1 概述
KJ350-F監控分站(以下簡稱分站)是一種多功能通用性分站,可以適用于我公司的KJ113煤礦頂板動態監測系統。分站具有液晶顯示功能,并能為配接設備提供DC18V電源接口,是KJ113煤礦頂板動態監測系統的主要組成設備。其具有以下特點:
采用32位處理器設計,集數據處理、存貯、傳輸等為一體;
具有時間和溫度顯示,在現場更實用;
多通信接口設計,和上位機可以以CAN、485或以太網方式通信;
容錯性設計,系統故障后,分站可獨立工作,并在系統恢復后,自動恢復上傳;
采用通信冗余設計,對傳輸接口的通信采用完全獨立的雙路設計,現場使用更安全。
本產品執行常州迪泰科特測控設備有限公司企業標準《Q/DM001-2013》。
2 適應的環境條件
a) 工作溫度: 0℃~40℃ ;
b) 濕度: ≤98 %(25℃時);
c) 大氣壓力: 80kPa~116kPa ;
d) 機械環境: 無顯著震動和沖擊的場合;
e) 含有瓦斯或煤塵爆炸危險的煤礦井下。
3 基本功能
a) 分站具有與傳輸接口雙向通信及工作狀態指示功能;
b) 分站具有數據采集功能;
c) 分站具有初始化參數設置和掉電保護功能;
d) 分站具有外接備用電源。當電網停電后,能繼續進行對讀卡器的信息采集、處理。
4 主要技術指標
4.1 防爆形式:礦用本質安全型,防爆標志:ExibIMb。
4.2 電氣性能
a) 工作電壓:直流 9V~24V;
b) 工作電流:≤110 mA(12V時);
4.3 通信方式
4.3.1 分站與傳輸接口
a) 通訊方式:RS485、半雙工;
b) 通訊速率:2400bps;
c) 通訊信號電壓峰值:2V~12V;
d) 最大傳輸距離:12km(使用MHYV煤礦用阻燃電纜,單芯線徑截面不小于1.5mm2)。
4.3.2 分站與傳感器
a) 通訊方式:RS485,半雙工;
b) 通訊速率:2400bps;
c) 通訊信號電壓峰值:2V~12V;
d) 最大傳輸距離:2km(使用MHYV煤礦用阻燃電纜,單芯線徑截面不小于1.5mm2)。
4.4 分站最大掛接測點數量:64個測點。
5 主要結構特征與工作原理
5.1外形尺寸及重量
a) 外形尺寸(如下圖1,長×寬×高):380mm×270mm×82mm。
b) 整機重量:5kg。
圖1監控分站外形圖
5.2 工作原理
本分站是一個以32位處理器為核心的微型計算機系統。可為掛接的讀卡器提供工作電源。其原理框圖如圖2所示,主要由處理器、存儲器、RS485通信接口、數值及狀態顯示等功能電路組成。
處理器與上位機進行通信,并同時接收、處理傳感器的信息,并傳輸給上位機。RS485接口通過傳輸電纜與上位機進行通信。液晶模塊可以顯示時間、溫度、分站號和各傳感器的狀況。電源模塊為傳感器提供電源接口。
圖2 分站電路原理框圖
5.2.1 中央處理單元
KJ350-F型分站采用的是ST公司生產的ST32F107VCT6大容量32位處理器。芯片內有64K字節的RAM,256K程序存儲器,工作主頻為72M。
5.2.2 參數保存單元
本單元主要用于設置參數和保存初始化參數,數據直接存儲在處理器內部的FLASH上,掉電后數據可保存時間10年以上。
5.2.6 通信單元
分站中支持RS485口數據傳輸,也支持以太網或者CAN方式通信,可以滿足現場各種不同的組網要求。
485數字信號采集電路由共模抑制器、自恢復保險絲和TVS管組成,具有很強的抗沖擊能力和短路、開路保護功能。通過485通信方式將讀卡器的信息采集到分站。
5.2.7 顯示單元
顯示采用液晶顯示,具有中文提示菜單,可以實時顯示所掛接的讀卡器的工作狀態。狀態顯示電路以指示燈的方式指示分站的供電狀態、通信狀態及輸入分站的信號制式和分站上各路電源的工作情況。
5.2.8 初始化設置單元
