(4)、本技術的大容量存儲器模塊，可實時存儲控制分站自身的運行狀態、執行和傳感設備的上報信息和狀態，以及主控計算機下發的控制命令信息和控制分站控制執行設備的相關信息。本技術用于組成礦井井下多種控制系統，實時針對井下車輛、人員、設備的監測控制；具有維護便利、功能強大的特點，可以兼容CAN、以太網、RS485等多種工業總線，具有豐富的傳感、執行信號的接入能力，且使用范圍廣大。附圖說明圖I為本技術的原理框圖。具體實施方式見圖1，一種礦用本安型控制分站，包括有微處理器1，與微處理器I連接的大容量存儲器模塊2、通信模塊和無線鍵盤接口 3，分別與微處理器I信號輸入端連接的碼址產生 模塊4、頻率量采集模塊5和開關量采集模塊6，以及分別與微處理器I信號輸出端連接的開關量輸出模塊7、單極性串行異步編碼模塊8和液晶顯示模塊9 ;通信模塊包括有以太網交換機模塊10、CAN總線通信接口模塊11、RS-485通信接口模塊12、FSK總線收發模塊13和LIN通信接口模塊14 ;微處理器I上包括有UART接口、MII接口、CAN控制器接口和SPI接口 ；無線鍵盤接口 3、RS-485通信接口模塊12和FSK總線收發模塊13均與微處理器I的UART接口連接，以太網交換機模塊10與微處理器I的MII接口連接，CAN總線通信接口模塊11與微處理器I的CAN控制器接口連接，LIN通信接口模塊14與微處理器的SPI接口連接。本技術的使用原理大容量存儲器模塊2采用64M byte Nand Flash設計，可實時存儲控制分站自身的運行狀態、執行和傳感設備的上報信息和狀態，以及主控計本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種礦用本安型控制分站，其特征在于：包括有微處理器，與微處理器連接的存儲器模塊和通信模塊，分別與微處理器信號輸入端連接的碼址產生模塊、頻率量采集模塊和開關量采集模塊，以及分別與微處理器信號輸出端連接的開關量輸出模塊、單極性串行異步編碼模塊和顯示模塊；所述的通信模塊包括有以太網交換機模塊、CAN總線通信接口模塊、RS？485通信接口模塊、FSK總線收發模塊和LIN通信接口模塊。

【技術特征摘要】
1.一種礦用本安型控制分站，其特征在于包括有微處理器，與微處理器連接的存儲器模塊和通信模塊，分別與微處理器信號輸入端連接的碼址產生模塊、頻率量采集模塊和開關量采集模塊，以及分別與微處理器信號輸出端連接的開關量輸出模塊、單極性串行異步編碼模塊和顯示模塊；所述的通信模塊包括有以太網交換機模塊、CAN總線通信接口模塊、RS-485通信接口模塊、FSK總線收發模塊和LIN通信接口模塊。2.根據權利要求I所述的一種礦用本安型控制分站，其特征在于所述的礦用本安型控制分站還包括無線鍵盤接口 ；所述的微處理器上包括有UART接口、MII接口、CAN控制器接口和SPI接口 ；所述的鍵盤接口、RS-485通信接口模塊和FSK總線收發模塊均與微處理器的UART接口連接，所述的以太網交換機模塊與微處理器的MII接口連接，所述的CAN總線通信接口模塊與微處理器的CAN控制器接口連接，所述的LIN通信接口模塊與微處理器的SPI接口連接。3.根據權利要求I所述的一種礦用本安型控制分站，其特征在于所述的存儲器模塊選用大容量存儲器模塊；所述的顯示模塊選用液晶顯示模塊。4.根據權利要求I所述的礦用本安型控制分站，其特征在于所述的碼址產生模塊通過兩個8421旋碼開關實現，產生控制分站在組成分布式結構網絡時所需的地址碼；所述的頻率量采集模塊通過隔離光耦和限流電路實現，組成8路頻率量檢測端口實現；所述的開關量采集模塊通過D邊沿觸發器與隔離光耦以及限流電路實現，組成20路開關量采集端口 ；所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏臻，程運安，彭震，鮑紅杰，徐自軍，胡敏，徐偉，李謙，
申請(專利權)人：合肥工大高科信息科技股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：