基于以太網和CAN總線技術的礦井皮帶運輸監控系統研究

劉建濤+喬燕國

摘 要：目前大多數煤礦采用多種皮帶檢測裝置對膠帶輸送機進行監控與保護，本文從提高皮帶運輸監控系統的自動化水平出發，設計采用CAN總線將每條被檢測皮帶的實時狀態、數據傳輸至監控分站，監控分站再將其收集的皮帶狀態信息處理后傳送至通訊分站，通訊分站通過工業以太網將采集到的數據上傳至井上計算機。并采用組態軟件設計系統操作界面，以實現礦井皮帶運輸監控系統的實時監控。

關鍵詞：皮帶監控；CAN總線；監控分站；工業以太網；組態軟件

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：B

現有礦井皮帶運輸監控系統存在諸多不足，如檢測信息誤報率大、系統故障率高、系統界面人性化不足等，這些問題制約礦井皮帶運輸監控實時、精準、高效、穩定的發展。本文依據當今煤礦開采工業的實際需要，分析了現有的礦井皮帶運輸監控系統，利用現在比較成熟的CAN總線技術，并結合工業以太網通訊技術實現檢測數據和控制命令的遠距離傳輸。

1系統的整體結構

礦井皮帶運輸監控系統以性能穩定、誤報率低礦井皮帶檢測儀器為基礎，如：皮帶速度傳感器、跑偏開關、打滑檢測裝置、煙霧傳感器、拉繩開關選擇、撕裂開關、溫度傳感器。采用性能穩定，數據傳輸速度快、指令相應準確的監控分站實現檢測數據和控制命令的轉換、傳輸，并采用工控機作為系統的上位機，以完成對所監控皮帶進行實時數據顯示、處理、記錄以及控制。

礦井皮帶運輸監控系統由井上和井下這兩部分構成。井下部分的檢測包括監控分站、轉發器、工業以太網交換機，井上含有遠程數據傳輸接口和控制中心上位機。礦井皮帶運輸監控系統系統整體結構示意如圖1所示。

由系統整體結構示意圖可見，將皮帶狀態檢測儀器安裝在皮帶需要檢測的位置，其檢測的數據信號經CAN總線傳輸監控分站上，監控分站通過檢測數據來判斷是否啟停皮帶，監控分站通過控制變頻器實現對皮帶的啟停控制。監控分站將收集的數據處理后經過CAN總線上傳至通訊分站，每個通訊分站負責收集和處理與其相連的監控分站上傳的數據，一般情況一個通訊分站負責采集一條皮帶的檢測數據，通訊分站通過Nport數據轉發器將檢測到的巷道頂板離層和礦壓數據送至以太網。工業以太網的終端的節點與地面控制中心的上位機相連，進而實現井下檢測數據在上位機上的實時顯示。

2系統的CAN總線通訊設計

每條皮帶上各檢測儀器、監控分站和通訊分站作為CAN總線節點，其通過CAN總線實現數據的傳輸。CAN總線節點包含CAN總線收發器和CAN網絡控制器，其中CAN總線收發器實現CAN總線通信協議中數據鏈路層協議，CAN網絡控制器實現CAN總線物理層協議。監控分站包括微控制器、通信接口、信號輸入、電源模塊電路。

通訊分站起到把從監控分站接收的輸入信號進行數據處理的作用。然后把數據經轉換器傳送給工業以太網網絡。該分站包括微控制器、通信接口、信號輸入、電源變換、復位等電路。通訊分站系統的設計原理是通過對AT89C52的編程來實現數據的接受和發送。

3系統的工業以太網通訊設計

以太網中連入網絡的節點均需要通過以太網交換機與監測服務器建立通訊連接并進行交換數據，使用者可以根據實際監測系統的大小以及數據傳輸量選擇相應的交換機。以太網還可以接入其它類型的監測儀表，從而保證視同的靈活性。

4上位機遠程監控系統的設計

根據該系統的特點對其進行組態，本系統運用西門子WinCC組態軟件實現了井下皮帶運輸的動態示意圖、各參數的實時顯示、系統設備的控制、報警輸出、歷史報警記錄顯示及打印等功能。

結語

本監控系統所采用的CAN總線和工業以太網作為檢測數據傳輸的方式，兩種通訊方式的結合比較新穎且具有較強的實用性，從模擬調試和試運行所采集的數據來看，達到了預期的效果。

參考文獻

[1] 孫冰，王汝琳. 智能化礦井膠帶輸送機綜合安全保護系統[J]. 華北科技學院學報. 2004（1）：41-43.

[2] 沈利清，謝岳.一種合并單元數字量輸出及其以太網通信技術的研究[J].電力自動化設備，2011：126-130.

