專(zhuān)利名稱(chēng)：礦用本質(zhì)安全型交互設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
礦用本質(zhì)安全型交互設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型適用于有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下、露天煤礦、選煤廠等工作場(chǎng)所，用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控本質(zhì)安全型電氣設(shè)備和傳感器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)上傳至地面遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，更具體地，涉及一種礦用本質(zhì)安全型交互設(shè)備。
背景技術(shù)：
[0002]目前，國(guó)內(nèi)具有多種通訊方式并且能與各種不同通訊方式的礦用電氣設(shè)備和傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)及實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的交互設(shè)備在煤礦井下的應(yīng)用尚屬空白。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供一種礦用本質(zhì)安全型交互設(shè)備。其目的在于能與各種不同通訊方式的礦用電氣設(shè)備和傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)及實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案[0005]一種礦用本質(zhì)安全型交互設(shè)備，包括·[0006]主控制單元，主控制單元上安裝有微處理器和網(wǎng)絡(luò)通訊單元，其中網(wǎng)絡(luò)通訊單元與微處理器連接，微處理器處理從網(wǎng)絡(luò)通訊單元接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊單元發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)；[0007]電源處理單元，其連接至微處理器用于給微處理器提供電力。[0008]優(yōu)選地，電源處理單元包括雙重過(guò)流保護(hù)電路模塊、雙重過(guò)壓保護(hù)電路模塊、濾波電路模塊和DC-DC電源模塊，雙重過(guò)流保護(hù)電路模塊與雙重過(guò)壓保護(hù)電路模塊串聯(lián)，濾波電路模塊和DC-DC電源模塊與雙重過(guò)壓保護(hù)電路模塊并聯(lián)，其中DC-DC電源模塊的輸出端與微處理器相連。[0009]優(yōu)選地，網(wǎng)絡(luò)通訊單元包括分別與微處理器相連的RS232通訊接口、RS485通訊接口模塊、USB通訊接口、網(wǎng)絡(luò)接口和CAN總線通訊接口模塊。[0010]優(yōu)選地，主控制單元上還設(shè)有顯示模塊，顯示模塊與微處理器連接，接收并顯示微處理器轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號(hào)。[0011]優(yōu)選地，顯示模塊為薄膜晶體管液晶顯示器。[0012]優(yōu)選地，本實(shí)用新型還包括觸控板，觸控板與微處理器相連，微處理器接收觸控板輸入的控制信號(hào)，并顯示在顯示模塊上。[0013]優(yōu)選地，微處理器為嵌入式微處理器。[0014]本實(shí)用新型由于采取以上所述的技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)可用于對(duì)礦井下使用的本質(zhì)安全型電氣設(shè)備和傳感器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和控制；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操控使用簡(jiǎn)便，安全可靠，且成本低廉。


[0015]圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。[0016]圖2為本實(shí)用新型的電源處理單元的電路原理圖。[0017]圖3為本實(shí)用新型的RS485/CAN通訊接口模塊的原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型所述的方法做進(jìn)一步說(shuō)明。[0019]如圖I所示，一種礦用本質(zhì)安全型交互設(shè)備，包括主控制單元，主控制單元上安裝有微處理器和網(wǎng)絡(luò)通訊單元，其中網(wǎng)絡(luò)通訊單元與微處理器連接，微處理器處理從網(wǎng)絡(luò)通訊單元接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊單元發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)(例如，以太網(wǎng))；和電源處理單元，其連接至微處理器用于給微處理器提供電力。[0020]本實(shí)用新型所述的交互設(shè)備也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊單元從網(wǎng)絡(luò)上接收控制信息，并實(shí)時(shí)控制礦井現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行。該交互設(shè)備可以與各種不同通訊方式的礦用電氣設(shè)備和傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。[0021]可選擇地，電源處理單元可以包括由自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、熱敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制器雙向TVS、共模電感組成的雙重過(guò)流保護(hù)電路模塊、雙重過(guò)壓保護(hù)電路模塊、濾波電路模塊和 DC-DC電源模塊，雙重過(guò)流保護(hù)電路模塊與雙重過(guò)壓保護(hù)電路模塊串聯(lián)，濾波電路模塊和 DC-DC電源模塊與雙重過(guò)壓保護(hù)電路模塊并聯(lián)，其中DC-DC電源模塊的輸出端與微處理器相連。電源處理單元可以外接12V、18V或者24V本質(zhì)安全型電源，變換成系統(tǒng)工作所需要的5V和3. 3V兩種電壓。如圖2所示，系統(tǒng)供電電源采用DC12 24V本質(zhì)安全型電源，本質(zhì)安全型電源經(jīng)過(guò)雙重過(guò)流保護(hù)電路、雙重過(guò)壓保護(hù)電路和濾波電路進(jìn)入DC-DC電源模塊轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)正常工作所需的5V和3. 3V電壓。[0022]可選擇地，網(wǎng)絡(luò)通訊單元可以包括分別與微處理器相連的RS232通訊接口、RS485 通訊接口模塊、USB通訊接口、網(wǎng)絡(luò)接口和CAN總線通訊接口模塊。選用CAN總線控制芯片進(jìn)行CAN通訊電路設(shè)計(jì)，不僅保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，而且保證了在煤礦井下傳輸?shù)碾姎庑盘?hào)是本質(zhì)安全型的。[0023]可選擇地，主控制單元上還可以設(shè)有顯示模塊，顯示模塊與微處理器連接用于接收并顯示微處理器轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號(hào)。[0024]可選擇地，本實(shí)用新型還可以包括觸控板，觸控板與微處理器相連，微處理器接收觸控板輸入的控制信號(hào)，并顯示在顯示模塊上。