第六章自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用舉例

1、2022-3-18山東科技大學(xué)第六章 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用舉例2022-3-18山東科技大學(xué)第六章 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用舉例v第一節(jié) KJ216頂板動(dòng)態(tài)（礦壓）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)v第二節(jié) 膠帶輸送機(jī)集散控制系統(tǒng)v第三節(jié) 高速公路車輛自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置2022-3-18山東科技大學(xué)第一節(jié)第一節(jié) KJ216頂板動(dòng)態(tài)（礦壓）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)頂板動(dòng)態(tài)（礦壓）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)v一、煤礦頂板安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成一、煤礦頂板安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成v 煤礦頂板安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以山東省尤洛卡自動(dòng)化儀表有限公司研制的“KJ216煤礦頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”為基礎(chǔ)組建開發(fā)的。主要特點(diǎn)是采用兩級(jí)總線樹型結(jié)構(gòu)，每個(gè)采區(qū)可構(gòu)建相對(duì)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。系統(tǒng)通訊部分以

2、時(shí)分制數(shù)字基帶傳輸為主要通訊形式。數(shù)據(jù)傳輸兼容電話線、單模光纖、以太環(huán)網(wǎng)三種通訊方式。 v系統(tǒng)組成從功能上分：工作面支架作阻力檢測(cè)、圍巖離層運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、錨桿載荷應(yīng)力檢測(cè)、煤巖支撐應(yīng)力檢測(cè)四個(gè)組成部分。 2022-3-18山東科技大學(xué)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工 作阻 力監(jiān)測(cè)頂 板離 層監(jiān)測(cè)錨 桿應(yīng) 力監(jiān)測(cè)圍 巖應(yīng) 力監(jiān)測(cè)井上井下2022-3-18山東科技大學(xué)1系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能組成v監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由井下和井上兩大部分組成，如圖6-1所示。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有4個(gè)不同監(jiān)測(cè)功能的子系統(tǒng)，4個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)從功能上加以區(qū)分，硬件結(jié)構(gòu)使用統(tǒng)一的總線地址編碼，系統(tǒng)的實(shí)際布置上分站可以混合排列，監(jiān)測(cè)服務(wù)器通過通訊協(xié)議區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)類型。井上檢測(cè)

3、服務(wù)器（計(jì)算機(jī)）可接入礦區(qū)局域網(wǎng)絡(luò)，支持網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測(cè)和信息共享。2井上監(jiān)測(cè)信息與報(bào)警網(wǎng)絡(luò)井上監(jiān)測(cè)信息與報(bào)警網(wǎng)絡(luò)如圖6-2所示，包括：數(shù)據(jù)接收單元、監(jiān)測(cè)服務(wù)器；礦井辦公局域網(wǎng)和客戶端；GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)單元和圖文短信手機(jī)用戶群。 2022-3-18山東科技大學(xué)井上井下礦井局域網(wǎng)GPRS公 用數(shù) 據(jù)網(wǎng) 井下頂板監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)礦區(qū)廣域網(wǎng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器GPRS 收發(fā)器UFAQI 2022-3-18山東科技大學(xué)v監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接入礦井以太環(huán)網(wǎng)時(shí)，監(jiān)測(cè)服務(wù)器須接入環(huán)網(wǎng)段，監(jiān)測(cè)服務(wù)器配置了雙網(wǎng)口。監(jiān)測(cè)服務(wù)器接入局域網(wǎng)的方式有兩種，第一種方式通過微軟公司提供OPC接口連接到局域網(wǎng)（外網(wǎng)），如圖6-3所示，局域網(wǎng)的客戶端和Web

4、服務(wù)器可安裝C/S和B/S版監(jiān)測(cè)軟件，通過操作系統(tǒng)底層鏈接獲取礦井環(huán)網(wǎng)（內(nèi)網(wǎng)）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。另一種方式是將通訊接口接入到礦井環(huán)網(wǎng)內(nèi)，如圖6-4所示，通訊接口內(nèi)置NPORT模塊，通過NPORT模塊轉(zhuǎn)化為RS-232/485接口信號(hào)連接到監(jiān)測(cè)服務(wù)器，監(jiān)測(cè)服務(wù)器直接接入局域網(wǎng)中。 2022-3-18山東科技大學(xué)外網(wǎng)以太環(huán)網(wǎng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器OPCRJ45局域網(wǎng)2022-3-18山東科技大學(xué)監(jiān)測(cè)主機(jī)RS232以太環(huán)網(wǎng)外網(wǎng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器RJ45局域網(wǎng)圖6-4 井上聯(lián)網(wǎng)方案二2022-3-18山東科技大學(xué)v 3井下部分硬件組成vKJ216頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)井下部分包括：通訊主站、測(cè)區(qū)通訊分站、測(cè)區(qū)壓力監(jiān)測(cè)分機(jī)、頂板離層監(jiān)

