一種電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種采用基于Si4432無線射頻芯片的總線型遙控器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]采煤機(jī)涉及煤礦領(lǐng)域，并且是煤礦領(lǐng)域生產(chǎn)活動(dòng)中最重要的設(shè)備之一。其原因在于，采煤機(jī)的正確操作和控制運(yùn)行關(guān)系到采煤工作的生產(chǎn)效率和采煤機(jī)的維護(hù)以及保養(yǎng)成本。
[0003]采煤機(jī)的一種人工操作方式是機(jī)載控制器控制，即通過安裝在采煤機(jī)機(jī)身上的控制面板進(jìn)行操作。這種操作方式的缺點(diǎn)在于通過機(jī)載控制器控制采煤機(jī)會(huì)受到煤礦井下惡劣環(huán)境因素如粉塵、水霧等的限制，并且操作的難度系數(shù)較大。
[0004]采煤機(jī)另一種操作方式是遠(yuǎn)程無線遙控控制。目前國內(nèi)多數(shù)遙控器為數(shù)字型遙控器。這種遙控器會(huì)根據(jù)采煤機(jī)的控制要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的操作按鈕，經(jīng)過無線轉(zhuǎn)發(fā)后，采煤機(jī)的主控系統(tǒng)模塊上要預(yù)留等同的數(shù)字量點(diǎn)。這種遙控器的雖然程序處理簡單，但是電控系統(tǒng)的預(yù)留點(diǎn)數(shù)多，不僅使集成化難度加大，而且不太容易進(jìn)行功能擴(kuò)展，占用系統(tǒng)資源。與此同時(shí)，由于井下巷道空間狹小，空氣濕度大，設(shè)備與工人流動(dòng)性大，電源電壓波動(dòng)較大，使得在井下的通信情況較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:為了提供一種超低功耗、靈敏度高、體積小、硬件接口簡單、協(xié)議通用性強(qiáng)，高穩(wěn)定性的電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及工作方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)包括無線遙控主機(jī)(手持設(shè)備)、無線遙控副機(jī)(機(jī)載設(shè)備)，所述無線遙控主機(jī)包括電源模塊、無線收發(fā)電路、按鍵電路、CPU，所述無線遙控副機(jī)包括無線收發(fā)電路、RS485接口電路，無線遙控主機(jī)與無線遙控副機(jī)之間通過天線傳輸數(shù)據(jù)，無線遙控副機(jī)與采煤機(jī)主控制系統(tǒng)之間采用RS485總線相連，并通過Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。遙控副機(jī)為Modbus從站，采煤機(jī)電控系統(tǒng)為Modbus主站。
[0007]所述遙控主機(jī)的電源電路用硅能蓄電池供電，為無線收發(fā)電路、按鍵電路、CPU供電，供電電壓為3.3V。
[0008]所述遙控主機(jī)的按鍵電路由8個(gè)按鍵組成，分別與CPU的PB2?PB7，PFO, PD4相連接。
[0009]所述遙控主機(jī)與遙控副機(jī)的CPU采用型號(hào)為STM8L152C6T6的超低功耗單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
[0010]所述遙控副機(jī)的RS485接口電路將CPU的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS485信號(hào)，此信號(hào)與采煤機(jī)電控系統(tǒng)的RS485接口端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。所用的轉(zhuǎn)換芯片為SP3485。
[0011]所述無線收發(fā)電路采用基于Si4432的無線射頻芯片來實(shí)現(xiàn)。
[0012]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過遙控主機(jī)向遙控副機(jī)發(fā)送指令信號(hào)，遙控副機(jī)通過天線接收指令信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確控制。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0014]圖1為本發(fā)明電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為本發(fā)明電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)遙控主機(jī)的程序流程圖；
[0016]圖3為本發(fā)明電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)遙控副機(jī)的程序流程圖。
[0017]圖4為本發(fā)明電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)遙控主機(jī)的工序流程圖；
[0018]圖5為本發(fā)明電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)遙控副機(jī)的工序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意圖方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0020]如圖1所示，電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控系統(tǒng)包括無線遙控主機(jī)(手持設(shè)備)、無線遙控副機(jī)(機(jī)載設(shè)備)，所述無線遙控主機(jī)包括電源電路、無線收發(fā)電路、按鍵電路、CPU，所述無線遙控副機(jī)包括無線收發(fā)電路、RS485接口電路，無線遙控主機(jī)與無線遙控副機(jī)之間通過天線傳輸數(shù)據(jù)，無線遙控副機(jī)與采煤機(jī)主控制系統(tǒng)之間采用RS485總線相連，并通過Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。遙控副機(jī)為Modbus從站，采煤機(jī)電控系統(tǒng)為Modbus主站。
