KJF型分站使用说明书.doc
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1、 密别: 标记:S型 KJ2007F井下分站使用说明书 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司二五 年 八 月 目 录第一章 概述1第二章 功能及原理2第一节KJ2007F井下分站功能2第二节KJ2007F井下分站工作原理3第三章 主要技术参数6第一节KJ2007F井下分站的主要技术性能指标6第二节KJ2007F井下分站的工作条件7第四章 使用方法8第一节分站接口8第二节分站号设定9第三节电源输入10第四节模拟量输入11第五节开关量输入13第六节智能开停传感器输入14第七节控制量输出15第八节主板跳线说明16第九节分站显示说明17第十节I/F转换板板使用方法20第十一节分站通讯板使用方法20附录1:
2、使用维修注意事项附录2:风电甲烷闭锁功能测试方法附表1 KJ2007F井下分站与KDW6B连接的配接设备表附表2 KJ2007F井下分站与KDW6B连接的关联设备表附表3 KDW6B矿用隔爆兼本安型电源箱带传感器配接方式组合表附表4跳线说明第一章 概述KJ2007F井下分站为爆炸性气体环境用防爆电气设备,用于煤矿井下具有煤尘、瓦斯的爆炸性气体环境中。该设备为矿用本质安全型,其防爆标志为ExibI。KJ2007F井下分站为KJ4/KJ2000煤矿安全生产监控系统中的一个重要配套部件,+12V供电电源由KDW6B矿用隔爆兼本安型电源箱提供。KJ2007F井下分站和电源箱及各种传感器、断电器等配套设
3、备组合在一起,在中心站的管理下实现对矿井环境参数及工况参数的监测与控制。KJ2007F井下分站的配接、关联设备见附表1和附表2。产品配套设备:SI-024TR1防雷电保护装置(传输距离20Km)与系统配套使用。KJ2007F井下分站在设计上采用了先进的单片机技术,结构简单但功能强大。提供一个标准的RS485接口,可以接智能开停传感器及其他智能设备。分站带有液晶显示窗口,可动态实时显示分站所接传感器监测数据及状态,由于分站中有非易失性存储器保存中心站下发的初始化数据,即使与中心站失去联系仍能实现监测及监控功能。KJ2007F井下分站可连续监测井下各种环境参数,如CH4、CO、风速等,并和系统中的
4、地面中心站进行通讯,及时将各种参数送给中心站,接收中心站发送的各种命令,分站本身可以独立监测,发出报警和断电控制信号。该分站通过中心站的定义,可以实现煤矿安全规程规定的风电瓦斯闭锁功能。与KJ2007F井下分站相连接的所有产品,只能与说明书中规定的设备配接使用,与其他设备配接时,必须经过防爆检验。第二章 功能及原理第一节 KJ2007F井下分站功能1作为普通监测分站使用时,具有以下功能:F可以监测高、低浓CH4、CO、风速、温度、压力等环境参数;F可以监测风门开关、设备开/停状态等各种开关参数;F可以完成对16路输入信号的监测,并且可将模拟量(频率型、电流型)和开关量(两态、三态)传感器混装使
5、用,即对某一路输入来说,既可以接200Hz1000Hz、2002000Hz频率型或15mA电流型模拟量传感器,也可以接开停量(-5mA/0/5mA、0/5mA、0/1/5mA或0/5mA/10mA)或触点量传感器,完全由中心站进行定义;F适合矿井环境需要,耐压、耐腐蚀、防潮、密封;F具有电池电压低指示功能;F具有死机后自动复位功能;F分站掉电初始化信息不丢失,可以按掉电前的监控参数独立工作;F通过液晶显示块直接显示传感器实时值、通讯及供电状况;F对模拟信号的瞬时高值和瞬时低值具有一定的抑制作用;F8路继电器输出即可选择常开触点输出,也可选择常闭触点输出;F具有一路独立RS485通讯接口,接智能
