第七章礦用分站礦用信息傳輸接口與礦用電源第一節(jié)礦用分站第二節(jié)礦用信息傳輸接口第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器第四節(jié)礦用電源復(fù)習(xí)思考題第七章礦用分站礦用信息傳輸接口與礦用電源第一節(jié)礦用分1第一節(jié)礦用分站礦用分站是煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要設(shè)備，接受來(lái)自傳感器的信號(hào)，并按約定的復(fù)用方式遠(yuǎn)距離傳送給傳輸接口，同時(shí)接收來(lái)自傳輸接口的多路復(fù)用信號(hào)，具有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理能力，能夠控制執(zhí)行器工作的設(shè)備。第一節(jié)礦用分站礦用分站是煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要設(shè)備，2第一節(jié)礦用分站一、礦用分站的構(gòu)成及其工作原理礦用分站一般由模擬量輸入接口、開(kāi)關(guān)量輸入接口、開(kāi)關(guān)量輸出接口、串行數(shù)字街口、模擬量輸出接口、系統(tǒng)接口、信息處理與存儲(chǔ)單元、顯示單元、報(bào)警單元、穩(wěn)壓電路等組成,第一節(jié)礦用分站一、礦用分站的構(gòu)成及其工作原理3第一節(jié)礦用分站如圖7-1所示。第一節(jié)礦用分站如圖7-1所示。4第一節(jié)礦用分站（1）模擬量輸入接口將甲烷等模擬量傳感器輸出的頻率型（或電流型、電壓型）模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送信息處理與存儲(chǔ)單元，并有本質(zhì)安全防爆隔爆、抗電磁干擾等功能。模擬量輸入接口通常由光電耦合器、頻率/數(shù)字（F/D）轉(zhuǎn)換器和濾波電路等組成。第一節(jié)礦用分站（1）模擬量輸入接口將甲烷等模擬量傳感器5第一節(jié)礦用分站（2）開(kāi)關(guān)量輸入接口通常由用于本質(zhì)安全防爆隔離和抗干擾隔離的光電耦合器和濾波電路等組成，將設(shè)備開(kāi)停等開(kāi)關(guān)量傳感器輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)隔離后送信息處理與存儲(chǔ)單元。第一節(jié)礦用分站（2）開(kāi)關(guān)量輸入接口通常由用于本質(zhì)安全防6第一節(jié)礦用分站（3）開(kāi)關(guān)量輸出接口一般由光電耦合器等電路組成，將信息處理與存儲(chǔ)單元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出至斷電控制器等執(zhí)行器。部分分站的開(kāi)關(guān)量輸出接口可用作頻率型模擬量輸出接口。第一節(jié)礦用分站（3）開(kāi)關(guān)量輸出接口一般由光電耦合器等電7第一節(jié)礦用分站（4）模擬量輸出接口一般由光電耦合器、數(shù)/模（A/D）轉(zhuǎn)換器、濾波器等組成，將信息處理與存儲(chǔ)單元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并具有本質(zhì)安全隔離和抗干擾功能。第一節(jié)礦用分站（4）模擬量輸出接口一般由光電耦合器、數(shù)8第一節(jié)礦用分站（5）串行數(shù)字接口由光電耦合器、濾波器、放大器等組成；將數(shù)字式傳感器輸出的串行數(shù)字信號(hào)隔離后送信息處理與存儲(chǔ)單元；將信息處理與存儲(chǔ)單元輸出的數(shù)字信號(hào)隔離放大后送數(shù)字執(zhí)行器。第一節(jié)礦用分站（5）串行數(shù)字接口由光電耦合器、濾波器、9第一節(jié)礦用分站（6）系統(tǒng)傳輸接口由光電耦合器、濾波器、放大器等組成；接收系統(tǒng)傳輸接口輸出的串行數(shù)字信號(hào)隔離后送信息處理與存儲(chǔ)單元；將信息處理與存儲(chǔ)單元輸出的串行數(shù)字信號(hào)隔離放大后送數(shù)字式執(zhí)行器。第一節(jié)礦用分站（6）系統(tǒng)傳輸接口由光電耦合器、濾波器、10第一節(jié)礦用分站（7）顯示單元由顯示電路和驅(qū)動(dòng)電路組成，用于分站電源指示、通信指示、故障指示、光報(bào)警、模擬量和開(kāi)關(guān)量顯示等。第一節(jié)礦用分站（7）顯示單元由顯示電路和驅(qū)動(dòng)電路組成，11第一節(jié)礦用分站（8）報(bào)警單元由光報(bào)警和聲報(bào)警兩部分組成。聲光報(bào)警也可以外接聲光報(bào)警器，也可以由顯示單元完成光報(bào)警功能。第一節(jié)礦用分站（8）報(bào)警單元由光報(bào)警和聲報(bào)警兩部分組成12第一節(jié)礦用分站（9）信息處理與存儲(chǔ)單元一般由單片機(jī)和外圍電路組成，完成多路信號(hào)復(fù)用傳輸、信號(hào)輸入/輸出、數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行器控制等功能。第一節(jié)礦用分站（9）信息處理與存儲(chǔ)單元一般由單片機(jī)和外13第一節(jié)礦用分站（10）穩(wěn)壓電路將隔爆兼本質(zhì)安全型直流電源遠(yuǎn)距離供給的非穩(wěn)定直流電源穩(wěn)定為可供分站使用的直流穩(wěn)壓電源。第一節(jié)礦用分站（10）穩(wěn)壓電路將隔爆兼本質(zhì)安全型直流電14第一節(jié)礦用分站二、礦用分站的主要功能1.通信功能分站具有與傳輸接口雙向通信及工作狀態(tài)指示功能。第一節(jié)礦用分站二、礦用分站的主要功能15第一節(jié)礦用分站2.數(shù)據(jù)采集、顯示功能分站具有模擬量采集功能，模擬量輸入信號(hào)優(yōu)先采用數(shù)字信號(hào)和頻率型模擬信號(hào)。具有甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度等模擬量采集和顯示功能。第一節(jié)礦用分站2.數(shù)據(jù)采集、顯示功能16第一節(jié)礦用分站分站具有開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集及顯示功能。具有饋電狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)、煙霧等開(kāi)關(guān)量采集和顯示功能。3.控制功能分站具有甲烷濃度超限聲光報(bào)警、斷電/復(fù)電控制功能及甲烷風(fēng)電閉鎖功能。第一節(jié)礦用分站分站具有開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集及顯示功能。具有饋電17第一節(jié)礦用分站（1）甲烷濃度超限聲光報(bào)警和斷電/復(fù)電控制功能。甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)報(bào)警濃度時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警。甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)斷電濃度時(shí)，切斷被控設(shè)備電源并閉鎖，甲烷濃度低于復(fù)電濃度時(shí)，自動(dòng)解除閉鎖。第一節(jié)礦用分站（1）甲烷濃度超限聲光報(bào)警和斷電/復(fù)電控18第一節(jié)礦用分站與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運(yùn)行或故障時(shí)，應(yīng)切斷該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全電氣設(shè)備的電源并閉鎖。當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并運(yùn)行穩(wěn)定后，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運(yùn)行或故障時(shí)19第一節(jié)礦用分站（2）甲烷風(fēng)電閉鎖功能。掘進(jìn)工作面甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)1.0%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警；達(dá)到或超過(guò)1.5%時(shí)，切斷掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)掘進(jìn)工作面甲烷濃度低于1.0%時(shí)，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站（2）甲烷風(fēng)電閉鎖功能。掘進(jìn)工作面甲烷濃20第一節(jié)礦用分站掘進(jìn)工作面回風(fēng)流的甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)1.0%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)切斷掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)掘進(jìn)工作面回風(fēng)流甲烷濃度低于1.0%時(shí)，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站掘進(jìn)工作面回風(fēng)流的甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)1.021第一節(jié)礦用分站被串掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)流中甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)0.5%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)切斷被串掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)被串掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)流甲烷濃度低于0.5%時(shí)，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站被串掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)流中甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)022第一節(jié)礦用分站局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或風(fēng)筒風(fēng)量低于規(guī)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)切斷供風(fēng)區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)或風(fēng)筒恢復(fù)正常通風(fēng)時(shí)，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或風(fēng)筒風(fēng)量低于規(guī)定值時(shí)，23第一節(jié)礦用分站與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備（分站、電源、甲烷傳感器、設(shè)備開(kāi)停傳感器、斷電控制器等）故障或斷電時(shí)，切斷該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖。當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備接通電源1min內(nèi)，應(yīng)繼續(xù)閉鎖該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源。當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并穩(wěn)定運(yùn)行后，自動(dòng)解除閉鎖。嚴(yán)禁對(duì)局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行故障閉鎖控制。第一節(jié)礦用分站與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備（分站、電源、甲烷傳感24第一節(jié)礦用分站4.初始化參數(shù)設(shè)置功能分站具有初始化參數(shù)設(shè)置和掉電保護(hù)功能。