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信息化建設(shè)是未來煤礦工作的主題。目前．各種關(guān)于工業(yè)現(xiàn)場安全性問題的強(qiáng)制性法律法規(guī)亦相繼出臺，礦用計(jì)量監(jiān)測產(chǎn)品相繼成為礦用產(chǎn)品領(lǐng)域的焦點(diǎn)。礦用電子皮帶秤是煤礦生產(chǎn)計(jì)量和監(jiān)測的主要工具．組成結(jié)構(gòu)分為復(fù)合式配置和本質(zhì)安全型配置【I】。復(fù)合式配置是指將數(shù)據(jù)采集和傳輸部分安裝在井下皮帶秤現(xiàn)場，計(jì)量儀表安裝在井上的調(diào)度室。這種組成結(jié)構(gòu)在皮帶秤調(diào)零、標(biāo)定時需要通過電話與調(diào)度室聯(lián)系，同時現(xiàn)場需維護(hù)的環(huán)節(jié)較多。而本質(zhì)安全型配置是指將數(shù)據(jù)采集和計(jì)量儀表設(shè)計(jì)在一起安裝在皮帶秤旁邊，操作和維護(hù)方便。

1.礦用電子皮帶秤組成

礦用電子皮帶秤由秤架(固定架和懸浮架)、稱重傳感器、速度傳感器、計(jì)量儀表和隔爆兼本安直流穩(wěn)壓電源5部分組成。一般為了方便統(tǒng)計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)。還會在煤礦調(diào)度室增加一套上位機(jī)軟件和打印機(jī)。礦用電子皮帶秤各組成部分均為本安型或隔爆兼本安型設(shè)計(jì)，可以工作在有爆炸性氣體或粉塵的危險(xiǎn)環(huán)境內(nèi)。計(jì)量儀表采集稱重傳感器和速度傳感器信號．運(yùn)算處理后經(jīng)過通訊模塊發(fā)送給上位機(jī)。計(jì)量儀表支持以太網(wǎng)和Rs485通訊方式，通過液晶顯示器和鍵盤完成人機(jī)交互。

2.電氣設(shè)計(jì)

計(jì)量儀表以STM32Fl03VB處理器為硬件核心，擴(kuò)展了以太網(wǎng)接口、RS485通訊接口、頻率采集、AD、開關(guān)量采集、實(shí)時時鐘、液晶顯示器、紅外遙控器接口和鍵盤。RS485通訊接口選用SN75LBC184，它具有較強(qiáng)的抗雷擊能力。對一些環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場，可直接與傳輸線相接而不需要任何外加保護(hù)元件．為了增強(qiáng)儀表的抗干擾能力．選用TLP521將處理器和SN75LBC184進(jìn)行隔離．選用DC／DC模塊IBO505將SN75LBC184的供電電源與儀表主電路電源隔離。D?！?)4為穩(wěn)壓二極管，D和D3的穩(wěn)壓值為12V，D2和D4的穩(wěn)壓值為7V，以保證將信號幅值限定在～7～l2V之間。提高抗過壓的能力【11。R：。是一個線路匹配電阻。

3.軟件設(shè)計(jì)

