煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理課件

貴州大學大學機電工程系2010.6煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理1貴州大學大學機電工程系煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理煤礦安煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)與安全管理煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)2礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理3煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理2煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)與安全管理煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介1煤礦第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)是指具有模擬量、開關量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能，用于煤礦通風安全及生產環(huán)節(jié)監(jiān)控的系統(tǒng)，包括煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦瓦斯抽采（放）監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦膠帶運輸監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)那個、煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦火災監(jiān)控系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)、人員位置監(jiān)測系統(tǒng)等。

煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理3第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)是指具有第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介一、礦井安全監(jiān)控技術發(fā)展概況礦井安全監(jiān)控技術是伴隨煤炭工業(yè)發(fā)展而逐步發(fā)展起來的。1815年，英國發(fā)明了世界上第一種瓦斯檢測儀器——瓦斯檢定燈，利用火焰的高度來測量瓦斯?jié)舛取?0世紀30年代日本發(fā)明了光干涉瓦斯檢定器，一直延用至今。40年代，美國研制了檢測瓦斯氣體的敏感元件——鉑絲催化元件。1954年，英國采礦安全研究所（SMRE）制成了最早的載體催化元件。60年代以后，主要產煤國家都把發(fā)展載體催化元件作為瓦斯檢測儀器的主攻方向。電子技術的進步推動了瓦斯監(jiān)測裝置的進一步發(fā)展，首先是研制小型化個人攜帶式儀器，以后是礦井監(jiān)控系統(tǒng)，如70年代后期法國研制的CTT63/40礦井監(jiān)控系統(tǒng)、英國的MINOS系統(tǒng)、美國的SCADA系統(tǒng)等。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理4第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介一、礦井安全監(jiān)控技術發(fā)展概況第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介我國礦井安全監(jiān)控技術經歷了從簡單到復雜、從低水平到高技術的發(fā)展過程。從建國初期到70年代，煤礦下井人員主要使用光學瓦斯檢定器、瓦斯檢定燈、檢知管、風表等攜帶式儀器檢測井下環(huán)境參數(shù)。60年代初期，我國開始研制載體催化元件，1964年煤炭部組織有關研究所、制造廠攻關，研制了第一種達到使用水平的載體催化元件；接著，撫順煤礦安全儀器廠研制出以該元件為傳感器的AQR-1型瓦斯測量儀。隨著敏感元件制造水平的提高和電子技術的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、微型計算機的廣泛應用，使監(jiān)控技術進入了新的發(fā)展時期。70年代瓦斯斷電儀問世，裝備在采掘工作面、回風巷道等井下固定地點，實現(xiàn)了對瓦斯的自動連續(xù)監(jiān)測及超限時自動切斷被控設備的電源；隨后，陸續(xù)研制了便攜式瓦斯檢測報警儀、瓦斯報警礦燈。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理5第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介我國礦井安全監(jiān)控技術經歷了從第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介80年代初期，從歐美國家先后引進了數(shù)十套礦井監(jiān)控系統(tǒng)，如法國的CTT63/40系統(tǒng)、波蘭的CMC-1系統(tǒng)、CMM-20系統(tǒng)、英國的MINOS系統(tǒng)、西德的TF200系統(tǒng)、美國的DAN6400系統(tǒng)及配套的傳感器和便攜式儀器裝備礦井，并相應地引進了部分監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器和敏感元件的制造技術，由此推動了我國礦井安全監(jiān)控技術的發(fā)展進程。1983年以后，國內有多種型號礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過了技術鑒定，逐步實現(xiàn)了對礦井安全、生產方面多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)儲存和數(shù)據(jù)處理。目前，我國已有數(shù)十家科研、制造單位生產礦井監(jiān)控系統(tǒng)、各種傳感器、瓦斯報警斷電儀、瓦斯遙測報警斷電儀、風電瓦斯閉鎖裝置、自動排瓦斯裝置、便攜式瓦斯檢測報警儀、智能式瓦斯檢測報警記錄儀、瓦斯氧氣雙參數(shù)檢測報警儀、多參數(shù)檢測儀、瓦斯報警礦燈等數(shù)百種監(jiān)控產品。

煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理6第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介80年代初期，從歐美國家先后第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介90年代以后，隨著電子技術的發(fā)展，特別是計算機和控制技術的發(fā)展，特別是總線傳輸技術的發(fā)展，煤礦安全生產監(jiān)控技術已經發(fā)展成為一個綜合、復雜的多功能系統(tǒng)。如KJ90煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，KJ126煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，KJ95安全監(jiān)控系統(tǒng)，KJF2000安全監(jiān)控系統(tǒng)等，涉及到傳感器、電工技術、電子技術、電力電子技術、計算機、通訊、自動控制、化學等多門學科，與礦山的采、掘、機、運、通等生產環(huán)節(jié)緊密相關，功能復雜，技術難度高，要求監(jiān)控技術人員具有較高的技術素質。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理7第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介90年代以后，隨著電子技術的第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介二、煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)的分類

煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)可按照監(jiān)控目的、信號傳輸方式、網(wǎng)絡結構等來進行分類，如按傳輸信號復用方式分為：時分制系統(tǒng)、頻分制系統(tǒng)、碼分制系統(tǒng)、復合復用方式（同時采用頻分制、時分制、碼分制中兩種或兩種以上的系統(tǒng)）；按系統(tǒng)網(wǎng)絡結構可分為：樹形、環(huán)形、星形、總線形等；按傳輸信號的調制方式可分為：基帶、調幅、調頻、調相等；按工作方式可分為：主從方式、多主方式等。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理8第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介二、煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)的分第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介按監(jiān)控目的分類：（1）煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)（2）煤礦瓦斯抽采（放）監(jiān)控系統(tǒng)（3）煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)

