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【摘要】 为了提高矿用多回路电磁启动器的可靠性，提出一种基于T型热电偶的多回路温度监测技术。在分析T型热电偶特性的基础上，对监测系统整体结构进行设计，主要包括温度传感器、信号处理单元、DSP、CAN通讯单元、电源单元、时钟单元和编程单元等，重点设计T型热电偶输出信号处理单元，并根据系统需求设计软件程序。
【关键词】 煤矿 多回路 温度 T型热电偶
Research of Temperature Monitoring and Data Transmission Technology on Mining Multi-loop Electromagnetic Starter Ma Li-shuang （CCTEG Shenyang Research Institute，Fushun Liaoning 113122）
Abstract：In order to improve the reliability of mining multi-loop electromagnetic starter， in this paper， a multi loop temperature monitoring technology was put forward based on T thermocouple. On the analysis of the T thermocouple characteristic design for monitoring system as a whole， mainly including temperature sensor， signal processing unit， DSP， CAN the power supply unit， communication unit， clock unit and programming unit， etc.， the key design T thermocouple output signal processing unit. And according to demand design software program system.
Key words： Coal Mine；Multi-loop；Temperature；T thermocouple
一、引言
目前，国内煤矿大量使用电磁启动器对电动机的启动、运行和制动进行控制，同时电磁启动器具有故障检测功能，在电动机及线路发生短路、断相及漏电故障情况下，进行闭锁保护，电动机电磁启动器具不能启动，确保故障点不会出现产生火花、电弧等，避免瓦斯、煤尘爆炸事故的发生。长期工作是的温度变化是衡量电磁启动器性能的重要参数，现有电磁启动器不具有远距离温度监测功能，因此结合CAN通讯技术开展矿用多回路电磁启动器温度监测技术研究具有十分重要的意义。
二、监测系统设计
矿用多回路电磁启动器温度监测系统包括温度传感器、信号处理单元、DSP、CAN通讯单元、电源单元、时钟单元和编程单元等（如图1所示），具有同时对多回路温度变化信息进行采集、处理和数据传输的功能。温度传感器负责采集各个回路的接线端子、导线、动触头等部位的温度信息。信号处理单元负责将温度原始信息进行隔离处理，转换成DSP能够识别的信息。DSP负责数据采集、运算和传输，同时对采样频率、计算精度、传输速度等进行设置。电源单元为DSP和温度传感器提供电能。时钟单元用于为监测系统提供数据采样和传输时钟信号。编程单元实现DSP和编程计算机之间的连接，用于软件程序编译、调试和烧录。
2.1 T型热电偶
选用T型热电偶作为温度传感器监测矿用多回路电磁启动器的温度，该热电偶是由两种不同成分的导体两端接合成回路，当两接合点存在温差就会在回路内产生热电流。T型热电偶又称铜-康铜热电偶，测量温度在-200～+350℃之间，具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，温度近似线性和复制性好，传热快，稳定性和均匀性较好等优点。T型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差，故使用温度上限受到限制，不同规格的T型热电偶对应的最高温度不同，如表1所示。
表1 不同规格的T型热电偶对应的最高温度
2.2信号处理单元
T型热电偶的输出毫伏级电压信号，输出信号经过运算放大和光耦隔离后发送给DSP。运算放大器选择LM358，光耦隔离选用线性HCNR201光电耦合器，信号处理电路如图2所示。HCNR201是一种由三个光电元件组成的器件，具有±5%的传输增益误差和±0.05%的线性误差，DC～1MHz的带宽，绝缘电阻高达1013Ω，输入与输出回路之间的分布电容为0.4pF。
三、系统软件设计
温度监测系统软件主要实现DSP初始化（包括时钟、寄存器、事件管理器、AD转换模块等）；然后开中断，监测温度传感器状态输出；最后采集温度传感器输出信号，并进行数据计算及传输。温度监测与数据通讯系统主程序如图9所示。
四、结束语
利用T型热电偶的抗干扰能力强、输出特性好等优点，开发一套分布式结构框架的矿用多回路电磁启动器温度监测系统。以DSP为核心采集温度数据，简化了系统硬件电路结构和走线，增加了可靠性及灵活性。系统并对温度传感器的数据进行运放处理、光耦隔离、运算与传输，能够对多回路的温度变化进行实时监测及数据传输，实现多回路的分散采集和集中管理，
参 考 文 献
[1] 邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[2] 胡文平，尹项根，张哲.电气设备在线监测技术的研究与发展[J].华北电力技术，2003，3：23-26.
