【正文】 人員的普遍重視。井下信息傳輸設(shè)備物理接口協(xié)議不規(guī)范也是制約用戶進一步補套和擴充系統(tǒng)功能的關(guān)鍵因素。有些礦井為了安全生產(chǎn)的需要，在系統(tǒng)存在嚴重問題和得不到技術(shù)服務(wù)的條件下，不得不廢棄原有系統(tǒng)而另選擇其他的系統(tǒng)。進入80年代中后期，礦井監(jiān)測系統(tǒng)通常以微型機為基礎(chǔ)，程序軟件填補結(jié)構(gòu)風(fēng)格空白，由生產(chǎn)部門提供輸入，輸出硬件，而使各種輸入，輸出功能均可使用，采用錯誤校驗和數(shù)據(jù)傳輸中串行數(shù)據(jù)楨頻技術(shù)的抗干擾方法，人機接口由彩色顯示屏，圖形顯示器，打印機，多線文本顯示器及燈光模擬盤提供，操作員接口可以在多處設(shè)置，傳感器均按礦井工作環(huán)境需要而制造等，比早期系統(tǒng)在可靠性和有效性方面有了較大提高.我國80年代后期研制與仿制的監(jiān)控系統(tǒng)，其技術(shù)水平已相當(dāng)于國際80年代中期水平，近幾年已在國內(nèi)廣泛使用.今后礦井監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向，主要應(yīng)以工業(yè)主計算機為主，配合多臺微型計算機和大量的微處理機，構(gòu)成模塊化，功能化的計算機局網(wǎng)分布處理系統(tǒng)，:分站內(nèi)配置的局部微處理機具有獨立報警斷電和通過操作顯示器與其余分站保持相互聯(lián)系，并與地面的上級主計算機聯(lián)絡(luò)，從而形成以計算機為骨架的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò).在系統(tǒng)軟件方面，則應(yīng)包括多種布置方案，編輯程序以及為用戶編程用的輔助程序，且使監(jiān)測系統(tǒng)軟件可在工業(yè)型主計算機軟件系統(tǒng)的任意一個部分中運行，到那時，監(jiān)測系統(tǒng)將對煤礦安全提供更有價值的幫助了. 目前存在問題 通信協(xié)議不規(guī)范由于現(xiàn)有廠家的監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都采用各自專用通信協(xié)議，所以，很難找到兩個相互兼容的系統(tǒng)。這一時期的特點是:用戶系統(tǒng)圍繞中央小型計算機配置，軟件用高級語言編寫，該協(xié)議仍受礦井環(huán)境影響，系統(tǒng)程序是計算機順利工作的保證，一般由生產(chǎn)單位提供。 目前，安全監(jiān)測系統(tǒng)主要側(cè)重與環(huán)境參數(shù)的集中監(jiān)測，如:檢測氧，甲烷(沼氣)，一氧化碳，煙塵，溫度及通訊網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等。 我國煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)是以礦山井上，井下各主要生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作業(yè)環(huán)境條件和作業(yè)狀況為監(jiān)控對象，并以各種類型傳感器為參數(shù)數(shù)據(jù)收集元件，以數(shù)字信息處理為技術(shù)基礎(chǔ)，控制的自動化系統(tǒng)。一個現(xiàn)代化礦井，其監(jiān)測手段必須現(xiàn)代化，可以說，安全監(jiān)測工作現(xiàn)代化是實現(xiàn)礦井生產(chǎn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)之一。1) 安全監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功能其主要功能有：A 圖形與數(shù)據(jù)顯示；B 打印記錄；C 報警，斷電和閉鎖；D 被測參數(shù)發(fā)展趨勢的比較和預(yù)測；E 數(shù)據(jù)長期存儲；F 反饋指令和自動調(diào)控。為救災(zāi)提供決策信息。4) 設(shè)施的自動調(diào)控。3) 制止災(zāi)害事故發(fā)生。2) 探測和預(yù)報災(zāi)害事故。 安全監(jiān)測工作的任務(wù)1) 提供信息。目前，時間上各主要產(chǎn)煤國都十分重視礦井監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，并已形成了各自的監(jiān)測裝備體系。由于信息反饋手段大多靠表報，面對面匯報或電話通訊，使信息的處理，傳輸，控制和調(diào)整，在時間上遠遠落后于參數(shù)的實際變化，無法實現(xiàn)實時監(jiān)控與調(diào)整。因為檢測手段過于簡單，一般只限單一參數(shù)，不能實現(xiàn)多參數(shù)同時監(jiān)測，所以，無法全面反映各測點的實際情況。檢測手段主要依靠攜帶是儀器或儀表，隨檢測人員流動，因而，所檢測的數(shù)據(jù)是間斷的，無法反映參數(shù)的動態(tài)變化。