基于以太网的带式输送机监控系统上位机设计

基于以太网的带式输送机监控系统上位机设计

王瑞娟

天津吉诺科技有限公司 天津市 301609

摘要：本文针对上位机总体结构展开分析，通过研究网络电话设计、急停开关设计、电源模块设计、监控终端设计、实时操作系统设计、HIML页面设计、上位机界面设计等内容，其目的在于细化上位机设计内容，提升监控系统运行过程的稳定性。

关键词：以太网；监控系统；上位机；电源模块

在煤矿开采活动的正常推进中，带式输送机属于非常重要的运输设备，负责将开采的原煤从生产工作面运输至地面，具备运输距离长、运输量高等应用优势。在煤矿机械化开采水平不断提升的背景下，传统监控系统很难满足动态管理的需求，这也埋下了较大的安全隐患，基于此，通过将以太网融入到监控系统上位机设计当中，不仅可以优化系统性能，而且对于提升作业环境安全性也有着积极地意义。

1上位机总体结构分析

上位机端是一台带有CAN总线接口和以太网接口的小型服务器。在它内部实现了TCP/IP协议和CAN总线协议。它通过CAN网络收集配料拜系统各个皮带机的实时运行状况数据，并通过以太网接口将数据发送给远程端的浏览器程序。因此，上位机端是整个系统的核心部门，它将最终的监控人员与现场的皮带机联系在一起。在上位机上会运行WEB服务器来等待远程端用户通过浏览器发来的请求，并调用CGI程序获取数据后响应请求。结构框图如下：

2基于以太网的系统设计要点

2.1网络电话设计

在对网络电话展开应用设计时，其内容包含了3组PCB 板，现对其展开分别介绍：（1）核心PCB板（简称B1板），作为网络电话设计过程的应用核心，其用于通讯信息的优化处理，有着重要的应用价值。在具体的设计环节中，处理器可选择STM32F405VGT6 ARM系列，其具备了稳定的应用性能，可以顺利关联整个运行系统。（2）数据采集板（简称B2板），其在应用中的主要工作内容在于进行传感器信息的顺利采集，同时也会对传感器信息进行优化管理，其需要具备较多数量的协议接口，满足数据兼容的相关要求。（3）控制PCB板（简称B3板），该结构的主要作用是用于调控设备的运行状态，在满足兼容性要求的基础上，还需要具备可修改性，以提升管理过程的可靠性。

2.2急停开关设计

在以太网支持下，在对上位机展开设计时，还需要注意急停开关的设计工作。从本质上来看，急停开关属于小型设备，可以看做是网络电话设计的精简版。在具体的设计过程中，主要会设计两组PCB 板，分别是系统核心运行的核心板（即B1板）和用于运行数据采集的采集板（即B2板），具体的筛选内容和章节2.1中的内容保持一致。

2.3电源模块设计

结合以太网的运行特点，在电源模块设计环节中，其主要的工作内容是将电网引入的220V交流电传输到开关稳压器位置处进行转换，得到所需要的12V直流电，从而确保系统运行过程的稳定性。在具体的设计过程中，第一，做好集成芯片的选择工作，这也是用于监管整个运行过程的重要部件，在具体的设计中，可选三端稳压芯片7805来作为主要的应用结构，负责调整电源模块的常规运营状态。第二，保护装置的选择，为确保系统运行过程的稳定性，可选择LM1117系列稳压器来作为保护结构，在出现过热或者过流的情况时，可以直接对其提供出相应的保护功能，确保电源模块运行环境的安全性。

2.4监控终端设计

在对监控终端展开设计时，包括以下几部分应用内容：第一，图形界面设计，在硬件选择过程中，可选ARM Cortex－A9S5P4418 处理器来作为该模块的核心结构，该处理器稳定性较强，适用于多类型数据处理、指令下达，具备了较强的应用价值。第二，在网络通信模块的设计中，依托于以太网通信的应用优势，接入RTL8211千兆网络，这样可以在短时间完成高密度数据信息传递，提高了信息传递的时效性^[1]。第三，显示模块设计，在具体的应用设计中，需要兼顾到多类型信号的兼容性，据此来完成终端设计，满足实际应用中的管理要求。

2.5实时操作系统设计

在上位机设计过程中，还需要注重实时操作系统的设计工作，在具体的设计环节中，其内容包括以下几部分：第一，uC/OS系统，其属于具备实时性强、可同时进行多任务的操作系统，单位时间内可兼容56个任务的同时运行。在具体的应用过程中，也需要确保传输协议的兼容性，提升信息内容的合理性，以便于操作系统的顺利转换^[2]。第二，进行任务切换，在接收到传输信号后，需要对其进行整理，转换成便于统一整理的信号格式，此时会借助转换系统来完成数据信息的顺利应用，从而提高系统运行过程的可靠性。

2.6HIML页面设计

基于以太网的应用优势，在实际使用过程中，需要做好HIML页面设计工作，这也是使用者进行信息发布的重要工具。在具体的设计过程中，第一，需要做好HTTP协议筛选工作，在具体应用过程中，可以选择超级文本标记语言，其具备了很强的兼容性，可以对多种类型的数据信息进行兼容处理，这也是确保系统能够顺利运行的基础条件。第二，对于采集内容进行标签化处理，其主要作用是为后续用户直接检索提供便利条件，在对标签进行筛选时，可以准备3-5个关键词来表示该信息，如时间标签、位置标签、内容标签等。做好前期数据信息筛选处理的相关工作，借此来确保系统运行过程的稳定性

^[3]。

2.7上位机界面设计

除了上述提到的界面设计内容外，在实际设计中还需要做好上位机的界面设置工作，目的也是为监控者提供便利的应用条件。在界面中会以列表的形式来完成皮带机运行参数的显示，对于运输系统中某一运输皮带进行选中后，可以利用速度调整按钮对运行速度进行规划，以满足不同状态下的应用需求。在实际处理过程中，会利用Linux操作系统来完成上位机界面显示，而且在使用过程中也需要借助界面编程的方式来完成指令下达。同时在界面运行中，还需要借助QWind来作为该界面稳定运行的载体结构，借此来满足界面稳定运行的基础要求^[4]。

结束语

综上所述，在煤矿开采活动中，带式输送机属于非常重要的应用结构，结合以太网应用特征，对于系统上位机展开优化设计，不仅可以提高系统运行过程的稳定性，而且对于延长系统使用寿命有着积极地作用。

参考文献

[1]宋晋华.煤矿带式输送机综合监控系统的设计与应用[J].机械工程与自动化,2020(06):213-214+217.

[2]陈乾,苗长云,刘意,姬静.基于以太网的带式输送机监控系统下位机设计[J].仪表技术与传感器,2020(11):95-100.

[3]曹仲义.带式输送机关键部件故障诊断预警系统研究[J].自动化应用,2020(10):48-50.

[4]罗贤虎.基于PLC的矿用带式输送机监控系统设计研究[J].机械管理开发,2020,35(10):273-275.