5、測(cè)傳感器、錨桿/錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)傳感器、鉆孔應(yīng)力傳感器以及防爆型供電電源和通訊電纜組成。如圖6-5，6-6所示。2022-3-18山東科技大學(xué)2022-3-18山東科技大學(xué)2022-3-18山東科技大學(xué)二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能1井上計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬顯示監(jiān)測(cè)參數(shù)、報(bào)警 監(jiān)測(cè)服務(wù)器和客戶端可實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和直方圖，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超限時(shí)能自動(dòng)聲音報(bào)警并記錄報(bào)警事件。2井下現(xiàn)場(chǎng)顯示數(shù)據(jù)和報(bào)警 井下的壓力監(jiān)測(cè)分站、離層傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能根據(jù)設(shè)定報(bào)警參數(shù)報(bào)警指示，通訊分站可實(shí)時(shí)顯示每個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并有報(bào)警狀態(tài)指示。 2022-3-18山東科技大學(xué)3監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄存儲(chǔ) 井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器能根據(jù)設(shè)置記錄周

6、期將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，形成歷史數(shù)據(jù)。4連續(xù)監(jiān)測(cè)曲線顯示、分析 軟件支持服務(wù)器端和客戶端的歷史曲線和測(cè)線加權(quán)數(shù)據(jù)分析。5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合專業(yè)化分析CMPSES監(jiān)測(cè)分析軟件綜合了礦壓理論數(shù)學(xué)模型，支持綜合專業(yè)化數(shù)據(jù)分析。（1）工作面支架循環(huán)工作阻力分析（2）測(cè)線（或上、中、下部）頂板運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析（3）工作面頂板壓力分布分析2022-3-18山東科技大學(xué)（4）支架液壓系統(tǒng)故障診斷 （5）工作面周期來壓步距、強(qiáng)度分析等 （6）巷道頂板及圍巖運(yùn)動(dòng)分析（7）巷道支護(hù)應(yīng)力變化分析（8）監(jiān)測(cè)段頂板冒落綜合預(yù)警（9）多元參數(shù)關(guān)聯(lián)分析及預(yù)警6歷史數(shù)據(jù)查詢及報(bào)表輸出歷史數(shù)據(jù)時(shí)間區(qū)間查詢，歷史曲線查詢和輸出，統(tǒng)計(jì)分析，輸

7、出標(biāo)準(zhǔn)綜合分析報(bào)表。7局、礦頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)功能軟件采用C/S +B/S結(jié)構(gòu)，支持局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)客戶端監(jiān)測(cè)模式和Web用戶瀏覽器模式數(shù)據(jù)共享。2022-3-18山東科技大學(xué)三、三、KJ216頂板動(dòng)態(tài)（礦壓）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)頂板動(dòng)態(tài)（礦壓）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)v（一）系統(tǒng)的組成v由計(jì)算機(jī)、防雷器、KJ216-J礦用數(shù)據(jù)通訊接口等及其他必要設(shè)備組成。如圖6-7所示。v（二）系統(tǒng)供電電源v與系統(tǒng)配套提供的供電電源為KDW22、KDW28兩種隔爆兼本安型電源。KDW22為普通非延時(shí)型供電電源，KDW28為帶后備延時(shí)的供電電源。對(duì)于經(jīng)常性短時(shí)停電的使用場(chǎng)合，采用KDW28電源供電。KDW28電源內(nèi)置免維護(hù)電池，它與其他充電

