[实用新型]基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿安全生产监控领域，具体为一种基于工业以太环网和隔离式CAN总线的矿用移动变电站监控系统。 

背景技术

近几年，随着国民经济的快速发展和基础设施建设步伐的加快，能源需求增长加速，煤炭产量也迅速增长。随着煤矿供电自动化的要求越来越高，各种井下设备需要实现在线监测，实时观察井下各种设备的运行状态并且要求能有效、快速对井下设备执行相应的控制操作，各种用电设备都必须设有智能检测终端，并通过网络与上位机进行通信。移动变电站是一种可移动的供电成套设备，用于把来自中央变电所的高压电能转变为低压电能，并向采区工作面生产机械驱动设备提供电能的移动式变配电装置，它的安全运行是整个采区工作面工作可靠性的必要条件。目前移动变电站监控系统信息集成能力不强，系统不开放、易成为“信息孤岛”。首先，矿用移动变电站所采用的通信接口多为RS-485，先进的采用CAN总线接口。但是不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差，不易于系统功能扩展。移动变电站之间及系统与外界之间难以实现信息交换。其次，矿用移动变电站在井下比较分散，若要集中监控，要用各自的通讯电缆将数据传输到地面，这会使矿井大量重复布线、资源浪费、安装维护工作复杂。再次，随着对煤矿供电安全可靠性要求，地面监控系统需要对数字式移动变电站的大量实时数据进行处理，并且要根据实时处理的结果进行跳合闸等操作，另外要将实时数据、历史记录传送到监控系统，用于数据显示和事故分析。而对RS-485或CAN总线，这些现场总线是设备级的低速数据总线，随着通信距离的增加传输速率会更低，已经成为信息传输的瓶颈。目前现代化矿井通信系统主要采用工业以太环网作为通信骨干网，结合工业现场总线网络和其它各种接入网络，形成一个覆盖全矿井的监测、监控系统。基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统将隔离式CAN网络作为移动变电站与工业以太环网间的接入通信系统，可保障煤矿恶劣环境中移动变电站监控的实时性和物理安全性，同时也保证了数据的高速传输。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，以实现煤矿移动变电站的无人值守。 

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为： 

基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，利用煤矿井下主干通信网络工业以太环网，主干网采用TCP/IP协议进行网络通信，主干网通过工业级交换机为全矿地 面及井下各个子系统提供方便灵活的工业以太网接口。隔离式CAN总线网络分布在井下，通过隔离式CAN驱动器在CAN协议控制器与物理层总线之间创建一个完全隔离的接口，通过网关分段接入骨干网，实现井下主要工作区域的网络覆盖，将隔离式CAN总线网络节点与移动变电站相连，实现移动变电站的分布式移动监控。由于CAN总线系统通常用于连接多个移动变电站，铺设距离较长，因此总线和所连接的各系统之间的隔离非常关键。隔离可以防止CAN总线电缆网络与连接至总线系统之间的过压瞬变造成破坏，同时消除网络中的接地环路，减少信号失真和误差，并防止电压/接地失配影响电路。 

所述的基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，其特征在于：所述工业以太环网为煤矿通信骨干网：1000M工业以太环网，采用TCP/IP协议进行网络通信。 

所述的基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，其特征在于：所述骨干网接入网关完成CAN总线网络协议与TCP/IP协议间转换，实现CAN总线网络与主干环网间的无缝连接。 

所述的基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，其特征在于：所述网关以嵌入式单片机LPC2100为硬件控制核心，并结合嵌入式实时操作系统μC/OS-II实现系统软件设计，充分发挥μC/OS-II在实时性、可靠性方面的优势，使移动变电站的监控更及时，更可靠。 

所述的基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，其特征在于：所述隔离式CAN驱动器采用ADM3052，它是一款隔离式控制器区域网络物理层收发器，集成隔离DC/DC转换器，符合ISO 11898标准。