安全监控系统用户技术手册八.docx
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安全监控系统用户技术手册八
KJ101N型煤矿安全监控系统
《用户技术手册》（八）
贾柏青
前言
技术手册深入浅出的讲解了KJ101N型煤矿安全监控系统的硬件基本工作原理以及系统各个部分的工作性能，详细分析了内部电路工作原理、常见故障以及处理方法等。
技术手册是KJ101N型煤矿安全监控系统最全面的技术资料，也是本公司结合多年来的工程设计和现场维修经验编写的，手册中所附电气原理图也是广大用户和维修人员所期望的，对使用和维护人员有很好的学习指导作用，同时也适合其它型号煤矿监控系统用户参考。
技术手册难免有错误和遗漏之处，敬请用户批评指正。
如有问题、意见和相关的讨论，可以通过以下地址联系：
jbq@或Lngfb@
声明：
本《用户技术手册》只提供给KJ101N型煤矿安全监控系统用户作为维修技术参考之用，未经许可不得转载和翻印。
编者
二〇〇七年五月
第二十章KGY5型水位传感器
20.1概述
KGY5型水位传感器是由嵌入式单片机控制的智能仪表。
该传感器采用本安电路设计，适用于煤矿井下或地面有瓦斯爆炸液体环境中，能够对水仓水位进行连续检测。
与KJF19.1型断电仪配套使用可实现矿井排水自动控制，它也可与KJ10、KJ95、KJ90、KJ4、KJF2000等矿井监测系统配套使用。
该仪器具有检测灵敏度高、稳定性好、测量范围宽、兼容性好以及非线性补偿、灵敏度校正、参数显示等优点。
20.2主要技术指标
1）测量范围：
0-5M0－10M
2）测量误差：
±0.02M
3）工作电压：
１８Ｖ
4）工作电流：
<60mA
5）防爆型式：
矿用本质安全型
6）防爆标志：
ibI（150℃）
7）报警范围：
0.1-5.0M
8）声光报警：
声级>85db红色LED闪光
9）响应时间：
4秒
10）工作条件：
温度：
0-75℃
相对湿度：
≤96%
大气水位80-106Kpa
11）输出信号：
①数字串行码格式
②脉冲频率方式：
200-1000Hz
③模拟电流方式：
1-5mA;4-20mA
12）关联设备：
电源型号：
KJ101N-F1KJ101N-F2
名称：
矿用监控分站
防爆形式：
Exd[ib]I
13）传感器-电源距离：
2Km（1.5mm2铜芯电缆）
分布电感≤1mh/Km
分布电容≤0.1μF/Km
14）遥控距离：
>6m
15）仪器重量：
1.3Kg
20.3仪器的联接
本仪器四芯插座与外部设备联接，接线方式如下：
端号
功能
备注
1
电源-端
本安
2
电源+端
本安
3
信号输出
电流/脉冲/串码
4
断电输出
4.7V/8mA
20.4仪器的通电与使用
当仪器接通电源后，单片机复位启动，数码管依次显示：
―――复位、启动、自检状态
P××水位传感器量程（5M）
C.××水位零频
L.××水位精度
A×.×报警值
F×.×断电值
E×.×复电值
×.××水位检测值
20.5安装
监控分站传感器种类设置为压力，属性显示为X-P，数据显示为水位，单位为米。
水位传感器采用投入方式，当水位传感部件投入水中后，传感器上显示的数字就是传感部件到水面的垂直距离，单位是米。
20.6调试与标定
1）遥控器使用方法
本仪器遥控器使用两节5＃普通干电池供电。
井下严禁使用镍镉、镍氢、锂等可充电电池。
使用遥控器时，将遥控器前端指向被控传感器，按下遥控器键盘上相应按键，遥控器即发射对应控制编码，同时遥控器上发射指示灯亮。
被控传感器正确接收控制编码后，即发出短暂鸣响回应，且数码管有相应显示。
遥控器处于发射状态时如发射指示灯偏暗或遥控器控制距离明显缩短，应及时更换电池。
2）报警值调整
本仪器设有声光报警功能，报警门限可由遥控器测定，操作方法如下：
