KJFBKJFC型矿用分站说明书.docx
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KJFBKJFC型矿用分站说明书
ISO9001:
2000认证企业
煤炭科学研究总院重庆研究院
产品使用说明书
KJ90-F16（B）/KJ90-F16（C）
矿用本安型分站
执行标准：
Q/MKC401-2008
版本号:
出版日期:
2009年10月
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为了保证安全并获得最佳效能，在安装、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。
前言
本说明书详细地介绍了KJ90-F16（B）/KJ90-F16（C）矿用本安型分站的使用方法及使用注意事项，使用者在使用前请务必仔细阅读。
KJ90-F16（B）/KJ90-F16（C）矿用本安型分站在生产过程中执行的是煤炭科学研究总院重庆研究院发布的企业标准Q/MKC401-2008。
目次
1概述…………………………………………………………………………………………………………1
2结构特征与工作原理………………………………………………………………………………………2
3基本功能……………………………………………………………………………………………………4
4主要技术指标………………………………………………………………………………………………5
5尺寸、重量…………………………………………………………………………………………………7
6连接、使用…………………………………………………………………………………………………8
7故障分析与排除……………………………………………………………………………………………17
8保养、维护…………………………………………………………………………………………………18
9安全警示……………………………………………………………………………………………………18
10运输、贮存…………………………………………………………………………………………………18
11产品资质编号………………………………………………………………………………………………19
附录A分站相关联/配接/配套设备表……………………………………………………………………20
KJ90-F16（B）/KJ90-F16（C）
矿用本安型分站
1概述
产品特点
KJ90-F16（B）/KJ90-F16（C）矿用本安型分站（以下简称分站）是一种以基于ARM内核的32位嵌入式微控制器为核心的嵌入式控制系统，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、读卡器、智能综合保护器等下级智能设备等进行连续监测，具有多通道、多制式的信号采集功能和通讯功能，通过工业以太网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。
主要用途及适用范围
1.2.1主要用途
1.2.1.1为井下所挂接的各种传感器、断电器提供工作电源；
1.2.1.2采集各传感器的实测参数，设备运行状况、开停状态；
1.2.1.3通过工业以太网快速向地面的系统中心站传送巡检参数；
1.2.1.4执行地面中心站发往井下的各种控制命令；
1.2.1.5对异常状况进行断电控制。
1.2.2适用范围
1.2.2.1煤矿井下所有存在瓦斯或煤尘爆炸危险的场所；
1.2.2.2煤矿井下所有需要使用传感器监测、监控各种有毒有害气体及设备运行状态的地方及场所。
品种、规格
1.3.1品种：
矿用本安型分站。
1.3.2规格：
KJ90-F16（B）/F16（C）。
型号的组成及其代表的意义
KJ90—F16（B）/16（C）
产品系列编号（B型为LED数码显示、C型为液晶点阵显示）
分站设备
登记序号
矿用监测、控制系统
环境条件
1.5.1工作条件
a）工作温度:
0～40℃；
b）相对湿度:
≤95%；
c）大气压力:
80kPa～106kPa；
d）具有甲烷混合物及煤尘爆炸危险的煤矿井下；
e）在无滴水的地方；
f）无显着震动和冲击的场合。
1.5.2最恶劣的贮运条件
a）高温:
60℃；
b）低温：
-40℃；
c）相对湿度:
≤95%；
d）振动:
50m/s2；
e）冲击：
500m/s2。
防爆类型与标志
1.6.1防爆形式：
矿用本质安全型；
1.6.2防爆标志：
ExibI。
1.6.3分站的关联、配接、配套设备见附录A。
分站与关联设备660（A、B）型矿用隔爆兼本安直流稳压电源用MHYVR型电缆连接，长度≤2m；分站与传感器用MHYVR1×4型电缆连接，长度≤2km。
2结构特征与工作原理
分站结构特征
分站外观结构特征如图1、图2所示：
图1KJ90-F16（B）矿用本安型分站结构示意图图2KJ90-F16（C）矿用本安型分站结构示意图
工作原理
分站是一个以基于ARM内核的32位嵌入式微控制器为核心的嵌入式控制系统。
主要由32位微控制器、看门狗自动复位电路、DCDC电源转换隔离电路、遥控及显示电路、通讯电路、模拟量采样电路、脉冲量输入电路、控制输出电路、数据存储电路、扩展接口电路、时钟电路等组成。
分站也可以采用RS485通讯方式或者以太网通讯方式与上位机监控软件进行双向通讯。
工作时，首先根据分站各输入通道上所挂接的传感器、智能设备类型，分站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），并将定义参数信息保存到数据存储器中。
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32位微控制器进行采集、运算、分析、判断。
根据配置信息，分站可以与不同的智能设备以RS485方式进行双向通讯。
2.2.1电路原理框图
图3分站电路原理框图
2.2.2基于ARM的32位嵌入式微控制器
分站采用的是基于ARM内核的32位嵌入式微控制器。
芯片最高处理速率可以达到72MIPS，即每条指令执行时间最快为,是普通基于MCS-51内核的单片机的72倍。
2.2.3看门狗自动复位电路
看门狗自动复位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，及时向控制系统输出复位信号使之自动复位，恢复正常工作。