8、電池的特性一樣，新電池在使用時(shí)需經(jīng)23個(gè)充電循環(huán)才能達(dá)到額定輸出容量，長(zhǎng)期浮充電造成的電池記憶效應(yīng)可能會(huì)使延時(shí)輸出變短。2022-3-18山東科技大學(xué)2022-3-18山東科技大學(xué)（三）礦壓參數(shù)的檢測(cè)方法v1、工作阻力監(jiān)測(cè)及工作過程 工作面頂板支護(hù)的基本手段是液壓支架或單體液壓支柱，乳化液為壓力傳遞介質(zhì)，支架或支柱對(duì)頂板的支撐能力稱為支護(hù)阻力，支護(hù)阻力反映了頂板對(duì)支護(hù)設(shè)備的作用強(qiáng)度，頂板的壓力作用可通過支架或支柱內(nèi)腔的介質(zhì)壓力顯現(xiàn)出來。液壓壓力的測(cè)量是很經(jīng)典的測(cè)量方式，方法也很多，本系統(tǒng)采用了電阻應(yīng)變式測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)。2022-3-18山東科技大學(xué)v電阻應(yīng)變式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、響應(yīng)頻率

9、高、易進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，基本原理是應(yīng)變計(jì)（圓膜片）由一個(gè)電橋組成，當(dāng)電橋的橋臂電阻改變時(shí)電橋失去平衡，輸出一個(gè)不平衡電壓，其輸出電壓的大小與橋臂的電阻的改變量成比例關(guān)系。電橋輸出的微弱（毫伏級(jí)）電壓信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算放大器放大輸出給A/D電路轉(zhuǎn)換后由計(jì)算機(jī)采集并進(jìn)行處理。 綜采壓力監(jiān)測(cè)分站采用了傳感器、數(shù)據(jù)采集電路、顯示電路和數(shù)據(jù)通訊接口一體化，能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并自動(dòng)判斷初撐力、最大工作阻力，顯示各通道的數(shù)據(jù)。每臺(tái)監(jiān)測(cè)分站包含三個(gè)壓力監(jiān)測(cè)通道，支架的高壓腔由管路連接到壓力通道。壓力監(jiān)測(cè)分站在供電狀態(tài)獨(dú)立工作，每1S監(jiān)測(cè)一次三個(gè)通道的壓力數(shù)據(jù)，由程序自動(dòng)判斷初撐力、最大工作阻力，LCD顯示器顯示三個(gè)

10、通道的數(shù)據(jù)，通過面板控制鍵可啟動(dòng)背光顯示。當(dāng)壓力監(jiān)測(cè)分站收到總線請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)指令時(shí)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線。2022-3-18山東科技大學(xué) 2、頂板離層監(jiān)測(cè)過程v（1）離層傳感器的原理和結(jié)構(gòu)頂板離層傳感器采用基點(diǎn)位移測(cè)量方法，在頂板上打一鉆孔，在鉆孔內(nèi)布置兩組基點(diǎn)，當(dāng)頂板發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，基點(diǎn)的位置也發(fā)生變化，基點(diǎn)由鋼絲繩牽引傳感器內(nèi)的機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)，傳遞出電壓信號(hào)?；c(diǎn)的運(yùn)動(dòng)屬直線位移的變化，傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)將位移的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成角位移的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)部件連接角位移傳感器，角位移傳感器輸出與角度比例對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。電壓信號(hào)被單片電路采集轉(zhuǎn)換，顯示數(shù)據(jù)并通過總線接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位分站。離層傳感器的結(jié)構(gòu)如圖

11、6-8所示。2022-3-18山東科技大學(xué)1錨爪（基點(diǎn)），2固定管，3托盤，4鋼絲繩緊固螺絲，5殼體，6銘牌，7刻度尺，8變送器圖6-8 離層傳感器結(jié)構(gòu)圖2022-3-18山東科技大學(xué)v（2）離層傳感器的安裝v離層傳感器采用頂板鉆孔安裝，鉆孔的直徑2729mm，兩個(gè)基點(diǎn)分別安裝在不同的深度，基點(diǎn)的安裝深度由用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定。安裝方法如圖6-9所示。2022-3-18山東科技大學(xué)v安裝時(shí)應(yīng)注意盡量避開淋水處。其安裝步驟為：v1）在頂板上打鉆孔，一般用風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)打孔，打孔鉆頭選28mm為宜。v2）用安裝桿將A、B兩個(gè)基點(diǎn)的錨爪推到所需的深度。v3）將傳感器的固定管推入鉆孔，分別拉緊兩個(gè)基點(diǎn)的