按下遥控器“报警+”键或“报警-”键，仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整，而是先将当前的报警值显示出来，首字符为“A”，如：
AX.X，持续按键不放，报警值会以0.1M的步进量增加或减小，设定范围0.1-5.0M并循环往复，当达到所需值后放按键，仪器5秒钟后返回测量状态；报警值设定为0.0M时，仪器关闭报警功能。
仪器的报警值一经设定即长期记忆，直到下次修改为止。
注意：
①、本报警值仅对传感器声光报警功能有效，监测系统报警值与其无关。
②、本仪器的断电值可任意设定，请用户按煤矿《安全规程》规定设置。
③、本传感器设定的报警方式为低限报警，也就是说当检测值低于或等于报警值时发出声光报警。
3）断电值调整
本仪器设有断电脉冲输出功能，断电门限可由遥控器设定，操作方法如下：
按下遥控器“断电+”键或“断电-”键,仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整,而是先将当前的断电值显示出来,首字符为“F”,如:
FX.X,持续按键不放,断电值会以0.1M的步进量增加或减小,设定范围0.0-“复电值”并循环往复,当达到所需值后释放按键,仪器5秒钟后返回测量状态；断电值设定为0.0M时，仪器关闭断电功能；按一次“断电+”或“断电-”键，仪器显示当前的断电值。
仪器的断电值一经设定即长期记忆，直到下次修改为止。
注意：
①、本断电值仅对传感器输出的断电信号有效，系统断电值与其无关。
②、本仪器的断电值在测量下限与复电值之间任意设定，请用户按实际需要设置。
③、本传感器设定的断电方式为低限断电，也就是说当检测值低于或等于断电值时输出断电信号。
4）复电值调整
本仪器设有断电脉冲输出功能，断电门限可由遥控器设定，操作方法如下：
按下遥控器“复电+”键或“复电-”键,仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整,而是先将当前的断电值显示出来,首字符为“F”,如:
FX.X,持续按键不放,断电值会以0.1M的步进量增加或减小,设定范围为“断电值”-5.0M并循环往复,当达到所需值后释放按键,仪器5秒钟后返回测量状态；按一次“复电+”或“复电-”键，仪器显示当前的断电值。
仪器的断电值一经设定即长期记忆，直到下次修改为止。
注意：
①本断复电仅对传感器输出的断电信号有效，系统复电值与其无关。
②本仪器的复电值在断电值与满度值之间任意设定，请用户根据实际需要设置。
③本传感器设定的复电方式为超限复电，也就是说当检测值大于复电值时输出复电信号。
由于断电值与复电值可以不同，能够形成断复电回差，将上述断电信号与复电信号组合使用，再配置本公司生产的微型断电仪和水泵原有配套的磁力起动器，可构成矿井水仓排水自动控制系统。
比如将断电值设为0.4M，复电值设为3.8M，系统启动后，如果水位低于0.4M，水泵自动停止一直到水位高于3.8M后开始启动；如果系统启动时水位高于0.4M，水泵自动启动，开始排水直到水位低于0.4M时水泵自动停止。
当水位超过3.8M后水泵又开始自动启动，直到水位低于0.4M时水泵停止，这样循环往复完成水泵排水自动控制。
上述水位高度均以传感器检测到的数据为准。
5）输出信号制式选择
本仪器设有三种信号输出制式，以适应不同关联设备输入要求。
信号输出制式可由遥控器设定，操作方法如下：
按下遥控器“显精度”键不松手，传感器连续接到16组“显精度”键码后。
顺次转换一种输出制式，并在数码管上有相应制式序号显示。
首字符“P”,如：
P05A。
信号输出制式序号与信号输出制式对应关系见下表。
如果发现传感器工作正常，但主机不能正确接收信号，可用复位键重新启动传感器，观察输出制式是否有误。
KGY型水位传感器输出制式序号对照明细表
序号
信号输出制式
对应量程
P050
数字串行码
全量程