6、开停传感器或寻人跟踪器;F具有失电闭锁功能;F具有风电瓦斯闭锁功能。2作为风电瓦斯闭锁装置使用时,具有以下功能:F具有作为普通分站时的全部功能;F中心站定义时,需要选择的分站类型为风电瓦斯分站;F模入量,开入量,开出量的定义见附录2。F其他各路定义同普通分站。风电瓦斯的检测方法详见附录2。第二节 KJ2007F井下分站工作原理KJ2007F井下分站是一台以单片机为核心的微机系统,通常工作时共有7块印刷电路板组成:1块主板、1块液晶显示板、1块FSK通讯板和4块I/F转换板(根据现场情况数目可变)。数据采集和控制电路集中在主板上;显示板用于显示分站监测到的各种参数及控制量状态、电源状态、通讯状态
7、;通讯板用于分站与地面中心站主机的FSK通讯;I/F转换板用于将输入的电流转换为对应的频率量。整个分站的连接方式如图2.1所示。图2.1 分站连接方式示意图1微处理器(CPU)部分KJ2007F井下分站采用PHILIPS公司的P89C669单片机为核心处理机。P89C669是基于PHILIPS半导体新51MX内核的首类Flash微控制器代表。它包含96k字节的Flash程序存储器、2k字节的数据SRAM、1个可编程计数器阵列(PCA)、可配置成不同时间范围的看门狗定时器(通过SFR的位设置)、2个增强型UART以及字节型I2C总线串行接口。2自动复位电路复位电路由专用的看门狗提供,而且P89C
8、669内置看门狗,在外部复位电路发生故障时仍能保持自动复位功能。当分站发生意外死机时,输出复位信号使单片机复位。3参数保存采用非易失性外部数据存储器,保证掉电后存储的初始化参数及设置参数及其他保存数据不丢失。该存储器存储量为32K字节(只使用了16K),读写速度快,抗干扰能力强,掉电后数据最少可保存10年,可以无限次擦写。4I/F转换每一块I/F转换板集成了2路独立I/F转换通道,可以同时将两路15mA电流信号转换为相应的2001000Hz频率信号。接入电流型传感器的对应通道必须插入I/F转换板,通过转换板将相应的电流信号转换为频率信号后才能正确采集。5模拟量采集接入频率型传感器:最多接入16
9、路2001000Hz或2002000Hz频率量传感器。通过跳线,使频率量直接进入光耦,整形后经过16选1数据选择器、触发整形并二分频后送至单片机的外部中断0输入端,由软件将频率直接转换为对应的物理量。接入电流型传感器:最多接入16路15mA电流信号传感器,推荐接入8路。接入电流传感器的通道必须插入I/F转换板。通过跳线,使电流量接入I/F转换板,转换为对应的频率量,然后经由频率采集通道,由软件将电流量直接转换为对应的物理量。6开关量采集三态开关量传感器常用的为-5mA/0/+5mA(0/5mA)或0/1mA/5mA(0/5mA/10mA)输出,两态开关量传感器为0/5mA输出。输入-5mA/0
10、/+5mA(0/5mA)类型传感器时跳线方式同频率型传感器输入,输入信号经光耦、逻辑电路送至74HC244缓冲器,由单片机并口采集,得到被测传感器的状态。输入0/1mA/5mA(0/5mA/10mA)类型传感器时,跳线方式同电流型传感器。7接入触点型传感器通过跳线,可以使输入端接入触点型传感器。信号经过光耦、逻辑电路送至74HC244缓冲器,由单片机并口采集,得到被测传感器的状态。8接入两线制传感器通过跳线,可以使输入端接入两线制传感器。10接入智能开停传感器KJ2007F分站具有1路独立RS485通讯接口。RS485通讯方式为两线有极性半双工,以9600波特率与智能传感器或寻人跟踪器通讯。通
11、讯接口和总线实现光电隔离,抗干扰能力强,最远距离为2Km。9控制量输出第16路为继电器触点输出,通过分站侧壁上插座(开出1、开出2、开出3)输出给断电器,控制远程或本地用电设备的断电。通过跳线选择第7、8路为触点型输出或电平型输出,为触点型输出时和16路功能相同,通过开出4口输出;为电平型输出时从电源口(X9)输出,用于控制本地断电。10分站与井上中心站通讯KJ2007F分站通过通讯板,经由调制解调器与中心站通讯,通讯速率为2400波特率,通讯方式为两线无极性半双工FSK方式,最远传输距离20Km。11数值及状态显示显示电路采用字符型液晶LCD,显示分站号、测量数据、传感器状态、电源工作状态、