12、鋼絲繩并用緊固螺釘固定。v4）將信號(hào)線與總線接線盒連接。v5）接通電源后，用FCH32/0.2礦用本安型手持采集器進(jìn)行設(shè)置，將傳感器進(jìn)行校零。2022-3-18山東科技大學(xué)（3）離層傳感器的工作過程v離層監(jiān)測(cè)傳感器采用一體化設(shè)計(jì)，在通電狀態(tài)獨(dú)立工作，自動(dòng)采樣周期為1S，可通過上位通訊分站或編碼器設(shè)置傳感器的參數(shù)。傳感器由CPU控制監(jiān)測(cè)頂板位移參數(shù)，礦燈照射時(shí)通過LED顯示器顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過設(shè)置的報(bào)警值時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào)警指示。傳感器內(nèi)置總線接口連接到RS-485總線，傳感器收到總線請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)指令時(shí)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線。2022-3-18山東科技大學(xué)v離層監(jiān)測(cè)傳感器上位連接到綜合數(shù)據(jù)通訊分

13、站，每臺(tái)綜合數(shù)據(jù)通訊分站最大可連接128臺(tái)頂板離層傳感器（或64臺(tái)離層傳感器+64臺(tái)錨桿應(yīng)力傳感器） ，每臺(tái)離層傳感器有唯一的地址編碼，通訊分站按地址編碼順序巡測(cè)各離層傳感器的數(shù)據(jù)，循環(huán)顯示各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。通訊分站可診斷并顯示下位壓力監(jiān)測(cè)的工作狀態(tài)（正常/故障）。2022-3-18山東科技大學(xué)3、錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)v （1）錨桿傳感器的原理和結(jié)構(gòu) 錨桿應(yīng)力傳感器也采用了電阻應(yīng)變載荷測(cè)量方法，首先設(shè)計(jì)一個(gè)彈性元件，當(dāng)力作用到彈性元件上時(shí)，彈性體產(chǎn)生形變，在彈性體筒壁上900等分粘貼有4個(gè)單橋應(yīng)變計(jì)，4個(gè)單橋組成一個(gè)電阻全橋，當(dāng)筒壁受力產(chǎn)生形變時(shí)，電橋失去原有的平衡輸出一個(gè)不平衡電壓，電壓信號(hào)經(jīng)放大器放大

14、后再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化，由單片計(jì)算機(jī)采集，通過接口輸出到上位通訊分站。錨桿應(yīng)力傳感器結(jié)構(gòu)如圖6-10所示。 2022-3-18山東科技大學(xué)1-緊固螺釘，2-穿孔，3-出線咀，4-應(yīng)變體，5-導(dǎo)向盤，6-外殼，7-信號(hào)電纜圖6-10 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖2022-3-18山東科技大學(xué)v（2）錨桿傳感器的安裝v 錨桿應(yīng)力傳感器采用穿孔固定安裝，穿孔直徑25mm，導(dǎo)向盤的穿孔直徑依錨桿的直徑確定。錨桿傳感器安裝在錨桿的托盤和緊固螺母之間，傳感器安裝時(shí)要注意居中，偏離中心安裝時(shí)會(huì)造成一定的測(cè)量誤差。安裝方法如圖6-11所示。2022-3-18山東科技大學(xué)v安裝步驟為：v先放入托盤，將傳感器穿入錨桿中，保持傳感

15、器居中，旋緊錨桿的緊固螺母。v將錨桿傳感器的輸出信號(hào)電纜按信號(hào)順序接入到三通接線盒。（3）錨桿傳感器的工作過程錨桿傳感器配套總線變送器工作，固定設(shè)置變送器編碼。傳感器輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)，變送器由CPU控制監(jiān)測(cè)傳感器輸出信號(hào)。傳感器內(nèi)置總線接口連接到RS-485總線，傳感器收到總線請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)指令時(shí)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線。2022-3-18山東科技大學(xué) 4、鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)v鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)是一種力的測(cè)量，準(zhǔn)確地說是壓力的測(cè)量。鉆孔應(yīng)力的測(cè)量方法可以間接的測(cè)量煤巖深部的局部作用應(yīng)力，并作為分析采場(chǎng)應(yīng)力分布和運(yùn)動(dòng)的重要依據(jù)。v 具體實(shí)現(xiàn)方法是設(shè)計(jì)了一個(gè)壓力形變轉(zhuǎn)換彈性部件彈性體，壓力作用到彈性體的工作膜上

