本文關(guān)鍵詞：基于電力載波與以太網(wǎng)的煤礦局部排水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：礦井巷道水情監(jiān)測與控制系統(tǒng)對于保障煤礦安全生產(chǎn)具有重要作用,隨著監(jiān)控與信息技術(shù)的不斷發(fā)展,對礦井巷道水情監(jiān)測與控制系統(tǒng)的智能化、信息化提出了新的要求。我國煤礦井下主排水控制與信息傳輸已逐步實現(xiàn)上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o人值守自動運行,系統(tǒng)已日趨完善。然而目前國內(nèi)大部分礦井巷道所使用的煤礦局部排水系統(tǒng)自動化程度還很低,通信系統(tǒng)落后,安裝傳統(tǒng)的自動排水系統(tǒng)時,一般需要鋪設(shè)新的信號通訊線路才能實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控目的,井下環(huán)境惡劣,用電設(shè)備繁多,原有的電纜,通信線路錯綜復(fù)雜,進(jìn)行布線工作異常困難,耗時耗力,這將嚴(yán)重影響井下作業(yè)管理水平的提升和經(jīng)濟(jì)效益的提高。通信系統(tǒng)作為煤礦局部排水系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)交互通道,其高效可靠的信息傳輸是整個系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的基礎(chǔ)。本研究提出了一種基于電力載波與以太網(wǎng)的煤礦局部排水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)計方案,設(shè)計基于兩種通訊方式聯(lián)合組網(wǎng)的通訊單元硬件和軟件系統(tǒng),該系統(tǒng)無需重新鋪設(shè)專用通訊線路,直接通過井下供電線路或礦用以太網(wǎng)在井下各監(jiān)控分站間建立巷道水情信息傳輸網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)分站間水情信息共享;設(shè)計地面調(diào)度中心與井下水情監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)通訊的構(gòu)架,并設(shè)計上位機(jī)組態(tài)軟件,實現(xiàn)地面調(diào)度中心對煤礦局部排水系統(tǒng)的實時遠(yuǎn)程監(jiān)控。設(shè)計了煤礦局部排水系統(tǒng)井下電力載波聯(lián)網(wǎng)控制單元,提出以載波控制芯片為核心的電力載波聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)計方案,搭建了包括載波接收、耦合以及載波發(fā)送等硬件外圍電路,并編寫串口轉(zhuǎn)載波發(fā)送及載波接收處理等程序,利用井下供電線路進(jìn)行水情數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收,為實現(xiàn)煤礦局部排水系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控奠定了基礎(chǔ)。設(shè)計了煤礦局部排水井下以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制單元,采用系統(tǒng)板和以太網(wǎng)控制器完成以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制單元硬件部分設(shè)計,基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,在網(wǎng)絡(luò)接入層采用以太網(wǎng)接口協(xié)議,在層采用協(xié)議,在運輸層采用協(xié)議,并通過設(shè)計與間通訊,實現(xiàn)與以太網(wǎng)控器的數(shù)據(jù)交互,從而實現(xiàn)水情數(shù)據(jù)在井下礦用以太網(wǎng)上的發(fā)送與接收。井上井下通信硬件部分沿用所設(shè)計的井下以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制單元的設(shè)計,依照工作規(guī)程完成通信軟件設(shè)計,地面調(diào)度中心工控機(jī)通訊時作為客戶機(jī)端訪問井下聯(lián)網(wǎng)控制主站服務(wù)器,實現(xiàn)了地面調(diào)度中心與井下聯(lián)網(wǎng)控制交互通信,并通過井上井下聯(lián)網(wǎng)控制交互通信測試驗證了設(shè)計方案可行性。設(shè)計開發(fā)了煤礦局部排水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),總體分為物理層,連接層和監(jiān)控層三個層級進(jìn)行設(shè)計,實現(xiàn)了對煤礦局部排水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在上位機(jī)建立數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)了水情數(shù)據(jù)實時存儲與查詢;在現(xiàn)有硬件設(shè)備不變的情況下,運用誤差修正計算提高了累積流量的準(zhǔn)確度;設(shè)計了雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng),增強(qiáng)了上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自身可靠性與數(shù)據(jù)完整性。基于電力載波與以太網(wǎng)的煤礦局部排水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制,以井下電力載波及礦用以太網(wǎng)聯(lián)合通訊網(wǎng)絡(luò)為媒介,實現(xiàn)井下監(jiān)控分站信息互訪。同時,通過井上井下鋪設(shè)的礦用以太網(wǎng),實現(xiàn)了地面調(diào)度中心對井下水情信息的遠(yuǎn)程監(jiān)控,有利于煤礦智能化、信息化的實現(xiàn)。上位機(jī)軟件可通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫記錄及查詢巷道水情信息,可幫助分析水情事故發(fā)生原因,制定合理的檢修排班計劃,縮短停產(chǎn)檢修時間與周期,提高了煤礦經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】：巷道排水 電力載波 以太網(wǎng) Modbus/TCP
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD744;TN913.6
