煤礦提升運輸電機狀態監測系統與上位機通訊技術研究

唐志剛

【摘要】 根據煤礦提升運輸電機監測系統的特點，在分析煤礦安全生產形勢基礎上，結合數字信號處理器（DSP）研究煤礦提升運輸電機與上位機之間的通訊技術，對DSP的SCI模塊發送數據時的情況進行很詳細介紹，并設計DSP與上位機通訊硬件接口電路，為煤礦提升運輸電機監測系統通訊技術的發展奠定基礎。

【關鍵詞】 煤礦 電機 監測 SCI

隨著國家對煤礦安全生產工作治理力度不斷增加，煤礦安全生產情況不斷好轉，井下安全生產事故總量和百萬噸死亡率不斷下降。隨著煤礦開采強度和深度的增加，井下開采環境變得越來越復雜，井下安全生產狀況形勢依然嚴峻。煤礦提升運輸系統屬于井下運輸生產設備、輸配電設備、煤和工作人員的唯一通道，是保障井下安全生產的屏障和支撐。電機是煤礦提升運輸系統的動力來源，開展對煤礦提升運輸電機狀態監測系統與上位機之間通訊技術的研究對于實時掌握電機的運行狀況，保障提升運輸系統的安全和井下安全生產工作的順利開展具有十分重要的意義。

一、煤礦提升運輸電機監測系統

煤礦提升運輸電機監測系統以數字信號處理器（DSP）為核心，利用DSP內部集成的SPI通訊模塊實現監測系統與上位機之間的通訊。監測系統主要由高精度傳感器、信號隔離和轉換電路、DSP及上位機組成，其中高精度傳感器用于監測煤礦提升運輸電機的運行信息；信號隔離和轉換電路用于將傳感器的輸出信號轉換成DSP可以接收的信號，同時具有隔離功能；DSP用于對煤礦提升運輸電機的變量進行計算和處理；上位機用于將煤礦提升運輸電機的運行參數與數據庫進行對比，判斷電機的運行狀態。監測系統工作過程：傳感器的輸出信號經過信號隔離和轉換電路轉換成DSP可接收的信號發送給DSP，DSP對信號進行處理后經過通訊電路傳遞給上位機。

二、通訊電路設計

煤礦提升運輸電機狀態監測系統與上位機之間通訊時采用串行通信技術，即利用DSP內部的串行通信接口模塊（SCI）向上位機發送數據進行數據傳輸。SCI模塊采用標準非歸零數據格式，能夠實現多CPU之間或同其他具有兼容數據格式SCI端口的外設進行數據通信。為了保證數據完整性，SCI模塊對外接收到的數據進行間斷、極性、超限和幀錯誤的檢測。SCI發送信號的幾點說明：（1）位TXENA變高，使能發送器發送數據；（2）寫數據到SCITXBUF寄存器，從事發送器不能在為空，TXRDY位變低；（3）SCI發送數據到移位寄存器；（4）在TXRDY變高后，程序寫第二個字符到SCITXBUF寄存器；（5）發送完第一個字符，開始將第二個字符移位到寄存器TXSHF；（6）位TXENA變低，禁止發送器發送數據，SCI結束當前字符的發送；（7）第二個字符發送完成，發送器變空準備發送下一個字符。通訊電路采用RS-232標準的驅動芯片SP3223EEY進行數據通信，由于該芯片和TMS320F2812均是+3.3V供電，所以二者相關引腳可直接連接，通信電路如圖1所示。RS-232是美國電子工業協會（EIA）指定的一種串行總線的物理接口標準，此標準規定了串行通信中主控模板和從屬模塊之間的物理連接線路的機械、電氣、功能和過程特性，兩端都必須遵循的共同約定。其標準總線為25線，但實際中常用簡化了的9線接口或者是本例中采用的3線（地線、發送線、接收線）傳送的方式。

三、結束語

隨著監測手段的進步和數據庫技術的發展，電氣設備狀態監測和評估成為當今研究的熱點。采用高精度傳感器采集煤礦隔爆電機的運行狀態信息，經過信號處理后反饋給DSP，結合DSP內部的SCI通訊模塊將煤礦隔爆電機的運行參數發送給上位機。通訊系統結構簡單、傳輸速率快、抗干擾能力強，為煤礦隔爆電機狀態評估提供數據支撐。

參 考 文 獻

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