16、，使彈性體的工作膜產(chǎn)生形變，工作膜上粘貼有應(yīng)變計(jì)（圓膜片），應(yīng)變計(jì)電橋失去平衡，輸出微信號(hào)電壓。 2022-3-18山東科技大學(xué)v 煤巖支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè)傳感器又稱鉆孔應(yīng)力傳感器，其結(jié)構(gòu)見圖6-12所示。鉆孔應(yīng)力傳感器配套總線變送器工作，固定設(shè)置變送器編碼，傳感器輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)。變送器由CPU控制監(jiān)測(cè)傳感器輸出信號(hào)，變送器內(nèi)置總線接口連接到RS-485總線，變送器收到總線請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)指令時(shí)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線。1234ABCD4321DCBA變送器板導(dǎo)向錐應(yīng)變體F應(yīng)變計(jì)變送器信號(hào)電纜爐、纜2022-3-18山東科技大學(xué) 5、采空區(qū)充填體應(yīng)力監(jiān)測(cè)v充填體應(yīng)力傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出，考慮到使用

17、的環(huán)境，與變送器集散式連接，每個(gè)傳感器使用一條通訊線路連接到變送器，變送器與通迅分站總線連接，變送器固定設(shè)置編碼，變送器內(nèi)置總線接口連接到RS-485總線，變送器收到總線請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)指令時(shí)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線。2022-3-18山東科技大學(xué) 6、井下數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)v 通訊主站與多臺(tái)通訊分站構(gòu)成上下位主從關(guān)系，主站與分站之間通過一級(jí)總線連接。通訊分站固定設(shè)置地址編碼，主站依次巡測(cè)每個(gè)分站，分站接收巡測(cè)指令后，將分站已經(jīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到通訊主站。通訊主站將每次巡測(cè)的數(shù)據(jù)通過主傳輸系統(tǒng)發(fā)送到井上接收主機(jī)。主傳輸系統(tǒng)有三種接口：方式1，RDS-100有線電纜通訊方式（電話線）；方式2，單模光纖專線通

18、訊方式；方式3，符合TCP/IP協(xié)議的以太環(huán)網(wǎng)通訊方式。以上傳送方式均支持串行異步透明傳送。2022-3-18山東科技大學(xué)7、井上接收及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)v接收主機(jī)以以上三種方式之一接收到井下傳送的數(shù)據(jù)，容錯(cuò)后直接發(fā)送到監(jiān)測(cè)服務(wù)器，監(jiān)測(cè)服務(wù)器安裝CMPSES監(jiān)測(cè)分析軟件，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)用戶的要求進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)分析和報(bào)警。v局域網(wǎng)用戶可安裝或下載客戶端軟件，實(shí)現(xiàn)在線同步監(jiān)測(cè)。若監(jiān)測(cè)局域網(wǎng)Web服務(wù)器，可安裝B/S監(jiān)測(cè)軟件，局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)用戶可通過瀏覽器方式共享監(jiān)測(cè)信息。2022-3-18山東科技大學(xué)第二節(jié) 膠帶輸送機(jī)集散控制系統(tǒng) v膠帶輸送機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“有煤則開、無煤則?！?自動(dòng)

19、化控制。膠帶輸送機(jī)有多種保護(hù)功能和監(jiān)控方式，如低速保護(hù)功能、溫度保護(hù)、跑偏保護(hù)、煙霧保護(hù)、煤倉煤位保護(hù)、堆煤保護(hù)、斷電自動(dòng)灑水、急停閉鎖及顯示故障報(bào)警等，系統(tǒng)框圖如圖6-13所示。下面介紹其各組成部分。2022-3-18山東科技大學(xué)2022-3-18山東科技大學(xué)一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介v 集散式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是由一臺(tái)集中單片機(jī)控制系統(tǒng)（主機(jī)系統(tǒng)）和多個(gè)分散區(qū)域單片機(jī)控制系統(tǒng)（從機(jī)系統(tǒng)）所構(gòu)成。該系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，以RS-485串行接口為遠(yuǎn)距離通信等組成的集中和多分散區(qū)域?yàn)橐惑w的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。v 每一個(gè)區(qū)域單片機(jī)控制系統(tǒng)，可以分接多個(gè)故障檢測(cè)傳感器，完成從機(jī)對(duì)各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測(cè)，而集中控制單片機(jī)系