[0025]可選擇地，顯示模塊可以是薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-IXD)，也可以是其他類(lèi)型的顯示設(shè)備。[0026]可選擇地，微處理器可以是嵌入式微處理器?？梢圆捎没贏RM9的RISC高效能處理器，自帶內(nèi)存和閃存。根據(jù)功能需要定制裁剪了 Windows CE實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，并在操作系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行了軟件組態(tài)。通過(guò)軟件組態(tài)使得該交互設(shè)備不僅可與PLC、運(yùn)動(dòng)/熱控制器、變頻器和傳感器等多種工業(yè)設(shè)備無(wú)縫相連，完美協(xié)作，還可借助多種通訊接口與其它設(shè)備輕松相連，并可通過(guò)串口、以太網(wǎng)、USB下載運(yùn)行數(shù)據(jù)。該交互設(shè)備通過(guò)組態(tài)軟件提供的多種通信協(xié)議接口可與多種PLC產(chǎn)品無(wú)縫兼容，并且支持RTC、RAM電池備份，確保在PLC 或者其他工業(yè)設(shè)備偶爾出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)文件依然安全。還可以選擇低功耗、功能強(qiáng)大、搭載有專(zhuān)門(mén)定制裁剪的嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE的S3C2440A核心處理器，構(gòu)建交互設(shè)備核心處理單元，可以選用大容量的FLASH以存放控制程序及原始參數(shù)，可以選用大容量的 SRAM為操作系統(tǒng)提供運(yùn)行空間和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。通過(guò)S3C2440A處理器的UASRT端口進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，選用高可靠RS485收發(fā)器進(jìn)行RS485通訊電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)具有兩個(gè)獨(dú)立的通信回路(RS485通訊電路設(shè)計(jì)和CAN通訊電路設(shè)計(jì))，提高了系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸完整性，并且保證了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)具有較高的電氣安全性能?？蛇x擇地，微處理器也可以是其他類(lèi)型的能夠?qū)崿F(xiàn)在本實(shí)用新型中的作用的處理器。[0027]圖3為本實(shí)用新型的RS485/CAN通訊接口模塊的原理圖。在圖3中，RS485/CAN通訊接口接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離器、RS485/CAN收發(fā)器、雙重過(guò)壓保護(hù)電路和雙重過(guò)流保護(hù)電路后輸出RS485/CAN信號(hào)。保證了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)具有較高的電氣安全性能。[0028]本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的深入分析,通過(guò)Windows CE實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)在芯片上的移植，完成定制操作系統(tǒng)在選定CPU芯片上的移植，使CPU資源得到充分應(yīng)用，大大提高了系統(tǒng)的啟動(dòng)速度。[0029]本實(shí)用新型整個(gè)系統(tǒng)可 以被安裝在由符合煤礦井下安全規(guī)范的金屬或非金屬制成的密封容器中。[0030]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員刻意對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種礦用本質(zhì)安全型交互設(shè)備，其特征在于，包括主控制單元，所述主控制單元上安裝有微處理器和網(wǎng)絡(luò)通訊單元，其中所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元與所述微處理器連接，所述微處理器處理從所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)；電源處理單元，其連接至所述微處理器用于給所述微處理器提供電力。
2.如權(quán)利要求I所述的交互設(shè)備，其特征在于所述電源處理單元包括雙重過(guò)流保護(hù)電路模塊、雙重過(guò)壓保護(hù)電路模塊、濾波電路模塊和DC-DC電源模塊，所述雙重過(guò)流保護(hù)電路模塊與所述雙重過(guò)壓保護(hù)電路模塊串聯(lián)，所述濾波電路模塊和所述DC-DC電源模塊與所述雙重過(guò)壓保護(hù)電路模塊并聯(lián)，其中所述DC-DC電源模塊的輸出端與所述微處理器相連。
3.如權(quán)利要求I所述的交互設(shè)備，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元包括分別與所述微處理器相連的RS232通訊接口、RS485通訊接口模塊、USB通訊接口、網(wǎng)絡(luò)接口和CAN總線通訊接口模塊。
4.如權(quán)利要求I所述的交互設(shè)備，其特征在于所述主控制單元上還設(shè)有顯示模塊，所述顯示模塊與所述微處理器連接，接收并顯示所述微處理器轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的交互設(shè)備，其特征在于所述顯示模塊為薄膜晶體管液晶顯示器。
6.如權(quán)利要求I所述的交互設(shè)備，其特征在于還包括觸控板，所述觸控板與所述微處理器相連，所述微處理器接收所述觸控板輸入的控制信號(hào)，并顯示在所述顯示模塊上。
7.如權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)中所述的交互設(shè)備，其特征在于所述微處理器為嵌入式微處理器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種礦用本質(zhì)安全型交互設(shè)備，包括主控制單元，主控制單元上安裝有微處理器和網(wǎng)絡(luò)通訊單元，其中網(wǎng)絡(luò)通訊單元與微處理器連接，微處理器處理從網(wǎng)絡(luò)通訊單元接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊單元發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)；電源處理單元，其連接至微處理器用于給微處理器提供電力。本實(shí)用新型所述的交互設(shè)備可用于對(duì)礦井下使用的本質(zhì)安全型電氣設(shè)備和傳感器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和控制；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操控使用簡(jiǎn)便，安全可靠，且成本低廉。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202795003SQ20122042172
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者高保衛(wèi), 吳升, 徐毓軍, 張軍, 劉建中, 王彥斌, 龔濤, 王建民 申請(qǐng)人:北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司