P05C
200-1000Hz
0.00-5.00MPa
P05A
1-5mA或4-20mA
0.00-5.00MPa
6）模拟信号输出零点值调整
本仪器模拟信号输出零点值可由遥控器设定，操作方法如下：
在仪器信号输出端和公共端之间串入数字式电流表，量程选择在200mA。
按下遥控器“零点+”键或“零点-”键，注意观察电流表，仪器在非调整状态下第一次接收到该命令时并不立即执行调整，而是先将当前的零点电流值输出出来。
持续按键不放，零点电流值达到所需值（如4mA）后释放按键，仪器5秒钟后返回测量状态。
仪器的零点电流值一经设定即长期记忆，直到下次修改为止。
注意：
①如按键调整零点电流值是仪器发出警告鸣响，而输出的零点电流值末达到期望值，表明零电流值不在软件调整范围内，应对相应硬件参数进行调整。
②零点电流值的调整应在满度电流值调整之前完成，反之模拟信号输出可能不正确。
③仪器当前检测值与调整零点电流值相互独立，无牵连关系。
7）模拟信号输出满度值调整
本仪器模拟信号输出满度值可由遥控器设定，操作方法如下：
在仪器信号输出端和公共端之间串入数字式电流表，量程选择在200mA。
按下遥控器“满度+”键或“满度-”键，注意观察电流表，仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整，而是先将当前的满度电流值输出出来。
持续按键不放，满度电流值会依按键的不同增量或减量，当满度电流值达到所需值（如20mA）后释放按键，仪器5秒钟后返回测量状态。
仪器的满度电流值一经设定即长期记忆，直到下次修改为止。
注意：
①如按键调整满度电流值时仪器发出警告鸣响，而输出的满度电流值末达期望值，表明满度电流值不在软件调整范围内，应对相关硬件参数进行调整。
②满度电流值的调整应在零点电流值正确调整完毕后方可进行，反之模拟信号输出可能不正确。
③仪器当前检测值与调整满度电流值相互独立，无牵连关系，调试满度时不需加模拟负载。
④仪器出厂前模拟电流输出已精确标定，用户请勿随意调整。
模拟量标定技巧：
模拟量输出信号有很大阻尼延迟时间，迅速按压“＋－”键时，往往会发生矫枉过正的现象，调整时，当输出值接近所要调整的目标前，停止连续按压一个方向的按键，改为“零点＋”键与“零点－”键交替进行，这样可以保证平均值不变，慢慢等待输出电流趋于稳定，然后再稍加修正，切记按键不要长时间停止，一旦停止，仪器输出电流就会自动恢复到当前测值上！
用同样的技巧进行满度调整。
8）地面调试与标定
①传感器通电预热60分钟后进行调整。
传感头工作电压与输出电压测量
测量传感头输入工作电压应为12V左右，在常压下传感头输出电压为1V，传感头输出信号在与传感器主电路板连线接通或断开的情况下，信号电压不应有变化。
②零点频率调整
接通传感头输出信号线与传感器主电路板信号输入连线，按遥控器的“显频率”键，使传感器处于零频显示状态，调R5使传感器显示为300±50。
再按一次“显频率”键恢复到检测状态。
③软件零点调整
按遥控器低浓“零点＋”或“零点－”调整键，使传感器显示为0.00。
④精度标定
断开压差传感头输出信号与传感器主电路板信号输入连线，在传感器主电路板信号输入端接入5V信号源，用遥控器低浓“精度+”或“精度－”调整键调整传感器，使传感器显示为5.00。
撤掉外接5V信号源，接通压差传感头输出信号与传感器主电路板信号输入连线，传感器应显示为0.00，如果不为零重复③～④步。
9）工作现场调整
接通电源60分钟后，用遥控器的模拟量“精度+”或“精度－”键适当调整传感器显示，保证显示与实际水位一致
20.7仪器常见故障与处理
KGY5型液体压力传感器故障与处理简表
故障现象
原因分析
处理方法
仪器无任何显示
电源未接通电源回路短路复位电路故障
检查、处理
数码管无显示
IC7损坏JT损坏IC1损坏
更换
个别数码管显示缺段
