常州迪泰科特测控设备有限公司
KJ350-F1矿用本安型监控分站
使用说明书
执行标准： Q/DM036-2011
版
本 号： 第二版
出版日期： 2012年11月19日
感谢您选购本产品！为了保证安全并获得最佳效能，安装、使用产品前，请详细阅读本使用说明书并妥善保管，以备今后参考。
KJ350-F1矿用本安型监控分站使用说明书
1 概述
KJ350-F1矿用本安型监控分站（以下简称分站）可挂接多种传感器，能对井下多种环境参数诸如瓦斯、风速、一氧化碳、负压、设备开停状态等进行连续监测，具有多通道、多制式的信号采集功能和通信功能，通过井下通信网络能及时将监测到的各种环境参数、设备状态传送到地面中心站，并执行中心站发出的各种命令，及时发出报警和断电控制信号。 本产品执行常州迪泰科特测控设备有限公司企业标准《Q/DM036-2011》。 2 适应的环境条件
a) 工作温度: 0℃～40℃ ；
b) 湿度: ≤98%（25℃时）； c) 大气压力: 80kPa～116kPa ；
d) 机械环境: 无显著震动和冲击的场合； e) 含有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下。 3 基本功能
3.1 分站具有与传输接口双向通信及工作状态指示功能。
3.2 分站具有甲烷、风速、风压、一氧化碳、温度等频率型模拟量采集及显示功能。 3.3 分站具有馈电状态、风筒开关、风门开关、烟雾等开关量采集及显示功能。 3.4 分站具有累计量采集及显示功能。
3.5 分站具有控制（含断电和声光报警，声光报警可由传感器或声光报警器完成）功能。
a) 甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能：（由分站、传感器、声光报警器、断电器组合完成）
1) 甲烷浓度达到或超过报警浓度时，声光报警；
2) 甲烷浓度达到或超过断电浓度时，切断被控设备电源并闭锁。甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁；
3) 与闭锁有关的设备未投入正常运行或故障时，应切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁。当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁；
b) 甲烷风电闭锁功能：（由分站、传感器、声光报警器、断电器组合完成）
1） 掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.0%CH4时，声光报警；掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.5%CH4时，切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面甲烷浓度低于1.0%CH4时，自动解锁；
2）掘进工作面回风流中的甲烷浓度达到或超过1.0%CH4时，声光报警、切断掘进巷道
内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于1.0%CH4时，自动解锁；
3）被串掘进工作面入风流中的甲烷浓度达到或超过0.5%CH4时，声光报警、切断被串
掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当被串掘进工作面甲烷浓度低于0.5%CH4时，自动解锁；
4）局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，声光报警、切断供风区域的全部非
本质安全型电气设备的电源并闭锁；当局部通风机或风筒恢复正常工作时，自动解锁；
5）局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%CH4，对局部通风
机进行闭锁使之不能起动，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人式解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1.5%CH4时，自动解锁。
6）与闭锁控制有关的设备（含分站、甲烷传感器、设备开停传感器电源、电源、断电
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地址：[213022]江苏省常州市新北区新竹二路(常州电子科技产业园) Tel:0519-85489202 Fax:0519-85486389 Web：www.detkit.com
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控制器、电缆、接线盒等）故障或断电时，声光报警、切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；与闭锁控制有关的设备接通电源1分钟内，继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。
3.6 分站具有初始化参数设置和掉电保护功能。初始化参数可通过中心站软件输入和修改。 3.7 分站具有备用电源，当电网停电后，能对甲烷、风速、风压、一氧化碳、局部通风机开停、风筒状态等主要监控量能继续监控。 4 主要技术指标
4.1 防爆形式：矿用本质安全型，防爆标志：ExibIMb。 4.2 工作电源
a) 工作电压：直流11V～13V； b) 工作电流：≤300mA。 4.3 输入的信号制式 4.3.1 模拟量
a) 200Hz～1000Hz频率型信号，输出高电平时不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3ms； b) 1200Hz～2000Hz频率型信号，输出高电平时不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.15ms。 4.3.2 开关量
电流型信号：1mA/5mA。默认电流≤1.5mA时表示为停，电流≥4mA时表示为开。 4.3.3 数字量
a) 传输口数量：1路；
b) 传输方式：主从式、半双工、RS485、双极性； c) 传输速率：2400bps；
d) 传输信号工作电流峰峰值：不大于150mA； e) 传输信号工作电压峰峰值：2V～12V；
2
