專利名稱：長距離帶式輸送機綜合保護系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業自動化控制系統，特別涉及一種長距離帶式輸送機綜合保護系統。
背景技術：
帶式輸送機是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶和化纖帶作為傳送物料和牽引工件的輸 送機械，其特點是承載物料的傳送帶也是傳遞動力的牽引件，這與其他輸送機械有顯著區別。 它在連續式輸送機械中是應用最為廣泛的一種，具有結構簡單、輸送量大、運距長、可靠性 高等許多優點。隨著經濟的發展，煤炭、電力、礦山、冶金、建材水泥、化工、港口碼頭等 輸送散料系統，大量采用帶式輸送機。
作為物料輸送系統，長距離、大運量、高速度、大功率的帶式輸送機獲得了廣泛應用。 相應的帶式輸送機的自動化控制系統也得到了發展。
目前，在長距離帶式輸送機的自動化控制系統中主要存在的問題是由于傳輸距離長出 現故障時，對故障點的定位不夠準確，還有就是系統的穩定性差，且在無中繼的情況下只能
到3000m，皮帶聯網數量至多20條，系統聯網只能通過機頭控制器來實現。
實用新型內容
針對上述的問題，本實用新型的目的是提供一種能夠精確定位故障點、提高整個系統可 靠性的長距離帶式輸送機綜合保護系統。
為了實現上述的目的，本實用新型采取的技術方案是本系統采用工業標準CAN總線實
現數據通訊，通過CAN總線實現監測信號、控制信號、保護信號的傳輸，保證了數據傳輸的 實時性及可靠性。主控機箱是本系統的核心部件，用來完成對全線信息處理和設備控制，包 括以下模塊CS模塊、IO模塊、SP模塊、KEY模塊、智能I/0模塊，其中，CS模塊的增 加主要用來實現故障的精確定位。系統還增加了 COU模塊，來實現兩個皮帶保護系統間首尾 連接，'從而實現無中繼的情況下，控制的最大長度大于5000m。皮帶沿線設有急停開關、急 停電話、智能電話、智能終端、物料堆積傳感器、溫度傳感器、跑偏傳感器、速度傳感器、 縱撕傳感器，用來實時監測皮帶沿線的情況，本系統用于煤礦的皮帶傳輸時，還可以包括煙 霧傳感器。所述的CS模塊是一種能對皮帶保護系統沿線進行查詢及故障定位的專用設備。其主要 功能如下閉鎖模塊個數、狀態査詢；智能下位機個數、狀態査詢；終端狀態査詢；閉鎖線 故障定位；查詢線故障定位。
所述的COU模塊是實現系統之間數據交換及智能聯鎖的專用設備。其主要功能如下實 現兩個皮帶保護系統間首尾連接時數據通訊；實現兩個皮帶保護系統間首尾連接時智能聯鎖。
所述的IO模塊是一種實現輸入輸出的專用設備。其主要功能如下開關量、頻率量輸入； 繼電器輸出。負責皮帶沿線安裝的各傳感器狀態的實時檢測信號的接收，當有故障時立即告 知控制器。這些傳感器有開關量信號，也有頻率量信號，本系統設計兼容多種信號的輸入。
所述的SP模塊是一種語音播放的專用設備，當系統在啟動、停止和出現故障時，會通過 該模塊播放預設的提示語音，給巡檢員執行相應動作的依據。
所述的KEY模塊是一種能將8*8矩陣鍵盤自動編碼的設備。外部鍵盤和矩陣鍵盤可以同 時連接使用。如果僅有1個鍵盤連接，KEY模塊上的微控制器AT89C52將自動識別該鍵盤 類型。
所述的智能I/O模塊是一種實現遠距離輸入輸出控制的專用設備。其主要功能如下- 4 路開關量、頻率量輸入；4路繼電器輸出；配合CS模塊實現故障定位。
所述的急停開關、急停電話、智能電話都是手動執行皮帶停車的設備，都包括閉鎖模塊， 當皮帶沿線有故障需要停車時，巡檢員按下該設備上的開關，實現皮帶迅速停車；其主要功 能如下手動停車；配合CS模塊實現故障定位。不同的是所述的急停電話還包括語音通訊 部件，可以用于語音通訊，所述的智能電話還包括外接接口。
所述的智能終端是本實用新型的關鍵產品，它用于系統總線線路終端，它是本系統中單 線的最后一臺設備，必不可少的，通過它可以對系統的電源、安全回路、語音信號、數據信 號起到監測作用，當終端處的電源電壓降到6V以下后，智能終端將停止工作，電源電壓大 于6V以后，自動重新開始工作。
所述的物料堆積傳感器是本實用新型系統中專用的物料堆積開關，它是本實用新型的配 套產品，不能單獨使用。它安裝在皮帶搭接處，皮帶運輸機發生物料堆積時，物料堆積開關 動作，系統發出指令，停止皮帶運輸機。