12、控制信号状态及通讯状态。第三章 主要技术参数第一节 KJ2007F井下分站的主要技术性能指标1分站容量模拟量输入:电流、频率型均可,具备2001000Hz(或2002000Hz)和15mA互换,不多于16路;开关量输入:开关型、触点型和两线制均可,和模拟量输入可以混装,不多于16路;模入+开入为16点,模入和开入可以互换。接入15mA电流传感器时,推荐使用8路(需4个I/F转换板),通过改变I/F转换板的位置可以保证任何一路具备频率型传感器和电流型传感器互换,如果接入电流传感器数目超过8个,则需要增加I/F转换板的数目。RS485输入:智能开停传感器或寻人跟踪器(最多16路);控制量输出:8个
13、继电器输出(其中最后两路可以输出电平信号实现近程断电)。2模拟量输入信号类型频率型:2001000Hz或2002000Hz(116路);电流型:15mA(116路,如果使用420mA,需要提前说明);模拟量输入检测精度:1%(不包括传感器自身精度)。3开关量输入信号类型三态传感器-5mA/0/5mA(112路,输入具有查断线功能)0/1mA/5mA或0/5mA/10mA(116路,对应路必须配I/F转换板)两态传感器0/5mA(116路,接入三态传感器的通道兼容两态传感器)触点型传感器触点(116路)4分站的断电报警控制能力18路开出为继电器输出,通过跳线可以设置为常开和常闭输出,实现8个远程
14、断电控制。后两路(7、8路)通过跳线可以输出电平,经过KDW6B电源箱实现本地断电控制。5通信速率与距离分站与智能传感器的通讯速率:9600波特率;最大通讯距离2Km。分站与中心站的通讯速率为2400波特率;最大通讯距离20Km。6通讯信号幅度分站与中心站之间接收和发送的通讯信号幅度22V(峰峰值,22V时为开路值)。(有效值8V,短路电流14mA)。7供电参数分站工作电压:+12V分站工作电流:470mA与KJ2007F井下分站配接的电源:KDW6B。第二节 KJ2007F井下分站的工作条件1工作环境环境温度: -5+40C 环境相对湿度:96% (+25C)大气压力: (80106)Kpa
15、 (在无破坏绝缘的气体或蒸汽环境中,污染等级为3级)周围无严重滴水和溅水场合。2防爆标志:ExibI3分站所用电缆型号、规格及参数地面中心站到井下分站之间的通讯传输电缆:煤矿用聚乙烯绝缘细圆钢丝铠装聚氯乙烯护套通信电缆MHY32:分布电阻12.1/Km,分布电容0.06F/Km,分布电感0.8mh/Km。井下分站到传感器之间的联接电缆:煤矿用聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套通信电缆MHYVR:分布电阻12.1/Km,分布电容0.06F/Km,分布电感0.8mh/Km。接入系统所有电缆的分布参数应等于或优于上面的规定值,其外径尺寸允许偏差0.30.4mm。连接传感器电缆允许选用分布参数优于此电缆各项指标的
16、其它型号电缆,即:电缆直流电阻高于现指标,电缆分布电容、分布电感小于现指标。4分站结构参数外形尺寸: 396286124mm重 量: 12Kg第四章 使用方法第一节 分站接口分站箱体及主板结构如图4.1所示。图4.1 KJ2007F井下分站结构示意图1.分站内部输入输出接口X1:双排14针插针,液晶显示板插入接口。X3:三排32孔插槽,通讯板TLE插入接口。X5:双排20针插针,18路输入信号接口。X6:8针DIP插座,单片机编程备用。X7:双排50针插针,916路输入信号、开出控制信号、通讯信号输入输出接口。X8:单排8针插针,主板+12V电源输入接口。X21:双排32孔插槽,第1、2路电流
17、信号输入I/F转换板插座。X22:双排32孔插槽,第3、4路电流信号输入I/F转换板插座。X23:双排32孔插槽,第5、6路电流信号输入I/F转换板插座。X24:双排32孔插槽,第7、8路电流信号输入I/F转换板插座。X25:双排32孔插槽,第9、10路电流信号输入I/F转换板插座。X26:双排32孔插槽,第11、12路电流信号输入I/F转换板插座。X27:双排32孔插槽,第13、14路电流信号输入I/F转换板插座。X28:双排32孔插槽,第15、16路电流信号输入I/F转换板插座。2.箱体上输入输出接口X9:19芯密封航空插头座,电源箱电源输入口。X10:4芯密封航空插头座,通讯1口,FSK