選擇檢測時間和檢測地點時，主要依靠檢測人員的自身素質(zhì)和以往的經(jīng)驗，因而，存在較大的主觀隨意性。這種做法有很大的局限性。安全監(jiān)測工作就是預(yù)防事故發(fā)生的前提，是為各項安全防御措施提供決策數(shù)據(jù)的必要手段，所以，安全監(jiān)測工作現(xiàn)代化是煤炭生產(chǎn)發(fā)展的需要。此外，機電運輸環(huán)節(jié)增多，機電運輸事故也大大上升。3) 煤炭生產(chǎn)發(fā)展的需要隨著煤炭生產(chǎn)的發(fā)展，煤炭產(chǎn)量和機械化程度不斷提高，井型越來越大，開采深度日益增加。2) 煤礦管理現(xiàn)代化的重要技術(shù)手段現(xiàn)代化礦井，必然有現(xiàn)代化的機器設(shè)備，作業(yè)方法和工藝系統(tǒng)。為確保礦井安全生產(chǎn)，必須全面，系統(tǒng)地掌握作業(yè)環(huán)境和機器設(shè)備的工作狀況，以實現(xiàn)有效控制。 1）井安全生產(chǎn)的重要保證條件煤礦井下生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，作業(yè)環(huán)境條件特殊；機器設(shè)備的數(shù)量，品種繁多，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要相互銜接和緊密配合。為了貫徹落實安全第一的方針，除了加強管理和安全技術(shù)培訓(xùn)外，安全監(jiān)測工作現(xiàn)代化也是 加強安全工作的重要物質(zhì)技術(shù)保證。煤礦自然災(zāi)害較多，每個礦井都有發(fā)生冒頂，瓦斯爆炸的危險，一定數(shù)量的礦井還存在有煤與瓦斯突出，自然發(fā)火，煤塵爆炸，水患等自然災(zāi)害的威脅；另外機電運輸事故，也嚴重地影響著礦井的安全生產(chǎn)。系統(tǒng)的裝備大大提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率，同時也為該技術(shù)的正確選擇、使用、維護和企業(yè)安全生產(chǎn)信息化管理提出了更高的要求。因此，大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的不斷出現(xiàn)，為用戶提供了更多的選擇機會、也促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)意識。 隨著電子技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和企業(yè)自身發(fā)展的需要，國內(nèi)各主要科研單位和生產(chǎn)廠家又相繼推出了KJ90、KJ9KJ10KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等監(jiān)控系統(tǒng)，以及MSNM、WEBGIS等煤礦安全綜合化和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理系統(tǒng)。因此造成相當(dāng)一部分礦井無法繼續(xù)正常使用已裝備的系統(tǒng)。實踐表明，安全監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用，各局礦已作為一項重大安全裝備。關(guān)鍵詞：煤礦；PLC；安全監(jiān)控；高速計數(shù)器目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 IV1 概 述 1 我國安全監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀 1 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測工作的意義 1 2 2 安全監(jiān)測工作的任務(wù) 3 3 我國煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展 4 目前存在問題 5 通信協(xié)議不規(guī)范 5 5 傳感器等質(zhì)量不過關(guān) 5 62系統(tǒng)的整體基本狀況 7 井下分站在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的作用 7 設(shè)計要求及特點 7 監(jiān)測信號種類 7 控制內(nèi)容 7 設(shè)計要求 7 設(shè)計特點 7 系統(tǒng)構(gòu)成 8 系統(tǒng)中心站 8 局域網(wǎng)絡(luò) 9 井下分站功能 9 系統(tǒng)配接的各種傳感器控制器 9 技術(shù)參數(shù) 10 分站容量 10 10 10 10 10 系統(tǒng)特點 10 PLC控制系統(tǒng) 11 可編程序控制器(PLC)及其結(jié)構(gòu) 11 PLC的特點及發(fā)展 13 CPU224 13 西門子S7200D的簡介 14 S7200系列的PLC的通信 16 井下分站常見故障及其處理方法 16 系抗干擾措施 16 傳輸系統(tǒng)抗干擾措施 16 分站及傳感器抗干擾措施 16 井下分站配接設(shè)備表 163 硬件電路設(shè)計 19 系統(tǒng)框圖 19 PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計電路原理 19S7224 20 控制系統(tǒng)及外圍系統(tǒng) 錯誤！