所述的溫度傳感器是本實用新型監控系統中的配套產品，系統外部信息的轉接設備，通 過它可以把外部溫度信息轉換成本實用新型系統可以接收的信號，從而對外部設備溫度進行 監測。該接口的輸入輸出都必須是本質安全型信號。
所述的煙霧傳感器用于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸危險及火災危險的場所，能對煙霧進 行就地監測、遙測和集中監視，輸出標準的開關信號，與本實用新型系統配套使用，也能與安全監控系統配套使用。具有抗腐蝕能力強的敏感元件、高靈敏度檢測電路、結構簡單的防 塵機構，還具有功耗小、成本低、管理維護簡便等特點。對火災初期各類燃燒物質阻燃階段 產生的不可見及可見煙霧，檢測穩定可靠，且能有效地防止粉塵干擾所引起的非火災誤報警。 所述的跑偏傳感器是本實用新型監控系統中專用的跑偏開關，它是本實用新型的配套產 品，不能單獨使用。它安裝在皮帶運輸機的頭尾兩端，當皮帶與皮帶架的相對偏移大于某一 設定值時,主控制箱1中安裝的控制器根據跑偏開關的輸出狀態可發出警報或停止皮帶運輸 機的運行。
所述的速度傳感器是本實用新型監控系統中專用的速度傳感器，它安裝在皮帶運輸機的 機架上，測速輪與皮帶接觸監測皮帶速度。
所述的縱撕傳感器是一種磁感應方式的接近開關，它利用接近開關的位置傳感器原理制 成位置傳感探頭，當皮帶發生縱撕現象時，安裝在皮帶下方的位置探頭將檢測皮帶是否有鐵 釬穿透皮帶、皮帶搭角等故障，如果發生上述故障，接近開關將短接一個電阻，以返回給系 統不同的電壓，讀出開關動作，控制器接收相應的信息。
本實用新型的有益效果如下
(1) 系統所有設備能自動識別，自由加減和任意調整位置。
(2) 系統能準確識別線路上動作急停的位置，當線路故障時能準確識別故障點位置，能 識別出現故障的設備，當總線線路出現故障時能將故障定位到兩個節點之間。
(3) 系統設有上下位聯鎖功能。當上位皮帶停止運行時，該系統不能運行；當該系統停 止運行時下位皮帶不能運行。
(4) 當皮帶線上有設備損壞時，不影響其它設備正常工作，或將總線拉死造成系統工作 不穩定。
(5) 智能件能在總線上任意位置安裝，系統能自動識別智能件。
(6) 多個系統總線能首尾相聯并通過以太網接到集控室，使系統控制的最大長度大于 5000m。
圖l為系統組成框圖； 圖2為硬件連接關系1為主控制箱，2為電源箱，3為急停開關，4為急停電話，5為智能電話，6為智能終端， 7為物料堆積傳感器，8為溫度傳感器，9為煙霧傳感器，10為跑偏傳感器，11為速度傳感 器，12為縱撕傳感器。圖3為CS模塊原理圖； 圖4為SP模塊原理圖； 圖5為COU模塊原理圖6為IO模塊原理圖。
具體實施方式
參見附圖l，主控制箱包括兩個CS模塊CS1和CS2，兩個IO模塊101和I(D2，另外 還包括COU模塊、SP模塊、KEY模塊，CS沿線連接有包含閉鎖模塊的急停電話和智能1/0 模塊。
參見附圖2，電源箱2為主控制箱1提供電力，主控制箱1通過CAN總線依次連接急停 開關3、急停電話4、智能電話5、智能終端6，其中急停開關3、急停電話4根據帶式輸送 機的傳輸距離和功能需要設置，可以為多個。主控制箱1通過所述的智能I/O模塊、智能電 話5通過所述的外接接口連接有物料堆積傳感器7、溫度傳感器8、煙霧傳感器9、跑偏傳感 器10、速度傳感器ll、縱撕傳感器12。
參見附圖3， CS模塊包括檢測信號發送電路13,回應信號接收、處理電路14。 參見附圖4， SP模塊包括電源電路15、控制電路16、音頻輸出電路17、接口18、通訊 電路19。
參見附圖5， COU模塊包括輸入輸出電路20、控制電路21、通訊電路22、電源電路23、 接口 24。
參見附圖6， 10模塊包括輸入檢測電路25，控制輸出電路26。
CS模塊、SP模塊、COU模塊、10模塊的CPU均采用芯片PIC16F877A。
系統按照以下原理來實現對總線故障的定位
