煤矿机电设备自动化管理平台设计研究.pdf
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1、CHINA COAL VISION煤炭新视界煤 矿 机 电煤矿机电设备自动化管理平台设计研究关伟(中煤西北能源化工集团有限公司,内蒙古 鄂尔多斯 017200)摘 要:为实现煤矿机电设备全方位自动化管理需求,设计自动化管理平台。在硬件方面,设计传输接口、R845隔离器和单片机电路,这些组成部分可为平台的正常运行提供支持;在软件方面,首先分析煤矿机电设备自动化管理需求,其次设计相应自动化管理功能模块,最后设计数据库,这些功能模块和数据库可共同实现对机电设备的全方位自动化管理。试验证明,该自动化管理平台表现出良好的性能,能够成功实现对煤矿机电设备的自动化管理。关键词:煤矿机电设备;自动化管理;设备
2、管理;平台设计中图分类号:TD63文献标识码:A0引言目前,我国煤矿机电设备管理方法相对陈旧,存在一些问题1-2。基于此,开发基于数字化、网络化技术的煤矿机电设备管理平台对煤矿自动化管理发展有重要意义。随着煤矿设备管理信息化应用水平的提高,机电设备自动化管理技术平台应运而生。因此,设计一款煤矿机电设备自动化管理平台,以实现煤矿机电设备全过程自动化管理。1煤矿机电设备自动化管理平台硬件设计1.1 传输接口传输接口是完成数据协议转换和非本安信号向本安信号转换的设备,它可以通过非本安信号 RS232 接口与计算机进行通信3。该研究设计的平台通过 RS485 接口与识别变电站进行通信。其中,RS232
3、 器件主要包括MAX232 芯片及外围电路,光电隔离器件由 4N25 芯片电路组成,数据处理器件包括单片机 STC89C58 电路、数据存储器 RAM7128、FPGA 芯片和 EPM7128 电路,RS485器件包括 TLB184芯片和外围电路。1.2 R845 隔离器R845 隔 离 器 由 RCO805-2002 和 RCO805-100KQ电路组成,其中 RCO805-2002 电阻调节输入信号值,RCO805-100KQ 调节电阻信号的质量4,可以增加光耦的输出,使信号更接近 TTL 电平信号。通过调整电阻值,将光耦 4N25 的导通电流调整到最佳平衡区,使合路信号在电平幅度和斜率上
4、达到理想状态,从而不影响 38400bps 的数据速率5。该平台使用的耐压芯片有效值为 1500VDC,可以承受高电压的影响。R845 隔离器还包括 RS485 隔离单元、7LB184 芯片和外围电路。7LB184 芯片采用 5.0VDC 工作电压,其收发受 RTS 信号控制6,信号过流值受电阻 RCO805波干扰控制。在光耦芯片中,组合后的 RXD 信号必须 转 换 为 RS485 电 平 信 号 发 送 到 总 线,总 线 上 的RS485 电平信号可以转换为 TTL 电平信号,发送到对应的光耦芯片中。当 RTS 信号低时,芯片处于接收状态;当 RTS 信号高时,芯片处于发射状态;当 RT
5、S 信号正常时,7LB184 芯片处于接收正常状态,可以从总线接收数据。1.3 单片机电路单片机电路由单片机芯片 STC89C58、晶振、20pF电容和电阻组成。晶振为整个数据处理单元提供全局时钟信号7,同时为单片机内部程序运行提供机器周期。MCU 芯片 STC89C58 是一款超强抗干扰芯片,可以任意选择机器周期。集成内部用户程序存储含有定时器8,可以集成 counter,发送数据时,单片机首先对数据进行分析处理,其次将 RTS 信号设置为低电平状态,控制 7LB184 芯片的 DE 引脚接收高电平信号。RS485 总线传输数据时,单片机将 RTS 信号设置为高电平状态,7LB184 芯片的
6、 RE 引脚可以接收低电平信号。在数据传输过程中,单片机将接收到的实时身份数据暂存于数据存储器 RAM7128 中,再将这些数据批量存入计算机数据库,发送到存储器中。FP-GA 芯片和 EPM7128 晶振产生周期性振荡信号,触发器产生数据与传输速率相匹配的时钟信号,实现数据信号的准确控制。2煤矿机电设备自动化管理平台软件设计2.1 煤矿机电设备自动化管理需求分析想要实现煤矿机电设备自动化管理,首先要分析自动化管理需求。在平台形成初期,需要分析用户的67煤炭新视界CHINA COAL VISION煤 矿 机 电登录功能需求,不同用户有不同权限,因此用户的使用登录功能不同于煤矿管理的基本需求。需
7、要在保障平台数据安全的同时,增加用户登录的可靠性。煤矿机电设备的管理功能种类很多,包括设备采购、设备主动管理、设备运行维护、机电设备清理管理等。在加强设备运维管理的同时,需要减少人为因素造成的偏差,实现设备的规范管理,最大程度地降低维修成本,实现设备信息化创新。因此,可以按年、季、月、日实时分析煤矿设备的使用趋势,设计生产计划,直接提供预计的物料,增加管理平台的核心功能,以满足不同用户的潜在需求。管理平台提供的数据内容需要具有客观性等优点。除了上述分析的功能需求,设计的设备管理平台还需要具有报告打印功能。因此,需要将报告打印模块作为管理平台必不可少的功能添加到设计的煤矿机电设备自动化管理平台中
8、,确保在设计的平台中可以打印纸质文件,保障数据备份的安全。纸质文件作为一种传统的信息化工具,不仅可以保证数据安全,而且具有其他电子文件无法比拟的优势(其受环境的限制较小)。设计的管理平台的打印功能需要简单化,界面之间的逻辑结构要合理、美观、完整。平台的导航需要清晰,操作简单,用户可以快速熟悉流程,随时返回需要进入的界面。导航上的提示应该以简洁为原则,还需提示最小化操作的窗口数量,方便用户操作。在性能需求管理方面,需要注重工业级设计。因此,设计的机电设备管理平台必须具备高可靠性的特点,才能适应工况等复杂环境。机电设备管理平台也应该具有性能稳定的特点,保障通信设备具有良好的自愈能力,维护平台的稳定
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