基于现场总线的局扇监测控制系统研究

论文摘要

矿用局部通风机(局扇)是煤矿井下局部通风不可缺少的重要设备,使用量大、应用范围广,承担着为采掘工作面提供新鲜风流、排出有毒有害气体和粉尘、改善作业场所环境条件等重要任务,其工作可靠性直接影响着煤矿的安全生产和经济效益。局扇一旦停止供风或出现故障而没有得到及时处理,将会对煤矿安全生产和矿工人身安全造成严重影响。因此建立针对局扇的监测监控系统,对局扇进行实时监测和远程监控,以便随时了解局扇的运行状态并及时排除故障,具有重要的现实意义。现场总线是一种数字式、串行、多点通信的开放数据总线,它的出现实现了现场设备的彻底分散控制。LonWorks现场总线具有网络结构灵活、传输介质开放、可以主从方式工作、实时性强、节点多、传输速率高、可利用同一电缆向现场设备供电和传输信号、具有本质安全型防爆产品等优点,是一种很有发展前景的现场总线。将LonWorks现场总线应用于局扇监测监控系统,以充分发挥LonWorks现场总线的优点对局扇进行更好的监控,正是本文的任务所在。论文结合目前煤矿局扇监测监控系统的发展现状,综合运用LonWorks先进技术及组态软件的优越性,开发设计了基于LonWorks现场总线的局扇监测监控系统。论文介绍了现场总线的发展概况及LonWorks现场总线的核心技术,探讨了LonWorks应用于煤矿监控的可行性和优越性,在此基础上构建了以LonWorks现场总线为通信网络的局扇监测监控系统,并对该系统的结构、方案、功能和主要技术指标进行了论述。智能节点承担着现场数据采集、处理和传输的重要任务,是下位机设计的重点,本文着重介绍了智能网络适配器的设计。上位机的设计采用组态软件,具有控制功能丰富、组态灵活、扩展方便的优点。以DDE的方式实现了上位机和下位机智能节点之间的通信,并完成了上位机与下位智能节点间的通信程序编写工作。本文采用LonWorks现场总线作为通信网络,克服了传统煤矿DCS监控系统传输模拟信号、协议封闭等弊端,具有很好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 本课题研究的意义
• 1.3 局扇监测监控系统的研究现状及发展趋势
• 1.3.1 局扇监测监控系统的研究现状
• 1.3.2 局扇监测监控系统的发展趋势
• 1.4 论文内容安排
• 2 现场总线技术
• 2.1 现场总线技术概述
• 2.1.1 现场总线的本质
• 2.1.2 现场总线的优点
• 2.1.3 典型现场总线介绍
• 2.2 LonWorks现场总线技术
• 2.2.1 LonWorks现场总线概述
• 2.2.2 神经元芯片
• 2.2.3 LonTalk协议
• 2.2.4 Neuron C-面向对象的编程语言
• 2.2.5 LonWorks网络的开发
• 2.2.6 LonWorks应用于煤矿监控的可行性
• 2.3 本章小结
• 3 基于现场总线的局扇监测监控系统总体设计
• 3.1 系统功能需求分析
• 3.2 系统结构和实现方案
• 3.2.1 系统结构
• 3.2.2 系统实现方案
• 3.3 系统特点
• 3.4 系统主要技术指标
• 3.5 本章小结
• 4 基于现场总线的局扇监测监控系统智能节点设计
• 4.1 智能节点设计的一般方法
• 4.2 智能节点硬件设计方法
• 4.3 智能节点软件设计
• 4.3.1 神经元芯片的程序设计
• 4.3.2 单片机程序的设计
• 4.4 智能网络适配器设计
• 4.4.1 适配器基本结构
• 4.4.2 适配器软件设计
• 4.5 智能节点的本安设计
• 4.6 本章小结
• 5 基于现场总线的局扇监测监控系统上位机设计
• 5.1 设计方案
• 5.2 开发平台介绍
• 5.2.1 力控PCAuto 3.6
• 5.2.2 Delphi 5.0
• 5.3 上位机监控系统的设计
• 5.3.1 通信连接设计
• 5.3.2 数据的管理
• 5.3.3 组态软件的数据流
• 5.3.4 监控画面的设计
• 5.4 DDE服务软件
• 5.4.1 DDE协议
• 5.4.2 LNS DDE服务器
• 5.5 网络管理软件
• 5.6 本章小结
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录