初始化參數(shù)可通過(guò)主站或編程器輸入和修改。5.自診斷及故障指示功能分站具有自診斷和故障指示功能。第一節(jié)礦用分站4.初始化參數(shù)設(shè)置功能25第一節(jié)礦用分站6.備用電源功能分站具有備用電源或外接備用電源。當(dāng)電網(wǎng)停電后，能對(duì)甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)停、風(fēng)筒狀態(tài)等主要監(jiān)控量繼續(xù)監(jiān)控。第一節(jié)礦用分站6.備用電源功能26第一節(jié)礦用分站三、礦用分站的主要技術(shù)要求1.模擬量模擬量數(shù)字信號(hào)應(yīng)符合《煤礦礦用信息傳輸裝置》（MT/T899-2000）等有關(guān)規(guī)定。第一節(jié)礦用分站三、礦用分站的主要技術(shù)要求27第一節(jié)礦用分站頻率型信號(hào)應(yīng)符合下列要求：頻率范圍為200～2000Hz；在整個(gè)頻率范圍內(nèi)其正脈沖和負(fù)脈沖均不得小于0.3ms；有源輸出高電平應(yīng)不小于+0.3V(輸出電流為2mA時(shí))；有源輸出低電平應(yīng)不大于+0.5V(輸出電流為2mA時(shí))；無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100kΩ；無(wú)源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5V。第一節(jié)礦用分站頻率型信號(hào)應(yīng)符合下列要求：頻率范圍為20028第一節(jié)礦用分站電流型信號(hào)范圍：1～5mA或4～20mA。2.開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量數(shù)字信號(hào)應(yīng)符合《煤礦礦用信息傳輸裝置》（MT/T899-2000）等有關(guān)規(guī)定。第一節(jié)礦用分站電流型信號(hào)范圍：1～5mA或4～20m29第一節(jié)礦用分站采用雙電平和無(wú)源輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)應(yīng)符合下列要求：有源輸出高電平應(yīng)不小于+3V(輸出電流為2mA時(shí))，有源輸出低電平應(yīng)不大于+0.5V(輸出電流為2mA時(shí))。無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100kΩ，無(wú)源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5V。第一節(jié)礦用分站采用雙電平和無(wú)源輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)應(yīng)符合下列30第一節(jié)礦用分站3.模擬量輸入與輸出處理誤差模擬量輸入與輸出處理誤差應(yīng)不大于0.5%。4.系統(tǒng)信號(hào)傳輸分站與傳輸接口、分站與分站之間信號(hào)傳輸應(yīng)符合《煤礦礦用信息傳輸裝置》（MT/T899-2000）等有關(guān)規(guī)定。第一節(jié)礦用分站3.模擬量輸入與輸出處理誤差31第一節(jié)礦用分站5.控制執(zhí)行時(shí)間控制執(zhí)行時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足有關(guān)要求。安全監(jiān)控分站甲烷濃度超限斷電及甲烷風(fēng)電閉鎖的控制執(zhí)行時(shí)間不大于2s。6.調(diào)節(jié)執(zhí)行時(shí)間調(diào)節(jié)執(zhí)行時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足有關(guān)要求。第一節(jié)礦用分站5.控制執(zhí)行時(shí)間32第一節(jié)礦用分站7.最大傳輸距離傳感器及執(zhí)行器至分站之間的最大傳輸距離應(yīng)不小于2km；分站至傳輸接口、分站至分站之間的最大傳輸距離不小于10km。第一節(jié)礦用分站7.最大傳輸距離33第一節(jié)礦用分站8.最大監(jiān)控容量分站所能接入的傳感器、執(zhí)行器的數(shù)量宜在2、4、8、16、32、64、128中選取。9.備用電源連續(xù)工作時(shí)間電網(wǎng)停電后，備用電源連續(xù)工作時(shí)間不應(yīng)小于2h。第一節(jié)礦用分站8.最大監(jiān)控容量34第二節(jié)礦用信息傳輸接口礦用信息傳輸接口接收分站遠(yuǎn)距離發(fā)送的信號(hào)并送主機(jī)處理，接收主機(jī)信號(hào)并送相應(yīng)分站。傳輸接口還具有控制分站的發(fā)送與接收，多路復(fù)用信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，系統(tǒng)自檢等功能。第二節(jié)礦用信息傳輸接口礦用信息傳輸接口接收分站遠(yuǎn)距離發(fā)送35第二節(jié)礦用信息傳輸接口一、礦用信息傳輸接口的組成及工作原理礦用信息傳輸接口由系統(tǒng)通信電路、主機(jī)通信電路、信息處理電路、顯示電路、雙機(jī)切換電路和電源等組成，第二節(jié)礦用信息傳輸接口一、礦用信息傳輸接口的組成及工作36第二節(jié)礦用信息傳輸接口如圖7-2所示。第二節(jié)礦用信息傳輸接口如圖7-2所示。37第二節(jié)礦用信息傳輸接口（1）系統(tǒng)通信電路負(fù)責(zé)與分站雙向串行數(shù)字通信，并具有本質(zhì)安全防爆隔離功能。系統(tǒng)通信電路通常由光電耦合器、整形電路、濾波電路和放大電路等組成。（2）主機(jī)通信電路負(fù)責(zé)與主機(jī)雙向串行數(shù)字通信。第二節(jié)礦用信息傳輸接口（1）系統(tǒng)通信電路負(fù)責(zé)與分站雙向38第二節(jié)礦用信息傳輸接口（3）顯示電路用來(lái)指示電源、系統(tǒng)通信狀態(tài)、主機(jī)通信狀態(tài)、主/備機(jī)工作狀態(tài)等。（4）信息處理電路用來(lái)系統(tǒng)通信管理、主機(jī)通信管理、雙機(jī)切換控制等。第二節(jié)礦用信息傳輸接口（3）顯示電路用來(lái)指示電源、系統(tǒng)39第二節(jié)礦用信息傳輸接口二、礦用信息傳輸接口的基本功能（1）通信功能。信息傳輸接口具有與分站、主機(jī)等設(shè)備雙向通信和指示功能。（2）診斷功能。信息傳輸接口具有故障診斷和指示功能。第二節(jié)礦用信息傳輸接口二、礦用信息傳輸接口的基本功能40第二節(jié)礦用信息傳輸接口（3）雙機(jī)切換功能。信息傳輸接口具有支持系統(tǒng)的雙機(jī)切換（自動(dòng)和手動(dòng)）功能并有相應(yīng)的指示。（4）防雷電。信息傳輸接口有防雷措施。第二節(jié)礦用信息傳輸接口（3）雙機(jī)切換功能。信息傳輸接口41第二節(jié)礦用信息傳輸接口（5）電源指示。信息傳輸接口具有電源指示功能。（6）輸入輸出信號(hào)。信息傳輸接口具有本安與非本安全隔離功能的接口與分站通信的輸入、輸出信號(hào)為本質(zhì)安全信號(hào)。第二節(jié)礦用信息傳輸接口（5）電源指示。信息傳輸接口具有42第二節(jié)礦用信息傳輸接口三、礦用傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)要求1.最大傳輸距離接口至分站間最大傳輸距離不小于10km，獨(dú)立設(shè)備的接口至主機(jī)之間最大傳輸距離不小于5m。2.最大監(jiān)控容量接口所能接入的分站的數(shù)量宜在8、16、32、64、128中選取。第二節(jié)礦用信息傳輸接口三、礦用傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)要求43第二節(jié)礦用信息傳輸接口3.系統(tǒng)信號(hào)傳輸接口與分站之間信號(hào)的傳輸應(yīng)符合《煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求》（MT209—1990）的有關(guān)規(guī)定。接口與主機(jī)之間應(yīng)采用串行數(shù)字信號(hào)傳輸、通用標(biāo)準(zhǔn)接口，并符合有關(guān)規(guī)定。網(wǎng)絡(luò)接口采用標(biāo)準(zhǔn)接口，并符合有關(guān)規(guī)定。第二節(jié)礦用信息傳輸接口3.系統(tǒng)信號(hào)傳輸44第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備。傳感器輸出信號(hào)有電壓型、電流型、頻率型和數(shù)字型等，為將各種輸出信號(hào)的傳感器接入分站，需使用礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)45第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器一、礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器的組成及工作原理礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器通常由模擬信號(hào)輸入電路、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入電路、模擬信號(hào)輸出電路、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出電路、數(shù)字信號(hào)輸入/輸出電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、顯示電路和電源等組成，第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器一、礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器的組成及工作46第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器一、礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器的組成及工作原理礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器通常由模擬信號(hào)輸入電路、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入電路、模擬信號(hào)輸出電路、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出電路、數(shù)字信號(hào)輸入/輸出電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、顯示電路和電源等組成，第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器一、礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器的組成及工作47第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器如圖7-3所示。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器如圖7-3所示。48第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（1）模擬信號(hào)輸入電路具有放大、光電隔離等功能，可以輸入電壓型、電流型和頻率型模擬信號(hào)。（2）開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入電路具有整形、光電隔離等功能。（3）模擬信號(hào)輸出電路具有驅(qū)動(dòng)、光電隔離等功能，通常輸出頻率型信號(hào)，也可以輸出電流型和電壓型信號(hào)。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（1）模擬信號(hào)輸入電路具有放大、光49第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（4）開(kāi)關(guān)輸出電路具有驅(qū)動(dòng)、光電隔離等功能。（5）數(shù)字信號(hào)輸入/輸出電路具有放大、光電隔離、驅(qū)動(dòng)等功能。該電路通常有RS-485、CAN、PROFIBUS、LANWORS、以太網(wǎng)等多種接口。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（4）開(kāi)關(guān)輸出電路具有驅(qū)動(dòng)、光電隔50第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（6）信號(hào)轉(zhuǎn)換電路通常由單片機(jī)及外圍電路組成。