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 研究背景13
• 1.2 研究動態(tài)13-17
• 1.3 煤礦局部排水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制方案17-22
• 1.3.1 煤礦局部排水系統(tǒng)簡介17-18
• 1.3.2 聯(lián)網(wǎng)控制主要功能18
• 1.3.3 煤礦局部排水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)18-20
• 1.3.4 煤礦局部排水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制通訊協(xié)議方案20-22
• 1.4 論文安排22-25
• 第二章 煤礦局部排水系統(tǒng)井下電力載波聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)計25-49
• 2.1 直接序列擴(kuò)頻通訊25-26
• 2.2 載波通訊芯片PL3106介紹26-31
• 2.2.1 載波芯片選擇26-27
• 2.2.2 芯片功能概述27-29
• 2.2.3 應(yīng)用開發(fā)環(huán)境29-31
• 2.3 井下電力載波聯(lián)網(wǎng)控制硬件設(shè)計31-34
• 2.3.1 整體設(shè)計31-32
• 2.3.2 載波發(fā)送電路32-33
• 2.3.3 載波耦合電路33-34
• 2.3.4 載波接收電路34
• 2.4 電力載波聯(lián)網(wǎng)控制軟件設(shè)計34-40
• 2.4.1 主程序與初始化34-36
• 2.4.2 串口轉(zhuǎn)載波發(fā)送子程序36-38
• 2.4.3 載波接收處理子程序38-40
• 2.5 電力載波聯(lián)網(wǎng)控制互訪通信測試與分析40-47
• 2.5.1 載波單元通訊性能測試與分析40-45
• 2.5.2 井下127V供電線路載波互訪模擬測試45-47
• 2.6 本章小結(jié)47-49
• 第三章 井下與地面調(diào)度中心以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)計49-71
• 3.1 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)功能介紹49-51
• 3.2 煤礦局部排水系統(tǒng)井下以太網(wǎng)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)51-54
• 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)接入層協(xié)議解析51-52
• 3.2.2 Internet層協(xié)議解析52-53
• 3.2.3 傳輸層協(xié)議解析53
• 3.2.4 互訪數(shù)據(jù)幀處理過程53-54
• 3.3 井下以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)計54-59
• 3.3.1 井下以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制硬件設(shè)計54-55
• 3.3.2 STM32與W5500的SPI通訊實現(xiàn)55-56
• 3.3.3 井下以太網(wǎng)UDP通訊程序設(shè)計56-58
• 3.3.4 井下以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制互訪通信測試與分析58-59
• 3.4 地面調(diào)度中心與井下聯(lián)網(wǎng)控制交互通信設(shè)計59-69
• 3.4.1 Modbus/TCP協(xié)議解析59-63
• 3.4.2 井上井下通信建立與數(shù)據(jù)交互63-65
• 3.4.3 井上井下通信軟件設(shè)計65-67
• 3.4.4 井上井下聯(lián)網(wǎng)控制交互通信測試與分析67-69
• 3.5 本章小結(jié)69-71
• 第四章 上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件的設(shè)計與實現(xiàn)71-91
• 4.1 基于組態(tài)王的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件總體設(shè)計與數(shù)據(jù)庫互訪71-74
• 4.1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件總體分層設(shè)計71-73
• 4.1.2 組態(tài)王與SQL數(shù)據(jù)庫互訪73-74
• 4.2 井下排水管道流量監(jiān)測優(yōu)化74-79
• 4.2.1 流量監(jiān)測優(yōu)化設(shè)計方案75-76
• 4.2.2 流量監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)控制單元程序設(shè)計76-78
• 4.2.3 流量監(jiān)測Kingview程序設(shè)計78-79
• 4.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件冗余系統(tǒng)79-83
• 4.3.1 冗余系統(tǒng)的工作原理79-80
• 4.3.2 冗余系統(tǒng)的設(shè)計80-82
• 4.3.3 冗余系統(tǒng)的模擬測試82-83
• 4.4 上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件的實現(xiàn)與聯(lián)網(wǎng)測試分析83-89
• 4.4.1 上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件的實現(xiàn)83-86
• 4.4.2 上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件聯(lián)網(wǎng)測試分析86-89
• 4.5 本章小結(jié)89-91
• 第五章 總結(jié)與展望91-93
• 5.1 總結(jié)91-92
• 5.2 展望92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 致謝97-99
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄99

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  本文關(guān)鍵詞：基于電力載波與以太網(wǎng)的煤礦局部排水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：453549