[3] 郝勃，劉衍珩，曲良東.CAN網絡的分組合并策略研究及實現 [J].儀器儀表學報， 2012：2137-2173.endprint

摘 要：目前大多數煤礦采用多種皮帶檢測裝置對膠帶輸送機進行監控與保護，本文從提高皮帶運輸監控系統的自動化水平出發，設計采用CAN總線將每條被檢測皮帶的實時狀態、數據傳輸至監控分站，監控分站再將其收集的皮帶狀態信息處理后傳送至通訊分站，通訊分站通過工業以太網將采集到的數據上傳至井上計算機。并采用組態軟件設計系統操作界面，以實現礦井皮帶運輸監控系統的實時監控。

關鍵詞：皮帶監控；CAN總線；監控分站；工業以太網；組態軟件

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：B

現有礦井皮帶運輸監控系統存在諸多不足，如檢測信息誤報率大、系統故障率高、系統界面人性化不足等，這些問題制約礦井皮帶運輸監控實時、精準、高效、穩定的發展。本文依據當今煤礦開采工業的實際需要，分析了現有的礦井皮帶運輸監控系統，利用現在比較成熟的CAN總線技術，并結合工業以太網通訊技術實現檢測數據和控制命令的遠距離傳輸。

1系統的整體結構

礦井皮帶運輸監控系統以性能穩定、誤報率低礦井皮帶檢測儀器為基礎，如：皮帶速度傳感器、跑偏開關、打滑檢測裝置、煙霧傳感器、拉繩開關選擇、撕裂開關、溫度傳感器。采用性能穩定，數據傳輸速度快、指令相應準確的監控分站實現檢測數據和控制命令的轉換、傳輸，并采用工控機作為系統的上位機，以完成對所監控皮帶進行實時數據顯示、處理、記錄以及控制。

礦井皮帶運輸監控系統由井上和井下這兩部分構成。井下部分的檢測包括監控分站、轉發器、工業以太網交換機，井上含有遠程數據傳輸接口和控制中心上位機。礦井皮帶運輸監控系統系統整體結構示意如圖1所示。

由系統整體結構示意圖可見，將皮帶狀態檢測儀器安裝在皮帶需要檢測的位置，其檢測的數據信號經CAN總線傳輸監控分站上，監控分站通過檢測數據來判斷是否啟停皮帶，監控分站通過控制變頻器實現對皮帶的啟停控制。監控分站將收集的數據處理后經過CAN總線上傳至通訊分站，每個通訊分站負責收集和處理與其相連的監控分站上傳的數據，一般情況一個通訊分站負責采集一條皮帶的檢測數據，通訊分站通過Nport數據轉發器將檢測到的巷道頂板離層和礦壓數據送至以太網。工業以太網的終端的節點與地面控制中心的上位機相連，進而實現井下檢測數據在上位機上的實時顯示。

2系統的CAN總線通訊設計

每條皮帶上各檢測儀器、監控分站和通訊分站作為CAN總線節點，其通過CAN總線實現數據的傳輸。CAN總線節點包含CAN總線收發器和CAN網絡控制器，其中CAN總線收發器實現CAN總線通信協議中數據鏈路層協議，CAN網絡控制器實現CAN總線物理層協議。監控分站包括微控制器、通信接口、信號輸入、電源模塊電路。

通訊分站起到把從監控分站接收的輸入信號進行數據處理的作用。然后把數據經轉換器傳送給工業以太網網絡。該分站包括微控制器、通信接口、信號輸入、電源變換、復位等電路。通訊分站系統的設計原理是通過對AT89C52的編程來實現數據的接受和發送。

3系統的工業以太網通訊設計

以太網中連入網絡的節點均需要通過以太網交換機與監測服務器建立通訊連接并進行交換數據，使用者可以根據實際監測系統的大小以及數據傳輸量選擇相應的交換機。以太網還可以接入其它類型的監測儀表，從而保證視同的靈活性。

4上位機遠程監控系統的設計

根據該系統的特點對其進行組態，本系統運用西門子WinCC組態軟件實現了井下皮帶運輸的動態示意圖、各參數的實時顯示、系統設備的控制、報警輸出、歷史報警記錄顯示及打印等功能。

結語

本監控系統所采用的CAN總線和工業以太網作為檢測數據傳輸的方式，兩種通訊方式的結合比較新穎且具有較強的實用性，從模擬調試和試運行所采集的數據來看，達到了預期的效果。

參考文獻

[1] 孫冰，王汝琳. 智能化礦井膠帶輸送機綜合安全保護系統[J]. 華北科技學院學報. 2004（1）：41-43.

[2] 沈利清，謝岳.一種合并單元數字量輸出及其以太網通信技術的研究[J].電力自動化設備，2011：126-130.