對(duì)于復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換，可以采用專(zhuān)用芯片等完成各種信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。（7）顯示電路完成工作狀態(tài)、通信、輸入、輸出、電源等指示。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（6）信號(hào)轉(zhuǎn)換電路通常由單片機(jī)及外51第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器二、礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要功能1.轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換器應(yīng)具有下列信號(hào)轉(zhuǎn)換功能之一或其組合功能：（1）將頻率型、電流型、電壓型模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的功能第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器二、礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要功能52第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（2）將電流型、電壓型模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率型模擬量信號(hào)的功能。（3）將開(kāi)關(guān)量信號(hào)與數(shù)字信號(hào)量相互轉(zhuǎn)換的功能。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（2）將電流型、電壓型模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)53第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（4）將RS-485、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)信號(hào)等數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換功能。（5）其他信號(hào)轉(zhuǎn)換。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（4）將RS-485、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線54第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器2.自診斷功能轉(zhuǎn)換器具有自診斷功能，并具有電源指示和故障指示等工作狀態(tài)指示。3.信號(hào)輸入/輸出功能用于爆炸性環(huán)境的轉(zhuǎn)換器的輸入、輸出信號(hào)是本質(zhì)安全的。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器2.自診斷功能55第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器三、礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)要求1.模擬量模擬量數(shù)字信號(hào)應(yīng)符合《煤礦用信息傳輸裝置》（MT/T899—2000）等有關(guān)規(guī)定。頻率型信號(hào)應(yīng)符合下列要求：①頻率范圍為200～1000Hz。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器三、礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)要求56第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器②在整個(gè)頻率范圍內(nèi)其正脈沖和負(fù)脈沖寬度不得小于0.3ms。③有源輸出高電平電壓不小于+3.0V(輸出電流為2mA時(shí)）。④有源輸出低電平電壓應(yīng)不大于+0.5V(輸出電流為2mA時(shí))。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器②在整個(gè)頻率范圍內(nèi)其正脈沖和負(fù)脈沖57第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器⑤無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100kΩ。⑥無(wú)源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5V(電流為2mA時(shí))。電流型信號(hào)范圍：1～5mA或4～20mA。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器⑤無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于58第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器2.開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量數(shù)字信號(hào)應(yīng)符合《煤礦用信息傳輸裝置》（MT/T899—2000）的有關(guān)規(guī)定。采用雙電平和無(wú)源輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)應(yīng)符合下列要求：第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器2.開(kāi)關(guān)量59第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器①有源輸出高電平電壓應(yīng)不小于+3.0V(輸出電流為2mA時(shí)),有源輸出低電平電壓應(yīng)不大于+0.5V(輸出電流為2mA時(shí))。②無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100kΩ，無(wú)源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5V(電流為2mA時(shí))。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器①有源輸出高電平電壓應(yīng)不小于+3.60第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器3.模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換處理誤差模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換處理誤差應(yīng)不大于0.5%。4.轉(zhuǎn)換時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)不大于2s。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器3.模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換處理誤差61第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器5.最大容量信號(hào)轉(zhuǎn)換器接入傳感器和執(zhí)行器的數(shù)量宜在1、2、4、8、16、32、64、128中選取。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器5.最大容量62第四節(jié)礦用電源一、礦用電源1.礦用電源及分類(lèi)礦用電源是指礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)裝置所使用的電源及檢測(cè)裝置（如甲烷濃度超限斷電儀、甲烷風(fēng)電閉鎖裝置等）的供電電源。第四節(jié)礦用電源一、礦用電源63第四節(jié)礦用電源礦用電源一般要求是隔爆兼本質(zhì)安全型的直流電源。為了保證井下電網(wǎng)停電后，維持安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)正常工作時(shí)間不少于2h，還需要配備備用電源。第四節(jié)礦用電源礦用電源一般要求是隔爆兼本質(zhì)安全型的直流電64第四節(jié)礦用電源煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的電源一般為隔爆兼本質(zhì)安全型或者為澆封兼本質(zhì)安全型。礦用電源的輸入與輸出之間必須進(jìn)行電氣隔離，一般采用降壓變壓器進(jìn)行電氣隔離。為保證本質(zhì)安全型防爆電源在正常工作條件下和規(guī)定的故障狀態(tài)下所產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能引起瓦斯煤塵爆炸，本質(zhì)安全型電源的限流或恒流、限壓或穩(wěn)壓等保護(hù)環(huán)節(jié)必須設(shè)置雙重化或三重化保護(hù)功能。第四節(jié)礦用電源煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的電源一般為隔爆兼本質(zhì)65第四節(jié)礦用電源煤礦井下供電電網(wǎng)的電壓波動(dòng)范圍較大，負(fù)載的變化也較大。為了減小礦用電源的體積和質(zhì)量，就必須減小電源的功耗，這需要提高電源的工作效率，要求礦用電源必須是高效率的。第四節(jié)礦用電源煤礦井下供電電網(wǎng)的電壓波動(dòng)范圍較大，負(fù)載的66第四節(jié)礦用電源采掘、運(yùn)輸?shù)染略O(shè)備具有功率大、啟（制）動(dòng)頻繁、供電距離遠(yuǎn)，容易造成井下供電電網(wǎng)的波動(dòng)范圍較大。因此，要求礦用電源具有適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大的能力，在75%～110%的輸入交流電變化范圍內(nèi)能正常工作。第四節(jié)礦用電源采掘、運(yùn)輸?shù)染略O(shè)備具有功率大、啟（制）動(dòng)67第四節(jié)礦用電源井下潮濕、粉塵濃度大，且常有頂板冒落、機(jī)械碰撞等事故發(fā)生，這些會(huì)造成負(fù)載或電纜短路。因此，礦用電源要有短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等功能，同時(shí)要防潮、防水、防塵、防霉、防腐。若發(fā)生短路或斷路等故障，在故障排除后，電源應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)供電。第四節(jié)礦用電源井下潮濕、粉塵濃度大，且常有頂板冒落、機(jī)械68第四節(jié)礦用電源2.礦用電源的功能（1）電源指示功能。即具有輸入、輸出電源指示功能。（2）保護(hù)功能。即具有雙重化的限流、限壓和短路保護(hù)功能，故障撤銷(xiāo)后能自動(dòng)恢復(fù)。第四節(jié)礦用電源2.礦用電源的功能69第四節(jié)礦用電源（3）其他功能。即具有備用蓄電池的直流電源應(yīng)具備電源指示功能；采用浮充充電方式，并具有防過(guò)充、過(guò)放保護(hù)；在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定轉(zhuǎn)換時(shí)間、工作時(shí)間和充電時(shí)間。3.礦用電源的主要技術(shù)要求（1）交流額定輸入電壓，宜同時(shí)滿(mǎn)足127V和220V輸入，也可在127V、220V、380V、660V、1140V中選取。第四節(jié)礦用電源（3）其他功能。即具有備用蓄電池的直流電70第四節(jié)礦用電源（2）最小輸出電壓，應(yīng)能滿(mǎn)足受電設(shè)備正常工作的需要，并在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定。（3）額定工作電流，應(yīng)能滿(mǎn)足受電設(shè)備正常工作的需要，并在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定。（4）周期與隨機(jī)偏移，線性電源不小于50mV，開(kāi)關(guān)電源不小于250mV。