工作面监浏监撞来统中数据通信软硬件设计·孙彦景工作面监测监控系统中数据通信软硬件设计孙彦景孟祥军(中国矿业大学信电学院)(完矿集团)【摘要】重点阐述了犷山井下工作面监All系统多级分布式通讯的技米特点及实现方法;介绍了井下通信系统综合应用多种通信方式的硬件结构、原理和设计方法;来统使用嵌入式PC/104作为井下撞刹中心，负责数据传粉和处理;对PC机之问、PC机与单片机之问的通信软件设计的关健进行了讨论;提供了在视窗环境下可视化编租软件Delphi实现的16位和32位的辛行通信实例。论述了井下串行通讯应用提高传精距离、降低差错率、琦强杭干扰能力和提高运行可靠性的方法和途径。[关.词】分布式系统差分OOP嵌入式查询1系统简介散控制系统)。兴隆庄煤矿5319工作面综合监测系统，是国2煤矿井下工作面监测监控系统工作原理家九五攻关项目的延续，目的是对煤矿井下工作本系统中，以AT89C51单片机构成前沿智面的主要设备、工况参数及工作状态进行监测，及能单元，可独立完成实时数据采集和控制任务。因时发现隐患，为生产服务，提高经济效益。通信的此，智能单元和上级计算机PC/104(井下中心站)可靠性和稳定性对整个系统的运行状况起着举足之间必须进行通信联系才能完成分散控制，集中轻重的作用.针对煤矿井下工作面特殊的自然条监测I以适应井下监测监控的需要。件及安全要求，系统整体采用分布式控制结构(集图1系统结构图在应用系统中，中心站PC微机作为主机，定处理和控制任务，又可将数据由系统间的通信链时扫描以单片机为核心的智能单元，以采集数据路介质传送给中心站PC机，PC机则将这些数据或发送控制信息。智能单元既能独立的完成数据进行处理和分析，通过各种形式显示出来并发送煤犷自动化控制信号，同时将实时数据传输给地面PC机，接一3610=入Intranet网络。因此，要完成分布式监测监控系第三层电流环模块一与地面主机通信陌离统，必须解决好PC机与多台单片机之间的数据RS-232/RS-422/RS-485棋块。通信问题。2.2系统通信方式工作原理井下系统采用二级主从式结构，各部分间采1)20MA电流环通信用了主机查询，从机应答的方式，同一级别之间工在监测系统中，传输距离有数千米的，矿井电作相互独立。某一单元工作出现问题随即挂起，避磁信号千扰强、弱电信号易受影响。传统的20mA免系统间的干扰，维护系统的稳定。整个系统由智电流环靠电流信号的有无传输信息，在条件特殊能采集单元子系统、井下中心站和地面主机，地面的矿井下不能使用。客户机组成。各监测子系统又由多个智能监测单在系统中采用方法如下:元构成。针对不同的环境条件，选择采用了不同的(1)采用差分电流信号传箱，差分信号平衡驱通信方式。系统构成如图1所示。动，克服了共地对信号传输的干扰;如图3所示。2.1主控中心设计:+，VPC/104(PCIBUS一104PINS)符合嵌入式IEEE-P996总线标准。它去掉了普通计算机的主板、地板和插件槽，低功耗，小巧灵活，适合于工RXD业生产控制。在5319系统中，经过采用各种防爆和安全措施,PC/104已获得成功使用，运行稳定。中心站配置如图2所示。地图3差分电流环电路显示接口(2)在接收端，不对电流信号的有无进行检测，而是将电流信号的方向转换成电平的高低，完PC104成信号的接收。当RXD+,RXD一之间通有正向电流时，二极管D1点亮发光,TL导通，T2很止，CPU甲口电子‘盘奥}RXD为高电位;反之，D2点亮，RXD为低电位，尾滕蒸薰诊黔<(3)采用不同转换速率的光电信号转换器件，撇缨瓢蘸鬓适应不同的通信速率(系统选用1200波特).COW2)RS-485半双工通信:工作面和上顺槽总长约400M，工作环境极亚当模块其恶劣，设备嗓声和电磁干扰非常严重，智能单元数量多(约40个)，数据采集量大。综合考虑采用RS-485标准进行通信，通信速率1200波特.IFR,TiI1}L631FA?k(}C(OLMPT3)(1)智能单元和中心站之间采用半双工通信制式，由主机查询各智能单元完成数据交换;图2中心站配置(2)为减少总线的长度，采用了二级总线结采用三层堆叠结构(CPU.1/0Module，构，设置二级管理单元，采用较低的数据传佑速SerialExtendedModule,FunctionModule)率;第一层CPU:80486DX2，时钟频率:100/(3)平衡驭动，差分接收，阀值电压200mV,MHZ;双向隔离PCM-4862:主板，486ALL-in抗干扰能力强.-one结构;3)FSK中继通信:第二层串口扩展PC/104模块一一一PC