基于TCP/IP协议的通风机远程监控系统研究

论文摘要

众所周知,近年来发生的重大煤矿事故大部分都是由于瓦斯爆炸引起的。然而瓦斯的爆炸,与巷道里的通风是否顺畅,风量大小与否都有着必然联系。对于煤矿巷道通风系统来说,它的关键设备是通风机。通风机具有“矿井肺腑”之称。众多的煤矿事故给我们敲响了警钟,在煤矿安全生产过程中,通风机运行的好与坏直接关系到煤矿的安全生产和经济效益。因此,一个比较完善、操作方便的控制系统对其运行过程进行监控变显十分重要,也是保障通风机安全、可靠运行的最佳途径。我们必须对通风机的运行状况进行实时监控。本文研究的是地面的主扇通风机,其运行状态直接影响整个生产系统的正常运行和安全生产,一旦发生故障将造成巨大的停产损失和安全问题。主扇通风机担负着向井下不断的输送新鲜空气、排出粉尘和污浊气流以及确保矿井生产安全的重任。据统计,煤矿事故70%以上是由于通风设备故障、通风管理不善等所造成。另外,通风机多数运行工况点偏离设计点,致使运行效率偏低。为此,必须对运行中的通风机进行有效的监测和控制,对通风机的各个参数和运行的工况建立一个完备的档案,为现场的管理和维护提供依据,以解决通风机运行中的安全性和经济性问题。本监控系统就是在此背景下提出的。基于TCP/IP协议的通风机远程监控系统能无间隔的进行设备运行状况监视,具有超限控制、报警等功能,提高了风机的自动化程度。本系统采用基于TCP/IP的协议的以太网控制系统,有设备控制层和网络监管层组成,采用VB6.0编写上位机监控界面,实现DSP系统与PC机之间通过以太网进行数据传输的具体过程。系统采用一种以DSP为核心的新型数据采集系统,主要采集的数据有风机负压、入口负压、电机轴承温度、电机绕组温度、电机垂直振动参数等。利用DSP数据采集系统对各个主要参数进行高速实时采集,由DSP完成对基本参数的测量,计算与分析工作,并完成基于TCP/IP协议的以太网接入的DSP实现技术。图[41]表[7]参[45]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景和研究意义
• 1.2 风机监控系统的国内外研究现状及展望
• 1.3 风机监控系统存在的不足和改进方法
• 1.4 通风机监控系统所实现的基本功能
• 2 轴流式通风机运行特性和理论
• 2.1 轴流式通风机的工作特点
• 2.2 轴流式通风机性能曲线
• 2.2.1 轴流式通风机的主要技术指标
• 2.2.2 轴流式通风机的特性曲线
• 2.3 本系统所涉及的参数
• 2.4 通风机性能参数的计算
• 3 风机监控系统的硬件设计
• 3.1 监控系统的硬件组成结构图
• 3.2 DSP的概述及其特点
• 3.2.1 DSP的概述
• 3.2.2 DSP芯片的选型及特点
• 3.3 硬件电路设计
• 3.3.1 电源输入单元电路设计
• 3.4 DSP电路设计
• 3.4.1 时钟电路
• 3.4.2 复位电路
• 3.4.3 电平转换电路
• 3.4.4 存储器扩展电路
• 3.5 以太网接口电路设计
• 3.5.1 RTL8019AS的介绍
• 3.5.2 RTL8019AS的硬件连接
• 3.6 风机状态的检测
• 3.6.1 风机测点分布
• 3.6.2 传感器的选择
• 3.7 模数转换模块（ADC）
• 3.7.1 模数转换模块（ADC）概述
• 3.7.2 模拟信号输入及调理模块
• 4 监控系统软件设计
• 4.1 以太网技术概述
• 4.1.2 以太网数据帧的封装格式
• 4.1.3 以太网底层的数据发送和接收
• 4.2 TCP/IP协议简介
• 4.3 TCP/IP协议栈在TMS320LF2407上的实现
• 4.3.1 数据链路层ARP协议
• 4.3.2 网络层IP协议
• 4.3.3 传输层UDP协议
• 5 上位机VB监控界面的设计
• 5.1 Visual Basic 6.0介绍
• 5.2 操作界面的设计
• 6 系统的调试与运行
• 6.1 上位机接收下位机传送的数据
• 6.2 显示数据
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间发表论文情况