[实用新型]一种矿用本安型控制分站

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿井监测系统领域，具体是一种矿用本安型控制分站。 

背景技术

目前，随着国家对煤矿信息化建设的日益重视和对煤矿安全监管的日益加强，我国煤矿逐渐走向了信息化、安全化，这就使得矿井下的各类传感、执行设备越来越多，但各种传感和执行设备的接口类型却不尽相同，主要有RS-485总线接口、CAN总线接口、开关量接口、频率量接口、单极性编码等接口。虽然市场上矿用本安型控制分站品种众多，但功能都较为单一，能够提供的设备接口类型和接口数量较少，不能同时接入多种类型设备，无法根据实际需求对控制分站功能进行扩充。 

并且，由于井下监测、监控系统众多，各个系统中的控制分站在使用现场总线组网构成分布式结构系统时，所支持的总线类型单一，不利于和其他具备不同类型现场总线的控制分站融合。 

同时，随着以太网在矿井下的广泛使用，很多控制分站都设计有以太网接口，可以与以太网交换机直连，但控制分站本身一般不具备以太网交换功能，在与交换机进行组网时，只能组建星形网络，网络中的控制分站与交换机之间全部采用点对点的方式连接，这样不但消耗了大量的电缆或光缆，同时也占用了过多的交换机端口，从而增加了设备投入与施工成本。 

另外，市场现有的控制分站一般不具备大容量存储功能，不能对控制分站自身的运行状态、接入的执行和传感设备的上报信息和状态以及相关命令执行情况进行记忆，当出现事故时难以分析事故原因，不利于使用在安全要求较高的场合。同时常用分站也没有人机交互的键盘与显示装置，不方便设备的调试和日常维护。并且，常用分站一般不具备远程对分站固件进行在线升级功能，如果需要对控制分站进行调试或功能扩展，需要亲临现场才能完成，增加了设备的实施和应用成本。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种矿用本安型控制分站，可对多种信号量进行采集和输出、具备多种总线通信接口，可实现分布式网络结构。 

本实用新型的技术方案为： 

一种矿用本安型控制分站，包括有微处理器，与微处理器连接的存储器模块和通信模块，分别与微处理器信号输入端连接的码址产生模块、频率量采集模块和开关量采集模块，以及分别与微处理器信号输出端连接的开关量输出模块、单极性串行异步编码模块和显示模块；所述的通信模块包括有以太网交换机模块、CAN总线通信接口模块、RS-485通信接口模块、FSK总线收发模块和LIN通信接口模块。

所述的矿用本安型控制分站还包括无线键盘接口；所述的微处理器上包括有UART接口、MII接口、CAN控制器接口和SPI接口；所述的键盘接口、RS-485通信接口模块和FSK总线收发模块均与微处理器的UART接口连接，所述的以太网交换机模块与微处理器的MII接口连接，所述的CAN总线通信接口模块与微处理器的CAN控制器接口连接，所述的LIN通信接口模块与微处理器的SPI接口连接。 

所述的存储器模块选用大容量存储器模块；所述的显示模块选用液晶显示模块。 

所述的码址产生模块通过两个8421旋码开关实现，产生控制分站在组成分布式结构网络时所需的地址码；所述的频率量采集模块通过隔离光耦和限流电路实现，组成8路频率量检测端口实现；所述的开关量采集模块通过D 边沿触发器与隔离光耦以及限流电路实现，组成20路开关量采集端口；所述的开关量输出模块通过D 边沿触发器与隔离光耦实现，组成4路开关量输出端口；所述的单极性串行异步编码模块通过编码芯片、模拟开关、译码器、隔离光耦实现，组成4路单极性串行异步编码输出端口。 

所述的以太网交换机模块采用1个以太网物理层芯片和一个以太网交换机芯片组成2路以太网光信号接口和1路以太网电信号接口；控制分站之间可以通过光信号接口进行以太网级联组网。 

所述的键盘接口采用2.4GHz射频芯片设计，可通过无线的方式接入小型键盘，在调试和维护设备时，可在控制分站不开盖的情况下向其发送相应命令检测其运行情况和各个模块功能是否正常。 

所述的大容量存储器模块采用64M byte Nand Flash设计，可实时存储控制分站自身的运行状态、执行和传感设备的上报信息和状态，以及主控计算机下发的控制命令信息和控制分站控制执行设备的相关信息。 

通过所述的FSK总线收发模块、RS485通信接口模块和CAN通信接口模块可以分别进行组网，构成分布式结构系统；也可以通过以太网交换机模块接入以太网，并可同时使用总线通信和以太网通信组成混合网络。