MiniARM 工控板在煤矿瓦斯监控系统中的应用

应用背景 　　煤炭行业是我国重要的基础能源产业，在我国能源工业和国民经济中占有重要地位，素有“工业粮食”之称。在我国的能源需求结构中，煤炭将在相当长的时间内居于主导地位。但我国的煤炭工业长期停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多，如瓦斯爆炸、地下渗水等事故经常发生。瓦斯事故是当前煤矿生产的主要灾害，大多数煤矿企业都已经或正在进行瓦斯等安全生产监控系统的建设，但由于现有系统的局限性，无法使安全生产监督管理部门及时掌握矿井的瓦斯情况，企业的领导及主要安全责任人无法第一时间获得瓦斯超限报警信息。随着国家对煤矿安全生产工作的日益重视，以及矿务局自身现代化管理的需求，煤矿安全生产监测系统越来越体现出其重要性。而煤矿是野外作业，点多、分散、距离长，从技术和管理的角度出发，煤矿系统联网安全监测已是必然趋势。 要求 　　MiniARM工控板是可定制的用于工业生产的控制板，集CAN-bus、RS-485、UART、以太网等通信接口于一身，非常易于系统集成。而且它已经固化了TCP/IP协议栈、CAN-bus协议栈、MODBus协议栈、USB协议栈、FAT文件管理系统、正版μC/OS-Ⅱ实时操作系统，以及带有模拟量输入、开关量输入、开关量输出、实时时钟、存储系统等完整的嵌入式基本硬件系统。致远电子公司还提供了非常详细的例子，用MiniARM工控板进行系统设计时，二次开发的工作量非常小，只需调用接口函数就可轻松完成复杂的操作。 　　由于煤矿是野外作业，点多、分散、距离长，施工现场与监控中心之间的信息交流长期以来没有好的解决方案，很多地方甚至连电话线都没有，更谈不上采用光纤接入等方式。怎么解决？对，可以通过移动通信的GPRS网络无线传输。用MiniARM工控板+ZWG-22A，实现基于TCP/IP协议的监测数据的远程无线传输。此方案充分利用当前先进的通信网络及信息技术，与监控系统紧密结合，实时采集数据、全方位识别、全天候处理，可以及时将数据发送到监控中心，同时可以通过SMS短信将瓦斯实时信息发到各级相关责任人的手机，为有效防范煤矿瓦斯事故提供了成本低、见效快、高效率的数据传输平台，为煤炭企业安全生产提供强有力的监测手段。 　　但煤矿分为井上和井下，井下是没有信号的，如何处理井下信息呢？可以使用国际标准的工业级现场总线CAN-bus。CAN（Controller Area Network）总线最早由德国BOSCH公司提出，主要用于汽车内部测量与控制中心之间的数据通信。由于传输可靠、实时性高，现已广泛应用于其他领域当中，如工业自动化、汽车电子、楼宇建筑、电梯网络、电力通讯和安防消防等诸多领域，并取逐渐成为这些行业的主要通讯手段。CAN-bus用于煤矿井下通讯系统当中，不仅可以增强系统的通讯可靠性、延长系统的距离、扩充系统的节点数，还能增强系统的实时性。当井下监控装置检测到瓦斯浓度、风速超过限定值或主扇开、停或运行负荷变化较大时，可以让管理者和主控设备能及时了解和及时处理，避免事故发生。 　　注：ZWG-22A是我们公司生产的GPRS模块，详见GPRS通讯设备（DTU）简介。 　　MiniARM工控板的功能是可裁剪的，您可以联系致远电子公司，让致远电子公司 为您的系统定制一套最合适的MiniARM工控板或底板。 应用方案 　　下面的功能框图是广州某公司采用我们的MiniARM工控板作为控制器的交通信号控制系统的方案。由于MiniARM工控板以32位飞利浦ARM芯片LPC2220作为核心主控芯片，将ARM最小系统、以太网控制器、USB控制器、低功耗RTC及海量存储设备高度集成于一块尺寸仅为70mm×50mm的PCB板上，并直接以固件形式提供致远公司自主开发的FAT文件管理系统、USB协议栈、TCP/IP协议栈、MODBus协议栈、CAN-bus协议栈以及正版μC/OS-II实时操作系统。用MiniARM开发时，您只须调用几个函数接口，就可“填空式”地完成一些比较复杂的操作。同时，致远电子提供了大量的应用案例，使您的开发非常轻松。 MiniARM工控板功能特点 ●32位工业级ARM7芯片LPC2220，最大工作频率75MHz； ●8M RAM / 2M NOR Flash / 64M NAND Flash； ●双UART，UART1符合16C550标准； ●内置TCP/IP协议栈、USB协议栈、FAT文件管理系统； ●内置CAN-bus协议栈、MODBus协议栈； ●以太网控制器； ●USB控制器； ●I2C、SPI、PWM、带隔离的CAN-bus接口； ●多达20个可用GPIO； ●低功耗RTC、看门狗； ●支持24位地址和16位数据总线扩展； ●程序代码可加密，有效保护用户知识产权； 信息来源于：中国传动网