第四節(jié)礦用電源（2）最小輸出電壓，應(yīng)能滿(mǎn)足受電設(shè)備正常71第四節(jié)礦用電源二、礦用直流電源的組成及其工作原理1.礦用直流線性電源礦用直流線性電源具有穩(wěn)定度高、負(fù)載穩(wěn)定度高、輸出紋波電壓小、瞬態(tài)響應(yīng)速度快、線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、沒(méi)有開(kāi)關(guān)干擾等優(yōu)點(diǎn)。一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路、雙/多重化限流限壓電路等組成，第四節(jié)礦用電源二、礦用直流電源的組成及其工作原理72第四節(jié)礦用電源如圖7-4所示。第四節(jié)礦用電源如圖7-4所示。73第四節(jié)礦用電源（1）電源變壓器將交流輸入的電網(wǎng)電壓降為電源所需要的交流低電壓，并具有輸入、輸出電氣隔離的功能，有利于實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全防爆的功能，提高了電源工作的可靠性。電源變壓器一般為干式變壓器，包括鐵芯、線圈、引線和外殼等。第四節(jié)礦用電源（1）電源變壓器將交流輸入的電網(wǎng)電壓降為74第四節(jié)礦用電源（2）整流電路一般為橋式整流電路，其作用是將交流電壓變換為直流電壓。電源整流電路所用的電子元件為二極管，所用整流電路為單相整流電路，有半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路三種結(jié)構(gòu)形式。第四節(jié)礦用電源（2）整流電路一般為橋式整流電路，其作用75第四節(jié)礦用電源（3）濾波電路一般采用電容濾波，濾除交流分量。濾波電路一般由電阻、電容、電感等組成。第四節(jié)礦用電源（3）濾波電路一般采用電容濾波，濾除交流76第四節(jié)礦用電源（4）雙/多重化限流限壓電路，其作用是保證在正常工作條件及規(guī)定的故障狀態(tài)下，電源輸出的最高電壓和最大電流不超過(guò)允許限制值。對(duì)ia等級(jí)的本安電源應(yīng)具有三重化限流和限壓功能電路；對(duì)ib等級(jí)的本安電源應(yīng)具有雙重化限流和限壓功能電路。第四節(jié)礦用電源（4）雙/多重化限流限壓電路，其作用是保77第四節(jié)礦用電源2.礦用開(kāi)關(guān)電源礦用開(kāi)關(guān)電源具有體積小、重量輕、電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)、過(guò)載能力強(qiáng)、輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。礦用開(kāi)關(guān)電源一般由輸入電路、功率變換電路、輸出電路和控制電路等幾部分組成，第四節(jié)礦用電源2.礦用開(kāi)關(guān)電源78第四節(jié)礦用電源如圖7-5所示。第四節(jié)礦用電源如圖7-5所示。79第四節(jié)礦用電源開(kāi)關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)方式分為自激式和他激式2種。功率變換電路分為非隔離型、隔離型和諧振型等。高頻變壓器鐵芯通常采用鐵氧體磁芯或非晶態(tài)磁芯。功率開(kāi)關(guān)管通常采用開(kāi)關(guān)速度高、導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間短的元件，開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通控制方式由脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制、脈寬和脈頻混合調(diào)制等多種方式。第四節(jié)礦用電源開(kāi)關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)方式分為自激式和他激式2種。80第四節(jié)礦用電源輸出電路的主要作用是將高頻變壓器二次繞組輸出的方波電壓整流成單向脈動(dòng)直流，并將其平滑濾波成低紋波的直流電壓，作為直流電源?？刂齐娐返闹饕饔檬窍蝌?qū)動(dòng)電路提供矩形脈沖，以控制脈沖的寬度，從而達(dá)到調(diào)制輸出電壓的目的。第四節(jié)礦用電源輸出電路的主要作用是將高頻變壓器二次繞組輸81第四節(jié)礦用電源由于礦用開(kāi)關(guān)電源輸出端一般都有用于濾波的大電感和大電容，難以滿(mǎn)足本質(zhì)安全電氣防爆，故目前很少使用。第四節(jié)礦用電源由于礦用開(kāi)關(guān)電源輸出端一般都有用于濾波的大82第四節(jié)礦用電源3.礦用直流線性電源的主要技術(shù)要求礦用直流線性電源的主要技術(shù)要求有額定輸入電壓、允許輸入電壓范圍、額定輸出電壓、輸出電壓范圍、最大輸出電壓、額定輸出電流、最大輸出電流、穩(wěn)定系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、輸出電阻、最大紋波電壓、紋波系數(shù)等。其中，最大輸出電壓、最大輸出電流是本質(zhì)安全防爆電源的重要安全指標(biāo)。第四節(jié)礦用電源3.礦用直流線性電源的主要技術(shù)要求83第四節(jié)礦用電源（1）額定輸入電壓是指礦用電源標(biāo)稱(chēng)輸入電壓，如36V、127V、220V、380V等。（2）允許輸入電壓范圍是指礦用電源允許輸入電壓范圍，通常用額定輸入電壓的百分比表示，如（75%～110%）U1；第四節(jié)礦用電源（1）額定輸入電壓是指礦用電源標(biāo)稱(chēng)輸入電84第四節(jié)礦用電源也可用允許輸入電壓的上限和下限表示，如95～140V。當(dāng)輸入電壓超出輸入電壓范圍，電源將損壞，或不正常，或失去防爆。（3）額定輸出電壓是指礦用電源標(biāo)稱(chēng)輸出電壓，如5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。第四節(jié)礦用電源也可用允許輸入電壓的上限和下限表示，如9585第四節(jié)礦用電源（4）輸出電壓范圍是指礦用電源在規(guī)定的輸入電壓范圍內(nèi)和輸出電流不大于額定輸出電流的情況下，輸出電壓的變化范圍。輸出電壓范圍可用上下限表示，如4.75～5.25V；也可用額定輸出電壓的相對(duì)值表示，如±5%。第四節(jié)礦用電源（4）輸出電壓范圍是指礦用電源在規(guī)定的輸86第四節(jié)礦用電源（5）最大輸出電壓是指礦用電源在開(kāi)路等情況下所能輸出的最大電壓。（6）額定輸出電流是指礦用電源標(biāo)稱(chēng)的電流。當(dāng)輸出電流不超過(guò)額定輸出電流，輸入電壓在允許輸入電壓范圍內(nèi)時(shí)，電源的輸出電壓范圍和防爆性能都能得到保證。第四節(jié)礦用電源（5）最大輸出電壓是指礦用電源在開(kāi)路等情87第四節(jié)礦用電源當(dāng)電源的輸出電流大于額定輸出電流時(shí)，電源的輸出范圍等技術(shù)要求將難以保證，但防爆性能必須得到保證。（7）最大輸出電流是指礦用電源在短路等情況所能輸出的最大電流。若礦用電源的輸出電流大于最大輸出電流，則無(wú)法保證防爆。第四節(jié)礦用電源當(dāng)電源的輸出電流大于額定輸出電流時(shí)，電源的88第四節(jié)礦用電源（8）穩(wěn)壓系數(shù)是指輸入交流電壓變化（用ΔV1表示）所引起的輸出直流電壓的變化量（用ΔV0表示）。穩(wěn)壓系數(shù)越小，電壓輸出越穩(wěn)定。穩(wěn)壓系數(shù)又分絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)和相對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)。第四節(jié)礦用電源（8）穩(wěn)壓系數(shù)是指輸入交流電壓變化（用Δ89第四節(jié)礦用電源（9）電壓調(diào)整率是指負(fù)載為額定負(fù)載時(shí)，輸入交流電壓在額定值上下變化±10%時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化值。第四節(jié)礦用電源（9）電壓調(diào)整率是指負(fù)載為額定負(fù)載時(shí)，輸90第四節(jié)礦用電源（10）電流調(diào)整率是指在額定交流輸入電壓條件下，負(fù)載電流從零變化到額定輸出電流值時(shí)，輸出電壓的變化量與額定電壓的比值。電流調(diào)整率反映了電源對(duì)負(fù)載電流變化的適應(yīng)能力。第四節(jié)礦用電源（10）電流調(diào)整率是指在額定交流輸入電壓91第四節(jié)礦用電源（11）輸出電阻（電源內(nèi)阻）是指在額定輸入電壓不變的情況下，負(fù)載電流變化量與所引起輸出電壓變化量的絕對(duì)比值。該值越小越好。（12）最大紋波電壓是指在額定輸入電壓、額定輸出電壓、額定輸出電流不變的情況下，輸出額定直流電壓疊加的交流電壓分量的最大比值。第四節(jié)礦用電源（11）輸出電阻（電源內(nèi)阻）是指在額定輸92第四節(jié)礦用電源（13）紋波系數(shù)是指在額定輸入電壓、額定輸出電壓、額定輸出電流不變的情況下，輸出波紋電壓的有效值與輸出直流電壓的比值。波紋系數(shù)越小，說(shuō)明電源的輸出電壓越平滑，電壓品質(zhì)越好。第四節(jié)礦用電源（13）紋波系數(shù)是指在額定輸入電壓、額定93第四節(jié)礦用電源三、礦用備用電源當(dāng)井下交流電網(wǎng)停電后，為保證安全監(jiān)控系統(tǒng)正常工作，且正常工作時(shí)間不小于2h，礦井監(jiān)控設(shè)備必須配備備用電源，一般選擇鉛酸蓄電池作為備用電源。第四節(jié)礦用電源三、礦用備用電源94第四節(jié)礦用電源（一）礦用備用電源的特點(diǎn)1.采用蓄電池作為備用電源礦用安全監(jiān)控裝置備用電源由于要求維持正常工作時(shí)間不小于2h、輸出功率較大、交流電源與備用電源轉(zhuǎn)換頻率較高，并要求不間斷供電特點(diǎn)，在備用電源的種類(lèi)中，只有蓄電池能滿(mǎn)足這些要求，所以礦用安全監(jiān)控裝置備用電源宜采用蓄電池。第四節(jié)礦用電源（一）礦用備用電源的特點(diǎn)95第四節(jié)礦用電源為滿(mǎn)足煤礦井下本質(zhì)安全防爆性能的要求，目前，蓄電池普遍采用無(wú)記憶效應(yīng)、容量適當(dāng)、充電方便的鉛酸蓄電池?？紤]到置于隔爆外殼內(nèi)的蓄電池維護(hù)、保養(yǎng)的困難性，一般采用安全密封、免維護(hù)的鉛酸蓄電池。第四節(jié)礦用電源為滿(mǎn)足煤礦井下本質(zhì)安全防爆性能的要求，目前96第四節(jié)礦用電源2.蓄電池應(yīng)采用連續(xù)浮充制蓄電池的充電方式有循環(huán)充放電制、定期浮充制和連續(xù)浮充制3種。循環(huán)充放電制一般用于便攜式、移動(dòng)式蓄電池，如礦用電機(jī)車(chē)、礦燈、便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀和便攜式工具等用的蓄電池。第四節(jié)礦用電源2.蓄電池應(yīng)采用連續(xù)浮充制97第四節(jié)礦用電源定期浮充制是指由電網(wǎng)整流設(shè)備供電和蓄電池分時(shí)向負(fù)載供電。這種充電方式不適合煤礦井下隨機(jī)斷電、備用電源必須保證當(dāng)電網(wǎng)停電后維持2h正常供電的特殊要求。第四節(jié)礦用電源定期浮充制是指由電網(wǎng)整流設(shè)備供電和蓄電池分98第四節(jié)礦用電源例如，當(dāng)蓄電池供電結(jié)束時(shí)，恰好遇到井下電網(wǎng)停電，由于蓄電池電量已放凈，因此不能向負(fù)載供電。連續(xù)浮充制是將蓄電池并接在負(fù)載回路上，負(fù)載所需的能量主要由整流電路提供，整流設(shè)備同時(shí)向蓄電池小電流充電。當(dāng)電網(wǎng)停電或整流電路電壓低于蓄電池電壓時(shí)，蓄電池向負(fù)載供電。第四節(jié)礦用電源例如，當(dāng)蓄電池供電結(jié)束時(shí)，恰好遇到井下電網(wǎng)99第四節(jié)礦用電源3.備用電源要與主電路共用輸出限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）電路為保證備用電源的本質(zhì)安全防爆性能，鉛酸蓄電池不能直接向負(fù)載供電，必須經(jīng)過(guò)雙重或多重的限壓和限流保護(hù)電路。為避免電路的重復(fù)設(shè)計(jì)，減少體積和質(zhì)量、降低成本，備用電源與主供電電源的輸出保護(hù)電路宜共用。第四節(jié)礦用電源3.備用電源要與主電路共用輸出限壓（穩(wěn)壓）100第四節(jié)礦用電源（二）蓄電池的主要技術(shù)要求作為礦用備用電源的蓄電池主要技術(shù)指標(biāo)有：電動(dòng)勢(shì)、開(kāi)路電壓、工作電壓、容量、內(nèi)阻、自放電率、比能量、比功率和壽命等。