（4）煤礦膠帶運輸監(jiān)控系統(tǒng)（5）提升運輸監(jiān)控系統(tǒng)（6）煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)（7）煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)（8）煤礦火災監(jiān)控系統(tǒng)（9）礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng)（10）煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)（11）人員位置監(jiān)測系統(tǒng)（12）綜合監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理9第一節(jié)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)簡介按監(jiān)控目的分類：煤礦安全生產第二節(jié)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控的主要內容包括：對井下CH4、CO、O2、CO2等氣體濃度的檢測；對風速、風量、氣壓、溫度、粉塵濃度、水位等環(huán)境參數(shù)的檢測；對生產設備運行狀態(tài)的監(jiān)測、監(jiān)控等。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一般由傳感器、井下分站、傳輸線路、地面中心站、監(jiān)控軟件組成，如下圖所示：煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理10第二節(jié)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控的主要內容包括：對井下C安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理11安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理11圖1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理12圖1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理12第二節(jié)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一、煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)基本構成1.傳感器2.井下監(jiān)控分站井下監(jiān)控分站是一種以嵌入式芯片為核心的微機計算機系統(tǒng)，可掛接多種傳感器，能對井下多種環(huán)境參數(shù)諸如瓦斯、風速、一氧化碳、負壓、設備開停狀態(tài)等進行連續(xù)監(jiān)測，具有多通道，多制式的信號采集功能和通訊功能，通過工業(yè)以太網(wǎng)或總線方式能及時將監(jiān)測到的各種環(huán)境參數(shù)、設備狀態(tài)傳送到地面中心站，并執(zhí)行中心站發(fā)出的及時發(fā)出報警和斷電控制信號。3.信號傳輸網(wǎng)絡將監(jiān)測到的信號傳送到地面中心站的信號通道。如無線傳輸信道、電纜、光纖等。4.地面中心站煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理13第二節(jié)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一、煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)基本構成煤礦二、煤礦安全生產監(jiān)控設備（一）傳感器1.高低濃度甲烷傳感器2.一氧化碳傳感器3.礦用氧氣傳感器4.溫度傳感器5.風速傳感器6.煙霧傳感器7.開停傳感器煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理14二、煤礦安全生產監(jiān)控設備（一）傳感器煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安二、煤礦安全生產監(jiān)控設備（二）、便攜式氣體檢測報警儀（三）、甲烷報警礦燈（四）、井下分站（五）、安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理15二、煤礦安全生產監(jiān)控設備（二）、便攜式氣體檢測報警儀煤礦安全傳感器煤礦安全監(jiān)測主要通過檢測儀器來實現(xiàn)。一個簡單的檢測儀器通常由傳感器、信號變換電路及電源等部分構成。借助于敏感元件，對被測物理量進行檢測和信號變換，輸出模擬量信號或開關量信號的裝置，稱為傳感器。傳感器主要由敏感元件、轉換器件、測量及變換電路和電源等組成，如圖所示。被測量敏感元件轉換元件電源測量電路煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理16傳感器煤礦安全監(jiān)測主要通過檢測儀器來實現(xiàn)。一個簡單的檢測儀器地面中心站煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站是煤礦環(huán)境安全和生產工況監(jiān)控系統(tǒng)的地面數(shù)據(jù)處理中心，用于完成煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集、處理、儲存、顯示和打印功能，必要時還可對局部生產環(huán)節(jié)或設備發(fā)出控制指令和信號，中心炸一般由主控計算機及其外圍設備和監(jiān)控軟件組成，通常設置在煤礦監(jiān)控中心或生產調度室中。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理17地面中心站煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站是煤礦環(huán)境安全和生產工況監(jiān)控系統(tǒng)高低濃度甲烷傳感器主要用于監(jiān)測高瓦斯煤礦井下環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛?，可以連續(xù)自動地將井下沼氣濃度轉換成標準電信號輸送給關聯(lián)設備，并具有就地顯示沼氣濃度值，超限聲光報警等功能。還可與各類型監(jiān)測系統(tǒng)及斷電儀、風電瓦斯閉鎖裝置配套，適宜在煤礦采掘工作面、回風巷道等地點固定使用。采用熱催化原理與熱導原理相結合來測量沼氣濃度，克服了單一元件測量過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象，具有性能穩(wěn)定、測量精確、響應速度快，結構堅固、易使用易維護等特點。并具有遙控調校、斷電控制、故障自校自檢等新功能。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理18高低濃度甲烷傳感器主要用于監(jiān)測高瓦斯煤礦井下環(huán)境氣體中的瓦斯井下分站KJ90-F8/KJ90-F16型井下監(jiān)控分站（以下簡稱分站）是一種以嵌入式芯片為核心的微機計算機系統(tǒng)，可掛接多種傳感器，能對井下多種環(huán)境參數(shù)諸如瓦斯、風速、一氧化碳、負壓、設備開停狀態(tài)等進行連續(xù)監(jiān)測，具有多通道，多制式的信號采集功能和通訊功能，通過工業(yè)以太網(wǎng)或總線方式能及時將監(jiān)測道德各種環(huán)境參數(shù)、設備狀態(tài)傳送到地面并執(zhí)行中心站發(fā)出的各種命令，及時發(fā)出報警和斷電控制信號。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理19井下分站KJ90-F8/KJ90-F16型井下監(jiān)控分站（以第三節(jié)礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理一、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)一般規(guī)定1.煤礦企業(yè)應建立安全儀表計量檢驗制度。2.高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯突出礦井，必須裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進工作面，必須裝備甲烷風電閉鎖裝置或甲烷斷電儀和風電閉鎖裝置。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的無瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，必須裝備風電閉鎖裝置。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井的采煤工作面，必須裝備甲烷斷電儀。3.采區(qū)設計、采掘作業(yè)規(guī)程和安全技術措施，必須對安全監(jiān)控設備的種類、數(shù)量和位置，信號電纜和電源電纜的敷設，控制區(qū)域等做出明確規(guī)定，并繪制布置圖。4.煤礦安全監(jiān)控設備之間必須使用專用阻燃電纜或光纜連煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理20第三節(jié)礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理一、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)一般規(guī)第三節(jié)礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理接，嚴禁與調度電話電纜或動力電纜等共用。防爆型煤礦安全監(jiān)控設備之間的輸入、輸出信號必須為本質安全型信號。

安全監(jiān)控設備必須具有故障閉鎖功能：當與閉鎖控制有關的設備未投入正常運行或故障時，必須切斷該監(jiān)控設備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質安全型電氣設備的電源并閉鎖；當與閉鎖控制有關的設備工作正常并穩(wěn)定運行后，自動解鎖。

礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)必須具備甲烷斷電儀和甲烷風電閉鎖裝置的全部功能；當主機或系統(tǒng)電纜發(fā)生故障時，系統(tǒng)必須保證甲烷斷電儀和甲烷風電閉鎖裝置的全部功能；當電網(wǎng)停電后，系統(tǒng)必須保證正常工作時間不小于2h；系統(tǒng)必須具有防雷電保護；系統(tǒng)必須具有斷電狀態(tài)和饋電狀態(tài)監(jiān)測、報警、顯示、存儲和打印報表功能；中心站主機應不少于2臺，1臺備用。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理21第三節(jié)礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理接，嚴禁與調度電話電纜或動二、安裝、使用和維護的安全管理1.安裝斷電控制系統(tǒng)時，必須根據(jù)斷電范圍要求，提供斷電條件，并接通井下電源及控制線。安全監(jiān)控設備的供電電源必須取自被控制開關的電源側，嚴禁接在被控開關的負荷側。

拆除或改變與安全監(jiān)控設備關聯(lián)的電氣設備的電源線及控制線、檢修與安全監(jiān)控設備關聯(lián)的電氣設備、需要安全監(jiān)控設備停止運行時，須報告礦調度室，并制定安全措施后方可進行。2.安全監(jiān)控設備必須定期進行調試、校正，每月至少1次。甲烷傳感器、便攜式甲烷檢測報警儀等采用載體催化元件的甲烷檢測設備，每7天必須使用校準氣樣和空氣樣調校1次。每7天必須對甲烷超限斷電功能進行測試。

安全監(jiān)控設備發(fā)生故障時，必須及時處理，在故障期間必須有安全措施。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理22二、安裝、使用和維護的安全管理1.安裝斷電控制系統(tǒng)時，必須根二、安裝、使用和維護的安全管理3.必須每天檢查安全監(jiān)控設備及電纜是否正常，使用便攜式甲烷檢測報警儀或便攜式光學甲烷檢測儀與甲烷傳感器進行對照，并將記錄和檢查結果報監(jiān)測值班員；當兩者讀數(shù)誤差大于允許誤差時，先以讀數(shù)較大者為依據(jù)，采取安全措施并必須在8h內對2種設備調校完畢。4.礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站必須實時監(jiān)控全部采掘工作面瓦斯?jié)舛茸兓氨豢卦O備的通、斷電狀態(tài)。

礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測日報表必須報礦長和技術負責人審閱。5.必須設專職人員負責便攜式甲烷檢測報警儀的充電、收發(fā)及維護。每班要清理隔爆罩上的煤塵，發(fā)放前必須檢查便攜式甲烷檢測報警儀的零點和電壓或電源欠壓值，不符合要求的嚴禁發(fā)放使用。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理23二、安裝、使用和維護的安全管理3.必須每天檢查安全監(jiān)控設備及二、安裝、使用和維護的安全管理6.配制甲烷校準氣樣的裝置和方法必須符合國家有關標準，相對誤差必須小于5%。制備所用的原料氣應選用濃度不低于99.9%的高純度甲烷氣體。7.安全監(jiān)控設備布置圖和接線圖應標明傳感器、聲光報警器、斷電器、分站、電源、中心站等設備的位置、接線、斷電范圍、傳輸電纜等，并根據(jù)實際布置及時修改。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理24二、安裝、使用和維護的安全管理6.配制甲烷校準氣樣的裝置和方三、甲烷傳感器和其他傳感器的設置的安全規(guī)定1.甲烷傳感器報警濃度、斷電濃度、復電濃度和斷電范圍必須符合表3規(guī)定。2.低瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，必須在工作面設置甲烷傳感器。3.在回風流中的機電設備硐室的進風側必須設置甲烷傳感器。4.高瓦斯礦井進風的主要運輸巷道內使用架線電機車時，裝煤點、瓦斯涌出巷道的下風流中必須設置甲烷傳感器。5.在煤（巖）與瓦斯突出礦井和瓦斯噴出區(qū)域中，進風的主要運輸巷道和回風巷道內使用礦用防爆特殊型蓄電池電機車或礦用防爆型柴油機車時，蓄電池電機車必須設置車載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀，柴油機車必須設置便攜式甲烷檢測報警儀。當瓦斯?jié)舛瘸^0.5%時，必須停止機車運行。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理25三、甲烷傳感器和其他傳感器的設置的安全規(guī)定1.甲烷傳感器報警三、甲烷傳感器和其他傳感器的設置的安全規(guī)定6.瓦斯抽放泵站必須設置甲烷傳感器，抽放泵輸入管路中必須設置甲烷傳感器。利用瓦斯時，還應在輸出管路中設置甲烷傳感器。7.裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，每一個采區(qū)、一翼回風巷及總回風巷的測風站應設置風速傳感器，主要通風機的風硐應設置壓力傳感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中應設置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，利用瓦斯時，還應在輸出管路中設置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的開采容易自燃、自燃煤層的礦井，應設置一氧化碳傳感器和溫度傳感器。裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風機、局部通風機應設置設備開停傳感器，主要風門應設置風門開關傳感器，被控設備開關的負荷側應設置饋電狀態(tài)傳感器。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理26三、甲烷傳感器和其他傳感器的設置的安全規(guī)定6.瓦斯抽放泵站必第四節(jié)礦山監(jiān)控系統(tǒng)的單片機控制

礦山監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產、高效、安全生產的重要保證。世界各主要產煤國對此都十分重視，推廣使用了環(huán)境安全、軌道運輸、膠帶運輸、提升運輸、供電、排水、礦山壓力、火災、水災、煤與瓦斯突出、大型機電設備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)，提高了生產率和設備利用率，增強了礦山安全。由于煤礦井下是一個特殊的工作環(huán)境，有瓦斯(主要成份是甲烷)等易燃、易爆性氣體，有硫化氫等腐蝕性氣體，有淋水、環(huán)境潮濕、空間狹小、礦塵大，電磁干擾嚴重、電網(wǎng)電壓波動大、工作場所分散且距離遠。因此，礦山監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。這主要體現(xiàn)在電氣防爆、傳輸距離遠、網(wǎng)絡結構宜采用樹形結構、監(jiān)控對象變化緩慢、電網(wǎng)電壓波動適應能力強、抗干擾能力強、抗故障能力強，不宜采用中繼器、傳感器宜采用遠程供電、設備外殼防護性能要求高等方面。采用監(jiān)控系統(tǒng)后，保障煤炭高產、高效安全生產，具有重大的實用價值。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理27第四節(jié)礦山監(jiān)控系統(tǒng)的單片機控制礦山監(jiān)控系統(tǒng)是煤第四節(jié)礦山監(jiān)控系統(tǒng)的單片機控制

一、單片機概述單片機在礦山監(jiān)控系統(tǒng)的應用十分廣泛，而單片機的使用方法是掌握單片機系統(tǒng)的前提。因此，只有真正掌握了單片機的內部結構及系統(tǒng)組成，才能夠根據(jù)其內部結構特點選擇合適的指令編制程序，設計外圍電路，才能確保單片機系統(tǒng)的構成。單片機技術發(fā)展十分迅速，產品種類琳瑯滿目。為滿足工業(yè)控制的要求，選擇合適型號的單片機進行系統(tǒng)設計是每一個單片機使用者必須掌握的技能。因此，只有通過了解單片機的發(fā)展過程及產品近況，掌握當前市場主流單片機型號、種類及其特點才能設計出滿足工作要求的單片機系統(tǒng)。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理28第四節(jié)礦山監(jiān)控系統(tǒng)的單片機控制

一、單片機概述二、單片機系統(tǒng)分析單片機的元件識別主要包括認識單片機實物，掌握單片機內部結構特點，了解單片機擴展芯片，了解單片機電路系統(tǒng)構成等。為能正確地編制程序并設計外圍電路，實現(xiàn)單片機系統(tǒng)，首先必須先認識單片機實物并掌握單片機內部結構特點等相關知識。單片機的發(fā)展分類主要包括單片機的發(fā)展過程及產品近況，了解當前市場主流單片機型號及種類，了解單片機的特點及應用領域等。通過了解主流單片機型號及種類，并能通過查找資料確定單片機的主要性能，進而選擇合適型號的單片機進行系統(tǒng)設計。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理29二、單片機系統(tǒng)分析單片機的元件識別主要包括認識（三）礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)

礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一種可用于全面綜合監(jiān)控，又可實現(xiàn)某些或某個方面監(jiān)控的多參數(shù)、多功能系統(tǒng)。全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)由智能傳感器、智能監(jiān)控站、調度管理網(wǎng)絡等組成。如圖1-5所示。圖1—5全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理30（三）礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一種可用于1、智能傳感器

（1）智能傳感器使用一種通用電路，便于維護人員集中精力，深入細致地掌握電路原理，達到每一位具有一定電路基礎的維護人員均能及時處理故障的要求。以保證系統(tǒng)正常運行。同時由于電路統(tǒng)一備用組件種類少，也便于備件的準備。傳感元件放大電路小信號檢測A/D轉換器單片機最小系統(tǒng)顯示電路聲光報警電路信號輸出電路圖1-6智能傳感器煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理311、智能傳感器（1）智能傳感器使用一種通用電路

（2）數(shù)字信號傳輸與多路復用

智能傳感器采用數(shù)字信號傳輸，多臺傳感器共享一根多芯電纜接成樹形結構與智能監(jiān)控站相連。當傳感器遠離智能監(jiān)控站而靠近系統(tǒng)傳輸電纜時。智能傳感器可直接接系統(tǒng)電纜，如圖1-7所示。圖1-7智能傳感器直接接系統(tǒng)電纜煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理32（2）數(shù)字信號傳輸與多路復用智能傳感器采用

現(xiàn)有傳感器沒有采用數(shù)字信號輸出和多路復用，主要是因為現(xiàn)有傳感器采用單片機的較少，實現(xiàn)時分多路復用困難。另一個原因是早期傳感器耗能大，一對芯線只能為一臺傳感器供電。例如：早期甲烷傳感器工作電流為300mA、傳感器輸入電壓為7—24V。若由24V本安電源供電．供電電纜環(huán)路電阻為26n／Km，其供電距離為(24—7)／(03×261_2．18Km。若向2臺傳感器供電，則供電距離僅為1．09Kin，不滿足2Km輸距離的要求。而目前傳感器的工作電流一般不大于100mA，特別是一些溫度、開關量等傳感器工作電流不大于10mA，從而解決了一對芯線為多臺傳感器遠距離供電問題。因此，傳感器電纜復用路數(shù)，并不取決于監(jiān)測周期、傳輸速率和地址編碼，而取決于傳感器的供電電流，這就給傳感組件降低消耗提出了新的要求。

煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理33現(xiàn)有傳感器沒有采用數(shù)字信號輸出和多路復用，主要是（3）就地控制