20、統(tǒng)也同樣可以掛接多個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，它們之間由地址編碼來實(shí)現(xiàn)集中單片機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)各個(gè)區(qū)域的膠帶輸送機(jī)進(jìn)行巡回檢測(cè)，以完成對(duì)膠帶機(jī)全部系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。2022-3-18山東科技大學(xué)二、數(shù)據(jù)采集部分v本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)采集電路是利用傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，所用的傳感器有溫度傳感器，速度傳感器，煙霧傳感器，跑偏傳感器，堆煤傳感器、煤位傳感器等。v溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)為模擬量，其它傳感器采集的數(shù)據(jù)均為開關(guān)量，開關(guān)量輸出是利用控制設(shè)備處于“開”或“關(guān)”狀態(tài)的時(shí)間來運(yùn)行控制的。 v 開關(guān)量采集是按單片機(jī)89C51的要求，把其可采集的開關(guān)量信號(hào)送給CPU89C51。電路的核心就是一片16通道單端模擬開關(guān)芯片406

21、7。開關(guān)量信號(hào)是檢測(cè)傳感器把檢測(cè)的結(jié)果信號(hào)接至光耦，再由光耦接至 4067的輸入通道端。 2022-3-18山東科技大學(xué)1、開機(jī)信號(hào) v開機(jī)信號(hào)用開機(jī)傳感器KJ來采集。開機(jī)傳感器選用霍爾傳感器，霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)原理，利用霍爾元件將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電勢(shì)輸出的一種傳感器，其核心部件是霍爾元件。v傳感器輸出低電平信號(hào)就表明有煤流出，把此低電平信號(hào)作為開機(jī)信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)得到此信號(hào)后作開機(jī)處理。當(dāng)無煤流出時(shí)，控制系統(tǒng)檢測(cè)輸出為高電平，控制系統(tǒng)便作停機(jī)處理。2022-3-18山東科技大學(xué)2、堆煤信號(hào) v煤倉中堆煤信號(hào)的檢測(cè)采用光電式物位傳感器，傳感器輸出低電平信號(hào)作為堆煤發(fā)生的信號(hào)，堆煤信

22、號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)依據(jù)堆煤系統(tǒng)信號(hào)是高電平還是低電平作出相應(yīng)的堆煤保護(hù)處理。3、跑偏信號(hào) 檢測(cè)跑偏信號(hào)使用的是磁電式傳感器，該傳感器安裝在皮帶邊緣的旁邊。當(dāng)皮帶跑偏時(shí)，皮帶就會(huì)碰觸其旁邊的鐵桿，使鐵桿偏離磁場(chǎng)，鐵桿是磁路的組成部分之一，當(dāng)鐵桿偏離磁場(chǎng)時(shí)，傳感器輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?。把低電平信?hào)作為皮帶跑偏的信號(hào)傳給監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)從信號(hào)是高電平還是低電平來作出相應(yīng)的跑偏保護(hù)處理。2022-3-18山東科技大學(xué)4、煙霧信號(hào) v煙霧信號(hào)由煙霧傳感器來采集，煙霧傳感器選用半導(dǎo)體氣敏傳感器，對(duì)可燃?xì)怏w、煙霧等均有較高的靈敏度。氣敏傳感器檢測(cè)后，使其輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健０汛说碗娖叫?/p>

23、號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)煙霧信號(hào)作出相應(yīng)煙霧保護(hù)處理。5、速度信號(hào) 速度傳感器選用霍爾轉(zhuǎn)速表，霍爾轉(zhuǎn)速表的主要工作原理是利用霍爾元件在控制電流恒定情況下，當(dāng)它感受的磁場(chǎng)B變化時(shí)，霍爾輸出電勢(shì)值也要發(fā)生相應(yīng)的變化 2022-3-18山東科技大學(xué)6、溫度信號(hào) v溫度信號(hào)由溫度傳感器AD590來采集，選用AD590電流型傳感器，其產(chǎn)品需要外圍溫度補(bǔ)償和線性處理，使用的是直流電源。電壓為4-20V，在-55150范圍內(nèi)，阻抗為10兆歐左右，信號(hào)傳輸距離可達(dá)100m以上。AD590型溫度傳感器將電流信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，其靈敏度為1毫伏。選用集成溫度傳感器有助于提高系統(tǒng)的可靠性。由溫度傳感器發(fā)出控制信號(hào)