軟件基于C語言設(shè)計(jì)。采用IAREmbeddedWorkbench編譯環(huán)境，包括主程序設(shè)計(jì)、通訊程序設(shè)計(jì)、重量信號采集程序設(shè)計(jì)、紅外解碼設(shè)計(jì)、液晶顯示程序設(shè)計(jì)、開關(guān)量輸入程序設(shè)計(jì)、鍵盤程序設(shè)計(jì)等。計(jì)量儀表通過以太網(wǎng)和RS485通訊方式與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)，通過上位機(jī)軟件可以查詢計(jì)量儀表的產(chǎn)量記錄和計(jì)量參數(shù)。由于RS485對井下安裝線路要求比較低。而且不需要增加礦用交換機(jī)。所以大部分煤礦選用RS485通訊方式。RS485數(shù)據(jù)幀格式采用ASCII編碼方式，即將一位十六進(jìn)制數(shù)(如：Ox3E)分成2個字節(jié)的ASCII碼(0x33和0x45)傳輸pl。這種編碼方式可以避免數(shù)據(jù)幀有效段內(nèi)容出現(xiàn)與數(shù)據(jù)幀起始位或結(jié)束位一樣的字節(jié)。計(jì)量儀表的稱重傳感器接口采用并聯(lián)接入設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)重量信號采集電路的抗干擾能力。另外，與串聯(lián)設(shè)計(jì)相比．并聯(lián)接人設(shè)計(jì)可以避免因個別稱重傳感器損壞而導(dǎo)致計(jì)量儀表采集不到數(shù)據(jù)的問題。稱重傳感器采用5V供電。精度為2mV，、，，滿量程輸出為10mV。CS5532可測量的滿量程輸人信號的范圍由增益設(shè)定和VREF+、VREF一決定，計(jì)算公式為：((VREF+)一(VREF一))／(GxA)，其中G為增益放大器的系數(shù)．VREF+和VREF一分別為參考電壓的正和負(fù)，A的值由參考電壓選擇位VRS決定，當(dāng)VRS設(shè)為0時，=2，當(dāng)VRS設(shè)為1時，A=Im。重量信號采集電路參考電壓設(shè)計(jì)為2．5V，即VREF+為2。5V，VREF一為0V，CS5532初始化程序設(shè)定VRS為1，=1，增益G設(shè)置為256，所以CS5532可測量滿量程輸入范圍為2．5／256=9．7mV，因礦用電子皮帶秤根據(jù)最大流量選配稱重傳感器時都會有一定裕量，即礦用電子皮帶秤最大流量時稱重傳感器輸出不會超過9mV，所以CS5532的參數(shù)配置可以滿足礦用電子皮帶秤測量精度的要求。

4.安全設(shè)計(jì)

計(jì)量儀表采取了多種防爆措施，防爆型式是本質(zhì)安全型。計(jì)量儀表通訊回路采用齊納式安全柵電路將本安端和非本安端進(jìn)行隔離，如圖5所示。，選用10n、O．5W的金屬厚膜電阻．用于限制可能流過本安電路的電流，4只齊納二極管Z～Z：組成雙重過壓保護(hù)電路進(jìn)行限壓。在正常操作條件下，非本安端之間所加的電壓低于最高工作電壓Umax(更低于齊納二極管的擊穿電壓)，此時齊納二極管處于不導(dǎo)通狀態(tài)，除有極微小的漏電流以外，其為“開路”狀態(tài)，當(dāng)非本安端發(fā)生故障，例如混人高電壓時，使齊納二極管反向擊穿，呈“導(dǎo)通”狀態(tài)，此時齊納二極管把混入的高電壓限制在齊納電壓上131。因齊納二極管導(dǎo)通，其電流急劇上升，熔斷器瞬時熔斷，切斷了流向現(xiàn)場的高電壓。防止了高電壓引爆現(xiàn)場爆炸性物質(zhì)的危險(xiǎn)，保護(hù)了現(xiàn)場設(shè)備及人員的安全。為防止齊納二極管和走線短路。齊納二極管下面禁止布線，一方面保證系統(tǒng)的安全防爆特性．另一方面增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性MI。為防止檢修或替換影響本質(zhì)安全性能的任何單元，用WCC一87阻燃性環(huán)氧樹脂將安全柵全部灌封。WCC一87阻燃性環(huán)氧樹脂的組分樹脂(包括阻燃劑)和固化劑配比為100：2，粘度為950~100厘波，灌封部位應(yīng)除灰塵和雜質(zhì)，保持干燥，灌封料液面需超過安全柵3mnl，灌封后在室溫?cái)R置4h，再放人恒溫箱(8OoC)固化4h，灌封料表面須無凸起、裂紋和泡孔現(xiàn)象圈。

5結(jié)束語

計(jì)量儀表將信號采集、數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程傳輸和防爆技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中，在生產(chǎn)過程中，計(jì)量儀表電路板要涂覆至少兩次三防漆，以有效地防潮防塵防靜電。出廠前要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)．包括外觀及結(jié)構(gòu)檢查、主要技術(shù)指標(biāo)測試、工作穩(wěn)定性試驗(yàn)、電源波動能力試驗(yàn)、絕緣電阻測試和工頻耐壓試驗(yàn)。經(jīng)測試，計(jì)量儀表重量信號零點(diǎn)溫度性能為：<0．5IxV／~C，重量信號滿量程溫度性能：<15pptrdeC．重量信號線性度誤差：<0。02％F．S，經(jīng)國家防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)特定的電路分析測試認(rèn)證，設(shè)計(jì)本安參數(shù)為：U=5.8V，I=1．4A，Ll=0。

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