[3] 徐科军，张瀚，陈智渊.TMS320x281xDSP原理与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[4]沈兴.煤矿设备智能断路器误动作的分析与对策[J].煤矿机电.2011（2）：55-57
【关键词】 煤矿 多回路 温度 T型热电偶
Research of Temperature Monitoring and Data Transmission Technology on Mining Multi-loop Electromagnetic Starter Ma Li-shuang （CCTEG Shenyang Research Institute，Fushun Liaoning 113122）
Abstract：In order to improve the reliability of mining multi-loop electromagnetic starter， in this paper， a multi loop temperature monitoring technology was put forward based on T thermocouple. On the analysis of the T thermocouple characteristic design for monitoring system as a whole， mainly including temperature sensor， signal processing unit， DSP， CAN the power supply unit， communication unit， clock unit and programming unit， etc.， the key design T thermocouple output signal processing unit. And according to demand design software program system.
Key words： Coal Mine；Multi-loop；Temperature；T thermocouple
一、引言
目前，国内煤矿大量使用电磁启动器对电动机的启动、运行和制动进行控制，同时电磁启动器具有故障检测功能，在电动机及线路发生短路、断相及漏电故障情况下，进行闭锁保护，电动机电磁启动器具不能启动，确保故障点不会出现产生火花、电弧等，避免瓦斯、煤尘爆炸事故的发生。长期工作是的温度变化是衡量电磁启动器性能的重要参数，现有电磁启动器不具有远距离温度监测功能，因此结合CAN通讯技术开展矿用多回路电磁启动器温度监测技术研究具有十分重要的意义。
二、监测系统设计
矿用多回路电磁启动器温度监测系统包括温度传感器、信号处理单元、DSP、CAN通讯单元、电源单元、时钟单元和编程单元等（如图1所示），具有同时对多回路温度变化信息进行采集、处理和数据传输的功能。温度传感器负责采集各个回路的接线端子、导线、动触头等部位的温度信息。信号处理单元负责将温度原始信息进行隔离处理，转换成DSP能够识别的信息。DSP负责数据采集、运算和传输，同时对采样频率、计算精度、传输速度等进行设置。电源单元为DSP和温度传感器提供电能。时钟单元用于为监测系统提供数据采样和传输时钟信号。编程单元实现DSP和编程计算机之间的连接，用于软件程序编译、调试和烧录。
2.1 T型热电偶
选用T型热电偶作为温度传感器监测矿用多回路电磁启动器的温度，该热电偶是由两种不同成分的导体两端接合成回路，当两接合点存在温差就会在回路内产生热电流。T型热电偶又称铜-康铜热电偶，测量温度在-200～+350℃之间，具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，温度近似线性和复制性好，传热快，稳定性和均匀性较好等优点。T型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差，故使用温度上限受到限制，不同规格的T型热电偶对应的最高温度不同，如表1所示。
表1 不同规格的T型热电偶对应的最高温度
2.2信号处理单元
T型热电偶的输出毫伏级电压信号，输出信号经过运算放大和光耦隔离后发送给DSP。运算放大器选择LM358，光耦隔离选用线性HCNR201光电耦合器，信号处理电路如图2所示。HCNR201是一种由三个光电元件组成的器件，具有±5%的传输增益误差和±0.05%的线性误差，DC～1MHz的带宽，绝缘电阻高达1013Ω，输入与输出回路之间的分布电容为0.4pF。
三、系统软件设计
温度监测系统软件主要实现DSP初始化（包括时钟、寄存器、事件管理器、AD转换模块等）；然后开中断，监测温度传感器状态输出；最后采集温度传感器输出信号，并进行数据计算及传输。温度监测与数据通讯系统主程序如图9所示。
四、结束语
利用T型热电偶的抗干扰能力强、输出特性好等优点，开发一套分布式结构框架的矿用多回路电磁启动器温度监测系统。以DSP为核心采集温度数据，简化了系统硬件电路结构和走线，增加了可靠性及灵活性。系统并对温度传感器的数据进行运放处理、光耦隔离、运算与传输，能够对多回路的温度变化进行实时监测及数据传输，实现多回路的分散采集和集中管理，
参 考 文 献
[1] 邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[2] 胡文平，尹项根，张哲.电气设备在线监测技术的研究与发展[J].华北电力技术，2003，3：23-26.
[3] 徐科军，张瀚，陈智渊.TMS320x281xDSP原理与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[4]沈兴.煤矿设备智能断路器误动作的分析与对策[J].煤矿机电.2011（2）：55-57