分站的初始化設置除了可在系統地面中心站用軟件對分站進行定義設置外,還可以通過我公司的FYF3型遙控發送器對分站進行就地手動初始化設置。
6 使用與接線
分站為箱體式結構,其接線面板如下圖3(具體以分站上配套的接線圖為準),與電源的接線出廠時已經接好,用戶只要將電源引出線的插頭直接擰在分站的接電源箱插座處即可。
6.1 分站與井下各配接設備的連接
6.2 分站內部的連接
圖5 分站內部連接示意圖
6.3 航空插座管腳排序
電源航空插座管腳排序圖
圖6 航空插座管腳圖
6.4 各類航空插座的連接要求
實際使用時,用戶只需要接信號輸入通道和與接口通信通道的電纜。出廠時,隨機配送有4芯電纜,上面有與分站配對的插座。直接擰在分站上后,按顏色區分,代表意義如下表1。
表1 接線規則表
線的顏色 接口類型 |
白 |
綠 |
藍 |
紅 |
主通信口 | 485通信的A線 | 485通信的B線 | - | - |
傳感器輸入口 | 18V輸出電源負 | 485通信的B線 | 485通信的A線 | 18V輸出電源正
|
6.5 電源航空插座的接線
電源插座出廠時已經接好,表示意義為:1腳:+12V。2腳:VSS。3腳:+18V1。4腳:+18V2,。5腳:+18V3。6腳:+18V4。7腳:+18V5。8腳:+18V6。9腳:+18V7。10腳:+18V8。11腳:BAT,備用電池投入信號。12腳:GND,備用主板地。
6.6 分站主板的跳接線設置
6.6.1 通信部分
RS485通信時:J18、J20為對接口通信的主、備口120Ω匹配電阻選擇跳線,短接表示選擇電阻,視具體情況而定。一般通信距離超過4km時應該短接。
6.7 使用、操作前的檢查
6.7.1 每次使用前,用戶首先必須認真閱讀分站的使用說明書,并嚴格按照說明書中規定的要求仔細檢查分站內外的各插頭是否有因運輸而造成的松動;電源引入的交流電壓等級是否相符,連接是否正確(否則將燒毀變壓器);各種接線是否準確無誤。檢查電路板上的所有連接線、插頭是否正確無誤。
6.7.2 仔細檢查分站連接插頭座連接電纜是否正確。
6.7.3 仔細檢查電源變壓器的輸入等級是否正確。
6.7.4 完成上述檢查并確定無誤后,方可開啟電源。
6.8 使用前準備
6.8.1 外接本安電源輸入
分站與外接本安電源通過多芯航空插頭連接。
6.8.2 本安口轉出
本安輸出口對外輸入本安電源的同時,還將備用電源的投入信號輸出到分站,本安接線端子上有明顯的接線標志,根據標志接線接入。
6.8.3 初始化定義
通過地面中心站對分站進行初始化定義設置,完成分站輸入通道類型的設定。
6.9 分站的紅外遙控設置
6.9.1 設置分站信息功能
同時按配套的FYF3型遙控發送器上的“▲”、“▼”鍵進入遙控方式,按功能鍵,選擇功能,提示所指功能。遙控發送器的外形如下圖7所示,操作方式見下表2。
圖7 遙控器外形圖
表2 遙控器操作方式表
按鍵 | 操作內容 |
功能鍵 | 選擇下一級菜單 |
上 | 被選擇內容的增加或向上選擇 |
下 | 被選擇內容的減少或向下選擇 |
上、下鍵同時按 | 進入和退出調整模式 |
S1、S2鍵同時按 | 退出調整模式 |
功能0,顯示并修改分站號(1---255);
功能1,校準當前環境溫度;
功能2,校準當前時間。
6.10 液晶顯示的數據格式
a)如果所接傳感器量程小于10時顯示格式為:0.00;
b)如果所接傳感器量程小于100大于等于10時,00.0;
c)如果所接傳感器量程大于等于100時,0000。
6.11 發光二極管指示說明
分站共有13個發光二極管,左側是交直流指示(亮表示電池供電);右側從上到下依次為與地面中心站進行通信的主備通信口指示,依次為主同上接收、上發送、下接收、下發送(亮表示數據有效);下側從左至右依次分站電源指示和8路18V電源指示(亮表示有電)。