未定義書簽。CPU214S7200系列PLC中的典型產(chǎn)品，其基本單元有14點輸入和10點輸出，最多可支持7個附加的擴展I/O模塊(包括模擬量模塊)，最多可使用64個I/0點，有1個可接收2kHz脈沖輸入的高速計數(shù)器以及2個可接收7kHz脈沖輸入的高速計器，有內(nèi)藏的實時日歷時鐘。編程軟件STEP7Micro為用戶提供了界面友好而功能強大的開發(fā)工具。該系列PLC具有模擬量處理、通信聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)診斷、中斷處理和高速計數(shù)等功能。本文介紹了西門子S7224可編程控制器在氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要闡述了利用PLC的高速計數(shù)器對8路通道進行數(shù)據(jù)采集。煤礦安全監(jiān)控分站的PLC設(shè)計是利用PLC對井下傳感器傳出的氣體濃度、溫度等數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測來獲知井下分站的安全性。煤礦安全監(jiān)控分站的PLC設(shè)計煤礦安全監(jiān)控分站的PLC設(shè)計摘 要近年來國內(nèi)煤礦安全事故不斷， 特別是井下瓦斯爆炸事故時有發(fā)生， 僅2003年， 煤礦瓦斯爆炸死亡10人以上事故就有數(shù)10起，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控是實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)預(yù)防事故的主要措施之一，也是現(xiàn)代化礦井管理水平的重要標志。通過對監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)選型的研究，使煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠性大大提高，對確保煤礦安全生產(chǎn)將起到一定的作用。氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)是對井下幾種特征氣體：氫氣、一氧化碳、甲烷以及風(fēng)速、溫度進行在線取樣、分析，將獲得的數(shù)據(jù)傳給地面中心站并接收中心站發(fā)送的各種命令，以便及時地、準確地了解井下分站的安全狀況，為安全隱患的預(yù)警和控制服務(wù)，有利于采取措施避免重大事故，提高井下作業(yè)的安全性。西門子公司的S7200系列可編程序控制器(PLC)是繼S5系列后的新產(chǎn)品。它將模塊式和一體式PLC的優(yōu)點結(jié)合起來，即CPU本身自帶一部分1/0，同時又具有擴展能力。其配套EEPROM存儲卡也使修改和調(diào)試程序、設(shè)備維護十分方便和可靠。本文主要介紹了S7224PLC的高速計數(shù)器對井下氣體及溫度、風(fēng)速信號等進行采集。 20 分站箱外部插頭座 21 22 分站系統(tǒng)顯示模塊硬件電路 224 系統(tǒng)軟件流程圖 24 24 檢測子程序流程圖 25 子程序1流程圖 25 模擬檢測量檢測子程序2 27 數(shù)字待測量檢測子程序3 28 頻率計數(shù)子程序4 29 通訊程序設(shè)計 305 結(jié)論與展望 34參考文獻 35致謝 3637 1 概 述 我國安全監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀我國監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，80年代初，從波蘭、法國、德國、英國和美國等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion200）引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)，裝備了部分煤礦；在引進的同時，通過消化、吸收并結(jié)合我國煤礦的實際情況，先后研制出KJKJKJKJKJ1KJ1KJ3KJ6KJ7KJ80、KJ92等監(jiān)控系統(tǒng)，在我國煤礦已大量使用。由于當(dāng)時相當(dāng)一部分監(jiān)控系統(tǒng)由于技術(shù)水平低、功能和擴展性能差、現(xiàn)場維修維護和技術(shù)服務(wù)跟不上等原因，或者已淘汰、或者停產(chǎn)。特別是近年來由于老系統(tǒng)服務(wù)年限將至，已無繼續(xù)維修維護的必要，系統(tǒng)面臨更新改造的機遇。