24、給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)得到信號(hào)后作出溫度保護(hù)處理。2022-3-18山東科技大學(xué)三、電源部分v煤礦的工作面環(huán)境較差，其工頻電源不是很穩(wěn)定，為使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)更好的實(shí)現(xiàn)其功能，需要其電源供給有較好的穩(wěn)定性和濾波措施。這樣，就需設(shè)計(jì)一個(gè)有工頻電源轉(zhuǎn)換為滿足系統(tǒng)要求的12V和+5V的直流穩(wěn)壓電源。v兩種直流穩(wěn)壓電源的原理圖如圖6-14和圖6-15。2022-3-18山東科技大學(xué)2022-3-18山東科技大學(xué)四、主機(jī)部分v在系統(tǒng)中，采用查詢方式以提高系統(tǒng)的可靠性。單片機(jī)89051對(duì)ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)的讀取采用查詢方式。每次通過寫信號(hào)來啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，并延時(shí)一段時(shí)間，延時(shí)時(shí)間大于A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間，然后再

25、讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果存入89C51的RAM區(qū) 五、通信部分在實(shí)際應(yīng)用過程中，經(jīng)常需要多個(gè)微處理系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，圖6-16就是用AT89051構(gòu)成的多機(jī)通信系統(tǒng)。2022-3-18山東科技大學(xué)2022-3-18山東科技大學(xué)六、軟件部分v1、 主機(jī)流程圖及原理v執(zhí)行主機(jī)程序時(shí)，首先對(duì)MAX7219、X25045初始化，讀取X25045中存儲(chǔ)的溫度、速度報(bào)警值，并將該值顯示出來。軟件查詢報(bào)警值是否需要修改，若修改，通過鍵盤將新的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，若不需要修改，則調(diào)用子程序依次讀取所有分級(jí)各種保護(hù)狀態(tài)。系統(tǒng)按地址來選擇從機(jī)，接受其傳來的各狀態(tài)數(shù)據(jù)，再判斷各個(gè)狀態(tài)位是否正常。若主機(jī)系統(tǒng)判斷出某狀態(tài)位不正常，就

26、用顯示電路把此從機(jī)的地址碼顯示出來，同時(shí)點(diǎn)亮報(bào)警狀態(tài)指示燈及報(bào)警，并且發(fā)出停機(jī)信號(hào)給從機(jī)，讓其控制的運(yùn)輸機(jī)停機(jī)。此后，主機(jī)就一直查詢此故障膠帶輸送機(jī)的故障源被排除與否，若知其故障源被排除，故障監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來解鎖信號(hào)，就立即停止其狀態(tài)指示報(bào)警。同時(shí)又依次發(fā)出開機(jī)信號(hào)給從機(jī)系統(tǒng)，使其重新開始運(yùn)行。其主機(jī)程序流程圖如圖6-17所示。2022-3-18山東科技大學(xué)2、從機(jī)流程圖及原理v分級(jí)首先查詢4067采集的有煤傳感器信號(hào)，若有煤，點(diǎn)亮有煤預(yù)警燈，并延時(shí)三秒確定的確有煤，開車，啟動(dòng)皮帶機(jī)運(yùn)行。同時(shí)檢查各皮帶機(jī)各種保護(hù)狀態(tài)，若皮帶機(jī)有異常，設(shè)置異常標(biāo)志位，繼續(xù)查詢，直到狀態(tài)正常，清除標(biāo)志位。若有煤傳感器

27、測(cè)試無煤時(shí)，則三分鐘停止皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，若煙霧傳感器測(cè)試到煙霧時(shí)，停車并啟動(dòng)灑水閥灑水，緊急情況實(shí)現(xiàn)停機(jī)閉鎖。停機(jī)閉鎖通過人工按鍵解除。2022-3-18山東科技大學(xué)v若煤位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不正常，CPU控制本機(jī)停機(jī)，只有得到有煤信號(hào)后控制本機(jī)重新開機(jī)運(yùn)行。若其他控制點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不正常，CPU先控制本機(jī)停機(jī)，同時(shí)把其狀態(tài)送給主機(jī)系統(tǒng)，就等待解鎖信號(hào)，直到得到解鎖信號(hào)后才控制本機(jī)開機(jī)。同時(shí)送出解鎖信號(hào)給主機(jī)；若次檢測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常，CPU則選擇下一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)下一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)這樣循環(huán)不止，從而完成對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)控。在監(jiān)測(cè)其間，從機(jī)系統(tǒng)又同時(shí)接收主機(jī)系統(tǒng)所發(fā)來的數(shù)據(jù)命令，完成相應(yīng)的工作。其從機(jī)程序的流程圖如圖6-18所示。 2022-3-18山東科技大學(xué)第三節(jié) 高速公路車輛自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置v一、