[3] 郝勃，劉衍珩，曲良東.CAN網絡的分組合并策略研究及實現 [J].儀器儀表學報， 2012：2137-2173.endprint

摘 要：目前大多數煤礦采用多種皮帶檢測裝置對膠帶輸送機進行監控與保護，本文從提高皮帶運輸監控系統的自動化水平出發，設計采用CAN總線將每條被檢測皮帶的實時狀態、數據傳輸至監控分站，監控分站再將其收集的皮帶狀態信息處理后傳送至通訊分站，通訊分站通過工業以太網將采集到的數據上傳至井上計算機。并采用組態軟件設計系統操作界面，以實現礦井皮帶運輸監控系統的實時監控。

關鍵詞：皮帶監控；CAN總線；監控分站；工業以太網；組態軟件

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：B

現有礦井皮帶運輸監控系統存在諸多不足，如檢測信息誤報率大、系統故障率高、系統界面人性化不足等，這些問題制約礦井皮帶運輸監控實時、精準、高效、穩定的發展。本文依據當今煤礦開采工業的實際需要，分析了現有的礦井皮帶運輸監控系統，利用現在比較成熟的CAN總線技術，并結合工業以太網通訊技術實現檢測數據和控制命令的遠距離傳輸。

1系統的整體結構

礦井皮帶運輸監控系統以性能穩定、誤報率低礦井皮帶檢測儀器為基礎，如：皮帶速度傳感器、跑偏開關、打滑檢測裝置、煙霧傳感器、拉繩開關選擇、撕裂開關、溫度傳感器。采用性能穩定，數據傳輸速度快、指令相應準確的監控分站實現檢測數據和控制命令的轉換、傳輸，并采用工控機作為系統的上位機，以完成對所監控皮帶進行實時數據顯示、處理、記錄以及控制。

礦井皮帶運輸監控系統由井上和井下這兩部分構成。井下部分的檢測包括監控分站、轉發器、工業以太網交換機，井上含有遠程數據傳輸接口和控制中心上位機。礦井皮帶運輸監控系統系統整體結構示意如圖1所示。

由系統整體結構示意圖可見，將皮帶狀態檢測儀器安裝在皮帶需要檢測的位置，其檢測的數據信號經CAN總線傳輸監控分站上，監控分站通過檢測數據來判斷是否啟停皮帶，監控分站通過控制變頻器實現對皮帶的啟停控制。監控分站將收集的數據處理后經過CAN總線上傳至通訊分站，每個通訊分站負責收集和處理與其相連的監控分站上傳的數據，一般情況一個通訊分站負責采集一條皮帶的檢測數據，通訊分站通過Nport數據轉發器將檢測到的巷道頂板離層和礦壓數據送至以太網。工業以太網的終端的節點與地面控制中心的上位機相連，進而實現井下檢測數據在上位機上的實時顯示。

2系統的CAN總線通訊設計

每條皮帶上各檢測儀器、監控分站和通訊分站作為CAN總線節點，其通過CAN總線實現數據的傳輸。CAN總線節點包含CAN總線收發器和CAN網絡控制器，其中CAN總線收發器實現CAN總線通信協議中數據鏈路層協議，CAN網絡控制器實現CAN總線物理層協議。監控分站包括微控制器、通信接口、信號輸入、電源模塊電路。

通訊分站起到把從監控分站接收的輸入信號進行數據處理的作用。然后把數據經轉換器傳送給工業以太網網絡。該分站包括微控制器、通信接口、信號輸入、電源變換、復位等電路。通訊分站系統的設計原理是通過對AT89C52的編程來實現數據的接受和發送。

3系統的工業以太網通訊設計

以太網中連入網絡的節點均需要通過以太網交換機與監測服務器建立通訊連接并進行交換數據，使用者可以根據實際監測系統的大小以及數據傳輸量選擇相應的交換機。以太網還可以接入其它類型的監測儀表，從而保證視同的靈活性。

4上位機遠程監控系統的設計

根據該系統的特點對其進行組態，本系統運用西門子WinCC組態軟件實現了井下皮帶運輸的動態示意圖、各參數的實時顯示、系統設備的控制、報警輸出、歷史報警記錄顯示及打印等功能。

結語

本監控系統所采用的CAN總線和工業以太網作為檢測數據傳輸的方式，兩種通訊方式的結合比較新穎且具有較強的實用性，從模擬調試和試運行所采集的數據來看，達到了預期的效果。

參考文獻

[1] 孫冰，王汝琳. 智能化礦井膠帶輸送機綜合安全保護系統[J]. 華北科技學院學報. 2004（1）：41-43.

[2] 沈利清，謝岳.一種合并單元數字量輸出及其以太網通信技術的研究[J].電力自動化設備，2011：126-130.

[3] 郝勃，劉衍珩，曲良東.CAN網絡的分組合并策略研究及實現 [J].儀器儀表學報， 2012：2137-2173.endprint