礦用空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀

1、第十三屆挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽作品礦用空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀目錄j|要 3Abstract/ 41、研究背景/ 51.1空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀研究的意義 5 1.2空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀研究的現(xiàn)狀 51.3空壓機(jī)研究現(xiàn)狀 61.4本系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo) 72、系統(tǒng)可行性分析 /82.1空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀可行性分析/ / 82.3空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀安全性分;析/ / / / / / / / / / / / / / 102.4空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀的應(yīng)用性分;析/ / / / / / / / / / / / / / 113、各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方案和思路 / / / / / / / / / /

2、/ / 113.1整個(gè)方案設(shè)計(jì)的總體思路框圖 / / / / / / / / / / / 113 2 彳信號(hào)米集方案設(shè)計(jì) 123 4 彳信號(hào)濾波方案的設(shè)計(jì) 143 5 彳信號(hào)隔離放大方案設(shè)計(jì) 163 6 彳信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換方案的設(shè)計(jì) 173.7 CPU模塊方案的設(shè)計(jì) / / / / / / / / / / / / / 184、系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析1. 測(cè)試環(huán)境2. 測(cè)試方法3. 測(cè)試結(jié)果4. 成果展示5、應(yīng)用展望 / / / / / / / / / / / / / / / / / / 205.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 / / / / / / / / / / / / / / / 205.2系統(tǒng)課擴(kuò)展的用途 /

3、 / / / / / / / / / / / / / 216、總結(jié) 22參考文獻(xiàn) 23 附錄1元器件清單 附錄2系統(tǒng)原理圖摘 要本設(shè)計(jì)在分析空壓機(jī)（空氣壓縮機(jī)）綜合后備保護(hù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨 勢(shì)的基礎(chǔ)上，針對(duì)空壓機(jī)綜合后備保護(hù)的各個(gè)方面進(jìn)行了研究，從系統(tǒng)硬件電路、軟件、通信外擴(kuò)等幾部分描述了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。 該作品可以實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的的四種安全保護(hù)裝置： 超壓、欠壓保護(hù)、超 溫保護(hù)、斷水保護(hù)、主電機(jī)保護(hù)，能有效改善各項(xiàng)指標(biāo)，提咼礦用 空壓機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性，為現(xiàn)代采礦、采煤提供了良好的基礎(chǔ)支持。本系統(tǒng)采用PLC為主控制器，選用PLC外部擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)空 壓機(jī)后備的綜合保護(hù)。系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)符合煤礦安全

4、規(guī)程要求結(jié)構(gòu)合理 工作可靠、性能穩(wěn)定、安裝維護(hù)方便、應(yīng)用效果良好。關(guān)鍵字：空壓機(jī)PLC 傳感器安全保護(hù)AbstractThis desig n on the an alysis of EEG prese nt research situati on and developme nt trend basis, the EEG signal acquisition and processing for all aspects of the in-depth study, from the system hardware desig n, system software desig n. Outsi

5、de the desig n of system com muni catio n expa nded secti ons describe the desig n process of the whole system works. It can achieve 20-cha nnel EEG sig nal acquisiti on, process ing, display, com muni cati on; it also can effectively improve the tech ni cal in dicators, to improve the diagnostic ra

6、te of brain diseases,to provide a good basis for support modern medical care, family care and other fields. This system uses the current popular tech no logies called internet of Th in gs ” , use adva need embedded operat ing system for data process ing and com muni catio ns. Make the system more po

7、rtable, more in terfere nee, easy operati on, low power con sumpti on and ease com muni cati on, mak ing the in strume nt easier to use EEG to obta in more precise EEG sig nal recorded more susta in able, through the n etwork com muni cati ont。achieve remote diag no sis and treatme nt.Keywords： EEG

8、sig nal acquisiti on and process ing; Embedded Systems；in ternetof Thin gs; Low power con sumpti on; Portable;1研究背景1.1空壓機(jī)后備保護(hù)研究的意義空氣壓縮機(jī)屬于動(dòng)力機(jī)械,其原理是：將空氣壓縮，增加其動(dòng)力, 使之具有一定的能量，并將這種能量作為風(fēng)動(dòng)機(jī)械、風(fēng)動(dòng)工具等裝置的動(dòng)力?？諝鈮嚎s機(jī)的經(jīng)濟(jì)、安全、使用方便的特點(diǎn)使其具有 廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。但是，與其配套的控制及保護(hù)裝置目前主要以人工和機(jī)械相結(jié)合的方式為主，這種方式的的缺點(diǎn)很明顯：功能 少、控制精度低、可靠性差等等，對(duì)空氣壓縮機(jī)的質(zhì)

9、量和穩(wěn)定性有 很大的影響。 一旦在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生事故時(shí)，若自動(dòng)采取緊急措施，極易 造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，大大減少機(jī)器的使用壽命。因此，設(shè)計(jì)出一款 功能多 控制精度高 可靠性好的空壓機(jī)后備保護(hù)儀就顯得格外重要。 1.2空壓機(jī)后備保護(hù)儀研究的現(xiàn)狀現(xiàn)在市場(chǎng)上的空壓機(jī)后備保護(hù)儀多采用單片機(jī)進(jìn)行控制，可以檢 測(cè)空壓機(jī)的潤(rùn)滑油油壓、一級(jí)缸溫度、 二級(jí)缸溫度、風(fēng)包溫度和 斷水等參數(shù)。當(dāng)各參數(shù)超限時(shí)發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警。1.3本系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)通過(guò)市場(chǎng)現(xiàn)有的儀器優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，在本系統(tǒng)中我們應(yīng)用先進(jìn)的 電子技術(shù)對(duì)其不足加以改進(jìn)，同時(shí)繼承其優(yōu)越性。本系統(tǒng)解決了內(nèi)部 電路的復(fù)雜問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了便攜性、高性能、高精度、高可靠性。通

10、過(guò) PLC外部擴(kuò)展模塊，有效解決了信號(hào)處理部分的數(shù)據(jù)計(jì)算和疊加等一 系列問(wèn)題。同時(shí)，還可以在PLC液晶顯示屏上對(duì)其限值參數(shù)進(jìn)行更加 精確細(xì)致的處理，以便觀察。運(yùn)用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)建立后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠讓后臺(tái)工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，起到對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān) 控。系統(tǒng)參數(shù)電 源電 壓：220V排氣溫度保護(hù)范圍：100C 160 C可調(diào)風(fēng)包溫度保護(hù)范圍：90C120 C可調(diào)潤(rùn)滑油溫度保護(hù)范圍：40C70 C 可調(diào)斷油保護(hù)保護(hù)范圍：O.IMpa0.4Mpa可調(diào)斷水保護(hù)保護(hù)范圍：O.IMpa0.4Mpa可調(diào)測(cè)試溫度精度：+C2系統(tǒng)可行性分析2.1空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀可行性分析市場(chǎng)上現(xiàn)有的后備保護(hù)裝置多為

11、基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的可編程控制 系統(tǒng)，系統(tǒng)雖可以對(duì)空壓機(jī)的各故障點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試， 起到一定程度的對(duì) 設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。但儀器的供電電源為直流 5V,工作時(shí)功 耗低，在工廠這個(gè)環(huán)境中極易發(fā)生程序跑飛，主控芯片死機(jī)現(xiàn)象，可 靠性不足，抗干擾性差。該項(xiàng)目綜合保護(hù)裝置主機(jī)采用國(guó)產(chǎn)的 PLC可 編程序控制器技術(shù)，電源采用交流 220V供電，為保護(hù)設(shè)備能在嘈雜 工業(yè)環(huán)境中正常運(yùn)行提供了保證，提高了后備保護(hù)儀的抗干擾性。顯 示器采用信捷公司提供TP系列觸摸屏，強(qiáng)大而又人性化的設(shè)計(jì)軟件 TouchWin給觸摸屏的圖形界面設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大地便利，可以很方便 的設(shè)計(jì)出檢測(cè)畫面?？梢詫?duì)采集信號(hào)進(jìn)行設(shè)置和觀察，有限避免