（1）電動(dòng)勢(shì)是指電池在理論上輸出能量大小的量度之一，是電池的兩個(gè)電極的平衡電勢(shì)之差。如果其他條件相同，電動(dòng)勢(shì)愈高的電池，理論上能輸出的能量愈大。第四節(jié)礦用電源（二）蓄電池的主要技術(shù)要求101第四節(jié)礦用電源（2）開(kāi)路電壓是指電池在開(kāi)路狀態(tài)下的端電壓。電池的開(kāi)路電壓在數(shù)值上接近電池的電動(dòng)勢(shì)。（3）工作電壓是指電池接通負(fù)荷后在放電過(guò)程中的顯示電壓。電池的工作電壓低于開(kāi)路電壓。第四節(jié)礦用電源（2）開(kāi)路電壓是指電池在開(kāi)路狀態(tài)下的端電102第四節(jié)礦用電源（4）容量是指電池在一定的放電條件下所能給出的電量。電池的容量可分為理論容量、額定容量、實(shí)際容量和標(biāo)稱(chēng)容量。（5）內(nèi)阻是指電流通過(guò)電池內(nèi)部時(shí)引起電壓的變化程度。電池的內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，兩者之和為電池的全內(nèi)阻。第四節(jié)礦用電源（4）容量是指電池在一定的放電條件下所能103第四節(jié)礦用電源其中歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密度增加而增大，但不是線性變化，而是隨電流密度的對(duì)數(shù)增大而增大。（6）自放電是指電池在存貯期間容量降低的現(xiàn)象。自放電率用單位時(shí)間容量降低的百分?jǐn)?shù)表示。第四節(jié)礦用電源其中歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密104第四節(jié)礦用電源（7）比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能放出的電能。（8）比功率是指單位質(zhì)量的電池所能放出功率。比功率越大，表示可承受大電流放電的能力強(qiáng)。第四節(jié)礦用電源（7）比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所105第四節(jié)礦用電源（9）壽命是指在規(guī)定的條件下，蓄電池的有效壽命期限，它又稱(chēng)為蓄電池的使用壽命。蓄電池的使用壽命分為循環(huán)壽命和浮充壽命。蓄電池的容量減小到規(guī)定值以前，蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)稱(chēng)為循環(huán)壽命。在正常工作條件下，蓄電池浮充供電的時(shí)間稱(chēng)為浮充壽命。第四節(jié)礦用電源（9）壽命是指在規(guī)定的條件下，蓄電池的有106第四節(jié)礦用電源（三）礦用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源與主電路本安電源的連接方式礦用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源與主電路本安電源的連接應(yīng)保證以下要求：第四節(jié)礦用電源（三）礦用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源與主電路本107第四節(jié)礦用電源①礦用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源與主電路本安電源的連接應(yīng)保證主電路本安電源的本安性能。②礦用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源必須具備本安性能的防爆要求。礦用備用電源與主電源的連接主要有3種形式。1.礦用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源接于主電路本安電源的輸入端第四節(jié)礦用電源①礦用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源與主電路本安電108第四節(jié)礦用電源礦用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源接于主電路本安電源的輸入端的連接方式如圖7-6所示。第四節(jié)礦用電源礦用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源接于主電路本安電源109第四節(jié)礦用電源這種連接方式的備用電源為隔爆型或澆封型等非本質(zhì)安全型裝置。當(dāng)交流電網(wǎng)有電時(shí)，由整流電路向電池充電；主電路本安電源由交流電網(wǎng)提供。當(dāng)交流電網(wǎng)停電時(shí)，蓄電池經(jīng)DC/AC逆變電路向主電路本安電源供電。第四節(jié)礦用電源這種連接方式的備用電源為隔爆型或澆封型等非110第四節(jié)礦用電源2.蓄電池并接在整流電路輸出端蓄電池并接在整流電路輸出端，如圖7-7所示。第四節(jié)礦用電源2.蓄電池并接在整流電路輸出端111第四節(jié)礦用電源交流電網(wǎng)有電時(shí)，除向本安電源供電外，還向蓄電池充電。當(dāng)交流電網(wǎng)停電時(shí)，由蓄電池經(jīng)本安電路的雙重或多重限流、限壓保護(hù)向負(fù)載供電。第四節(jié)礦用電源交流電網(wǎng)有電時(shí)，除向本安電源供電外，還向蓄112第四節(jié)礦用電源3.采用AC/DC雙向變換器的連接方式蓄電池采用AC/DC雙向變換器的連接方式，如圖7-8所示。第四節(jié)礦用電源3.采用AC/DC雙向變換器的連接方式113第四節(jié)礦用電源當(dāng)交流電網(wǎng)有電時(shí)，電網(wǎng)交流電通過(guò)工頻交流變壓器降壓，再經(jīng)過(guò)整流調(diào)壓濾波電路和多重化限流限壓電路給負(fù)載供電。當(dāng)交流電網(wǎng)停電時(shí)，蓄電池經(jīng)AC/DC雙向變換器，向整流調(diào)壓濾波電路、多重化限流限壓電路以及負(fù)載供電。當(dāng)電網(wǎng)有電時(shí)，AC/DC雙向變換器的連接方式向蓄電池E充電，以補(bǔ)充蓄電池的電能。這種連接方式供電性能品質(zhì)較高，可靠性高，但技術(shù)復(fù)雜，成本也較高。第四節(jié)礦用電源當(dāng)交流電網(wǎng)有電時(shí)，電網(wǎng)交流電通過(guò)工頻交流變114復(fù)習(xí)思考題1.什么是礦用分站？有哪幾個(gè)部分組成？2.礦用分站的主要功能是什么？3.礦用分站的主要技術(shù)要求有哪些？4.礦用信息傳輸接口的功能是什么？有哪幾個(gè)部分構(gòu)成？復(fù)習(xí)思考題1155.礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)要求有哪些？6.礦用電源可分為哪幾類(lèi)？7.安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)備用電源與主電路本安電源的連接方式有哪些？5.礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)要求有哪些？116第七章礦用分站礦用信息傳輸接口與礦用電源第一節(jié)礦用分站第二節(jié)礦用信息傳輸接口第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器第四節(jié)礦用電源復(fù)習(xí)思考題第七章礦用分站礦用信息傳輸接口與礦用電源第一節(jié)礦用分117第一節(jié)礦用分站礦用分站是煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要設(shè)備，接受來(lái)自傳感器的信號(hào)，并按約定的復(fù)用方式遠(yuǎn)距離傳送給傳輸接口，同時(shí)接收來(lái)自傳輸接口的多路復(fù)用信號(hào)，具有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理能力，能夠控制執(zhí)行器工作的設(shè)備。第一節(jié)礦用分站礦用分站是煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要設(shè)備，118第一節(jié)礦用分站一、礦用分站的構(gòu)成及其工作原理礦用分站一般由模擬量輸入接口、開(kāi)關(guān)量輸入接口、開(kāi)關(guān)量輸出接口、串行數(shù)字街口、模擬量輸出接口、系統(tǒng)接口、信息處理與存儲(chǔ)單元、顯示單元、報(bào)警單元、穩(wěn)壓電路等組成,第一節(jié)礦用分站一、礦用分站的構(gòu)成及其工作原理119第一節(jié)礦用分站如圖7-1所示。第一節(jié)礦用分站如圖7-1所示。120第一節(jié)礦用分站（1）模擬量輸入接口將甲烷等模擬量傳感器輸出的頻率型（或電流型、電壓型）模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送信息處理與存儲(chǔ)單元，并有本質(zhì)安全防爆隔爆、抗電磁干擾等功能。模擬量輸入接口通常由光電耦合器、頻率/數(shù)字（F/D）轉(zhuǎn)換器和濾波電路等組成。第一節(jié)礦用分站（1）模擬量輸入接口將甲烷等模擬量傳感器121第一節(jié)礦用分站（2）開(kāi)關(guān)量輸入接口通常由用于本質(zhì)安全防爆隔離和抗干擾隔離的光電耦合器和濾波電路等組成，將設(shè)備開(kāi)停等開(kāi)關(guān)量傳感器輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)隔離后送信息處理與存儲(chǔ)單元。第一節(jié)礦用分站（2）開(kāi)關(guān)量輸入接口通常由用于本質(zhì)安全防122第一節(jié)礦用分站（3）開(kāi)關(guān)量輸出接口一般由光電耦合器等電路組成，將信息處理與存儲(chǔ)單元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出至斷電控制器等執(zhí)行器。部分分站的開(kāi)關(guān)量輸出接口可用作頻率型模擬量輸出接口。第一節(jié)礦用分站（3）開(kāi)關(guān)量輸出接口一般由光電耦合器等電123第一節(jié)礦用分站（4）模擬量輸出接口一般由光電耦合器、數(shù)/模（A/D）轉(zhuǎn)換器、濾波器等組成，將信息處理與存儲(chǔ)單元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并具有本質(zhì)安全隔離和抗干擾功能。第一節(jié)礦用分站（4）模擬量輸出接口一般由光電耦合器、數(shù)124第一節(jié)礦用分站（5）串行數(shù)字接口由光電耦合器、濾波器、放大器等組成；將數(shù)字式傳感器輸出的串行數(shù)字信號(hào)隔離后送信息處理與存儲(chǔ)單元；將信息處理與存儲(chǔ)單元輸出的數(shù)字信號(hào)隔離放大后送數(shù)字執(zhí)行器。第一節(jié)礦用分站（5）串行數(shù)字接口由光電耦合器、濾波器、125第一節(jié)礦用分站（6）系統(tǒng)傳輸接口由光電耦合器、濾波器、放大器等組成；接收系統(tǒng)傳輸接口輸出的串行數(shù)字信號(hào)隔離后送信息處理與存儲(chǔ)單元；將信息處理與存儲(chǔ)單元輸出的串行數(shù)字信號(hào)隔離放大后送數(shù)字式執(zhí)行器。第一節(jié)礦用分站（6）系統(tǒng)傳輸接口由光電耦合器、濾波器、126第一節(jié)礦用分站（7）顯示單元由顯示電路和驅(qū)動(dòng)電路組成，用于分站電源指示、通信指示、故障指示、光報(bào)警、模擬量和開(kāi)關(guān)量顯示等。第一節(jié)礦用分站（7）顯示單元由顯示電路和驅(qū)動(dòng)電路組成，127第一節(jié)礦用分站（8）報(bào)警單元由光報(bào)警和聲報(bào)警兩部分組成。聲光報(bào)警也可以外接聲光報(bào)警器，也可以由顯示單元完成光報(bào)警功能。第一節(jié)礦用分站（8）報(bào)警單元由光報(bào)警和聲報(bào)警兩部分組成128第一節(jié)礦用分站（9）信息處理與存儲(chǔ)單元一般由單片機(jī)和外圍電路組成，完成多路信號(hào)復(fù)用傳輸、信號(hào)輸入/輸出、數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行器控制等功能。第一節(jié)礦用分站（9）信息處理與存儲(chǔ)單元一般由單片機(jī)和外129第一節(jié)礦用分站（10）穩(wěn)壓電路將隔爆兼本質(zhì)安全型直流電源遠(yuǎn)距離供給的非穩(wěn)定直流電源穩(wěn)定為可供分站使用的直流穩(wěn)壓電源。第一節(jié)礦用分站（10）穩(wěn)壓電路將隔爆兼本質(zhì)安全型直流電130第一節(jié)礦用分站二、礦用分站的主要功能1.