PDF《矿井通风自动控制系统研究与开发》

系统开发;

监测监控;

模拟实验;

角联结构分析 DOI: 10.3778/j.issn.1002-8331.2011.18.071 文章编号: 1002-8331 (2011) 18-0241-04 文献标识码: A 中图分类号: TD76 基金项目: 国家自然科学基金 (the National Natural Science Foundation of China under Grant No.60772150) . 作者简介: 马恒 (1972―) , 男, 博士后, 副教授, 主要从事矿井通风, 安全信息方向的教学与科研工作.E-mail: [email protected] 收稿日期: 2009-11-26;

修回日期: 2010-01-05 控制台 风门执行器 通风管路 集中控制箱器 风速传感器 图1 矿井通风模型实物图 Computer Engineering and Applications计算机工程与应用

241 Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 2011,

47 (18) 模拟量采集模块进行采集并转换成数字信号.模拟量采集模 块与上位机用 CAN-BUS 总线通讯[1] .风门执行器也使用 0~

10 V模拟信号控制, 0~10 V信号对应0~90°转角.执行器有角 度反馈, 也使用 0~10 V 信号, 用模拟量采集模块采集供给上 位机. 上位机用循环方法接收模拟量采集模块的数据, 这时候 得到的数据是 0~10 V 电压的数据, 这个数据需要通过传感器 的量程范围换算成需要的数据.如25 Pa 的压差传感器的数 据, 0~10 V 就对应 0~25 Pa 的压差, 这需要在数据库里存储每 个传感器的特性信息.

3 系统硬件设计 3.1 压差传感器 压差传感器分别采用西门子QBM65-1型和DWYER MS121 型传感器.西门子 QBM65-1 型传感器量程范围 0~100 Pa, 敏 感性0.02%;

DWYER MS121型传感器量程最小0~25 Pa, 精度 1%精度. 3.2 风速传感器 风速传感器采用EE65风速变送器, 器工作原理是按改进型 热膜风速计原理运行的.工作范围0~10 m/s, 精度0.3 m/3±3% 所测值. 3.3 风门执行器 采用西门子 GDB131.1A 型风门执行器, 该型号的扭矩是

5 Nm;

使用 0~10 V 模拟信号控制, 0~10 V 信号对应 0~90°转角.执行器有角度反馈, 也使用0~10 V信号, 使用模拟量采集 模块采集供给上位机. 风门执行器通过接收模拟量输出模块传来的模拟信号, 调节风门角度, 进而改变了巷道的有效断面积. 3.4 模拟量采集模块 采用科日新 K-7512, 该模块是光隔

8 路拟量输入模块. 主要用来采集来自压差传感器、 风速传感器、 风门执行器的模 拟信号. 3.5 模拟量输出模块 采用科日新K-7516, 该模块是光隔4路模拟量输出模块. 主要用来上位机软件向风门执行器、 压差传感器、 风速传感器 输出控制信号. 3.6 CAN-BUS总线 本文系统采用 KPCI-8110 光隔非智能 CAN 总线通讯卡. KPCI-8110 适用于各种工控计算机、 兼容机 (PCI) 的长距离高 速率传输.该卡的安装使用非常方便, 并提供了丰富的动态 链接库接口函数. 3.7 其他硬件 通风动力采用小型离心式通风机;

上位机采用普通PC计 算机.

4 软件设计 上位机软件采用Visual Basic编写.上位机软件实现了压 力、 风量、 风门角度的实时显示;

风流状态的实时模拟、 风门角 度的远程调节以及数据分析处理等功能. 4.1 CAN-BUS通信 软件设计的重点就是 CAN-BUS 通信模块的编写.正确 安装 CAN-BUS 卡和驱动程序以后, 将K8110.dll 和K8110.lib 文件复制到指定目录并导入当前工程. 主要函数简介: (1) 打开卡的函数 BOOL WINAPI CAN_Open (ULONG iIndex) //iIndex 指 定设备序号 (2) 初始化函数 BOOL WINAPI CAN_Init (ULONG iIndex, PUCHAR config) Config: 指向配置方式、 波特率 (3) 查询接收一帧数据函数 BOOL WINAPI CAN_Recv (ULONG iIndex, PUCHAR recvbuffer, ULONG rtimeout) Recvbuffer: 指向接收数据缓存区的指针 (4) 发送一帧数据函数 BOOL WINAPI CAN_Trans (ULONG iIndex, PUCHAR transbuffer, ULONG wtimeout) Transbuffer: 指向发送数据缓存区的指针 数据缓存区分配同接收 Wtimeout: 写超时, 单位为ms 在系统的设计中采用中断接收方法进行数据采集. 4.2 数据库设计 数据是程序运行的基础, 上位机软件需要管理输入输出 模块、 风门执行器和传感器的参数设置信息.因此将上述信 息保存到 Access 数据库中, 并采用 Dao 数据库技术进行访问 管理. 根据以上分析设计了输入输出模块信息表、 传感器信息 表和风门执行期信息表. 4.3 软件界面设计 上位机软件设计了主界面、 设置传感器、 输入输出模块三 个窗体.