智能傳感器傳輸?shù)拇袛?shù)字信號除數(shù)據(jù)(模擬量傳感器)或狀態(tài)(開關量傳感器)外，還有報警、斷電等控制信號。接在同一條總線上的執(zhí)行機構(如聲光報警和斷電設備)根據(jù)收到的控制信號(如：報警和斷電信號)．執(zhí)行相應的操作(如：發(fā)出聲：警和斷電控制)。傳感器直接控制執(zhí)行機構，較經分站控制執(zhí)行機構具有執(zhí)行速度可靠性高等優(yōu)點，當分站發(fā)生故障時，仍可執(zhí)行基本的控制。2、智能監(jiān)控站

智能監(jiān)控站是全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)智能現(xiàn)場設備，其功能類似于現(xiàn)有系統(tǒng)分站，有信號采集、控制、與主站(或上級智能控制站)雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ苊旱V安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理34（3）就地控制智能傳感器傳輸?shù)拇袛?shù)字信號除數(shù)據(jù)3、調度管理網(wǎng)絡

調度和管理人員是通過調度管理網(wǎng)絡與系統(tǒng)進行信息交換的，其功能類似于現(xiàn)有系統(tǒng)的中心站和遠程終端，具有系統(tǒng)初始化、顯示、打印、存儲、控制干預等功能。4、現(xiàn)場總線與組態(tài)軟件技術

現(xiàn)場總線(FieldBus)是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的多節(jié)點、數(shù)字式、雙向傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡；是計算機技術、通信技術、控制技術飛速發(fā)展并在工業(yè)監(jiān)控領域有機結合的產物?，F(xiàn)場總線采用開放式互連網(wǎng)絡，公開所有技術和標準，提高了設備的互換性?，F(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器及執(zhí)行機構等具有檢測、變換、補償、運算和控制等多種功能，控制權力進一步下放，既提高系統(tǒng)可靠性和實時性，又降低了系統(tǒng)成本?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行機構均采用多路復用雙向數(shù)字傳輸，大大節(jié)省了傳輸電纜、降低了設備成本、提高了系統(tǒng)可靠性、便于用戶使用與維護。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理353、調度管理網(wǎng)絡調度和管理人員是通過調度管理網(wǎng)（四）51系列單片機概述MCS-51單片機是Intel公司20世紀80年代初推出的高性能8位單片機，其典型產品有8031、8051和8751，8031無片內ROM，8051內部有4KB掩膜ROM，8751內部有4KBEPROM，除此之外，三者的內部結構及引腳完全相同。（五）單片機的結構1、中央處理器（CPU）

2、數(shù)據(jù)存儲器（內部RAM）3、程序存儲器（內部ROM）

4、定時/計數(shù)器5、并行輸入/輸出(I/O)口6、串行口7、時鐘電路8、中斷系統(tǒng)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理36（四）51系列單片機概述MCS-51單片機是Intel公司2（六）單片機工作條件

1、時鐘電路要給單片機CPU提供時鐘信號，就需要相關的硬件電路，即振蕩器和時鐘電路。51系列單片機內部有一個高增益反相放大器，這個反相放大器的作用就是構成振蕩器，但要形成時鐘，外部還需要加一些附加電路。一種是內部時鐘方式：這種方式需在18腳和19腳外接晶體振蕩器(或陶瓷諧振器)和電容，如圖1-8所示。圖1-8內部時鐘煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理37（六）單片機工作條件圖1-8內部時鐘煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)

另外一種是外部時鐘方式：對HMOS型單片機XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入，如圖1-9所示；對CHMOS型單片機外部時鐘信號從XTAL1腳輸入，XTAL2懸空，如圖1-10所示。圖1-10CHMOS型單片機外部時鐘圖1-9HMOS型單片機外部時鐘煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理38另外一種是外部時鐘方式：對HMOS型單片機XTA2、復位電路

復位是單片機的初始化操作，其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。當5l系列單片機的復位引腳RST出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式，即上電復位(見圖1-11a)和按鍵復位(見圖1-11b)。a、上電復位電路b、按鍵復位電路圖1-11復位電路接法煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理392、復位電路復位是單片機的初始化操作，其作用是使根據(jù)以上分析可得圖1-12所示的以89C51為例的單片機工作條件接線圖。

圖1-12單片機工作條件接線圖煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理40根據(jù)以上分析可得圖1-12所示的以89C51為例的單片機工作（七）單片機輸入/輸出端口結構

在51系列單片機中有4個雙向并行I/O口P0~P3，每個端口都由鎖存器、輸出驅動器和輸入緩沖器組成。單片機與外部設備交換信息時，都是通過端口進行的。

在進行寫端口操作時，CPU將內部總線的數(shù)據(jù)經鎖存器和輸出驅動器送到端口引腳；在進行讀端口操作時，將端口鎖存器或引腳數(shù)據(jù)經輸入緩沖器傳送至內部數(shù)據(jù)總線。4個I/O端口都可作輸入/輸出口使用，其中P0口和P2口還可用于對外部存儲器或外部擴展設備的訪問。在擴展外部存儲器或外部設備時，把P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線口使用，分時輸出外部存儲器或外部設備的低8位地址和8位數(shù)據(jù)。當擴展的外部存儲器或外部設備的地址為16位時，把P2口用作地址總線口，輸出高8位地址。P3口除作通用I/O口外，其各位還可作為第二功能使用。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理41（七）單片機輸入/輸出端口結構在51系列單片機

1、P0口作用：通用I/O口訪問片外擴展存儲器時，復用為低8位地址線和數(shù)據(jù)線。如圖1-13所示為P0口的位結構圖。圖1-13P0口的位結構圖煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理421、P0口圖1-13P0口的位結構圖煤礦安全生產監(jiān)控

2、P1口作用：通用I/O口如圖1-14所示為P1口的位結構圖。圖1-14P1口的位結構圖煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理432、P1口圖1-14P1口的位結構圖煤礦安全生產監(jiān)控3、P2口作用：通用I/O口；高8位地址線。如圖1-15所示為P2口的位結構圖。圖1-15P2口的位結構圖

煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理443、P2口圖1-15P2口的位結構圖煤礦安全生產監(jiān)控系4、P3口作用：通用I/O口。如圖1-16所示為P3口的位結構圖。圖1-16P3口的位結構圖。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理454、P3口如圖1-16所示為P3口的位結構圖。圖1-16引腳轉義引腳功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2INT0外部中斷0請求P3.3INT1外部中斷1請求P3.4T0計數(shù)器0外部輸入P3.5T1計數(shù)器1外部輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀P3口第二功能如表1-1：表1-1P3口第二功能煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理46引腳轉義引腳功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收端P3.1TX（八）MCS-51內部數(shù)據(jù)存儲器

MCS-51單片機的芯片內部有RAM和ROM兩類存儲器，即所謂的內部RAM和內部ROM，首先分析內部RAM。

1、內部數(shù)據(jù)存儲器低128單元

8051的內部RAM共有256個單元，通常把這256個單元按其功能劃分為兩部分：低128單元（單元地址00H～7FH）和高128單元（單元地址80H～FFH）。如圖1-17所示為低128單元的配置圖。30H～7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)20H～2FH位尋址區(qū)（00H～7FH）18H～1FH工作寄存器3區(qū)（R7～R0）10H～17H工作寄存器2區(qū)（R7～R0）08H～0FH工作寄存器1區(qū)（R7～R0）00H～07H工作寄存器0區(qū)（R7～R0）圖1-17內部數(shù)據(jù)存儲器低128單元配置圖煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理47（八）MCS-51內部數(shù)據(jù)存儲器MCS-51單片機的芯

低128單元是單片機的真正RAM存儲器，按其用途劃分為三個區(qū)域：（1）寄存器區(qū)

共有四組寄存器，每組8個寄存單元（各為8位），各組都以R0～R7作寄存單元編號。寄存器常用于存放操作數(shù)及中間結果等，由于它們的功能及使用不作預先規(guī)定，因此稱之為通用寄存器，有時也叫工作寄存器。在任一時刻，CPU只能使用其中的一組寄存器，并且把正在使用的那組寄存器稱之為當前寄存器組。到底是哪一組，由程序狀態(tài)字寄存器PSW中RS1、RS0位的狀態(tài)組合來決定。（2）位尋址區(qū)

