煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與上位機(jī)通訊技術(shù)研究

唐志剛

【摘要】 根據(jù)煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn)，在分析煤礦安全生產(chǎn)形勢基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字信號處理器（DSP）研究煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)與上位機(jī)之間的通訊技術(shù)，對DSP的SCI模塊發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的情況進(jìn)行很詳細(xì)介紹，并設(shè)計(jì)DSP與上位機(jī)通訊硬件接口電路，為煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)通訊技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 煤礦 電機(jī) 監(jiān)測 SCI

隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)工作治理力度不斷增加，煤礦安全生產(chǎn)情況不斷好轉(zhuǎn)，井下安全生產(chǎn)事故總量和百萬噸死亡率不斷下降。隨著煤礦開采強(qiáng)度和深度的增加，井下開采環(huán)境變得越來越復(fù)雜，井下安全生產(chǎn)狀況形勢依然嚴(yán)峻。煤礦提升運(yùn)輸系統(tǒng)屬于井下運(yùn)輸生產(chǎn)設(shè)備、輸配電設(shè)備、煤和工作人員的唯一通道，是保障井下安全生產(chǎn)的屏障和支撐。電機(jī)是煤礦提升運(yùn)輸系統(tǒng)的動(dòng)力來源，開展對煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與上位機(jī)之間通訊技術(shù)的研究對于實(shí)時(shí)掌握電機(jī)的運(yùn)行狀況，保障提升運(yùn)輸系統(tǒng)的安全和井下安全生產(chǎn)工作的順利開展具有十分重要的意義。

一、煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)

煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，利用DSP內(nèi)部集成的SPI通訊模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)與上位機(jī)之間的通訊。監(jiān)測系統(tǒng)主要由高精度傳感器、信號隔離和轉(zhuǎn)換電路、DSP及上位機(jī)組成，其中高精度傳感器用于監(jiān)測煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)的運(yùn)行信息；信號隔離和轉(zhuǎn)換電路用于將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成DSP可以接收的信號，同時(shí)具有隔離功能；DSP用于對煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)的變量進(jìn)行計(jì)算和處理；上位機(jī)用于將煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。監(jiān)測系統(tǒng)工作過程：傳感器的輸出信號經(jīng)過信號隔離和轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成DSP可接收的信號發(fā)送給DSP，DSP對信號進(jìn)行處理后經(jīng)過通訊電路傳遞給上位機(jī)。

二、通訊電路設(shè)計(jì)

煤礦提升運(yùn)輸電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與上位機(jī)之間通訊時(shí)采用串行通信技術(shù)，即利用DSP內(nèi)部的串行通信接口模塊（SCI）向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。SCI模塊采用標(biāo)準(zhǔn)非歸零數(shù)據(jù)格式，能夠?qū)崿F(xiàn)多CPU之間或同其他具有兼容數(shù)據(jù)格式SCI端口的外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。為了保證數(shù)據(jù)完整性，SCI模塊對外接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行間斷、極性、超限和幀錯(cuò)誤的檢測。SCI發(fā)送信號的幾點(diǎn)說明：（1）位TXENA變高，使能發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)；（2）寫數(shù)據(jù)到SCITXBUF寄存器，從事發(fā)送器不能在為空，TXRDY位變低；（3）SCI發(fā)送數(shù)據(jù)到移位寄存器；（4）在TXRDY變高后，程序?qū)懙诙€(gè)字符到SCITXBUF寄存器；（5）發(fā)送完第一個(gè)字符，開始將第二個(gè)字符移位到寄存器TXSHF；（6）位TXENA變低，禁止發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，SCI結(jié)束當(dāng)前字符的發(fā)送；（7）第二個(gè)字符發(fā)送完成，發(fā)送器變空準(zhǔn)備發(fā)送下一個(gè)字符。通訊電路采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片SP3223EEY進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，由于該芯片和TMS320F2812均是+3.3V供電，所以二者相關(guān)引腳可直接連接，通信電路如圖1所示。RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）指定的一種串行總線的物理接口標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了串行通信中主控模板和從屬模塊之間的物理連接線路的機(jī)械、電氣、功能和過程特性，兩端都必須遵循的共同約定。其標(biāo)準(zhǔn)總線為25線，但實(shí)際中常用簡化了的9線接口或者是本例中采用的3線（地線、發(fā)送線、接收線）傳送的方式。

三、結(jié)束語

隨著監(jiān)測手段的進(jìn)步和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和評估成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。采用高精度傳感器采集煤礦隔爆電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信息，經(jīng)過信號處理后反饋給DSP，結(jié)合DSP內(nèi)部的SCI通訊模塊將煤礦隔爆電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)。通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、傳輸速率快、抗干擾能力強(qiáng)，為煤礦隔爆電機(jī)狀態(tài)評估提供數(shù)據(jù)支撐。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王成元，夏加寬，孫宜標(biāo).現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2] 劉盧杰， 機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2014，（3）106-108.

[3] 龐向坤.基于DSP的無刷直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].山東大學(xué)，2008.