2.2.4DC/DC电源转换隔离电路
监控分站的核心是嵌入式微控制器及各种集成块，对电源要求较高。
为了提高分站的可靠性，在电路中设计了电源隔离变换单元。
它主要由稳压和DC/DC隔离电路组成，主要功能是确保嵌入式微控制器、数字电路、模拟电路为核心的电路单元与电源间的有效隔离，提高井下分站工作时的可靠性。
2.2.5模拟量采样输入电路
模拟量数据采样电路最多支持16个通道。
由微控制器控制对各个通道进行巡检并处理，每个通道允许的输入信号类型包括频率型：
200-1000Hz、200-2000Hz；电流型：
1-5mA，4-20mA；1/5mA开关量、触点型的传感器信号。
2.2.6控制输出电路
分站共有C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8八路控制输出。
工作时，控制信号分别基于ARM的32位微控制器的I/O口并行输出，驱动外接断电器中的继电器完成对用电设备的断电/复电控制。
2.2.7通讯单元
分站提供一路以太网通讯接口，通过以太网交换机与地面中心站通讯。
分站提供一路RS485主通讯接口，当分站距离交换机超过100m时,通过RS485的方式连接到矿用以太网交换机,在交换机中可以将RS485信号转换成以太网信号在以太网络中传输。
分站提供一路RS485从通讯接口，通过RS485通讯实现与智能设备的双向通讯，借助于主通讯接口，从而间接实现中心站与智能设备的双向通讯。
2.2.8遥控及显示单元
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，还可以通过分站主板上以BL9149为核心的遥控电路，使用红外遥控器对分站进行就地手动初始化设置并保存，无须打开机盖。
显示可以采用液晶显示，自动背光点阵显示，中文菜单提示，实时显示井下瓦斯量等信息；显示也可以采用数码管显示。
显示电路负责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。
状态显示电路以指示灯的方式显示分站各通道的控制状态、供电状态、通讯状态及各路电源的工作情况。
2.2.9脉冲量输入电路
分站设计了一路脉冲累积量采集电路。
2.2.10数据存储电路
分站设计专门的数据存储电路，可以保存初始化参数配置信息。
在主通讯中断的情况下，分站也可以将实时数据以一定的格式存储在数据存储器内，在通讯恢复的时候再将数据发送到地面中心站，从而保证监控数据的连续性。
2.2.11时钟等辅助电路
为控制系统内各个集成块处理单元提供相应频率的时钟信号。
3基本功能
通讯功能
分站具有与上级传输接口及下级智能设备的双向通信功能。
显示功能
a）分站具有甲烷、风速、风压、一氧化碳、温度等模拟量采集及显示功能。
b）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。
c）分站具有累计量采集及显示功能。
d）分站具有轮流显示下级智能设备传输给分站的数据信息、运行状态、通讯状态等功能。
分站具有红外遥控功能。
分站应具有控制（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、断电器组合完成）
1）掘进工作面甲烷浓度达到或超过%CH4时，声光报警；掘进工作面甲浣浓度达到或超过%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%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%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%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%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%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%CH4，必须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工解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于%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、断电控制器、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1min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。
严禁对局部通风机进行故障闭锁控制。
分站具有初始化参数设置和掉电保存功能。
初始化参数可通过中心站软件输入和修改。
分站具有外接备用电源，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、下级智能设备等主要监控量继续监控。
4主要技术指标
供电电源
4.1.1工作电压：
9V～VDC（本安）。
4.1.2工作电流：
≤500mA。
信号制式
4.2.1模拟量
频率型信号：
200Hz～1000Hz，输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于ms；1200Hz～2000Hz，输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于ms。
4.2.2开关量
电流型信号：
1mA/5mA。
电流≤mA时表示为停，电流≥4mA时表示为开。
4.2.3数字量
4.2.3.1分站与数字量信号传感器的传输口：
1路；
4.2.3.2分站与数字量信号传感器的传输方式：
RS485（主从式、半双工、双极性）；
4.2.3.3分站与数字量信号传感器的传输速率：
2400bps；
4.2.3.4分站与数字量信号传感器的最大传输距离：
2km（使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2）；
