采掘设备用隔爆兼本质安全型视距遥控系统

马金亮1 ,赵旭2 ,郝亚明2

摘要：本文研究了煤矿井下遥控系统，为满足矿用本安要求，提出了一种新的视距遥控系统，矿用本质安全型遥控发射器与矿用隔爆兼本质安全型遥控接收机构成矿用无线/有线遥控系统，接收器与控制器采用稳定的485通讯方式；详细布局了遥控器接收装置和遥控器发射装置的内部结构，确保满足矿用防爆测试的标准，更稳定的用于遥控操作矿用掘进机、采煤机、凿岩机等设备。

关键词：遥控接收机；遥控发射器；内部模块；防爆测试

1、视距遥控系统

接收机与本安遥控发射器（以下简称发射器）配套使用，能够以无线、有线两种方式进行双向通信。接收机将来自发射器的控制信息以非本安的RS485方式转发给电控设备的控制器，控制器根据接收到的控制信息确定应执行的动作，并驱动执行机构。控制信息的内容是发射器键盘上操作部件的状态，包括急停等38个开关信号和左右履带行走2个模拟信号。另一方面接收机也可以将电控设备控制器的指令转发给发射器，控制发射器上发光管的指示，最多可控制32个指示灯。

接收机正常工作时，输出继电器吸合；若接收机超过1秒钟接收不到来自发射器的数据信号，则进入急停状态，输出继电器断开，直至接收机重新接收到数据信号为止。

2 遥控发射器

遥控发射器主要由编码板、通信模块、控制面板等部件组成，它以无线和有线两种方式与接收机之间进行双向通信，其控制面板上配置了LCD彩色显示屏，能够实时反馈显示控制数据和操作指导信息，与设备控制器的程序上紧密结合，构成了智能化的矿用设备遥控系统。
    发射器通过数字编码，产生控制信息。控制信息主要包括发射器面板上开关按钮、操控手柄等部件的开关信号和模拟信号。接收机收到控制信息后再通过现场总线形式发给矿用设备的控制器，控制器根据接收到的控制信息确定应执行的动作，并驱动执行机构。设备控制器在发出控制指令的同时，会采集设备的各种状态信息（如工作温度、位置角度等），然后将状态信息以及对应的操控指导信息通过总线传给接收机，再由接收机发回到发射器，发射器将这些信息在LCD显示屏上以数字、图形或文字方式显示出来，指导操作员完成对设备的精准操控。

3 遥控接收机

接收机主板、无线收发模块、防爆隔离模块、总线通信模块、收发天线、电缆插座。接收机主板上包含CPU解码电路、安全监控电路、急停输出电路、DC/DC转换电路。
    RF1接收模块通过隔离模块接收来自矿用发射器的高频信号，该信号经过解调后变成串行方式的控制信号，分别送到接收机主板和总线通信模块。接收机主板对控制信号解码后启动急停输出；总线通信模块将控制信号转换成PROFI-BUS协议格式，然后输出到设备的控制器。同时，总线模块接收来自设备控制器的反馈信号，该信号主要包含了用于发射器LCD显示的指令码，反馈信号经过格式转换后送到RF2发射模块，在此经过调制后变成高频信号，然后经过隔离模块和发射天线发出。

图1 遥控接收机接收原理图

4 遥控系统防爆测试

基本参数测试：按图进行连接。接收机由稳压电源供电，由电流表1可测得最大工作电流；由示波器来测量接收机与PLC的RS485通信波特率。

继电器接点容量、导通电阻的测量：如图一中所示，将可调稳压电源第二路输出调整为24V，并与滑动变阻器、输出继电器接点、电流表2串联组成直流回路，调整滑动变阻器阻值使回路电流为1A。由万用表测量接点导通压降，根据电压电流关系换算成接点导通电阻。

有线工作方式：按图一的连接即可实现有线工作方式，由示波器测得接收机与遥控发射器之间的RS485通信波特率、信号峰-峰值。然后任选一根信号线串接电阻，通过示波器监测电阻上的电压峰值来计算信号线上的电流峰值。

本安安全栅：按图二进行连接，先用万用表测量空载时安全栅的最高输出电压值；调整滑动变阻器阻值，使得工作电流为200mA，再测量安全栅的输出供电电压值。两次测量的电压值都应在6.2～8.1V之间。减小滑动变阻器阻值，测量最大输出电流。

无线工作方式：根据表一选择最大、最小和一个中间频率进行试验。按图三进行连接，在保证无线通信正常的前提下，使接收机与遥控发射器之间的距离不小于40米。对发射器进行操作，将频谱仪靠近接收机天线，测量其发射场强、频偏，由频偏可计算出频率容差；让发射器远离接收机，直至二者正常通信所允许的最大距离，此时关闭接收机，继续对发射器进行操作，在接收机所处位置测量发射器在当前位置产生的场强，即接收机的接收灵敏度。

图2 遥控接收机本安设计