pc／104在工作面監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

1、第 2 9 卷 第 9 期煤 炭 科 學 技 術 2 0 0 1 年 9 月P C ／ 1 0 4在 工作面監(jiān)測監(jiān)控 系統(tǒng) 中的應用 張申， 孫彥景( 中國礦業(yè) 大學 信息 與電氣工程學 院 ．江蘇 徐州 2 2 1 0 0 8 )摘 要 ：闡述 了嵌入式 P C機 P C／ 1 _ 0 4在 煤礦 井下工作 面監(jiān) 測系統(tǒng) 中的應用 ；同時舟紹 了井下以P C／ 1 0 4為主控 中心，綜合運用 多種通信方式的系統(tǒng)結構 、原理和設計方

2、法。關鍵詞 ：分布式系統(tǒng) ； 嵌入武 P C／ 1 0 4 ； 查詢 中圈分類號 ： T D 7 6文獻標識碼 ：B文章編號：0 2 5 3 — 2 3 3 6 ( 2 0 0 1 )O 7 — 0 0 1 7 — 0 3PC／ 1 0 4a p p l i e dt oc o a lmi n i n gf a c emo n i t o r i n ga n dme a s u r e me n ts y s t e m Z HA N

3、GS h e n ，S UNYa n—j i n g( C ~l e g eI n f o r m a t i o na n dE l e c t r i c ￡， C h i n aU n i z e r f t yo f Mi n i n ga n dT e c h n o ／ o ~ l y ． X “2 2 1 0 0 8 ．C h i n a )嵌入式 P C機 ，尤其 以 t ： ~ C ／ 1 0 4總線為標準的 P C

4、Jl 0 4 模塊組成 的 P C機 ，是 目前 國內(nèi)外使 用最 廣泛 ，性能先進的嵌入式工控機。它具有獨特的堆 疊式總線擴展方式 、體積小 、功耗低 、可靠性 高、易于開發(fā)等特點 。P C ／ 1 0 4總線在體系結構 、硬件 和軟件上 都與標準 的 P C 總線兼 容，用戶 在普通 P C 機 上開 發(fā) 的程 序可 以直接 移 植 到其 上運 行。P C ／ 1 0 4系列產(chǎn)品已廣泛應用于通信設備 、電子醫(yī) 療設備 、工程控制、車輛

5、導航 、機床控制等各種領 域 。本文重點介紹了 P C ／ 1 0 4 在煤礦井下工作面監(jiān) 控監(jiān)測系統(tǒng)中的應用。1P C ／ 1 0 4 在 煤礦 井下監(jiān)測監(jiān)控 系統(tǒng) 的應用 兗礦集團興隆莊煤礦 5 3 1 9 工作面綜合監(jiān)測系 統(tǒng) ， 是 國家 “ 九五”攻關配套項 目的延續(xù)。 目標是 對煤礦井下工作面主要設備的工況參數(shù)及工作狀態(tài) 進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)隱患 。針對煤礦井下工作面特殊的自然條件及安全要 求 ，系統(tǒng)整體采用分 布式控制結 構

6、 ( 集散控 制系 統(tǒng)) 。本系統(tǒng)中，以 A T 8 9 C 5 1 單 片機構成前沿智能 單元 ，可獨立 完成 實時 數(shù)據(jù) 采集 和控制 任 務- 一 1 。以 P C ／ 1 0 4為井下主控 中心 ，使用 Wi n 3 2操作 系 統(tǒng) 。智能單元和 P C ／ 1 0 4進行通信聯(lián)系完成分散控 制 ， 集 中監(jiān)測 ，以適應井 下監(jiān) 測監(jiān)控 的需要 。因 此 ， P C ／ 1 0 4 是否能可靠運行是整個系統(tǒng)的關鍵 。井 下 主

7、控 中心_ 2 j 選 用 高 可 靠 性 的 P C ／ 1 0 4( P C I B U S一 1 0 4P I N S )工控機擔任井下 主站，提 高了系統(tǒng) 的可靠性 。工業(yè)控制計 算機以其可靠性 高、抗干擾能力強、適應各種惡劣環(huán)境而廣泛用于 工業(yè)領域 。P C ／ 1 0 4 功耗極低 ，可 以密封安裝 ，便 于進行本安防爆設計 ，適合在煤礦井下工作面環(huán)境 中運用 。在 5 3 1 9 系統(tǒng) 中，經(jīng)過防爆檢驗 ，P C ／ 1

8、0 4已獲 得成功使用 ，運行穩(wěn)定。中心站配置如 圖 1 所示 。開發(fā)的煤礦井下用 P C ／ 1 0 4在機械結構上采用 3層 堆疊結構 ( C P U 、I ／ 0Mo d u l e，S e r i a lE x t e n d e dMo d u l e ，F(xiàn) u n c t i o nMo d u l e ) 。顯示接 口電流 環(huán) 報警模 塊 鼠標驅(qū)動 P S ／ 2鍵盤 ‘ 。 ?！?‘ 。。 。 。 J 。。。。 一l ‘