4.2.3.5传输信号工作电压直流峰峰值：
不大于15V；
4.2.3.6传输信号工作电流峰峰值：
不超过150mA。
4.2.4控制量
电平型信号：
输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于V。
4.2.5累计量
输出高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输出低电平时不大于V，其正、负脉冲宽度不应小于s，正、负脉冲的转换时间不大于5ms。
模拟量输入处理误差不大于%。
累计量输入处理误差不大于%。
最大监控容量
分站的最大监控容量信息见表1
表1分站的最大监控容量信息表
名称
KJ90-F16（B）/F16（C）矿用本安型分站
信号采集输入口
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）
16路
数字量信号输入口
1路
累计量信号输入口
1路
断电控制输出口
断电控制输出口
8路
通讯端口
RS-485通讯口
1路
10/100Mbps自适应以太网口
1路
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。
最大传输距离
分站到传感器的最大传输距离不小于2km，（使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2）；分站到控制执行器的最大传输距离不小于2km（使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2）；分站至传输接口之间的最大传输距离不小于10km（使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2）；分站到矿用网络交换机采用RS485传输方式的最大传输距离不小于4km（使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2）。
传输性能
4.8.1分站与矿用网络交换机的传输：
a）以太网传输方式：
通讯口数量：
1路；
传输方式：
TCP/IP电缆以太网传输方式；
传输速率：
10Mbps/100Mbps自适应；
最大传输距离≤100m（使用MHYVP2×4电缆，单芯截面积不小于mm2）；
传输信号工作电压直流峰峰值：
不大于5V。
b）RS485传输方式：
通讯口数量：
1路；
传输方式：
RS485（主从式、半双工、双极性）；
传输速率：
2400bps；
最大传输距离不小于4km（使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于mm2）；
传输信号工作电压直流峰峰值：
不大于15V；
传输信号工作电流峰峰值：
不超过150mA。
4.8.2分站与KJJ46数据接口的传输：
通讯口数量：
1路；
传输方式：
RS485（主从式、半双工、双极性）；
传输速率：
2400bps；
最大传输距离不小于10km（使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于mm2）；
传输信号工作电压直流峰峰值：
不大于15V；
传输信号工作电流峰峰值：
不超过150mA。
4.8.3分站与下级智能设备的传输：
通讯口数量：
1路；
传输方式：
RS485（主从式、半双工、双极性）；
波特率：
2400bps；
最大传输距离不小于2km，（使用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于mm2）；
传输信号工作电压直流峰峰值：
不大于15V；
传输信号工作电流峰峰值：
不超过150mA。
5尺寸、重量
外部尺寸：
370mm260mm100mm。
整机重量：
≤7kg。
6连接、使用
6.1分站与井下各关联配接设备的连接示意图
接线
6.2.1分站内部连接示意图
图7分站内部连接示意图
6.2.2分站主板的跳接线设置
6.2.2.1模拟量采样输入通道部分
KJ90-F16（B）/F16（C）第1到16路采样输入模块跳线说明：
第1
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP1
不短接
不短接
短接
JP2
不短接
短接
不短接
第2
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP3
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短接
JP4
不短接
短接
不短接
第3
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP5
不短接
不短接
短接
JP6
不短接
短接
不短接
第4
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP7
不短接
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短接
JP8
不短接
短接
不短接
第5
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP9
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短接
JP10
不短接
短接
不短接
第6
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP11
不短接
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短接
JP12
不短接
短接
不短接
第7
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP13
不短接
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JP14
不短接
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第8
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP15