內部RAM的20H～2FH單元，既可作為一般RAM單元使用，進行字節(jié)操作，也可以對單元中每一位進行位操作，因此把該區(qū)稱之為位尋址區(qū)。位尋址區(qū)共有16個RAM單元，計128位，位地址為00H～7FH。如下圖煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理48低128單元是單片機的真正RAM存儲器，按其用途劃分為三個表1-2為片內RAM位尋址區(qū)的位地址。單元地址MSB位地址LSB2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F077E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800表1-2片內RAM位尋址區(qū)的位地址。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理49表1-2為片內RAM位尋址區(qū)的位地址。單元地址MSB（3）用戶RAM區(qū)在內部RAM低128單元中，通用寄存器占去32個單元，位尋址區(qū)占去16個單元，剩下80個單元，這就是供用戶使用的一般RAM區(qū)，其單元地址為30H～7FH。對用戶RAM區(qū)的使用沒有任何規(guī)定或限制。但在一般應用中常把堆棧開辟在此區(qū)中。

2、內部數(shù)據(jù)存儲器高128單元內部RAM的高128單元是供給專用寄存器使用的，其單元地址為80H～FFH。因這些寄存器的功能已作專門規(guī)定，故而稱之為專用寄存器（SpecialFunctionRegister），也可稱為特殊功能寄存器。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理50（3）用戶RAM區(qū)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理50（1）程序計數(shù)器（PC——ProgramCounter）（2）累加器（ACC——Accumulator）（3）B寄存器（4）程序狀態(tài)字（PSW——ProgramStatusWord）專用寄存器（SFR）簡介D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H

CYACF0RS1RS0OVF1PPSW各位定義如表1-35、數(shù)據(jù)指針（DPTR）6、堆棧指針（SP----StackPointer）表1-3PSW各位定義煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理51（1）程序計數(shù)器（PC——ProgramCounter）專SFR

MSB位地址/位定義LSB字節(jié)地址

BF7F6F5F4F3F2F1F0

F0H

ACCE7E6E5E4E3E2E1E0

E0H

PSWD7D6D5D4D3D2D1D0

D0HCYACF0RS1RS0OVF1PIPBFBEBDBCBBBAB9B8

B8H///PSPT1PX1PT0PX0

P3B7B6B5B4B3B2B1B0

B0HP3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0

BF7F6F5F4F3F2F1F0

F0H

IEAFAEADACABAAA9A8A8HEA//ESET1EX1ET0EX0

P2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0

SBUF(99H)

SCON9F9E9D9C9B9A999898HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI

P19796959493929190

90HP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0

TH1

(8DH)TH0

(8CH)

TL1

(8BH)

TL0

(8AH)

TMODGATC/TM1M0GATC/TM1M0

(89H)

TCON8F8E8D8C8B8A8988

88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0PCONSMO///////

(87H)DPH

(83H)

DPL

(82H)

SP

(81H)

P08786858483828180

80HP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0表1-4MCS-51專用寄存器地址表煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理52SFRMSB位地址/位定義對專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點說明：

21個可字節(jié)尋址的專用寄存器是不連續(xù)地分散在內部RAM高128單元之中，盡管還余有許多空閑地址，但用戶并不能使用。程序計數(shù)器PC不占據(jù)RAM單元，它在物理上是獨立的，因此是不可尋址的寄存器。對專用寄存器只能使用直接尋址方式，書寫時既可使用寄存器符號，也可使用寄存器單元地址。表中凡字節(jié)地址不帶括號的寄存器都是可進行位尋址的寄存器，而帶括號的是不可位尋址的寄存器，如表所列。全部專用寄存器可尋址的位共83位，這些位都具有專門的定義和用途。這樣加上位尋址區(qū)的128位，在MCS-51的內部RAM中共有128+83=211個可尋址位。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理53對專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點說明：21個可（九）MCS-51內部程序存儲器

MCS-51的程序存儲器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。8051片內有4KB的ROM,8751片內有4KB的EPROM，8031片內無程序存儲器。MCS-51的片外最多能擴展64K字節(jié)程序存儲器，片內外的ROM是統(tǒng)一編址的。如端保持高電平,8051的程序計數(shù)器PC在0000H~0FFFH地址范圍內(即前4KB地址)是執(zhí)行片內ROM中的程序，PC1000H~FFFFH地址范圍時,自動執(zhí)行片外程序存儲器中的程序，當當保持低電平時，只能尋址外部程序存儲器,片外存儲器可以從0000H開始編址。有一組特殊單元是0003H～002AH。共40個單元，這40個單元被均勻地分為五段，作為五個中斷源的中斷地址區(qū)。其中：0003H～000AH外部中斷0中斷地址區(qū)000BH～0012H定時器/計數(shù)器0中斷地址區(qū)0013H～001AH外部中斷1中斷地址區(qū)001BH～0022H定時器/計數(shù)器1中斷地址區(qū)0023H～002AH串行中斷地址區(qū)煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理54（九）MCS-51內部程序存儲器MCS-51的程序存儲

中斷響應后，按中斷種類，自動轉到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序。因此在中斷地址區(qū)中理應存放中斷服務程序。但通常情況下，8個單元難以存下一個完整的中斷服務程序，因此通常也是從中斷地址區(qū)首地址開始存放一條無條件轉移指令，以便中斷響應后，通過中斷地址區(qū)，再轉到中斷服務程序的實際入口地址去。返回煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理55中斷響應后，按中斷種類，自動轉到各中斷區(qū)的首地址

（十）節(jié)電工作

MCS－5l系列單片機有HMOS和CHMOS兩種工藝芯片，其中CHMOS芯片具有功耗小的優(yōu)點。為進一步降低單片機應用系統(tǒng)的功耗，CHMOS單片機還可通過對特殊功能寄存器PCON的PD位和IDL位的選擇，使其工作在等待工作方式和掉電工作方式，特殊功能寄存器PCON每位定義如圖1-22所示。如果同時將PD位和IDL位置1，則優(yōu)先執(zhí)行掉電工作方式。HMOS單片機的特殊功能寄存器PCON只有SMOD位有定義，其余4位僅CHMOS單片機才有定義。因此，在使用時應注意二者的區(qū)別，避免對沒有定義位操作。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理56

（十）節(jié)電工作

MCS－5l系列單片機有圖1-22特殊功能寄存器PCON位定義煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理57圖1-22特殊功能寄存器PCON位定義煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)

1、等待工作方式當特殊功能寄存器PCON的IDL=1時，CHMOS單片機便工作在等待工作方式。CHMOS單片機工作在等待工作方式時，CPU無時鐘，但振蕩器繼續(xù)工作，中斷、串行口和定時器模塊繼續(xù)工作，棧指針、程序計數(shù)器、程序狀態(tài)字、累加器和所有其他寄存器的內容保持不變。在等待工作方式期間，ALE和PSEN保持高電平，口的引腳保持進入等待工作方式時的狀態(tài)。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理581、等待工作方式煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理

