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基于EtherCAT煤矿数据采集系统的设计与实现

闫晓辉  
【摘要】:煤矿数据采集系统对煤矿的安全生产起着非常重要的作用,主要负责对煤矿中各种环境参数进行采集,并把采集的数据及时传输到地面控制中心。目前大多数煤矿数据采集系统采用RS485总线及CAN总线通信方式,而煤矿数据采集的通信要求实时性高、传输距离远、传输速率高、可靠性高、抗干扰能力强,随着煤矿数据采集要求的逐步提高,传统的通信方式已经不能很好的满足实际需要。 工业以太网EtherCAT是一种性能优越的实时以太网,EtherCAT具有实时性高、同步性能精确、数据传输速率高、网络拓扑结构灵活、兼容性好等优点。基于以上原因,本文提出了一种基于工业以太网EtherCAT的煤矿数据采集系统方案,系统采用一主多从的网络结构,主站采用PC机实现,各个从站由处理器FPGA、协议控制器ET1100及数据采集模块构成的数据采集板卡组成,该数据采集系统适用于长距离、大范围、分布式多点煤矿数据采集,并且各个从站之间具有精确的同步性能,同步精度可以达到25ns。 论文首先基于EtherCAT通信原理设计了煤矿数据采集系统的总体方案,并且介绍了系统的组成。其次,设计并实现了系统的硬件平台,并详细阐述各个硬件模块的设计原理。最后完成了系统的软件设计,软件包括主站程序和从站应用程序,主站程序采用LabVIEW设计,实现了与各个从站建立稳定的通信和系统的人机界面,从站应用程序实现各个从站与主站的数据通信并完成了数据采集任务。实验结果表明本文设计的数据采集系统运行良好、扩展性好、同步性能精确,可以满足煤矿数据采集的要求。


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