9、圖 1 中心站 配置示 意第 1 層 ：C P U 為 8 0 4 8 6 D X 2 ，時鐘 頻率 1 0 0~ Ⅱ { z ，雙 向隔離 P C M 一4 8 6 2主板 ，4 8 6A l l —i n—o n e 結構。第 2層 ：串 口擴 展 P C ／ 1 0 4模 塊 一P C M 一3 61 0 。第 3層 ：電流 環(huán)模 塊 用來 與地 面主機通信隔 離 ，R S 一 2 3 2 ／ R S一 4 2 2 ／ R S一4

10、 8 5 模塊用來 與井下 1 7維普資訊 http://www.cqvip.com 第2 9 卷 第 9 期煤 炭 科 學技 術 2 加 1 年9 月及時發(fā)現(xiàn)問題 ，采取整改措施。對礦山壓力的監(jiān)測 可對支架的支護質(zhì)量、頂板壓力進行客觀 、量化的 分析 ， 有利于頂板管理 。同時這些數(shù)據(jù)也為采礦工 程等科研和教學活動提供 了第一手資料 。3 ． 1 支架立柱工作特性實時監(jiān)測及分析 支架立柱循環(huán)內(nèi)阻力與時間的關系反映了其工 作特性。受頂

11、板運動和支護質(zhì)量的影響 ， 支架 立柱 的工作特性可呈 初撐型 ，一 次增 阻型 、二次增 阻 型、多次增阻型以及降阻型等，并可分析支架立柱 的密封質(zhì)量 ， 如是否會出現(xiàn)主柱上 、下腔串液情況 等?？蛇M一步分析支架的頂板的支護效能 ，如圖 3所示 。囤 3 支集立拄工作特性 3 ． 2 老頂活動規(guī)律分析 通過分析支架支護阻力隨工作面推進循環(huán) 的變 化 ，結合工作面礦壓顯現(xiàn)情況 ，即可分析工作面老 頂?shù)膩韷阂?guī)律 ， 從而為在老頂來壓期間及

12、時采取有 效措旌維護圍巖穩(wěn)定奠定基礎。本系統(tǒng)分析軟件可 分析不同測量單元 ，不同工作 面部位的頂板活動規(guī) 律。圖 4 為 5 3 1 9工作面中部測量單元 6 0 號支架支 ● = 吲制 循環(huán)敷 囤 46 0號支集支護阻力趨勢護阻力隨推進循環(huán)的變化情況。4 結 語 對于煤礦井下工作 面綜合監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施 環(huán)節(jié) ， 本文詳細闡述 了使用嵌人式 P C ／ 1 0 4 實現(xiàn)井 上 、下工作面監(jiān)測系統(tǒng)的軟硬件設計的思路及實現(xiàn) 方法。實踐

13、證明 ，整個系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性 較高 ，效果 良 好 ，為煤礦井下工作面監(jiān)測監(jiān)控提供了有益 的借鑒。參考 文獻 ：[ 1 ]村 立 民 單 片機 應 用 系統(tǒng) 設計 一 系筑 配 置 與接 口技術 [ Ⅲ ．北京：北京航空航天大學出版社．1 9 9 2[ 2 ]C h a r l i e C a l v e r tD d p h i 編程技術內(nèi)幕 [] 北京：機械工 業(yè)出版社 。1 9 9 9 ．作者筲介：張 申 ( 1 9 5 7一)

14、 ，男 ．江蘇 化人，副教授，工 學碩士 。 ^ ‘ 事信息專業(yè)的教學與科研工作。收稿 日期：2 0 0 O 一 1 0 — 1 0 1責任輔輯 ：王宗 禹| - 6 - - ( - “ - 6 -七 - 6 - 七 七 - 6 - 七 - 6 - - 6 - - 6 - 七 - 6 - 七 - 6 - - 6 - - 6 - - 6 - 七 - 6 - 七 - 6 - - 6 - - 6 - - 6 - - 6 - - 6 -

15、 - ( - “ - 6 - 七 - 6 - 七 ． 6 - - 6 - 七 - 6 - 七 - 6 - 七 - 6 - - 6 - 七 ( 上接第 3 3 頁 )6 結 語 ( 1 )煤層采氣管由改性聚丙烯作為工程塑料管 替代鋼管是切實可行的，其安全性能及力學性能可 以由改性獲得。( 2 )通過本方法使管道成本降低 3 0 ％～5 0 ％，使用年限延長 3 ～5 倍。( 3 )奉研究提出了燃化理論依據(jù)和報導了有關 配方及測試數(shù)據(jù)。

16、參考文獻 [ 1 ]任世榮 【 2 ]強化廷 ( 3 )[ 3 ]腰方 明 料 工業(yè) 塑料助荊 [ M] 北京 ：輕 工業(yè)出版社 ．1 9 9 7煤 礦工程 塑料 的阻 燃研 究 【 J ] 中國 礦生 ．1 9 9 9高韌性和高漉動性 P P ／ E P D M共混的研究 [ J ] 塑 1 9 9 7 ( 6 ) ．作者曹介：張牛 匕 廷 ( 1 9 5 3 一) ，男。安靜亳州^?；茨瞎I(yè)學 院工程師 ． 從事煤礦工程塑料制品的研