f) 最大传输距离：2km(使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm)。 4.3.4 控制量
电平型信号：输出高电平时不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V。 4.3.5 累计量
输出高电平时不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于0.5V，其正、负脉冲宽度不应小于0.3s，正、负脉冲的转换时间不大于5ms。 4.4 模拟量输入处理误差不大于0.5%。 4.5 累计量输入处理误差不大于0.5%。 4.6 最大监控容量
分站的最大监控容量信息见下表1。
表1 KJ350-F1矿用本安型监控分站的最大监控容量信息表
模拟量信号/开关量信号输入口 (通过中心站软件设置可以互相转换) 信号采集输入口 数字量信号输入口 累计量信号输入口 8路 1路 1路 - 2 -
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断电控制输出口 对传输接口的通讯端口 断电控制输出口 RS-485通信口 5路 1路 4.7 控制执行时间
分站甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间不大于2s 。 4.8 分站与传输接口的传输
a) 传输口数量：1路；
b) 传输方式：主从式、半双工、RS485、双极性； c) 传输速率：2400bps；
d) 传输信号工作电流峰峰值：不大于150mA； e) 传输信号工作电压峰峰值：2V～12V；
2
f) 分站与传输接口的传输距离：≥10 km(使用MHYVP 1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm)。 4.9 分站与传感器和执行器的最大传输距离
2
≥2km，(使用MHYVP 1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm) 。 5 主要结构特征与工作原理
5.1外形尺寸及重量
a) 外形尺寸(如下图1，长×宽×高)：315mm×215mm×97 mm。 b) 整机重量：5 kg。
图1监控分站外形图
5.2 工作原理
本安电源
控制电路
看门狗电路
显示电路 红外遥控 电路 单片机 数据采集 电路 数据存储电路 图2 分站电路原理框图
通信电路 本分站是一个以89C55单片机为核心的微型计算机系统。可为井下所挂接的各种传感器、断电器提供工作电源；也可以采集各传感器的实测参数，设备运行状况、开停状态并通过工业网络快速向地面的系统中心站传送巡检参数；执行地面中心站发往井下的各种控制命令；对异常状况进行断电控制。其原理框图如图2所示，主要由单片机、看门狗自动复位、参数保存、
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输入数据采集、控制输出、通讯数值及状态显示、隔离电流、手动设置等电路组成。
工作时，首先根据分站各输入通道上所挂接的传感器类型，通过网络方式接收地面中心站初始化数据对分站的各个通道分别进行定义、设置（也可用红外遥控器就地手动完成）。工作中，分站通过数据采集电路对输入通道进行不间断的循环信号采集，使系统内部的各模拟开关根据设置、定义的指令自动切换到相应的转换电路上。当分站对挂接各类传感器的输入通道进行连续、不间断数据采集时，来自传感器的频率或电流信号在经过相应的变换后进入施密特整形及分频电路进行二次处理，最后送89C55定时器T0口供单片机进行采集、运算、分析、判断。 5.2.1 89C55CPU中央处理单元
KJ350-F1矿用本安型监控分站采用的是ATMEL公司生产的89C55WD大容量存储单片机。芯片内有256个字节的RAM，20K程序存储器在也在片内，共有64K数据字节的地址空间，8位数据总线，低8位地址总线与数据线分时共用。地址线A0—A12提供片外数据存储器地址。 5.2.2 看门狗自动复位电路
以大规模集成电路5045为主体的看门狗电路单元在工作中的主要功能是看护分站的电源及程序运行情况，当出现电源电压过低或因意外造成分站程序跑飞时，及时向单片机输出复位信号使之自动复位，恢复正常工作。 5.2.3 参数保存单元
本单元主要用于设置参数和保存初始化参数，由存储量512字节、擦写次数100000次的带电可擦除芯片5045构成。所需的输入输出数据及时钟皆由单片机的P1.0、P1.1、P1.6、P1.7提供，掉电后，数据可保存时间超过2年。 5.2.4 输入数据采集单元
数据采集电路共8个通道，分别由取样电阻、滤波及限幅保护、跟随器、模拟多路选择开关、信号变换、整形、二分频、光电隔离等电路组成。通过跳线设置，它可支持200 Hz -1000 Hz，200 Hz-2000 Hz，1 mA/5 mA，4 mA/20 mA等信号制式。由89C55单片机控制相应的4051多路选择开关和4066选择开关进行输入通道和信号制式的切换，频率型信号直接经过74HC14施密特整形电路、74HC74D触发器二分频电路、光电隔离电路进入单片机的定时器输入端；非频率型信号需经过LM331进行V/F变换，再经过74HC14施密特整形电路、74HC74D触发器二分频电路、光电隔离电路进入单片机的定时器输入端。 5.2.5 控制输出单元
KJ350-F1矿用本安型监控分站共有C1、C2、C3、C4、C5五路控制输出。工作时，控制信号分别由81C55的I/O口PB并行输出，经7404反相器反相后，驱动外接断电器中的继电器完成对用电设备的断电控制。 5.2.6 通讯单元
分站支持RS485口数据传输,可以直接接传输接口或者交换机将数据传输到地面中心站。 5.2.7 显示单元
显示采用多位数码管显示，可以显示所挂接的传感器的通道号、传感器的类型、工作状态及实测参数。另外还具有LED指示电路，能实时指示分站各通道的控制状态、交流电的供电状态、分站的通讯状态及输入分站的信号制式和各路电源的工作情况。 5.2.8 初始化设置单元
分站的初始化设置除了可在系统地面中心站用软件对分站进行定义设置外，还可以通过我公司的FYF3型遥控发送器对分站进行就地手动初始化。 5.2.9 电源隔离单元
分站采用隔离的电源独立供电。电源电路主要由稳压和DC/DC隔离电路组成，主要功能是
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