2、掉電工作方式當特殊功能寄存器PCON的PD=l時，CHMOS單片機便工作在掉電工作方式。CHMOS單片工作在掉電工作方式時，片內振蕩器停止工作，單片機停止一切操作，但片內RAM和特殊寄尋存器的內容保持不變。在掉電工作方式期間，口的引腳輸出各自SFR的內容。ALE和PSEN輸出為低電平。在掉電工作方式期間，電源Vcc能降至2V，但要保證在掉電工作方式開始前電源Vcc不低于正常值，并且在結束掉電工作方式前使電源Vcc恢復到正常值。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理592、掉電工作方式煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理退出掉電工作方式的唯一辦法是硬件復位。由于在掉電工作方式期問時鐘振蕩器停止工作，因此，復位脈沖必須保持足夠的寬度，以確保時鐘振蕩器重新啟動并達到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。復位脈沖的持續(xù)時間一般不小于10ms。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理60退出掉電工作方式的唯一辦法是硬件復位。由于在掉（十一）爆炸性環(huán)境用單片機應用系統(tǒng)的設計爆炸性環(huán)境用單片機應用系統(tǒng)的設計一般包括技術性能指標的確定、電氣防爆型式的選擇、軟硬件功能的劃分、芯片的選擇、抗干擾設計、電氣防爆設計等內容。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理61（十一）爆炸性環(huán)境用單片機應用系統(tǒng)的設計煤礦安全

1、系統(tǒng)設計與防爆設計

（1）技術性能指標的確定技術性能指標是單片機應用系統(tǒng)的設計依據(jù)和最終目標，它貫穿著整個設計工作。在確定技術性能及指標時，要根據(jù)用戶對系統(tǒng)的使用要求，并參考現(xiàn)有國內外類似系統(tǒng)的技術性能指標、綜合考慮技術先進性、易操作維護性、系統(tǒng)可靠性、生產工藝的復雜性和經濟效益等因素，提出比較合理的技術性能指標，并查閱有關技術標準，使之標準化、規(guī)范化。當然，技術性能指標在系統(tǒng)的研制過程還將進一步完善和修改，使系統(tǒng)具有較高的性能／價格比。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理621、系統(tǒng)設計與防爆設計煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安（2）防爆設計

單片機應用系統(tǒng)的防爆型式主要以本質安全型為主，這是由于本質安全型電氣設備與其他類型的防爆電氣設備相比，具有體積小、重量輕、制造工藝簡單、成本低等優(yōu)點，特別是本質安全電路無論在正常工作狀態(tài)，還是在規(guī)定的故障狀態(tài)下都是安全的。本質安全防爆的原理是：通過合理選擇電氣設備的電路和電路參數(shù)，使電路在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下產生的電火花和熱效應均不致引起周圍可燃性氣體的燃燒或爆炸。因此，本質安全型防爆單片機應用系統(tǒng)應是低電壓、小電流和小功率系統(tǒng)。對于難以滿足這些條件的系統(tǒng)電源和大功率路一般采用本質安全型和隔爆型或本質安全型與澆封型的復合防爆型式，如：隔爆兼本質安全型電源等。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理63（2）防爆設計煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全

在設計本質安全型電路時，首先應設計好本質安全型電源。當輸出端發(fā)生短路等故障時，應具有保護功能，并當故障排除后，應能自動恢復正常。對于輸出電流較大、電壓較高、功率較大的電源，還應采用快速切斷或保護措施。在設計本質安全電源的負載時，應考慮盡量減少負載中的儲能元件和容量，盡量不采用電感、電容等元件。必須使用時，應盡量減小其電感量或電容量。同時，應盡量減小負載的工作電壓、工作電流和功率。對于參數(shù)變化后或故障后將影響電路本質安全防爆性能的電阻、電容、電感、變壓器、晶體管等元件，在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下的電流、電壓和功率應不大于其額定值的三分之二。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理64在設計本質安全型電路時，首先應設計好（3）功能劃分軟、硬件功能的劃分就是根據(jù)所確定的技術性能指標確定哪些功能由單片機來完成，哪些功能由外部接口電路來完成，哪些功能由外圍數(shù)字電路或模擬電路來完成，哪些功能由傳感器和執(zhí)行機構來完成，哪些功能由軟件來完成。在功能的劃分上，為了簡化硬件結構，減小功耗，便于本質安全防爆，降低成本，凡能夠用軟件、單片機及其少量外部電路完成的功能，應盡量由它們完成，但也要考慮軟件開發(fā)的工作量。在芯片的選擇上，除應選擇功耗較低的芯片外，還應兼顧經濟合理性，并考慮市場的供貨情況。一般地講，應選擇技術先進、銷量較大的芯片，這樣會獲得較高的性能價格比。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理65（3）功能劃分煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理65

2、抗干擾設計單片機應用系統(tǒng)的抗干擾設計是系統(tǒng)設計的重要內容之一，因為電磁干擾不但會造成較大的系統(tǒng)誤差，還會使系統(tǒng)死機無法工作。系統(tǒng)干擾主要有：空間干擾(通過電磁波輻射竄入系統(tǒng))、通道干擾(通過信號輸入／輸出通道竄入系統(tǒng))和電源干擾(通過電源竄入系統(tǒng))。（1）硬件抗干擾措施空間干擾一般用屏蔽外殼和外殼接地的方法來解決。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理662、抗干擾設計煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及

電源干擾通常采用變流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、低通濾波器、平滑濾波器和板上穩(wěn)壓等辦法來解決，如圖1-23所示。交流穩(wěn)壓器可以解決交流電源過壓與欠壓。隔離變壓器就是在+之間用接地的屏蔽層隔離，從而減小初、次級之間的分布電容，減少高頻干擾。這是因為電源的高頻干擾主要是通過初、次級間的分布電容耦合到次級的。低通濾波器通常與隔離變壓器次級相連，濾除變壓器次級輸出的高次諧波，改善電源波形。在高次諧波較嚴重的情況下，還可在隔離變壓器的初級與交流穩(wěn)壓器之間接入低通濾波器。平滑濾波器置于直流整流電源輸出，濾除50Hz工頻干擾和其他交流成分，降低直流電源的交流紋波電壓。為消除負載波動所引起的耦合干擾，系統(tǒng)中的各功能板應采用獨立的直流穩(wěn)壓電路，一般由三端穩(wěn)壓器和輸入輸出電容組成，如圖1-24所示。輸入／輸出電容一般選獨石電容。各功能板單獨穩(wěn)壓不僅可以消除耦合干擾，而且可以降低對總電源輸出的要求，便于穩(wěn)壓散熱。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理67電源干擾通常采用變流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、低通濾低通濾波器隔離變壓器交流電網(wǎng)整流電路平滑濾波器穩(wěn)壓電路各功能板圖1-23抗電源干擾原理框圖低通濾波器交流穩(wěn)壓器78XX++--輸入0.33μF輸出0.1μF圖1-24板上穩(wěn)壓電路原理圖煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理68低通濾波器隔離變壓器交流電網(wǎng)整流電路平滑濾波器穩(wěn)壓電路各通道干擾主要用光電隔離的辦法來解決，對于信號頻率較高、傳輸距離較遠的輸入輸出通道，還應使用雙絞線傳輸，并注意阻抗匹配。雙絞線能使每一扭絞線段之間的電磁感應干抗相互抵消。傳輸線阻抗匹配就是使負載阻抗等于傳輸線的傳輸阻抗。當傳輸線阻抗匹配時，系統(tǒng)無信號電磁波反射，反之，有反射。傳輸線的特性阻抗除與本身特性有關外，還與所傳輸?shù)男盘栴l率有關。若傳輸線的分布電阻為R，分布電容為C，分布電感為L，分布電導為G，所傳輸信號的角頻率為，則傳輸線的特性阻抗Zc為：

煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理69通道干擾主要用光電隔離的辦法來解決，對于信號頻

傳輸線的分布電阻R、分布電容C、分布電感L、分布電導G分別是指傳輸線單位長度上的電阻、電容、電感和電導的大小。光電隔離能有效地抑制尖峰脈沖及各種高頻干擾，并利于本質安全防爆隔離，是減少通道干擾和本質安全防爆隔離的主要措施之一。光電隔離通常使用光電耦合器作隔離元件。光電耦合器具有輸入電阻小(一般為100～1k之間)、隔離電壓高(輸入回路與輸出回路之間隔離電壓一般為1500~7500V)、絕緣電阻大(輸入回路與輸出回路之間絕緣電阻一般為1011~1012)、耦合電容小(輸入回路與輸出回路之間分布電容一般為0.5～2pF)、電流型輸入等優(yōu)點。因此，使用光電耦合器能實現(xiàn)輸入／輸出通道與單片機系統(tǒng)的隔離，有效地抑制電壓幅值較高，而能量較小、高頻成分較高的干擾。

煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理70傳輸線的分布電阻R、分布電容C、分布電感L、分

同時，實現(xiàn)了本質安全型防爆電氣設備的電氣隔離。光電耦合器是非線性器件，因此，對于模擬量信號輸入或輸出通道，應先將模擬量轉換為數(shù)字量或頻率量(頻率型模擬量信號)，再用光電耦合器隔離輸入至單片機系統(tǒng)，而輸出的數(shù)字量或頻率量經光電耦合器隔離輸出后，再轉換成模擬量信號，如圖1-25和圖1-26所示。在一些對速度要求不高的系統(tǒng)中，通常將模擬量轉換為頻率量再轉換為數(shù)字量，或將數(shù)字量轉換為頻率量再轉換為模擬量，以減少光電耦合器的用量，降低設備成本和體積。在一些對速度要求較高的系統(tǒng)中，采用上述方案就難以滿足高速的要求，通常將模擬量直接轉換為數(shù)字量，或將數(shù)字量直接轉換為模擬量，以滿足高速的要求。但由于數(shù)字量需多路并行傳輸，因此，使用光電耦合器較多，設備體積較大，成本較高。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理71同時，實現(xiàn)了本質安全型防爆電氣設備的電氣隔離。傳感器光電耦合器V/F轉換器D/F轉換器微機系統(tǒng)D/F轉換器光電耦合器F/V轉換器執(zhí)行機構模擬量頻率量頻率量數(shù)字量數(shù)字量頻率量頻率量模擬量圖1-26頻率輸入、輸出光電隔離模擬系統(tǒng)圖微機系統(tǒng)數(shù)字量數(shù)字量傳感器光電耦合器A/D轉換器模擬量數(shù)字量光電耦合器D/A轉換器執(zhí)行機構數(shù)字量模擬量圖1-25數(shù)字量輸入、輸出光電隔離模擬系統(tǒng)圖煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理72傳感器光電耦合器V/F轉換器D/F轉（2）印制電路板抗干擾設計印制電路板抗干擾設計是抗干擾主要措施之一。印制板電路抗干擾設計主要包括印制電路板尺寸的選擇、元器件布置、地線布置、電源線布置、去稻電容配置等。印制電路板尺寸大小要適中，尺寸太大，印制線路加長、線路阻抗增大，供電質量難以保證。如果布線不當，將會加大負載波動耦合干擾和印制板電路間信號耦合干擾，并且成本高，印制板電路質量難以保證。尺寸大小，電磁器件對周圍器件干擾大，不利于大功率器件散熱。如果印制導線過細或過近，還會降低印制板可靠性，加大線間信號耦合干擾。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理73（2）印制電路板抗干擾設計煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及

在器件布置上，應盡量將邏輯相關的元器件布置在一起，按信號流程布置器件。除此之外，還應盡量減小信號線長度和計算機總線長度，將模擬電路與數(shù)字電路分開布置，將高頻電路與低頻電路分開布置，將大功率元器件與小功率元器件分開布置，將電磁元器件單獨布置。地線要盡量加寬，以減少線路壓降和負載耦合干擾。信號工作頻率不小于1MHz的系統(tǒng)可采用單點接地，如圖1-27所示。信號工作頻率大于I0MHz的系統(tǒng)應采用多點接地，如圖1-28所示。對于信號工作頻率在l~l0MHz之間的系統(tǒng)，應盡量采用多點接地，如果采用一點接地，接地線長度應不大于波長的l／16。對于單點接地系統(tǒng)接地線應構成環(huán)路，以減小地線上的電位差，提高系統(tǒng)的抗噪聲能力，地線布置如圖1-29所示。如果系統(tǒng)中既有數(shù)字電路，又有模擬電路，應將數(shù)字地與模擬地分開布置，以減小相互之間的干擾。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理74在器件布置上，應盡量將邏輯相關的元器件布置在一圖1-28多點接地示意圖圖1-27單點接地示意圖雙面板或多層板接地面123雙面板或多層板接地面123雙面板或多層板接地面123(a)串聯(lián)系統(tǒng)的公共接地(b)并聯(lián)系統(tǒng)的單獨接地煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理75圖1-28多點接地示意圖圖1-27單點接地示意圖雙面板或地線圖1-29單點接地地線的布置煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理76地線圖1-29單點接地地線的布置煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安

電源線應盡量加寬，雙面印制電路板的電源線應盡量與地線布置在對應的那一面，并與地線的走向盡量一致。在板上穩(wěn)壓電源輸出端應并接1～10uF的鉭電解電容。在程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、單片機、接口電路、總線驅動器等耗能較大的芯片的電源端與接地端之間并接0．0l～0．1uF的獨石電容。每l～5個低功耗集成電路使用1個0．01～O．1uF的獨石電容。邏輯電路未使用的輸入端，應視邏輯關系接至已使用門的輸入端，或接地，或接電源。有可能產生火花的按鈕、開關、繼電器和接觸器的接點，應并接RC電路吸收，一般R取l～2k，C取2.2～4.7pF，如圖1-30所示。繼電器和接觸器線圈，應反并續(xù)流二極管，如圖1-31所示。為防止強電磁干擾使系統(tǒng)或部分寄存器錯誤復位，應在芯片的RESET復位端并接0．01uF獨石電容。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理77電源線應盡量加寬，雙面印制電路板的電源線應盡量煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理78煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理78（3）系統(tǒng)布線系統(tǒng)布線除應將本安與非本安導線分開打把外，還應將交流線單獨打把，直流穩(wěn)壓電源線單獨打把，數(shù)字信號線單獨打把，模擬信號線單獨打把，燈泡、繼電器等感性負載驅動線和非穩(wěn)壓的直流電源線單獨打把，并盡量減小布線長度和采用雙絞線。地線要盡量粗，對于高頻系統(tǒng)應采用多點接地，對于低頻系統(tǒng)可選用一點接地。有屏蔽層的電纜，屏蔽層要一點接地。（4）系統(tǒng)抗干擾措施系統(tǒng)抗干擾措施就是當干擾使系統(tǒng)出現(xiàn)某種異常后，所采取的一些軟件和硬件抗干擾措施。系統(tǒng)抗干擾措施主要包括設置監(jiān)視定時器(又稱看門狗電路)、設置軟件陷井及地址攔截、軟件冗余設計、系統(tǒng)上電自檢、對監(jiān)測數(shù)據(jù)軟件濾波等。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理79（3）系統(tǒng)布線系統(tǒng)布線除應將本安與非本安導線分開打把外，（5）設置監(jiān)視定時器設置監(jiān)視定時器就是將定時器的定時時間設定成略大于程序正常運行時可能出現(xiàn)的最大循環(huán)周期時間，在循環(huán)程序中，設置一條使定時器復位或預置的指令，定時器的定時時間到輸出端經單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器接CPU的復位信號端或中斷請求輸入端。當系統(tǒng)運行正常時，由于每一周期都對定時器復位或重新預置，因此，定時器輸出無效電平。當系統(tǒng)運行不正常時，將不能保證對定時器復位和重新預置的周期時間小于定時器定時時間，定時器輸出有效電平信號，使系統(tǒng)復位或進入故障處理中斷程序。用作監(jiān)視的定時器可以是單片機本身的定時器，也可以是外部可編程定時器，如：8253、Z80-CTC、8155等接口電路，還可以是不可編程的計數(shù)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理80（5）設置監(jiān)視定時器煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理80（6）設置軟件陷井及地址攔截設置軟件陷井就是在未被使用的程序存儲器空間內，反復設置跳轉指令，跳轉至能夠重新啟動或出錯處理的程序段。當干擾使程序計數(shù)器出錯，進入上述未被使用但反復設置跳轉指令的程序存儲器空間時，這些跳轉指令將會使程序重新啟動或進入出錯處理程序段。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理81（6）設置軟件陷井及地址攔截煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全（7）軟件冗余設計