通信功能分站具有與傳輸接口雙向通信及工作狀態(tài)指示功能。第一節(jié)礦用分站二、礦用分站的主要功能131第一節(jié)礦用分站2.數(shù)據(jù)采集、顯示功能分站具有模擬量采集功能，模擬量輸入信號(hào)優(yōu)先采用數(shù)字信號(hào)和頻率型模擬信號(hào)。具有甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度等模擬量采集和顯示功能。第一節(jié)礦用分站2.數(shù)據(jù)采集、顯示功能132第一節(jié)礦用分站分站具有開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集及顯示功能。具有饋電狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)、煙霧等開(kāi)關(guān)量采集和顯示功能。3.控制功能分站具有甲烷濃度超限聲光報(bào)警、斷電/復(fù)電控制功能及甲烷風(fēng)電閉鎖功能。第一節(jié)礦用分站分站具有開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集及顯示功能。具有饋電133第一節(jié)礦用分站（1）甲烷濃度超限聲光報(bào)警和斷電/復(fù)電控制功能。甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)報(bào)警濃度時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警。甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)斷電濃度時(shí)，切斷被控設(shè)備電源并閉鎖，甲烷濃度低于復(fù)電濃度時(shí)，自動(dòng)解除閉鎖。第一節(jié)礦用分站（1）甲烷濃度超限聲光報(bào)警和斷電/復(fù)電控134第一節(jié)礦用分站與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運(yùn)行或故障時(shí)，應(yīng)切斷該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全電氣設(shè)備的電源并閉鎖。當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并運(yùn)行穩(wěn)定后，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運(yùn)行或故障時(shí)135第一節(jié)礦用分站（2）甲烷風(fēng)電閉鎖功能。掘進(jìn)工作面甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)1.0%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警；達(dá)到或超過(guò)1.5%時(shí)，切斷掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)掘進(jìn)工作面甲烷濃度低于1.0%時(shí)，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站（2）甲烷風(fēng)電閉鎖功能。掘進(jìn)工作面甲烷濃136第一節(jié)礦用分站掘進(jìn)工作面回風(fēng)流的甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)1.0%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)切斷掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)掘進(jìn)工作面回風(fēng)流甲烷濃度低于1.0%時(shí)，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站掘進(jìn)工作面回風(fēng)流的甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)1.0137第一節(jié)礦用分站被串掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)流中甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)0.5%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)切斷被串掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)被串掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)流甲烷濃度低于0.5%時(shí)，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站被串掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)流中甲烷濃度達(dá)到或超過(guò)0138第一節(jié)礦用分站局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或風(fēng)筒風(fēng)量低于規(guī)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)切斷供風(fēng)區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)或風(fēng)筒恢復(fù)正常通風(fēng)時(shí)，自動(dòng)解鎖。第一節(jié)礦用分站局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或風(fēng)筒風(fēng)量低于規(guī)定值時(shí)，139第一節(jié)礦用分站與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備（分站、電源、甲烷傳感器、設(shè)備開(kāi)停傳感器、斷電控制器等）故障或斷電時(shí)，切斷該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖。當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備接通電源1min內(nèi)，應(yīng)繼續(xù)閉鎖該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源。當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并穩(wěn)定運(yùn)行后，自動(dòng)解除閉鎖。嚴(yán)禁對(duì)局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行故障閉鎖控制。第一節(jié)礦用分站與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備（分站、電源、甲烷傳感140第一節(jié)礦用分站4.初始化參數(shù)設(shè)置功能分站具有初始化參數(shù)設(shè)置和掉電保護(hù)功能。初始化參數(shù)可通過(guò)主站或編程器輸入和修改。5.自診斷及故障指示功能分站具有自診斷和故障指示功能。第一節(jié)礦用分站4.初始化參數(shù)設(shè)置功能141第一節(jié)礦用分站6.備用電源功能分站具有備用電源或外接備用電源。當(dāng)電網(wǎng)停電后，能對(duì)甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)停、風(fēng)筒狀態(tài)等主要監(jiān)控量繼續(xù)監(jiān)控。第一節(jié)礦用分站6.備用電源功能142第一節(jié)礦用分站三、礦用分站的主要技術(shù)要求1.模擬量模擬量數(shù)字信號(hào)應(yīng)符合《煤礦礦用信息傳輸裝置》（MT/T899-2000）等有關(guān)規(guī)定。第一節(jié)礦用分站三、礦用分站的主要技術(shù)要求143第一節(jié)礦用分站頻率型信號(hào)應(yīng)符合下列要求：頻率范圍為200～2000Hz；在整個(gè)頻率范圍內(nèi)其正脈沖和負(fù)脈沖均不得小于0.3ms；有源輸出高電平應(yīng)不小于+0.3V(輸出電流為2mA時(shí))；有源輸出低電平應(yīng)不大于+0.5V(輸出電流為2mA時(shí))；無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100kΩ；無(wú)源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5V。第一節(jié)礦用分站頻率型信號(hào)應(yīng)符合下列要求：頻率范圍為200144第一節(jié)礦用分站電流型信號(hào)范圍：1～5mA或4～20mA。2.開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量數(shù)字信號(hào)應(yīng)符合《煤礦礦用信息傳輸裝置》（MT/T899-2000）等有關(guān)規(guī)定。第一節(jié)礦用分站電流型信號(hào)范圍：1～5mA或4～20m145第一節(jié)礦用分站采用雙電平和無(wú)源輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)應(yīng)符合下列要求：有源輸出高電平應(yīng)不小于+3V(輸出電流為2mA時(shí))，有源輸出低電平應(yīng)不大于+0.5V(輸出電流為2mA時(shí))。無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100kΩ，無(wú)源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5V。第一節(jié)礦用分站采用雙電平和無(wú)源輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)應(yīng)符合下列146第一節(jié)礦用分站3.模擬量輸入與輸出處理誤差模擬量輸入與輸出處理誤差應(yīng)不大于0.5%。4.系統(tǒng)信號(hào)傳輸分站與傳輸接口、分站與分站之間信號(hào)傳輸應(yīng)符合《煤礦礦用信息傳輸裝置》（MT/T899-2000）等有關(guān)規(guī)定。第一節(jié)礦用分站3.模擬量輸入與輸出處理誤差147第一節(jié)礦用分站5.控制執(zhí)行時(shí)間控制執(zhí)行時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足有關(guān)要求。安全監(jiān)控分站甲烷濃度超限斷電及甲烷風(fēng)電閉鎖的控制執(zhí)行時(shí)間不大于2s。6.調(diào)節(jié)執(zhí)行時(shí)間調(diào)節(jié)執(zhí)行時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足有關(guān)要求。第一節(jié)礦用分站5.控制執(zhí)行時(shí)間148第一節(jié)礦用分站7.最大傳輸距離傳感器及執(zhí)行器至分站之間的最大傳輸距離應(yīng)不小于2km；分站至傳輸接口、分站至分站之間的最大傳輸距離不小于10km。第一節(jié)礦用分站7.最大傳輸距離149第一節(jié)礦用分站8.最大監(jiān)控容量分站所能接入的傳感器、執(zhí)行器的數(shù)量宜在2、4、8、16、32、64、128中選取。9.備用電源連續(xù)工作時(shí)間電網(wǎng)停電后，備用電源連續(xù)工作時(shí)間不應(yīng)小于2h。第一節(jié)礦用分站8.最大監(jiān)控容量150第二節(jié)礦用信息傳輸接口礦用信息傳輸接口接收分站遠(yuǎn)距離發(fā)送的信號(hào)并送主機(jī)處理，接收主機(jī)信號(hào)并送相應(yīng)分站。傳輸接口還具有控制分站的發(fā)送與接收，多路復(fù)用信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，系統(tǒng)自檢等功能。第二節(jié)礦用信息傳輸接口礦用信息傳輸接口接收分站遠(yuǎn)距離發(fā)送151第二節(jié)礦用信息傳輸接口一、礦用信息傳輸接口的組成及工作原理礦用信息傳輸接口由系統(tǒng)通信電路、主機(jī)通信電路、信息處理電路、顯示電路、雙機(jī)切換電路和電源等組成，第二節(jié)礦用信息傳輸接口一、礦用信息傳輸接口的組成及工作152第二節(jié)礦用信息傳輸接口如圖7-2所示。第二節(jié)礦用信息傳輸接口如圖7-2所示。153第二節(jié)礦用信息傳輸接口（1）系統(tǒng)通信電路負(fù)責(zé)與分站雙向串行數(shù)字通信，并具有本質(zhì)安全防爆隔離功能。