矿用乳化液泵监控分站的设计与研发

摘要

乳化液泵监测监控对保障乳化液泵站自动运行和乳化液泵实时保护具有重要作用，现有煤矿井下用乳化液泵站监控系统主要采用集中控制模式和分布式控制模式两种，这两种监控系统存在如下缺陷：集中控制模式下，当集控中心出现故障时，整个系统会陷入瘫痪；基于全PLC的分布式控制模式存在乳化液泵监控分站体积大，运输和维护困难等难题。借鉴国内外最新技术，提出基于单片机的乳化液泵监控分站设计思路，并通过通信电路设计实现和乳化液泵站主站通讯，为采用PLC+单片机架构的分布式乳化液泵站监控系统奠定基础。
　　论文以无锡煤矿机械厂有限公司生产的BRW400/31.5型乳化液泵为对象，分析矿用乳化液泵监测监控的功能要求，在此基础上，进行乳化液泵监控分站的总体方案设计，涉及的内容包括开发平台、控制方式、监控参数、人机接口和通信等设计方案，构建基于单片机的乳化液泵监控分站完善的总体方案。
　　乳化液泵监控分站硬件设计方面：选择LPC1788单片机作为硬件平台的核心，硬件设计包括功能电路设计，信号采集电路设计和通讯电路设计三块。功能电路设计涵盖复位电路、时钟电路、电源电路、键盘电路等电路设计，信号采集电路设计了热电阻PT100、4-20mA电流和干接点三种信号的采集、转换电路；通讯电路的设计包括RS485通讯电路的设计和以太网通讯电路的设计。
　　乳化液泵监控分站的软件设计开发包括主程序设计、信号采集程序设计、LCD显示程序设计和键盘程序设计。对上述程序均进行了程序流程图设计和软件实现；通信程序设计方面：选择RS485通讯和以太网通讯两种通讯方式实现单片机分站与PLC主站通讯，单片机基于Modbus RTU协议的实现了通讯；使用Modbus TCP协议作为以太网通讯协议，实现了单片机和S7-300 PLC的通信。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外乳化液泵监测监控的现状与研究进展

1.3 本文主要研究内容

1.4 本章小结

第二章 乳化液泵监控分站总体方案设计

2.1 矿用乳化液泵组成及结构

2.2 矿用乳化液泵工作原理

2.3 乳化液泵监控分站功能要求

2.4 监控参数选择

2.5 系统方案设计

2.6 本章小结

第三章 乳化液泵监控分站硬件设计

3.1 乳化液泵监控分站硬件总体架构设计

3.2 嵌入式单片机选型

3.3 主要功能电路设计

3.4 数据采集电路设计

3.5 通讯电路设计

3.6 本章小结

第四章 乳化液泵监控分站软件设计与开发

4.1 主程序设计与开发

4.2 信号采集程序设计与开发

4.3 LCD屏显示设计与开发

4.4 键盘程序设计与开发

4.5 本章小结

第五章 乳化液泵分站与主站通讯设计

5.1 RS485通讯

5.2 以太网通讯

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要研究成果

6.2 展望

参考文献

致谢

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