IC1故障IC3损坏
更换
数码管插接不牢
插接牢固
数码管损坏
更换
个别数码管不显示
IC3损坏数码管阳极断路
更换更换
仪器重复显示“0”并鸣响
IC1故障
更换
显示数据不正确
若调整无效，则压力传感头坏
更换
20.8注意事项
1）允许过载为量程得的1.5倍，不得严重过载；
2）高压部件注意焊接质量和连接部件密封；
3）仪器正常工作时连接部分内有高压，安装调试注意人身安全。
第二十一章KJ101-25型大气压传感器
21.1概述
KJ101-25型大气压传感器是由嵌入式单片机控制的智能仪表。
该传感器采用本安电路设计，适用于煤矿井下或地面有瓦斯爆炸液体环境中，能够对矿井内外环境大气压进行连续检测。
它可与KJ90、KJ4-2000、KJF2000等矿井监测系统配套使用。
该仪器具有检测灵敏度高、稳定性好、测量范围宽、兼容性好以及非线性补偿、灵敏度校正、参数显示等优点。
21.2主要技术指标
1）测量范围：
80-120KPa
2）测量误差：
±0.2KPa
3）工作电压：
１８Ｖ
4）工作电流：
<60mA
5）防爆型式：
矿用本质安全型
6）防爆标志：
ibI（150℃）
7）响应时间：
2秒
8）工作条件：
温度：
0-75℃
相对湿度：
≤96%
大气压力80-106Kpa
9）输出信号：
①数字串行码格式
②脉冲频率方式：
200-1000Hz
③模拟电流方式：
1-5mA;4-20mA
10）关联设备：
电源型号：
KJ101N-F1KJ101N-F2
名称：
矿用监控分站
防爆形式：
Exd[ib]I
11）传感器-电源距离：
2Km（1.5mm2铜芯电缆）
分布电感≤1mh/Km
分布电容≤0.1μF/Km
12）遥控距离：
>6m
13）仪器重量：
1.3Kg
21.3仪器的联接
本仪器四芯插座与外部设备联接，接线方式如下：
端号
功能
备注
1
电源-端
本安
2
电源+端
本安
3
信号输出
电流/脉冲/串码
21.4仪器的通电与使用
当仪器接通电源后，单片机复位启动，数码管依次显示：
――――复位、启动、自检状态
P×××大气压传信号输出制式（80－120KPa）
C.×××大气压零频
L.×××大气压精度
A××.×报警值
F××.×断电值
E××.×复电值
×××.×大气压检测值
21.5安装
监控分站设置为压力，属性显示为X-P，数据显示为大气压，单位为KPa。
KJ101N-25型大气压传感器一般直接放置于地面或井下供电方便且需要检测大气压的地方即可。
21.6调试与标定
1）遥控器使用方法
本仪器遥控器使用两节5＃普通干电池供电。
井下严禁使用镍镉、镍氢、锂等可充电电池。
使用遥控器时，将遥控器前端指向被控传感器，按下遥控器键盘上相应按键，遥控器即发射对应控制编码，同时遥控器上发射指示灯亮。
被控传感器正确接收控制编码后，数码管有相应显示。
遥控器处于发射状态时如发射指示灯偏暗或遥控器控制距离明显缩短，应及时更换电池。
2）报警值调整
本仪器设有声光报警功能，报警门限可由遥控器测定，操作方法如下：
按下遥控器“报警+”键或“报警-”键，仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整，而是先将当前的报警值显示出来，首字符为“A”，如：
AX.X，持续按键不放，报警值会以1KPa的步进量增加或减小，设定范围80-120KPa并循环往复，当达到所需值后放按键，仪器5秒钟后返回测量状态；报警值设定为80KPa时，仪器关闭报警功能。
仪器的报警值一经设定即长期记忆，直到下次修改为止。
注意：
①、本报警值仅对传感器声光报警功能有效，监测系统报警值与其无关。
②、本仪器的断电值可任意设定，请用户按煤矿《安全规程》规定设置。
③、本传感器设定的报警方式为低限报警，也就是说当检测值低于或等于报警值时发出声光报警。
3）断电值调整
