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基于远程网络智能矿用风电气互锁系统的设计

作　者: 马志军
导　师: 侯媛彬
学　校: 西安科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 煤矿安全本质安全互锁监控专家知识库 805l单片机
分类号: TP399
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 142次
引　用: 2次
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内容摘要

煤炭作为我国的主要能源，对我国经济建设起着非常重要的作用，随着对煤开采量需求的逐渐增大，“安全生产”越来越成为煤矿生产工作的重中之重。近几年，用于矿井下掘进工作面的主、副双局扇是许多煤矿(特别是高瓦斯煤矿)生产必须要求配置的设备，以KJ66系统为代表的集中控制系统被越来越多地用于井下，实现集中管理。同时，许多安全领域的专家将智能控制运用于故障诊断、通风、监控等技术来降低煤矿事故的发生率。本论文针对煤矿井下这种实际情况，完成了基于远程网络智能矿用风电气互锁系统的设计。系统分上、下位机两大部分，其中下位机是本质安全设备，该设备以MCS一51系列805l单片机为控制核心，将智能思想融入，完成控制、故障诊断、通信等功能，上位机实现与下位机间的通信与在线监测。论文首先按照专家知识库系统思想，将主、副局扇、掘进工作面、风量压力、4处瓦斯浓度等共14个量形成一个风、电、气互锁控制规则知识库，并运用粗糙集理论对知识约简处理，推导出控制的极小化决策集；接着，论文详细介绍了下位机的硬件、软件设计方法与设计思路。其中硬件设计部分包括8051资源扩展模块、电源模块、控制模块、显示报警模块、通信模块、本安设计模块共6大模块；软件设计部分采用了模块化和“由内向外”的嵌套设计思想，给出了主程序和部分子程序的流程框图以及主程序详细的8层编程思路；其次，论文就下位机采取的各种软硬件抗干扰措施进行了详细阐述：同时，论文介绍了上位机与下位机之间的RS一232通信实现方法以及上位机在线监测与故障诊断功能的软件编程方法；最后，论文论述了系统的调试方法与试验结果。经过调试和试验验证，该系统完全实现了预期的各种控制与互锁功能，可实现上位机与下位机之间的通信，整体性能良好。系统具有智能化、功能集中、互锁性好等优点，对于煤矿井下安全生产具有重要的现实意义。

全文目录

1 绪论  7-12
  1.1 选题的背景及研究的实际意义  7-9
    1.1.1 课题背景  7-8
    1.1.2 论文研究的实际意义  8-9
  1.2 本课题研究领域的国内外研究动态和发展趋势  9-10
  1.3 本文的主要任务和工作  10-12
    1.3.1 本文的主要任务  10
    1.3.2 论文的主要工作  10-12
2 风电气互锁专家知识库的设计  12-21
  2.1 专家知识库相关知识  12-13
    2.1.1 专家知识库概念  12
    2.1.2 知识的获取、表示与利用  12-13
  2.2 下位机控制功能简介  13-14
  2.3 风电气互锁专家知识库的建立  14-21
    2.3.1 采用会谈式知识获取方法建立风电气互锁网  14-15
    2.3.2 互锁网的知识表示  15-17
    2.3.3 运用粗糙集理论形成最小控制决策知识库  17-21
3 下位机的硬件设计  21-36
  3.1 单片机应用与8051单片机简介  21
  3.2 8051的资源扩展电路设计  21-23
    3.2.1 外部总线的扩展  22
    3.2.2 外部数据存储器的扩展  22
    3.2.3 8255芯片扩展  22-23
  3.3 电源电路设计  23-26
    3.3.1 下位机电源性能指标设定  23-24
    3.3.2 防爆真空磁力启动器原理简图  24-25
    3.3.3 电源电路设计  25-26
  3.4 控制电路设计  26-31
    3.4.1 装置开启检查功能电路设计  26
    3.4.2 第一次务必人工启动功能电路设计  26-27
    3.4.3 主、副局扇自动切换功能电路设计  27-28
    3.4.4 掘进工作面控制电路设计  28
    3.4.5 瓦斯(风压)传感器控制电路设计  28-31
  3.5 显示与报警电路设计  31-32
  3.6 通信电路设计  32-34
    3.6.1 串行通信技术简介  32-33
    3.6.2 RS-232通信连接  33-34
  3.7 本安电路设计  34-36
4 下位机的软件设计  36-46
  4.1 关于C语言和KEIL C编译器  36
  4.2 下位机软件设计  36-46
    4.2.1 主控模块设计  37-41
    4.2.2 子程序模块设计  41-46
5 下位机的抗干扰设计  46-53
  5.1 系统的干扰现象分析  46
  5.2 硬件的抗干扰设计  46-48
  5.3 系统抗干扰设计的软件方法  48-53
6 上位机软件设计  53-58
  6.1 Visual Basic(VB)语言及MSComm通信控件介绍  53-54
  6.2 使用MSComm控件实现通信  54-56
  6.3 监测界面设计  56-57
  6.4 监测功能设计  57-58
7 系统调试与试验  58-61
  7.1 调试整体安排  58-59
  7.2 硬件调试  59
  7.3 软件调试  59
  7.4 整体调试与试验结果  59-61
8 总结与问题探讨  61-64
  8.1 论文具体工作总结  61
  8.2 系统软硬件整体设计评估  61-62
  8.3 系统的运行现状  62
  8.4 问题的提出与展望  62-64
9 致谢  64-65
参考文献  65-68
附录  68-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69

基于远程网络智能矿用风电气互锁系统的设计

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