7 注意事項
7.1 用戶必須嚴格按照說明書中規定的要求連接分站的外接電路和配接設備;
7.2 分站各種未用的接口和插座用戶不得隨意占用;
7.3 檢修分站時,用戶不得改動原電路的參數及條件,不得改動電氣元件的規格、型號及參數;
7.4 與分站連接的所有電路和電器設備必須是經聯檢合格的本質安全電路或本質安全型電氣設備;
7.5 在使用中,若要打開電源箱或分站,必須把電源箱的交流輸入電源和備用電池用電全部斷開;
7.6 每次使用前必須檢查分站連接插頭座連接電纜是否正確;
7.7 在作了上述檢查無誤后,方可開啟電源;
7.8 發現傳感器顯示數值與分站不一致時,首先檢查分站信號制式是否與傳感器輸出制式一致;
7.9 只有正確設置分站地址,監控分站才能與地面主機正常傳送數據,當地址發生重復時,數據會發生連續“出錯”顯示。
8 故障分析與排除
8.1 常見故障現象
a) 分站顯示斷線;
b) 分站工作時顯示值不準確;
c) 分站與地面監控主機不能正確通信;
d) 分站直流電源發光二極管不指示;
e) 紅外遙控操作不靈;
f) 直流電源輸出偏低;
g) 當交流電源停電后,備用電源不能正常投入。
8.2 常見故障排除方法
8.2.1 分站顯示斷線
排除方法:分站顯示斷線,說明傳感器信號未進入。排除時,首先應用萬用表檢測輸入通道取樣電阻兩端的電壓,看其是否在0.2 V~1 V之間。如沒有,可考慮斷線、傳感器故障或輸入通道保護器件損壞等因數;如有,則考慮是后面電路問題。
8.2.2 分站工作時顯示值不準確
排除方法:此時,可考慮傳感器類型初始化設置是否正確。
8.2.3 分站直流電源發光二極管不指示
排除方法:當遇此故障時,可用萬用表檢測輸入插頭處有無+12V、+18V直流電壓。如無電壓,則可考慮是對應電源板接觸不良或出現故障等原因。
8.2.4 紅外遙控操作不靈
排除方法:此時,可用萬用表檢測紅外接收頭的對應管腳電平是否正常翻轉,如不能正常翻轉,則可能是紅外接收頭損壞。如正常,則應考慮芯片ST32F107VCT6是否損壞。
8.2.5 直流電源輸出偏低
排除方法:直流電源輸出偏低時,應檢查對應不同電源等級的變壓器抽頭連接是否正確。
8.2.6 當交流電源停電時,備用電源不能正常投入
排除方法:此時應考慮電源箱的備用電池是否失效。否則,即可能是電源充電板出現故障。
9 保養、維護
9.1 保養
a) 使用時,必經指定人員負責分站的日常維護和保養;
b) 維護及保養人員必須認真閱讀《使用說明書》,熟悉分站的內、外結構及電路原理;
c) 使用中,維護及保養人員應經常檢查分站的各通道及電源的連接是否可靠,箱蓋是否壓緊、蓋板螺絲是否緊固;
d) 分站必須安放在無水處使用,嚴禁被水打濕;
e) 分站長期不使用時,必須將分站的備用電池斷開,且每隔三個月務必給備用電池充電一次,以確保備用電池的使用壽命。充電時間:一次大約35小時。
9.2 維護
a) 分站的維修必須由接受過生產廠家專門培訓的修理人員進行;
b) 分站在使用中發生故障,應首先切斷電源,然后再按照保安規程的要求進行處理;
c) 在對分站進行檢修、維護和保養時,開蓋前必須首先切斷交流電源,嚴禁帶電操作!
d) 嚴禁改動本電路的任何參數。
10 運輸、貯存
10.1 分站在安裝和搬運時,務必小心、謹慎,避免劇烈震動和沖擊。搬運時,嚴禁拉扯設備之間的電纜線,避免造成人為的破壞;
10.2 安裝、存放時,嚴禁放置在被水直接滴淋的場所;
10.3 包裝后的分站,在避免雨雪直接淋襲的條件下,可適用于水運、陸運及空運等各種運輸方式。
10.4 包裝后的分站能在溫度為-10℃~+40℃,相對濕度不大于90%的環境中貯存12個月以上。
11 附件及資料
使用說明書 1份;
產品合格證 1份;
FYF3型遙控發送器 1只(視具體情況);
裝箱單 1份。