本仪器设有断电脉冲输出功能，断电门限可由遥控器设定，操作方法如下：
按下遥控器“断电+”键或“断电-”键,仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整,而是先将当前的断电值显示出来,首字符为“F”,如:
FX.X,持续按键不放,断电值会以1KPa的步进量增加或减小,设定范围80-120KPa并循环往复,当达到所需值后释放按键,仪器5秒钟后返回测量状态；按一次“断电+”或“断电-”键，仪器显示当前的断电值。
仪器的断电值一经设定即长期记忆，直到下次修改为止。
注意：
①、本断电值仅对传感器输出的断电信号有效，系统断电值与其无关。
②、本仪器的断电值可任意设定，请用户按煤矿《安全规程》规定设置。
③、本传感器设定的断电方式为低限断电，也就是说当检测值低于或等于断电值时输出断电信号。
4）输出信号制式选择
本仪器设有三种信号输出制式，以适应不同关联设备输入要求。
信号输出制式可由遥控器设定，操作方法如下：
按下遥控器“显精度”键不松手，传感器连续接到16组“显精度”键码后。
顺次转换一种输出制式，并在数码管上有相应制式序号显示。
首字符“P”,如：
P120。
信号输出制式序号与信号输出制式对应关系见下表。
如果发现传感器工作正常，但主机不能正确接收信号，可用复位键重新启动传感器，观察输出制式是否有误。
KJ101N-25型大气压传感器输出制式序号对照明细表
序号
信号输出制式
对应量程
P000
数字串行码
全量程
P120
200-1000Hz
0.00-5.00KPa
P12A
1-5mA或4-20mA
0.00-5.00KPa
5）模拟信号输出零点值调整
本仪器模拟信号输出零点值可由遥控器设定，操作方法如下：
在仪器信号输出端和公共端之间串入数字式电流表，量程选择在200mA。
按下遥控器“零点+”键或“零点-”键，注意观察电流表，仪器在非调整状态下第一次接收到该命令时并不立即执行调整，而是先将当前的零点电流值输出出来。
持续按键不放，零点电流值达到所需值（如4mA）后释放按键，仪器5秒钟后返回测量状态。
仪器的零点电流值一经设定即长期记忆，直到下次修改为止。
注意：
①如按键调整零点电流值是仪器发出警告鸣响，而输出的零点电流值末达到期望值，表明零电流值不在软件调整范围内，应对相应硬件参数进行调整。
②零点电流值的调整应在满度电流值调整之前完成，反之模拟信号输出可能不正确。
③仪器当前检测值与调整零点电流值相互独立，无牵连关系。
6）模拟信号输出满度值调整
本仪器模拟信号输出满度值可由遥控器设定，操作方法如下：
在仪器信号输出端和公共端之间串入数字式电流表，量程选择在200mA。
按下遥控器“满度+”键或“满度-”键，注意观察电流表，仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整，而是先将当前的满度电流值输出出来。
持续按键不放，满度电流值会依按键的不同增量或减量，当满度电流值达到所需值（如20mA）后释放按键，仪器5秒钟后返回测量状态。
仪器的满度电流值一经设定即长期记忆，直到下次修改为止。
注意：
①如按键调整满度电流值时仪器发出警告鸣响，而输出的满度电流值末达期望值，表明满度电流值不在软件调整范围内，应对相关硬件参数进行调整。
②满度电流值的调整应在零点电流值正确调整完毕后方可进行，反之模拟信号输出可能不正确。
③仪器当前检测值与调整满度电流值相互独立，无牵连关系，调试满度时不需加模拟负载。
④仪器出厂前模拟电流输出已精确标定，用户请勿随意调整。
7）地面调试与标定
传感器通电预热60分钟后进行调整。
①传感头工作电压与输出电压测量
测量传感头输入工作电压应为12V左右，在常压下传感头输出电压为当前当地大气压在传感器上产生的电压，传感头输出信号在与传感器主电路板连线接通或断开的情况下，信号电压不应有变化。
②零点频率调整