同時，在“以風(fēng)定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控”十二字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導(dǎo)下，規(guī)定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。 自2000年以來，隨著國家對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國各大、中、小煤礦陸續(xù)在裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測工作的意義加強勞動保護，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，是黨和國家的一貫方針，是社會主義企業(yè)管理的一項基本原則。從根本上改善煤礦安全生產(chǎn)狀況，是關(guān)系煤炭工業(yè)發(fā)展的大事，是保障煤炭工業(yè)持續(xù)，穩(wěn)定，健康發(fā)展的重要前提。它是防止各類事故發(fā)生，實現(xiàn)煤礦管理現(xiàn)代化的必要手段，也是一項不容忽視的安全技術(shù)基礎(chǔ)工作。這些客觀實際因素，使井下發(fā)生災(zāi)變事故的幾率一直高于其它行業(yè)，事故發(fā)生的隨即性也很強。因此，礦井安全生產(chǎn)必須首先作好測試與監(jiān)控工作。為了有效地發(fā)揮現(xiàn)代化裝備的效能，就必須建立相應(yīng)的安全生產(chǎn)監(jiān)測體系。這樣，多數(shù)礦井瓦斯涌出量增加，環(huán)境溫度不斷上升，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)日益復(fù)雜；一些有自然發(fā)火危險的礦井，火災(zāi)威脅日趨嚴重。各種事故因素也伴隨生產(chǎn)的發(fā)展而復(fù)雜化，因而，必須采取相應(yīng)的對策加以控制和預(yù)防。多年來，礦井安全檢測工作的傳統(tǒng)作法是依靠少量的簡單儀器，由少數(shù)檢測人員進行間斷地，孤立地檢查個別作業(yè)環(huán)境參數(shù)，主要是檢查瓦斯。1) 主觀性。2) 間斷性。3) 單一性。4) 滯后性。 由于傳統(tǒng)監(jiān)測的局限性，無法適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，就迫使人們不斷研制新型監(jiān)測裝備。 我國在礦井監(jiān)測技術(shù)裝備的研制方面，已具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模和水平，無論是便攜式，固定式和系統(tǒng)式監(jiān)測儀器，均已廣泛應(yīng)用于各大，中，小型礦井中。它為各級生產(chǎn)指揮和業(yè)務(wù)部門提供安全狀況和工作狀況動態(tài)信息，以便指揮生產(chǎn)。通過被測參數(shù)的比較和分析，為預(yù)防災(zāi)害事故提供重要技術(shù)數(shù)據(jù)，以便提前采取預(yù)防措施。通過對測試參數(shù)適時有效控制，及時實現(xiàn)自動報警，斷電和 閉鎖，以制止事故的發(fā)生或擴大。通過對生產(chǎn)工藝活動的餓動態(tài)監(jiān)測分析，實現(xiàn)各種設(shè)施的自動調(diào)控，如：通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)控，運輸系統(tǒng)調(diào)控等。在發(fā)生事故的情況下，能及時指示最佳救災(zāi)和避災(zāi)路線，為搶救和疏散人員，器材提供決策信息。2) 發(fā)展前景可實現(xiàn)：A 全面地系統(tǒng)監(jiān)測；B 多參數(shù)連續(xù)的動態(tài)監(jiān)測；C 預(yù)測發(fā)展趨勢，力爭達到超前調(diào)整與控制；D 實時檢測與控制，使功能動作時間與參數(shù)實際發(fā)生時間的時差，趨近于零；E 礦井生產(chǎn)全面自動化。所以，安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與普遍應(yīng)用，對煤炭事業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。它是礦山實現(xiàn)遙測，遙訊，遙控和全面自動化的一個及其重要的組成部分。本世紀70年代末國際上開始應(yīng)用礦井監(jiān)測系統(tǒng)，進入80年代初期，日本，美國，波蘭，法國，德國等國家先后研制并使用了十余種安全監(jiān)測系統(tǒng)，有時分，頻分，基帶，脈碼，編碼以及移頻鍵控，調(diào)幅等多種方式，傳輸速度從50bit/s到500bit/s，分站容量有大有小，礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)有了很大發(fā)展。我國最早自行研制的WDJ1與MJ