系統(tǒng)通信電路通常由光電耦合器、整形電路、濾波電路和放大電路等組成。（2）主機(jī)通信電路負(fù)責(zé)與主機(jī)雙向串行數(shù)字通信。第二節(jié)礦用信息傳輸接口（1）系統(tǒng)通信電路負(fù)責(zé)與分站雙向154第二節(jié)礦用信息傳輸接口（3）顯示電路用來(lái)指示電源、系統(tǒng)通信狀態(tài)、主機(jī)通信狀態(tài)、主/備機(jī)工作狀態(tài)等。（4）信息處理電路用來(lái)系統(tǒng)通信管理、主機(jī)通信管理、雙機(jī)切換控制等。第二節(jié)礦用信息傳輸接口（3）顯示電路用來(lái)指示電源、系統(tǒng)155第二節(jié)礦用信息傳輸接口二、礦用信息傳輸接口的基本功能（1）通信功能。信息傳輸接口具有與分站、主機(jī)等設(shè)備雙向通信和指示功能。（2）診斷功能。信息傳輸接口具有故障診斷和指示功能。第二節(jié)礦用信息傳輸接口二、礦用信息傳輸接口的基本功能156第二節(jié)礦用信息傳輸接口（3）雙機(jī)切換功能。信息傳輸接口具有支持系統(tǒng)的雙機(jī)切換（自動(dòng)和手動(dòng)）功能并有相應(yīng)的指示。（4）防雷電。信息傳輸接口有防雷措施。第二節(jié)礦用信息傳輸接口（3）雙機(jī)切換功能。信息傳輸接口157第二節(jié)礦用信息傳輸接口（5）電源指示。信息傳輸接口具有電源指示功能。（6）輸入輸出信號(hào)。信息傳輸接口具有本安與非本安全隔離功能的接口與分站通信的輸入、輸出信號(hào)為本質(zhì)安全信號(hào)。第二節(jié)礦用信息傳輸接口（5）電源指示。信息傳輸接口具有158第二節(jié)礦用信息傳輸接口三、礦用傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)要求1.最大傳輸距離接口至分站間最大傳輸距離不小于10km，獨(dú)立設(shè)備的接口至主機(jī)之間最大傳輸距離不小于5m。2.最大監(jiān)控容量接口所能接入的分站的數(shù)量宜在8、16、32、64、128中選取。第二節(jié)礦用信息傳輸接口三、礦用傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)要求159第二節(jié)礦用信息傳輸接口3.系統(tǒng)信號(hào)傳輸接口與分站之間信號(hào)的傳輸應(yīng)符合《煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求》（MT209—1990）的有關(guān)規(guī)定。接口與主機(jī)之間應(yīng)采用串行數(shù)字信號(hào)傳輸、通用標(biāo)準(zhǔn)接口，并符合有關(guān)規(guī)定。網(wǎng)絡(luò)接口采用標(biāo)準(zhǔn)接口，并符合有關(guān)規(guī)定。第二節(jié)礦用信息傳輸接口3.系統(tǒng)信號(hào)傳輸160第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備。傳感器輸出信號(hào)有電壓型、電流型、頻率型和數(shù)字型等，為將各種輸出信號(hào)的傳感器接入分站，需使用礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)161第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器一、礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器的組成及工作原理礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器通常由模擬信號(hào)輸入電路、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入電路、模擬信號(hào)輸出電路、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出電路、數(shù)字信號(hào)輸入/輸出電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、顯示電路和電源等組成，第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器一、礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器的組成及工作162第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器一、礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器的組成及工作原理礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器通常由模擬信號(hào)輸入電路、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入電路、模擬信號(hào)輸出電路、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出電路、數(shù)字信號(hào)輸入/輸出電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、顯示電路和電源等組成，第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器一、礦用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器的組成及工作163第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器如圖7-3所示。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器如圖7-3所示。164第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（1）模擬信號(hào)輸入電路具有放大、光電隔離等功能，可以輸入電壓型、電流型和頻率型模擬信號(hào)。（2）開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入電路具有整形、光電隔離等功能。（3）模擬信號(hào)輸出電路具有驅(qū)動(dòng)、光電隔離等功能，通常輸出頻率型信號(hào)，也可以輸出電流型和電壓型信號(hào)。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（1）模擬信號(hào)輸入電路具有放大、光165第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（4）開(kāi)關(guān)輸出電路具有驅(qū)動(dòng)、光電隔離等功能。（5）數(shù)字信號(hào)輸入/輸出電路具有放大、光電隔離、驅(qū)動(dòng)等功能。該電路通常有RS-485、CAN、PROFIBUS、LANWORS、以太網(wǎng)等多種接口。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（4）開(kāi)關(guān)輸出電路具有驅(qū)動(dòng)、光電隔166第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（6）信號(hào)轉(zhuǎn)換電路通常由單片機(jī)及外圍電路組成。對(duì)于復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換，可以采用專(zhuān)用芯片等完成各種信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。（7）顯示電路完成工作狀態(tài)、通信、輸入、輸出、電源等指示。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（6）信號(hào)轉(zhuǎn)換電路通常由單片機(jī)及外167第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器二、礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要功能1.轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換器應(yīng)具有下列信號(hào)轉(zhuǎn)換功能之一或其組合功能：（1）將頻率型、電流型、電壓型模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的功能第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器二、礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要功能168第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（2）將電流型、電壓型模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率型模擬量信號(hào)的功能。（3）將開(kāi)關(guān)量信號(hào)與數(shù)字信號(hào)量相互轉(zhuǎn)換的功能。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（2）將電流型、電壓型模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)169第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（4）將RS-485、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)信號(hào)等數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換功能。（5）其他信號(hào)轉(zhuǎn)換。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器（4）將RS-485、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線170第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器2.自診斷功能轉(zhuǎn)換器具有自診斷功能，并具有電源指示和故障指示等工作狀態(tài)指示。3.信號(hào)輸入/輸出功能用于爆炸性環(huán)境的轉(zhuǎn)換器的輸入、輸出信號(hào)是本質(zhì)安全的。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器2.自診斷功能171第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器三、礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)要求1.模擬量模擬量數(shù)字信號(hào)應(yīng)符合《煤礦用信息傳輸裝置》（MT/T899—2000）等有關(guān)規(guī)定。頻率型信號(hào)應(yīng)符合下列要求：①頻率范圍為200～1000Hz。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器三、礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)要求172第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器②在整個(gè)頻率范圍內(nèi)其正脈沖和負(fù)脈沖寬度不得小于0.3ms。③有源輸出高電平電壓不小于+3.0V(輸出電流為2mA時(shí)）。④有源輸出低電平電壓應(yīng)不大于+0.5V(輸出電流為2mA時(shí))。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器②在整個(gè)頻率范圍內(nèi)其正脈沖和負(fù)脈沖173第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器⑤無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100kΩ。⑥無(wú)源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5V(電流為2mA時(shí))。電流型信號(hào)范圍：1～5mA或4～20mA。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器⑤無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于174第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器2.