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短接
JP16
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短接
不短接
附加的采样板上第9-16路跳线设置说明
第9
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP1
不短接
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短接
JP9
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第10
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP2
不短接
不短接
短接
JP10
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第11
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP3
不短接
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JP11
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不短接
第12
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP4
不短接
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JP12
不短接
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第13
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP5
不短接
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短接
JP13
不短接
短接
不短接
第14
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP6
不短接
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短接
JP14
不短接
短接
不短接
第15
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP7
不短接
不短接
短接
JP15
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短接
不短接
第16
通道
频率型信号或（1-5）mA电流型信号
触点型开关量信号
（4-20）mA电流型信号
JP8
不短接
不短接
短接
JP16
不短接
短接
不短接
6.2.2.2RS485通讯部分
RS485主通讯：
J1短接表示RS485信号线间跨接120Ω电阻，J1是否短接视具体情况而定。
RS485从通讯：
J2短接表示RS485信号线间跨接120Ω电阻，J2是否短接视具体情况而定。
6.2.3分站引线板接线设置
引线板接线采用接线端子的形式，机箱内部有引线板接线端子丝印说明，其具体含义如下：
V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9分别表示与分站配接的电源箱对外提供的各路本安电源正级，VSS表示各路电源的负级，所有VSS是互连在一起的。
引线板上有两个V4接线端子，这两个接线端子是互连在一起的。
A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12、A13、A14、A15、A16分别表示第1到第16路传感器输入信号接线端子。
COMA、COMB表示主通讯RS485的两根通讯接线端子，485+、485-表示从通讯RS485的两根通讯接线端子，其中引线板分别有两个485+、485-接线端子，两个485＋接线端子、两个485-接线端子是分别互连在一起的，目的是为了增加从通讯接线端子数量。
PLSIN表示累计量输入端子信号端，PVSS表示累计量输入端子公共端。
引线板提供的控制输出，其中C1、C2、C3、C4只提供电平输出，引线板上的接线端子C3-、C4-与VSS是互连在一起的。
C5、C6、C7、C8兼容电平与触点控制。
所有控制口都可作为远程控制口用。
未启用风电瓦斯闭锁功能时，因为规程要求故障及掉电闭锁，所以C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8控制口在电平控制方式下为低电平控制，故电平方式下控制口所接断电仪必须设置为低电平控制。
启用风电瓦斯闭锁功能后，需要用C7、C8来作为局部通风机的控制口，因为规程要求局部通风机不能故障及掉电闭锁，故C7、C8控制口在电平控制方式下为高电平控制，故在此情况下C7、C8控制口所接断电仪必须设置为高电平控制。
引线板控制输出配置跳线丝印图
下
C5、C6、C7、C8兼容电平与触点控制的跳线说明
电平控制
（控制时分站输出低电平）
触点控制（常开）
（常开：
即控制时触点断开）
触点控制（常闭）
（常闭：
即控制时触点闭合）
C5
JP5－C5短接
JP1上端（正对丝印）短接
JP5－C5断开
JP1中端（正对丝印）短接
JP5－C5断开
JP1下端（正对丝印）短接
C6
JP5－C6短接
JP2上端（正对丝印）短接
JP5－C6断开
JP2中端（正对丝印）短接
JP5－C6断开
JP2下端（正对丝印）短接
C7
JP5－C7短接
JP3上端（正对丝印）短接
JP5－C7断开
JP3中端（正对丝印）短接
JP5－C7断开
JP3下端（正对丝印）短接
C8
JP5－C8短接
JP4上端（正对丝印）短接
JP5－C8断开
JP4中端（正对丝印）短接
JP5－C8断开
JP4下端（正对丝印）短接
（注意：
跳线上有可能有绝缘漆，故
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