軟件冗余設計就是在不影響程序正常運行的情況下，將一次性操作改為循環(huán)重復操作，或多次重復操作，主要包括：1)對接口電路的控制命令寄存器，由一次寫入改為循環(huán)重復寫入，當接口電路的控制命令寄存器被干擾后，在下一個軟件循環(huán)周期內得到修正。2)對跳轉、調用子程序、返回、開／閉中斷等重要指令多次重復(一般重復1～2次)，當這些指令在執(zhí)行過程中受到外界干擾，后面重復的指令將會被正確執(zhí)行。3)將重要環(huán)節(jié)的一次采樣、處理和輸出改為循環(huán)采樣、處理和輸出。當一次采樣、處理和輸出被干擾有誤，將會在下一個循環(huán)得到修正。4)對重要數(shù)據(jù)采用多處存儲擇多判決。例如：將同一個數(shù)據(jù)存放3個不同的RAM存儲單元中，取數(shù)時，有兩個單元數(shù)據(jù)一致認為有效。5)對輸出的控制數(shù)據(jù)除通過接口輸出外，還在RAM中存儲，以便系統(tǒng)故障排除后恢復故障前的輸出狀態(tài)。6)對重要環(huán)節(jié)的采樣、和輸出采用多次重復、擇多判決或取平均值等。

煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理82（7）軟件冗余設計煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理82（8）系統(tǒng)上電自檢1)程序存儲器的檢測2)數(shù)據(jù)存儲器的檢測3)CPU的檢測4)輸入／輸出接口電路的檢測煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理83（8）系統(tǒng)上電自檢煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理83（9）軟件數(shù)字濾波為消除監(jiān)測數(shù)據(jù)中的干擾，除在硬件上采用有源或無源濾波外，還可使用軟件數(shù)字濾波。在單片機應用系統(tǒng)中，由于運算速度、存儲容量等因素的限制，一般采用一些簡單而又有效的方法。

(1)算術平均值

(2)中值法

(3)擇多判決法

(4)一階遞推數(shù)字濾波法即：煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理84（9）軟件數(shù)字濾波煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理84第五節(jié)工業(yè)控制計算機及其接口技術

5.1概述5.1.1工業(yè)控制計算機的概念與特點1.工業(yè)控制計算機的概念一般的把適合于工業(yè)環(huán)境使用的微型計算機系統(tǒng)稱之為工業(yè)控制計算機。一般也叫IPC[IndustryPersonalComputer]。嚴格說來，所謂工業(yè)控制計算機，是指那些滿足下述條件的計算機系統(tǒng)：

·能夠提供各種數(shù)據(jù)采集和控制功能。

·能夠和工業(yè)對象的傳感器、執(zhí)行機構直接接口。

·能夠在苛刻的工業(yè)環(huán)境下可靠運行。機電一體化系統(tǒng)中的計算機軟、硬件占著相當重要的地位，它往往代表著系統(tǒng)的先進性和智能特征。因而，把機電一體化系統(tǒng)中的微機軟、硬件稱之為智能組成要素。一般微型機往往在實驗室、辦公室或在家庭中使用，而機電一體化系統(tǒng)中的微型機通常在條件不比較惡劣的條件下使用，必須采用工業(yè)控制機或按工業(yè)環(huán)境要求設計的微型機、其要求是可靠性高、抗干擾能力強、環(huán)境適應能力好。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理85第五節(jié)工業(yè)控制計算機及其接口技術5.1概述1.工工業(yè)控制計算機與計算機系統(tǒng)相比較，具有以下主要特點：

(1)具有豐富的過程輸入/輸出(I/O)功能

工業(yè)控制計算機是與工業(yè)生產控制系統(tǒng)緊密結合，主要面向機電一體化產品和成套裝置控制應用的要求，與生產工藝過程和機械設備相匹配的一個有機組成部分。它必須與控制儀表、顯示儀表、檢測儀表、執(zhí)行器以及聯(lián)鎖保護系統(tǒng)聯(lián)用，才能完成對各種設備和工藝裝置的控制。因此，除了計算機的基本部分如CPU、存儲器外，還必須有豐富的過程輸入／輸出設備(相對于數(shù)據(jù)處理機)和完善的外部設備，這些是工業(yè)控制機能否投入運行的重要條件。

煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理86工業(yè)控制計算機與計算機系統(tǒng)相比較，具有以下主要特點：(1(2)實時性高所謂的“實時”，是指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間內完成，亦即“及時”，超出這個時限，就失去了控制的時機，控制也就失去了意義。工業(yè)控制機具有時間驅動和事件驅動的能力，要能對生產過程工況變化實時地進行監(jiān)視和控制。當過程參數(shù)出現(xiàn)偏差甚至故障時，能迅速響應，予以判斷，及時處理。為此，通常需配有實時操作系統(tǒng)，完善的中斷系統(tǒng)等，沒有這些就無法很好地執(zhí)行工業(yè)控制任務。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理87(2)實時性高煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理87(3)具有高可靠性工業(yè)生產過程通常是晝夜連續(xù)的，一般的生產裝置要幾個月甚至一年才大修一次，非正常停機往往會造成還很大的損失，這就要求工業(yè)控制機可靠性盡可能的高。因此它要求：

低故障率；一般來說，要求工業(yè)控制機的平均故障間隔時間(MTBF)不應低于數(shù)千甚至上萬小時。

短的故障修復時間(MTTR)；可采用冗余技術，更換模板容易，能夠熱拔插。

運行效率高；一定時間內(例如一年)，運行時間占整個時間的比率一般要求99％以上。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理88(3)具有高可靠性煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理88(4)環(huán)境適應性強

工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，工業(yè)控制計算機必須采取必要的措施，適應高溫、高濕、腐蝕、振動沖擊、灰塵等環(huán)境。例如，工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下電、磁干擾嚴重，供電條件不良，工業(yè)控制機必須有極高的電磁兼容性，有高抗干擾能力和共模抑制能力。

(5)有豐富的應用軟件

工業(yè)控制軟件正向結構化、組態(tài)化發(fā)展。工業(yè)控制計算機一般與PC機兼容，在PC機上運行的軟件一般都可以在工業(yè)控制計算機上運行。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理89(4)環(huán)境適應性強(5)有豐富的應用軟件煤礦安全生產

(6)技術綜合性要求高

工業(yè)控制計算機應用是系統(tǒng)工程問題。除了要解決計算機的基本部分以外，還需要解決它如何與被測控對象的接口，如何適應復雜的工業(yè)環(huán)境，如何與工藝過程與企業(yè)管理相結合等一系列問題。以上是工業(yè)控制計算機和其它類型計算機相比的區(qū)別煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理90(6)技術綜合性要求高煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理95.1.2微型計算機系統(tǒng)總線的概念

總線：微型計算機系統(tǒng)中信號線的集合，是一種傳送規(guī)定信息的公共通道，有時亦稱數(shù)據(jù)公路，通過它可以把各種數(shù)據(jù)和命令傳送到各自要去的地方。在微型計算機系統(tǒng)中廣泛采用三總線的結構形式數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理915.1.2微型計算機系統(tǒng)總線的概念總線：微型計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線上傳送的是數(shù)據(jù)信息。通常8位微處理器有8位數(shù)據(jù)總線，16位微處理器有16位數(shù)據(jù)總線，32位的微處理器則有32位