12、風(fēng)包 燃燒與爆炸等事故的發(fā)生，解決風(fēng)包溫度如何控制在國(guó)家規(guī)定的“不得超過(guò)120C”的要求現(xiàn)壓風(fēng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。另外，采用XC3 型號(hào)PLC的外部擴(kuò)展以太網(wǎng)模塊，可以實(shí)時(shí)將檢測(cè)數(shù)據(jù)及報(bào)警數(shù)據(jù)上 傳，實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)無(wú)人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控。溫度傳感器采用先進(jìn)的PT100對(duì)風(fēng)包溫度信號(hào)進(jìn)行采集，ptIOO 是鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變， 具有誤差小精度高 特點(diǎn)。壓力變送器可以對(duì)風(fēng)包的壓力進(jìn)行采集， 可以有效的解決解決風(fēng) 包的壓力如何控制在額定壓力1.2 1.4倍安全系數(shù)范圍內(nèi)的技術(shù)難 題。2.2空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀安全性分析空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀安全防護(hù)功能，極大的保護(hù)了空壓機(jī)和風(fēng) 包的安

13、全性能，最大程度上提高了風(fēng)包的安全系數(shù)， 使得使用風(fēng)包工 作的行業(yè)及單位避免了許多人員和財(cái)產(chǎn)損失，為社會(huì)節(jié)省資源，避免損耗做出了顯著成績(jī)。其次，后備保護(hù)儀的供電電源為交流220V,保護(hù)儀的外殼可靠接地，為防止外殼帶電傷及人身，本系統(tǒng)可靠性接 地和接零，同時(shí)進(jìn)行對(duì)其漏電流的監(jiān)測(cè)，絕緣電阻的接地監(jiān)測(cè)、接地 性電阻的監(jiān)測(cè)以及等電位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)等等。本系統(tǒng)嚴(yán)格按照國(guó)家醫(yī)療器械有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)，各項(xiàng)指標(biāo)均在國(guó)家規(guī)定指標(biāo)內(nèi)，做到 對(duì)人體零傷害。2.4空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀應(yīng)用性分析我國(guó)的壓縮機(jī)械工業(yè)是在新中國(guó)成立以后建立和發(fā)展起來(lái)的，壓縮機(jī)專業(yè)高等教育學(xué)科已設(shè)置半個(gè)世紀(jì)，機(jī)械制造部門的壓縮機(jī)研究 機(jī)構(gòu)也

14、已面世近50年。改革開(kāi)放后，壓縮機(jī)行業(yè)得到了快速發(fā) 展，現(xiàn)已形成了人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和制造較為完 善的體系。除少數(shù)超高壓和特殊氣體壓縮機(jī)外， 現(xiàn)有產(chǎn)品品種和數(shù)量 基本能 滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的需要。壓縮機(jī)產(chǎn)品在石油化工、冶金、 礦山、 電力、紡織、輕工、醫(yī)藥、電子、建筑、機(jī)械制造、交通運(yùn) 輸及國(guó)防、軍工等各經(jīng)濟(jì)部門中得到了廣泛應(yīng)用。因此，必須要有對(duì) 空壓機(jī)各故障點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，數(shù)顯溫度數(shù)值，聲光報(bào)警，準(zhǔn)確直觀，能 夠?qū)υO(shè)備的安全運(yùn)行起到有效保護(hù)作用的后備保護(hù)儀器。3各個(gè)模塊設(shè)計(jì)方案3.1方案設(shè)計(jì)的總體框圖 3.2主控器的選擇與設(shè)計(jì)3.2顯示模塊的選擇與設(shè)計(jì)3.3壓力采集模塊的選擇與比設(shè)計(jì)3.4溫度采集模塊的選擇與設(shè)計(jì)4. 空壓機(jī)綜合后備保護(hù)儀的軟件設(shè)計(jì)4.1 XC3系統(tǒng)軟件總流程圖4.2數(shù)據(jù)采集控制模塊4.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理模塊4.4液晶顯示模塊4.5數(shù)據(jù)通信模塊5、系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析5.1測(cè)試環(huán)境5.2測(cè)試方法5.3測(cè)試結(jié)果5.4成