将1V标准电压源与传感器主电路板信号输入连线，按遥控器的“显频率”键，使传感器处于零频显示状态，调R5使传感器显示为300±10。
再按一次“显频率”键恢复到检测状态。
③软件零点调整
按遥控器低浓“零点＋”或“零点－”调整键，使传感器显示为0.00。
④精度标定
断开大气压传感头输出信号与传感器主电路板信号输入连线，在传感器主电路板信号输入端接入5V信号源，用遥控器低浓“精度+”或“精度－”调整键调整传感器，使传感器显示为5.00。
撤掉外接5V信号源，接通压力传感头输出信号与传感器主电路板信号输入连线，传感器应显示为0.00，如果不为零重复③～④步。
8）工作现场调整
接通电源60分钟后，用遥控器的模拟量“精度+”或“精度－”键适当调整传感器显示，保证显示与大气压力一致
21.7仪器常见故障与处理
KJ101N-25型大气压传感器故障与处理简表
故障现象
原因分析
处理方法
仪器无任何显示
电源未接通电源回路短路复位电路故障
检查、处理
数码管无显示
IC7损坏JT损坏IC1损坏
更换
个别数码管显示缺段
IC1故障IC3损坏
更换
数码管插接不牢
插接牢固
数码管损坏
更换
个别数码管不显示
IC3损坏数码管阳极断路
更换更换
仪器重复显示“0”并鸣响
IC1故障
更换
显示数据不正确
若调整无效，则压力传感头坏
更换
21.8基本换算
1厘米水柱＝0.098KPa
1厘米汞柱＝1.3328Kpa
第二十二章KGT8型机电设备开停传感器
22.1概述
KGT8型机电设备开停传感器是采用电磁泄露感应原理制成的，采用非接触式测量，具有很高的灵敏度，适用于1KW以上机电设备的开停状态检测。
传感器采用本安电路设计，可用于煤矿井下采掘工作面、回风巷道、机电硐室等含有爆炸性气体环境中，能够对井上下各种机电设备的运行状态进行连续检测。
它可以与KJ101、KJF2000、KJ70、KJ95、KJ90等矿井监测系统配套使用。
该仪器具有检测灵敏度高、稳定性好、测量范围宽、兼容性好以及开机自检、灵敏度校正、状态显示等优点。
22.2主要技术指标
1）测量功率：
>1kw
2）工作电压：
6-24V
3）工作电流：
设备停止1-2mA，设备启动时5-10mA
4）防爆型式：
矿用本质安全型
5）防爆标志：
ibI（1500C）
6）响应时间：
2秒
7）工作条件：
温度：
0-750C、相对温度：
≤96%、大气压力：
80-106Kpa
8）输出信号：
静态1-2mA，动态5-10mA
9）仪器重量：
0.2Kg
10）本仪器由P20航空插座与外部设备联接引脚说明如下：
端号
功能
连接
1
空
2
电源+端
接监控分站本安电源正
3
空
4
信号1
接监控分站信号入
5
信号2
NPN晶体管集电极
22.3连线方法
把传感器锁紧螺栓松开，抽出锁紧梁，象使用挂锁一样，把传感器挂在被检测电缆上调整锁紧梁的插入方向，可适应不同直径的电缆，上好锁紧螺栓，使锁紧梁紧扣在电缆上，插牢插头即可。
当电路接通初始，两个发光管同时亮，此时传感器处于自检状态，上传信号呈开态，10秒钟后进入正常状态。
22.4仪器常见故障与处理
KGT8型机电设备传感器故障与处理简表
故障现象
原因分析
处理方法
仪器无任何显示
电路未接通，电源回路短路或接反
检查、处理
状态指示常亮
传感器故障
更换
状态指示常灭
安装位置不适当传感器故障
调整安装位置更换
22.5机电开停传感器使用注意事项
本传感器是检测三相交流电在电缆中合成磁场信号，来判断设备运行情况的，理论上，在三相电完全平衡，且电缆芯线物理位置完全对称时，外部合成磁场应是“零磁场”，实质上电缆芯线不可能绝对一致，交流电也不可能完全平衡，这样就有漏磁场产生，但这磁场分布是不均匀的，所以开停传感器在电缆上的安
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