18、通讯输入输出接口。X11:19芯密封航空插头座,通讯2口,RS485通讯输入输出接口。X12:19芯密封航空插头座,模入1口,14路传感器信号输入接口。X13:19芯密封航空插头座,模入2口,58路传感器信号输入接口。X14:19芯密封航空插头座,模入3口,912路传感器信号输入接口。X15:19芯密封航空插头座,模入4口,1316路传感器信号输入接口。X16:4芯密封航空插头座,开出1口,12路开出信号输出接口。X17:4芯密封航空插头座,开出2口,34路开出信号输出接口。X18:4芯密封航空插头座,开出3口,56路开出信号输出接口。X19:4芯密封航空插头座,开出4口,78路开出信号输出接
19、口。X20:风电瓦斯闭锁解锁开关,需用专用工具才能进行解锁。第二节 分站号设定每个分站的标识由板上所带的8位拨码开关(分站号)决定,有效的分站号为164,同一个系统中不应该有两个相同分站号的分站。参见图4.2。图4.2 拨码开关图分站主板上的S3为8位拨码开关,开关置于ON时数值为0,置于OFF时数值为1。拨码开关共8个键,从18编号,8为高位,1为低位,按BCD拨码。如表4.1所示。注意分站只在上电初始化时读入一次分站号,因此在分站上电初始化后改变分站号的操作无效,也不会改变该分站的标识。表4.1 拨码开关位码值对应表拨码开关位12345678码 值124810204080开关标识OFFOF
20、FOFFOFFOFFOFFOFFOFF如图4.3的开关标识:OFF ON ON OFF ON ON ON ON,此拨号对应为9号分站(分站号=18+11)。图4.3 拨码开关图实例1如图4.4的开关标识:OFF ON ON ON OFF ON OFF ON,此拨号对应为51号分站(分站号=140+110+11)。图4.4 拨码开关图实例2第三节 电源输入X9是电源箱的电源输入口,给主电路板和传感器提供电源。图4.5 分站配接电源KDW6B时X9(电源口)接线图分站配接KDW6B电源箱,X9接线方式如图4.5所示:1路+12V本安电源提供给分站主板使用,另外6路+21V本安电源提供给分站所配接的
21、传感器使用。第四节 模拟量输入1116通道输入接频率型传感器X12X15(模入1口4口)每个输入口都可接入4路频率型传感器。配接电源KDW6B时,由于X14、X15共用第5、6两路电源,建议X14或X15同时接入的频率型传感器不要超过3路,并合理分配电源。第一步:中心站定义相应测点的“传感器型号”为模拟量,并选择对应的频率型传感器;第二步:跳接线S60-S91中接入频率型传感器的通道须跳“A”,同时跳接线S1-S32中对应通道都跳“A”。跳线方式详见主板跳线说明和附表4。第三步:参照图4.64.9接入传感器。2116通道输入接电流型传感器X12X15(模入1口4口)每个输入口都可接入4路电流型
22、传感器。配接电源KDW6B时,由于X14、X15共用5、6两路电源,建议X14或X15同时接入的电流型传感器不要超过3路,并合理分配电源。此外,主板上只配有4块I/F转换板,因此最多同时进行8路电流信号的转换,接入电流型传感器多于8路时需要额外增加I/F转换板。第一步:中心站定义相应测点的“传感器型号”为模拟量,并选择对应的电流型传感器;第二步:保证接入电流型传感器的对应通道位置插入V/F转换板;第三步:跳接线S60-S91中接入电流型传感器的通道应跳“B”,而且须将“A”“C”短接,同时跳接线S1-S32中对应通道跳“A”。详见主板跳线说明和附表4;第四步:参照图4.64.9接入传感器。图4
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