正常情況下，系統上電后，所有閉鎖模塊的電子開關均打開。控制器從數據線上發出一 個檢測信號，此時只有第一個閉鎖模塊能接受到信號。閉鎖模塊收到檢測信號后返回給控制 器一個應答信號，告知控制器自身的狀態。然后，閉鎖模塊將自身電子開關閉合，進入監聽 狀態，只記錄有沒有信號在數據線上傳輸，不再返回應答信號。控制器收到一個應答信號后， 記錄好第一個閉鎖模塊所在電話的狀態。接著再發送一個檢測信號，這個檢測信號將直接通 過電子開關傳給第二個閉鎖模塊，執行和上一個同樣的動作，以此類推。 一直到終端，控制 器收到終端信號后，停止沿線査詢工作ls。在這段時間內控制器將查詢結果顯示在顯示屏上， 并做出相應的動作。處于監聽狀態的閉鎖模塊在ls內收不到査詢信號將所有電子開關復位， 等待下一個查詢過程。如此反復。控制器對于智能下位機和終端的査詢模式和閉鎖模塊類似，但回應脈沖的寬度和閉鎖模 塊不同，控制器根據回應脈沖的寬度識別智能下位機。
如果出現故障，就需要通過閉鎖模塊來實現閉鎖。閉鎖功能是通過終端發出的振蕩脈沖 疊加直流信號來實現，正常狀態下，系統沿線閉鎖信號正常。閉鎖被按下或閉鎖線斷路，該 信號立即消失，相關聯的輸出口立即斷開，皮帶立即停車。同時控制器改變查詢信號的脈沖 寬度，査詢哪個閉鎖被按下或線路斷在哪里。
在確定當皮帶工作出現異常情況時，主控制箱1立即進行語音報警，通過主控制箱1內 的SP模塊播放對應的語音，音頻線直接將語音傳輸下去，沿線安裝的急停電話4、智能電話 5對語音放大后通過喇叭播放，提示沿線巡檢員。另外，沿線安裝的急停電話4、智能電話5 還具有遠程通話功能，當作有線電話使用。
系統按照以下原理來實現上下皮帶的聯鎖
物料從上皮帶往下皮帶傳輸，該系統啟動時下皮帶先啟動，以此聯鎖向上。當下皮帶停 車時，聯鎖上皮帶停車。聯鎖有兩種方式， 一種通過上述的IO模塊實現，下皮帶啟動或停止 時通過IO模塊的輸出口給上皮帶信號，上皮帶通過指定IO模塊的輸入口檢測下皮帶，保證 正常的聯鎖時序。另一種是通過控制器內專用的聯鎖單元COU模塊通過CAN總線實現。
權利要求1、長距離帶式輸送機綜合保護系統，包括主控制箱(1)、電源箱(2)，所述的輸送機皮帶沿線裝有急停開關(3)、急停電話(4)、智能電話(5)、傳感器，其特征在于所述的主控制箱(1)包括CS模塊、IO模塊、SP模塊、KEY模塊、智能I/O模塊，其中CS模塊、SP模塊、COU模塊、IO模塊的CPU均采用芯片PIC16F877A；智能電話(5)包含外接接口；主控制箱(1)通過所述的智能I/O模塊連接傳感器、智能電話(5)通過所述的外接接口連接傳感器；所述的急停開關(3)、急停電話(4)、智能電話(5)中都包括閉鎖模塊；所述的CS模塊包括檢測信號發送電路(13)、回應信號接收、處理電路(14)；所述的I/O模塊包括輸入檢測電路(15)，控制輸出電路(16)；所述的SP模塊包括電源電路(15)、控制電路(16)、音頻輸出電路(17)、接口(18)、通訊電路(19)；所述的I/O模塊包括輸入檢測電路(25)，控制輸出電路(26)。
2、 權利要求1所述的長距離帶式輸送機綜合保護系統，其特征在于所述的主控制箱(1) 中還包括COU模塊。
3、 權利要求2所述的長距離帶式輸送機綜合保護系統，其特征在于所述的COU模塊包括 輸入輸出電路(20)、控制電路(21)、通訊電路(22)、電源電路(23)、接口 (24)。
4、 權利要求1所述的長距離帶式輸送機綜合保護系統，其特征在于所述的急停開關(3)、 急停電話(4)可以根據輸送機的傳輸距離和功能需要設置，可以為多個。
專利摘要本實用新型涉及一種長距離帶式輸送機綜合保護系統，主要針對目前在長距離帶式輸送機的自動化控制系統中存在的故障點的定位不準確，穩定性差，且在無中繼的情況下控制距離短的問題。系統中增加了CS模塊和COU模塊。其中CS模塊的增加主要用來實現故障的精確定位。COU模塊的增加，來實現兩個皮帶保護系統間首尾連接，從而實現無中繼的情況下，控制的最大長度大于5000M。皮帶沿線設有急停開關、急停電話、智能電話智能終端、物料堆積傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器、跑偏傳感器、速度傳感器、縱撕傳感器，用來實時監測皮帶沿線的情況，來配合CS模塊實現對故障點的精確定位。
文檔編號B65G15/00GK201321276SQ200820182540
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者邸云龍 申請人:鄂爾多斯市隆圣礦山機電有限責任公司