【摘要】：針對當(dāng)前煤礦突出煤層事故多發(fā)的特點,為提高突出煤層鉆探施工的安全性,提出了以STM32控制器為控制核心,以CAN總線作為傳輸方式的煤礦防突鉆機控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)。通過該硬件系統(tǒng)實現(xiàn)對鉆機參數(shù)的采集與監(jiān)測,同時對鉆機的各執(zhí)行機構(gòu)進行遠程操控。
【圖文】：

圖1電氣控制原理圖隨著閥芯位移量的改變而變化，實現(xiàn)對進入馬達流量的調(diào)節(jié)，最終完成對鉆機動力頭轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。2)鉆機中的三位四通開關(guān)閥采用開關(guān)量控制。STM32的輸出電流一般為mA級，不足以驅(qū)動開關(guān)閥動作，需加功率驅(qū)動器件增強其驅(qū)動能力。1．2．3CAN網(wǎng)絡(luò)在鉆機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計中，共有3個模塊需要通信，分別為:鉆機主控制臺、鉆機遠程控制臺(操作臺)和防爆計算機，3個通信模塊彼此相對獨立，每個模塊均各自成為1個通信節(jié)點，三者之間通過CAN總線通信來實現(xiàn)相互訪問。2電控系統(tǒng)硬件設(shè)計2．1輸入模塊設(shè)計1)模擬量信號輸入模塊。模擬量信號主要有壓力、溫度、位移3類信號，其數(shù)據(jù)采集電路均相同，模擬量采集電路如圖2。模擬量信號輸入的傳感器內(nèi)部帶有變送電路，其輸出信號均為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA，此信號經(jīng)由電流隔離模塊U1隔離后輸入到U2進行I/V轉(zhuǎn)換，先將4～20mA電流轉(zhuǎn)換成1～5V電壓，再經(jīng)過調(diào)幅電路將電壓信降至0．5～2．5V后送往STM32的AD通道進行AD轉(zhuǎn)換。圖2模擬量采集電路圖2)數(shù)字量信號輸入模塊。數(shù)字量輸入信號包括脈沖信號和開關(guān)量信號。轉(zhuǎn)速傳感器輸出的是脈沖信號，其信號調(diào)理電路如圖3。由于鉆機動力頭回轉(zhuǎn)時采集的傳感器轉(zhuǎn)速信號均低于1kHz，因此在電路設(shè)計中采用低通濾波器。這種濾波器可以有效地過慮掉頻率高于1kHz的干擾信號，降低高頻信號對轉(zhuǎn)速信號的干擾，，使得輸出信號穩(wěn)定可靠。開關(guān)量輸入電路如圖4。外部諸如接近開關(guān)或其它開關(guān)量輸入信號一旦接通，則外部供電的本安電源12V便通上電使光電耦合器導(dǎo)通，從而使的4腳輸出一個低電平給STM32單片機。光電耦合器有效地隔離了本安12V電源與信號電源3．3V。·84·第46卷第6期2015年6月SafetyinCoalMinesVol．46No．6Jun．2015

圖1電氣控制原理圖隨著閥芯位移量的改變而變化，實現(xiàn)對進入馬達流量的調(diào)節(jié)，最終完成對鉆機動力頭轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。2)鉆機中的三位四通開關(guān)閥采用開關(guān)量控制。STM32的輸出電流一般為mA級，不足以驅(qū)動開關(guān)閥動作，需加功率驅(qū)動器件增強其驅(qū)動能力。1．2．3CAN網(wǎng)絡(luò)在鉆機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計中，共有3個模塊需要通信，分別為:鉆機主控制臺、鉆機遠程控制臺(操作臺)和防爆計算機，3個通信模塊彼此相對獨立，每個模塊均各自成為1個通信節(jié)點，三者之間通過CAN總線通信來實現(xiàn)相互訪問。2電控系統(tǒng)硬件設(shè)計2．1輸入模塊設(shè)計1)模擬量信號輸入模塊。模擬量信號主要有壓力、溫度、位移3類信號，其數(shù)據(jù)采集電路均相同，模擬量采集電路如圖2。模擬量信號輸入的傳感器內(nèi)部帶有變送電路，其輸出信號均為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA，此信號經(jīng)由電流隔離模塊U1隔離后輸入到U2進行I/V轉(zhuǎn)換，先將4～20mA電流轉(zhuǎn)換成1～5V電壓，再經(jīng)過調(diào)幅電路將電壓信降至0．5～2．5V后送往STM32的AD通道進行AD轉(zhuǎn)換。圖2模擬量采集電路圖2)數(shù)字量信號輸入模塊。數(shù)字量輸入信號包括脈沖信號和開關(guān)量信號。轉(zhuǎn)速傳感器輸出的是脈沖信號，其信號調(diào)理電路如圖3。由于鉆機動力頭回轉(zhuǎn)時采集的傳感器轉(zhuǎn)速信號均低于1kHz，因此在電路設(shè)計中采用低通濾波器。這種濾波器可以有效地過慮掉頻率高于1kHz的干擾信號，降低高頻信號對轉(zhuǎn)速信號的干擾，使得輸出信號穩(wěn)定可靠。開關(guān)量輸入電路如圖4。外部諸如接近開關(guān)或其它開關(guān)量輸入信號一旦接通，則外部供電的本安電源12V便通上電使光電耦合器導(dǎo)通，從而使的4腳輸出一個低電平給STM32單片機。光電耦合器有效地隔離了本安12V電源與信號電源3．3V。·84·第46卷第6期2015年6月SafetyinCoalMinesVol．46No．6Jun．2015
【作者單位】： 中煤科工集團西安研究院有限公司;
【分類號】：TD713.3;TD67

【參考文獻】

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5 王心懷;蘆嶺礦煤巷防突實現(xiàn)抽采并進[N];經(jīng)理日報;2007年

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本文編號：2536706