煤矿提升运输电机状态监测系统与上位机通讯技术研究

唐志刚

【摘要】 根据煤矿提升运输电机监测系统的特点，在分析煤矿安全生产形势基础上，结合数字信号处理器（DSP）研究煤矿提升运输电机与上位机之间的通讯技术，对DSP的SCI模块发送数据时的情况进行很详细介绍，并设计DSP与上位机通讯硬件接口电路，为煤矿提升运输电机监测系统通讯技术的发展奠定基础。

【关键词】 煤矿 电机 监测 SCI

随着国家对煤矿安全生产工作治理力度不断增加，煤矿安全生产情况不断好转，井下安全生产事故总量和百万吨死亡率不断下降。随着煤矿开采强度和深度的增加，井下开采环境变得越来越复杂，井下安全生产状况形势依然严峻。煤矿提升运输系统属于井下运输生产设备、输配电设备、煤和工作人员的唯一通道，是保障井下安全生产的屏障和支撑。电机是煤矿提升运输系统的动力来源，开展对煤矿提升运输电机状态监测系统与上位机之间通讯技术的研究对于实时掌握电机的运行状况，保障提升运输系统的安全和井下安全生产工作的顺利开展具有十分重要的意义。

一、煤矿提升运输电机监测系统

煤矿提升运输电机监测系统以数字信号处理器（DSP）为核心，利用DSP内部集成的SPI通讯模块实现监测系统与上位机之间的通讯。监测系统主要由高精度传感器、信号隔离和转换电路、DSP及上位机组成，其中高精度传感器用于监测煤矿提升运输电机的运行信息；信号隔离和转换电路用于将传感器的输出信号转换成DSP可以接收的信号，同时具有隔离功能；DSP用于对煤矿提升运输电机的变量进行计算和处理；上位机用于将煤矿提升运输电机的运行参数与数据库进行对比，判断电机的运行状态。监测系统工作过程：传感器的输出信号经过信号隔离和转换电路转换成DSP可接收的信号发送给DSP，DSP对信号进行处理后经过通讯电路传递给上位机。

二、通讯电路设计

煤矿提升运输电机状态监测系统与上位机之间通讯时采用串行通信技术，即利用DSP内部的串行通信接口模块（SCI）向上位机发送数据进行数据传输。SCI模块采用标准非归零数据格式，能够实现多CPU之间或同其他具有兼容数据格式SCI端口的外设进行数据通信。为了保证数据完整性，SCI模块对外接收到的数据进行间断、极性、超限和帧错误的检测。SCI发送信号的几点说明：（1）位TXENA变高，使能发送器发送数据；（2）写数据到SCITXBUF寄存器，从事发送器不能在为空，TXRDY位变低；（3）SCI发送数据到移位寄存器；（4）在TXRDY变高后，程序写第二个字符到SCITXBUF寄存器；（5）发送完第一个字符，开始将第二个字符移位到寄存器TXSHF；（6）位TXENA变低，禁止发送器发送数据，SCI结束当前字符的发送；（7）第二个字符发送完成，发送器变空准备发送下一个字符。通讯电路采用RS-232标准的驱动芯片SP3223EEY进行数据通信，由于该芯片和TMS320F2812均是+3.3V供电，所以二者相关引脚可直接连接，通信电路如图1所示。RS-232是美国电子工业协会（EIA）指定的一种串行总线的物理接口标准，此标准规定了串行通信中主控模板和从属模块之间的物理连接线路的机械、电气、功能和过程特性，两端都必须遵循的共同约定。其标准总线为25线，但实际中常用简化了的9线接口或者是本例中采用的3线（地线、发送线、接收线）传送的方式。

三、结束语

随着监测手段的进步和数据库技术的发展，电气设备状态监测和评估成为当今研究的热点。采用高精度传感器采集煤矿隔爆电机的运行状态信息，经过信号处理后反馈给DSP，结合DSP内部的SCI通讯模块将煤矿隔爆电机的运行参数发送给上位机。通讯系统结构简单、传输速率快、抗干扰能力强，为煤矿隔爆电机状态评估提供数据支撑。

参 考 文 献

[1] 王成元，夏加宽，孙宜标.现代电机控制技术[M].北京：機械工业出版社，2010.

[2] 刘卢杰， 机械自动化在煤矿中的应用[J].煤炭技术，2014，（3）106-108.

[3] 庞向坤.基于DSP的无刷直流电机实验系统的研究与设计[D].山东大学，2008.