開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量數(shù)字信號(hào)應(yīng)符合《煤礦用信息傳輸裝置》（MT/T899—2000）的有關(guān)規(guī)定。采用雙電平和無(wú)源輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)應(yīng)符合下列要求：第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器2.開(kāi)關(guān)量175第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器①有源輸出高電平電壓應(yīng)不小于+3.0V(輸出電流為2mA時(shí)),有源輸出低電平電壓應(yīng)不大于+0.5V(輸出電流為2mA時(shí))。②無(wú)源輸出截止?fàn)顟B(tài)的漏電阻應(yīng)不小于100kΩ，無(wú)源輸出導(dǎo)通狀態(tài)的電壓降應(yīng)不大于0.5V(電流為2mA時(shí))。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器①有源輸出高電平電壓應(yīng)不小于+3.176第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器3.模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換處理誤差模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換處理誤差應(yīng)不大于0.5%。4.轉(zhuǎn)換時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)不大于2s。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器3.模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換處理誤差177第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器5.最大容量信號(hào)轉(zhuǎn)換器接入傳感器和執(zhí)行器的數(shù)量宜在1、2、4、8、16、32、64、128中選取。第三節(jié)礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器5.最大容量178第四節(jié)礦用電源一、礦用電源1.礦用電源及分類(lèi)礦用電源是指礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)裝置所使用的電源及檢測(cè)裝置（如甲烷濃度超限斷電儀、甲烷風(fēng)電閉鎖裝置等）的供電電源。第四節(jié)礦用電源一、礦用電源179第四節(jié)礦用電源礦用電源一般要求是隔爆兼本質(zhì)安全型的直流電源。為了保證井下電網(wǎng)停電后，維持安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)正常工作時(shí)間不少于2h，還需要配備備用電源。第四節(jié)礦用電源礦用電源一般要求是隔爆兼本質(zhì)安全型的直流電180第四節(jié)礦用電源煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的電源一般為隔爆兼本質(zhì)安全型或者為澆封兼本質(zhì)安全型。礦用電源的輸入與輸出之間必須進(jìn)行電氣隔離，一般采用降壓變壓器進(jìn)行電氣隔離。為保證本質(zhì)安全型防爆電源在正常工作條件下和規(guī)定的故障狀態(tài)下所產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能引起瓦斯煤塵爆炸，本質(zhì)安全型電源的限流或恒流、限壓或穩(wěn)壓等保護(hù)環(huán)節(jié)必須設(shè)置雙重化或三重化保護(hù)功能。第四節(jié)礦用電源煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的電源一般為隔爆兼本質(zhì)181第四節(jié)礦用電源煤礦井下供電電網(wǎng)的電壓波動(dòng)范圍較大，負(fù)載的變化也較大。為了減小礦用電源的體積和質(zhì)量，就必須減小電源的功耗，這需要提高電源的工作效率，要求礦用電源必須是高效率的。第四節(jié)礦用電源煤礦井下供電電網(wǎng)的電壓波動(dòng)范圍較大，負(fù)載的182第四節(jié)礦用電源采掘、運(yùn)輸?shù)染略O(shè)備具有功率大、啟（制）動(dòng)頻繁、供電距離遠(yuǎn)，容易造成井下供電電網(wǎng)的波動(dòng)范圍較大。因此，要求礦用電源具有適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍大的能力，在75%～110%的輸入交流電變化范圍內(nèi)能正常工作。第四節(jié)礦用電源采掘、運(yùn)輸?shù)染略O(shè)備具有功率大、啟（制）動(dòng)183第四節(jié)礦用電源井下潮濕、粉塵濃度大，且常有頂板冒落、機(jī)械碰撞等事故發(fā)生，這些會(huì)造成負(fù)載或電纜短路。因此，礦用電源要有短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等功能，同時(shí)要防潮、防水、防塵、防霉、防腐。若發(fā)生短路或斷路等故障，在故障排除后，電源應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)供電。第四節(jié)礦用電源井下潮濕、粉塵濃度大，且常有頂板冒落、機(jī)械184第四節(jié)礦用電源2.礦用電源的功能（1）電源指示功能。即具有輸入、輸出電源指示功能。（2）保護(hù)功能。即具有雙重化的限流、限壓和短路保護(hù)功能，故障撤銷(xiāo)后能自動(dòng)恢復(fù)。第四節(jié)礦用電源2.礦用電源的功能185第四節(jié)礦用電源（3）其他功能。即具有備用蓄電池的直流電源應(yīng)具備電源指示功能；采用浮充充電方式，并具有防過(guò)充、過(guò)放保護(hù)；在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定轉(zhuǎn)換時(shí)間、工作時(shí)間和充電時(shí)間。3.礦用電源的主要技術(shù)要求（1）交流額定輸入電壓，宜同時(shí)滿(mǎn)足127V和220V輸入，也可在127V、220V、380V、660V、1140V中選取。第四節(jié)礦用電源（3）其他功能。即具有備用蓄電池的直流電186第四節(jié)礦用電源（2）最小輸出電壓，應(yīng)能滿(mǎn)足受電設(shè)備正常工作的需要，并在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定。（3）額定工作電流，應(yīng)能滿(mǎn)足受電設(shè)備正常工作的需要，并在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定。（4）周期與隨機(jī)偏移，線性電源不小于50mV，開(kāi)關(guān)電源不小于250mV。第四節(jié)礦用電源（2）最小輸出電壓，應(yīng)能滿(mǎn)足受電設(shè)備正常187第四節(jié)礦用電源二、礦用直流電源的組成及其工作原理1.礦用直流線性電源礦用直流線性電源具有穩(wěn)定度高、負(fù)載穩(wěn)定度高、輸出紋波電壓小、瞬態(tài)響應(yīng)速度快、線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、沒(méi)有開(kāi)關(guān)干擾等優(yōu)點(diǎn)。一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路、雙/多重化限流限壓電路等組成，第四節(jié)礦用電源二、礦用直流電源的組成及其工作原理188第四節(jié)礦用電源如圖7-4所示。第四節(jié)礦用電源如圖7-4所示。189第四節(jié)礦用電源（1）電源變壓器將交流輸入的電網(wǎng)電壓降為電源所需要的交流低電壓，并具有輸入、輸出電氣隔離的功能，有利于實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全防爆的功能，提高了電源工作的可靠性。電源變壓器一般為干式變壓器，包括鐵芯、線圈、引線和外殼等。第四節(jié)礦用電源（1）電源變壓器將交流輸入的電網(wǎng)電壓降為190第四節(jié)礦用電源（2）整流電路一般為橋式整流電路，其作用是將交流電壓變換為直流電壓。電源整流電路所用的電子元件為二極管，所用整流電路為單相整流電路，有半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路三種結(jié)構(gòu)形式。第四節(jié)礦用電源（2）整流電路一般為橋式整流電路，其作用191第四節(jié)礦用電源（3）濾波電路一般采用電容濾波，濾除交流分量。濾波電路一般由電阻、電容、電感等組成。第四節(jié)礦用電源（3）濾波電路一般采用電容濾波，濾除交流192第四節(jié)礦用電源（4）雙/多重化限流限壓電路，其作用是保證在正常工作條件及規(guī)定的故障狀態(tài)下，電源輸出的最高電壓和最大電流不超過(guò)允許限制值。對(duì)ia等級(jí)的本安電源應(yīng)具有三重化限流和限壓功能電路；對(duì)ib等級(jí)的本安電源應(yīng)具有雙重化限流和限壓功能電路。第四節(jié)礦用電源（4）雙/多重化限流限壓電路，其作用是保193第四節(jié)礦用電源2.礦用開(kāi)關(guān)電源礦用開(kāi)關(guān)電源具有體積小、重量輕、電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)、過(guò)載能力強(qiáng)、輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。礦用開(kāi)關(guān)電源一般由輸入電路、功率變換電路、輸出電路和控制電路等幾部分組成，第四節(jié)礦用電源2.礦用開(kāi)關(guān)電源194第四節(jié)礦用電源如圖7-5所示。第四節(jié)礦用電源如圖7-5所示。195第四節(jié)礦用電源開(kāi)關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)方式分為自激式和他激式2種。功率變換電路分為非隔離型、隔離型和諧振型等。高頻變壓器鐵芯通常采用鐵氧體磁芯或非晶態(tài)磁芯。功率開(kāi)關(guān)管通常采用開(kāi)關(guān)速度高、導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間短的元件，開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通控制方式由脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制、脈寬和脈頻混合調(diào)制等多種方式。第四節(jié)礦用電源開(kāi)關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)方式分為自激式和他激式2種。196第四節(jié)礦用電源輸出電路的主要作用是將高頻變壓器二次繞組輸出的方波電壓整流成單向脈動(dòng)直流，并將其平滑濾波成低紋波的直流電壓，作為直流電源。控制電路的主要作用是向驅(qū)動(dòng)電路提供矩形脈沖，以控制脈沖的寬度，從而達(dá)到調(diào)制輸出電壓的目的。第四節(jié)礦用電源輸出電路的主要作用是將高頻變壓器二次繞組輸197第四節(jié)礦用電源由于礦用開(kāi)關(guān)電源輸出端一般都有用于濾波的大電感和大電容，難以滿(mǎn)足本質(zhì)安全電氣防爆，故目前很少使用。第四節(jié)礦用電源由于礦用開(kāi)關(guān)電源輸出端一般都有用于濾波的大198第四節(jié)礦用電源3.礦用直流線性電源的主要技術(shù)要求礦用直流線性電源的主要技術(shù)要求有額定輸入電壓、允許輸入電壓范圍、額定輸出電壓、輸出電壓范圍、最大輸出電壓、額定輸出電流、最大輸出電流、穩(wěn)定系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、輸出電阻、最大紋波電壓、紋波系數(shù)等。其中，最大輸出電壓、最大輸出電流是本質(zhì)安全防爆電源的重要安全指標(biāo)。第四節(jié)礦用電源3.礦用直流線性電源的主要技術(shù)要求199第四節(jié)礦用電源（1）額定輸入電壓是指礦用電源標(biāo)稱(chēng)輸入電壓，如36V、127V、220V、380V等。（2）允許輸入電壓范圍是指礦用電源允許輸入電壓范圍，通常用額定輸入電壓的百分比表示，如（75%～110%）U1；第四節(jié)礦用電源（1）額定