矿用带式输送机保护控制装置【输送机控制装置工作原理与设计】

　　摘要：在煤矿生产中，对皮带机综合保护控制系统的要求，主要是保证皮带输送机在一定范围内确保设备正常运转，出现故障后能及时停车，防止事故进一步扩大。下面笔者以单片机和CPLD为核心设计一个皮带机输送综合保护控制装置对皮带机的运行状态进行实时监测，当皮带机的温度、速度和偏离位置等参数超标时，系统自动报警并采取相应措施。
　　 关键词：输送皮带机；单片机；保护装置
　　Abstract: in coal mine production, the comprehensive protection of belt conveyor control system requirements, main is to guarantee the belt conveyor in certain areas to ensure the normal operation of equipment, failure to stop in time after, prevent accident further expanded. The following author on the single chip computer and CPLD as the core design a conveyor belt conveyor of comprehensive protection control device for the operation of the belt conveyor condition for the real time monitoring, when the temperature of the belt conveyor, speed and position deviation parameters such as when exceeds bid, the system to be automatic alarm and adopt corresponding measures.
　　Keywords: belt conveyor; Single chip microcomputer; Protection device
　　
　　
　　
　　 中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：
　　0 概述
　　综合保护控制装置系统实现的功能要求主要有：全自动控制、手动控制、温度保护、速度保护、堆料保护、、烟雾保护、CO浓度保护、跑偏保护、急停闭锁、结合电气装置可实现软启动，软停车。下面就对如何实现此功能进行具体的阐述，以供同行探讨。
　　一、系统工作原理与框图
　　 充分利用单片机与大规模CPLD之间的互补性。、将此两类器件相结合的电路运用在工业现场的皮带运输机保护控制中，CPLD负责采集信号及预处理，单片机做数据运算、判断、控制、人机界面及通讯，实现了高性能的微机模式。通过配用不同的传感器来实现胶带运输机的低速、堆煤、跑偏、撕裂、烟雾、超温保护、并实现报警及自动洒水，同时具备沿线电铃信号自动打点停车功能。
　　
　　
　　
　　图1：程序流程框图
　　
　　
　　
　　图2：系统组成框图
　　
　　
　　
　　二、CPU核心器件的选型与设计
　　CPLD+单片机。单片机具有性能价格比高，功能灵活、易于人机对话、良好的数据处理能力；CPLD/FPGA则具有高速、高可靠以及开发便捷、规范等优点。
　　1、 CPLD与单片机的总线连接
　　单片机与CPLD/FPGA以总线方式通信的逻辑设计，重要的是要详细了解单片机的总线读写时序，根据时序图来设计逻辑结构。其外部接口如图3所示。
　　
　　
　　
　　图3：CPLD/FPGA外部接口图
　　2、CPLD与速度检测
　　 本系统采用的速度传感器是两个霍尔传感器。将两个磁缸分别装在皮带运输机滚筒和皮带托辊上，利用两个霍尔传感器将滚筒和托辊的转速分别传送给单片机系统，经系统判断，输出、打滑、低速运行、断带等数字信号，经控制箱进一步处理，以达到保护设备的目的。
　　三、DS18B20与温度检测
　　 系统要求的温度检测点为输送机的减速机高速轴，电动机壳体、滚筒轴承座及机头附近易发生温度过高的位置。温度升高时，传感器将温度信号传至主控箱，并在主控箱面板上显示数值，当温度超过设定的所需温度值时，通过主控箱发出报警信号或启动洒水电磁阀。
　　 AT89s52是一枚8051兼容的单片机微控器，与Intel的MCS-51完全兼容，内藏4K的可程序化Flash存储体，内部有128B字节的数据存储器空间，可直接推动LED，与8051完全相同。
　　 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚，与系统连接电路图如下：
　　
　　
　　
　　图4：DS18B20连接图
　　 如图4所示DS18B20的2脚DQ为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为外接供电电源输入端。
　　四、跑偏检测
　　 本检测系统选用的是光电式带材跑偏检测器。带材跑偏检测器用来检测带型材料在加工中偏离正确位置的大小及方向，从而为纠偏控制电路提供纠偏信号，主要用于印染、送纸、胶片、磁带生产过程中。
　　五、串口通讯
　　1、串口调试
　　 本程序中双方约定均以9600的波特率传送信息，规定以查询方式编写发送和接收程序。以中断方式进行键盘控制，发送方若有键按下，则以中断方式向发送方CPU提出申请，发送方CPU将按键进行相应的处理，查出该键所对应的LED段码，通过本机的LED输出显示，并且将该段码发送到接收方，接收方接收到以后，通过接收方自己的芯片输出到自己的LED上显示。
　　 过程简述
　　 1.发送：向总线上发命令
　　 2.接收：从总线接收命令，并分析是地址还是数据。
　　 3.定时发送：从内存中取数并向主机发送.
　　 经过调试，以上功能基本实现，目前可以通过上位机对单片机进行实时控制。
　　
　　
　　
　　图5：串口通信接口电路图
　　2、串口调试注意事项
　　 1.发送过程：在发送时必须保证TI=1:即发送缓冲器为空，否则将导致数据发不出去。
　　 2.接收过程：在接收时多选用中断方式，这样可以节约CPU的时间，提高效率。
　　六、结论
　　 该皮带机输送综合保护控制装置设计成本低，功能强大，运行可靠，且在井下的实际生产中取得了良好的使用效果，具有广阔的市场前景和经济效益。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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