[0021]系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是為了設(shè)計(jì)一種適合電磁調(diào)速采煤機(jī)的遙控器，利用電磁調(diào)速采煤機(jī)遙控器的高性能、易操作等優(yōu)點(diǎn)取代傳統(tǒng)數(shù)字型采煤機(jī)遙控器的不足，傳統(tǒng)數(shù)字型采煤機(jī)具有硬件接口復(fù)雜、協(xié)議通用性不高、編碼通信傳輸距離短、誤碼率高、數(shù)據(jù)傳輸固定、單一等缺點(diǎn)，運(yùn)用本設(shè)備可以完全避免這些傳統(tǒng)的問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高性能、易操作等優(yōu)點(diǎn)。
[0022]其中，無線遙控主機(jī)的電源采用硅能蓄電池供電，這種蓄電池的電極是由鉛及其氧化物制成，電解液是硅復(fù)合物?？紤]到礦井下的安全性和電池的使用時(shí)間，本發(fā)明所采用的硅能蓄電池的規(guī)格為3.3V，1.3 (AH)，它具有安全性高、價(jià)格低廉、可浮充充電、使用壽命長、充電時(shí)間短、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。工作時(shí)遙控主機(jī)的功耗最大值為40ma，待機(jī)時(shí)功耗為5ma，則此硅能蓄電池至少可保證遙控主機(jī)32.5個(gè)小時(shí)的連續(xù)工作時(shí)間，可滿足低功耗的設(shè)計(jì)要求。
[0023]遙控主機(jī)的按鍵電路由8個(gè)按鍵組成，分別與CPU的PB2?PB7，PFO, PD4相連接，8個(gè)按鍵代表的含義為:總起、牽停、左牽、右牽、左升、左降、右升、又降。按下按鍵后，遙控主機(jī)發(fā)送相應(yīng)的指令信號(hào)，遙控副機(jī)接收指令信號(hào)后通過Modbus協(xié)議將其傳送給采煤機(jī)電控系統(tǒng)，采煤機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。
[0024]遙控副機(jī)與采煤機(jī)電控制系統(tǒng)之間采用RS485總線相連，并通過Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。CPU輸出串口信號(hào)經(jīng)過PA9、PAlO引腳連接至SP3485的I引腳和4引腳，PAll與2引腳和3引腳相連作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。SP3485的輸出信號(hào)經(jīng)引腳A、B傳給采煤機(jī)電控系統(tǒng)的RS485接口端引腳。遙控副機(jī)為Modbus從站，采煤機(jī)電控系統(tǒng)為Modbus主站。
[0025]遙控主機(jī)與遙控副機(jī)的無線收發(fā)電路是一樣的，以遙控主機(jī)為例進(jìn)行說明。CPU的引腳USARTIRX, USAPTITX與Si4432的引腳SDK SDO相連作為數(shù)據(jù)的傳輸。CPU的PC7引腳與SI4432的SDN引腳連接作為狀態(tài)控制信號(hào)。CPU的PC3引腳與SI4432的nSEL引腳連接作為片選信號(hào)。CPU的PC4引腳與SI4432的SCLK引腳連接作為時(shí)鐘信號(hào)。
[0026]遙控主機(jī)與遙控副機(jī)之間數(shù)據(jù)交互是通過無線收發(fā)模塊進(jìn)行的，所以它對(duì)功耗、性能、距離和抗干擾能力等方面都有較高的要求，因此本設(shè)計(jì)使用的無線射頻電路選用Silicon Labs公司生產(chǎn)的Si4432無線射頻芯片，Si4432無線射頻芯片是低功耗、高集成度單芯片收發(fā)器，其最大傳輸功率高達(dá)+20bBm，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線數(shù)據(jù)傳輸。Si4432無線射頻芯片在活躍模式下接收RX電流為1mA和發(fā)射TX電流為18mA，極低的待機(jī)電流和快速喚醒時(shí)間非常適合供電系統(tǒng)。Si4432無線射頻芯片內(nèi)置數(shù)據(jù)包處理器便于自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)包發(fā)射，數(shù)據(jù)包參數(shù)初始化后只需將有效數(shù)據(jù)傳送到FIFO，數(shù)據(jù)包就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行發(fā)射，整個(gè)數(shù)據(jù)包的建立和發(fā)送數(shù)據(jù)包的建立和發(fā)射都是由器件完成的，而不是微處理器，縮短了處理器處理數(shù)據(jù)時(shí)間，提高了遙控器的發(fā)射效率。
[0027]如圖2所示，本發(fā)明遙控主機(jī)的程序流程圖如下:
[0028](I)啟動(dòng)遙控主機(jī)，完成STM8L152C6T6、SPI接口以及Si4432的初始化；
[0029](2)初始化結(jié)束后，按鍵沒有按下，遙控主機(jī)進(jìn)入休眠模式，等待按鍵指令；
[0030](3)判斷按鍵是否按下即是否進(jìn)入工作模式，如果按鍵沒有按下則返回步驟
[0031](2)，如果按鍵按下，則Si4432內(nèi)置的數(shù)據(jù)包處理器確定數(shù)據(jù)包大小、結(jié)構(gòu)，并且清除TX和FIFO引腳信息，進(jìn)入步驟⑷；
[0032](4)數(shù)據(jù)包處理器裝載數(shù)據(jù)包，關(guān)閉其他中斷，開啟自動(dòng)發(fā)送功能，等待中斷狀態(tài)輸出引腳nIRQ因中斷產(chǎn)生被拉為低電平，如果是則處理相應(yīng)中斷，同時(shí)拉高nIRQ引腳狀態(tài)，否則繼續(xù)等待；
[0033](5)數(shù)據(jù)發(fā)送成功后，遙控主機(jī)的指示燈為綠色即數(shù)據(jù)發(fā)送完成。完成一次操作指令后，系統(tǒng)返回到(2)，等待下一個(gè)指令操作。
[0034]如圖3所示，本發(fā)明遙控副機(jī)的程序流程圖如下: