專利名稱：網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種皮帶輸送機的保護監(jiān)控裝置，尤其是網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置。
背景技術：
皮帶機是煤礦生產(chǎn)中的主要運輸工具，其自動化程度及安全運行在煤礦生產(chǎn)中占有極其重要的地位。目前市場上也出現(xiàn)了不少皮帶機保護裝置，但性能參差不齊，各個廠家自成系統(tǒng)，缺少標準的通信接口，設備兼容性和擴展性差；井下帶式輸送機的控制以就地控制為主，各種保護信號也只能就地顯示，不能實現(xiàn)皮帶機集中控制或遠程控制；有些故障不能及時發(fā)現(xiàn)，容易造成故障擴大化，為安全生產(chǎn)留下隱患。此外，皮帶運輸沿線噪音大，環(huán)境惡劣，發(fā)生異常時如果沒有適當?shù)姆绞教嵝熏F(xiàn)場維護人員，難以及時發(fā)現(xiàn)問題。若將安全保護、語音報警提示、沿線通話、控制、遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能集成在一個裝置中，既可以滿足設備安全保護需要，又可以避免因人為失誤造成事故，且可以通過地面遠程監(jiān)控，由此提高設備管理水平。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是要提供一種可以實現(xiàn)就地和遠程控制的網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置，實現(xiàn)對井下皮帶的全面監(jiān)視和保護，確保皮帶機群的穩(wěn)定工作。網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置由皮帶機保護控制裝置主機、監(jiān)測傳感器、以太網(wǎng)接入設備和上位計算機組成，其特征在于，以微型處理器為核心，設計兩層監(jiān)控網(wǎng)路，實現(xiàn)監(jiān)測傳感器與皮帶機保護控制裝置主機、主機與主機之間的現(xiàn)場通信，通過上位計算機監(jiān)控軟件實現(xiàn)多臺設備的地面遠程監(jiān)控。所述的兩層監(jiān)控網(wǎng)絡包括現(xiàn)場總線CAN和工業(yè)以太網(wǎng)的分層結構，其底層采用現(xiàn)場總線CAN通信，每臺皮帶機保護控制裝置主機均帶有CAN 通信接口，上層傳輸通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)，具體是由以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)服務器來完成；所述的上位機計算機安裝有上位機監(jiān)控軟件，可以通過界面程序實現(xiàn)地面遠程控制皮帶機運行，并通過圖畫、數(shù)據(jù)、對話框、語音方式實現(xiàn)設備管理。皮帶機保護控制裝置主機包括傳感器信號處理電路(1)、微控制器電路(2)、數(shù)字語音合成電路(4)及語音輸出電路(7)、通信電路、繼電器控制電路(6)、液晶鍵盤顯示電路(8)以及電源電路(3)。所述的傳感器信號處理電路(1)，主要處理兩類傳感器信號，其中急停、跑偏、張力、電壓、電流、料位信號均進行A/D轉換后，經(jīng)光電耦合器件6M36隔離后送入ATmegal28 單片機，ATmegal28單片機可以判斷急停、跑偏傳感器的故障與故障位置(編號)以及電流超限、電壓超限、料位超限和皮帶張力超限的發(fā)生；對于速度、溫度、煙霧、堆煤、撕裂、斷帶傳感器信號，直接經(jīng)TLP521光電隔離后送入ATmegal28單片機進行處理。所述的微控制器電路(2)包括ATmegal28單片機和接線端口(Pl) (P2) (P3) (P4) (P5) (P6)。ATmegal28單片機是裝置核心芯片，左側接線端口(Pl)為堆煤、撕裂、急停、 張力、跑偏、溫度故障保護和前臺通信通道的連接端口，右側接線端口(P2)為速度、斷帶、電流、煙霧、電壓、料位故障保護和后臺通信通道的連接端口，(P3)為按鍵語音連接端口， (P4)為液晶鍵盤連接端口，(P5)為編程接口，(P6)為防爆箱連接端口。所述的數(shù)字語音合成電路(4)及語音輸出電路(7)，數(shù)字語音合成電路(4)，采用真人發(fā)音，經(jīng)過語音輸出電路(7)的語音信號處理，實現(xiàn)沿線語音報警和打點、通話功能， 通過數(shù)字語音合成電路(4)和語音輸出電路(7)可實現(xiàn)全線打點、通話、故障報警語音提所述的通信電路(5)，其中ATmegal28單片機(U9)與(ICl) SAJ1000相連，SAJ1000 的13、19管腳分別與CTM8251的3、4管腳相連，SAJ1000與單片機交互數(shù)據(jù)，并控制CTM8251 進行數(shù)據(jù)傳輸，完成CAN通信；ATmegal28單片機(U9)的45、46、50、51管腳分別與GL7、GL9、 GL10、GL8光電隔離芯片相連，實現(xiàn)前后臺裝置之間的通信。所述的繼電器控制電路(6)，送出四路控制信號分別控制主、副電機，灑水電磁閥， 實現(xiàn)繼電器控制。所述的液晶鍵盤顯示電路(8)由一片128X64點陣液晶顯示器為主的顯示電路， 可以直接顯示四行八字的漢字提示，可顯示臺號、系統(tǒng)時間、運行狀態(tài)、故障種類、設定參數(shù)，由平面發(fā)光管組成的故障指示可直接點亮漢字屏指示故障類型，同時通過4X4矩陣鍵盤可進行系統(tǒng)參數(shù)設置操作，通過液晶鍵盤顯示電路(8)可實現(xiàn)跑偏、堆煤、撕裂、斷帶、急停、溫度、煙霧保護信息及設備運行狀態(tài)信息顯示，可實現(xiàn)電壓、電流、張力、速度、料位數(shù)值顯示，可通過鍵盤操作，完成各種信息設備、查看，鍵盤模塊包括“啟動”、“停止”、“打點”、 “通話”四個獨立按鍵，可完成設備啟停操作及打點通話操作。所述的電源模塊(3)，主要是供各芯片工作的電源濾波電路和實時時鐘電路，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的兩路12V直流電源。上位機皮帶機保護監(jiān)控軟件具有皮帶機運行狀態(tài)遠程監(jiān)控功能，可以顯示多條皮帶狀態(tài)信息；可以控制任意一條皮帶的啟動、停止和皮帶機群的順煤流延時啟車、順煤流延時停車、逆煤流延時啟車、全局停車；可以對任意一條或多條皮帶機保護裝置參數(shù)進行遠程設置和查詢；可實現(xiàn)所有皮帶故障的提示，可實現(xiàn)對所有皮帶故障信息的存儲、查詢、輸出打印和自動刪除，便于對多條皮帶的故障記錄進行統(tǒng)一管理和統(tǒng)計。本實用新型的有益效果是由于采用上述方案，在實現(xiàn)控制裝置對皮帶機跑偏、急停、張力、堆煤、溫度、煙霧、速度、撕裂、斷帶保護以及對單臺皮帶機進行啟?；竟δ艿幕A上，網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置通過現(xiàn)場總線通信方式實現(xiàn)皮帶機保護控制裝置主機與主機之間的通信，實現(xiàn)了皮帶機群間沿線通話、打點及語音預警、報警功能，實現(xiàn)皮帶機群逆煤流啟車、順煤流啟車、順煤流停車、全局停車、單臺啟停等多種控制方式；同時本實用新型具備以太網(wǎng)接入功能，實現(xiàn)上位計算機的監(jiān)控軟件對現(xiàn)場皮帶機群的實時監(jiān)測與遠程控制，確保了皮帶運輸系統(tǒng)的安全工作。本裝置主要功能特點有以下幾個方面1.實現(xiàn)皮帶機運行的跑偏、急停、張力、欠壓、過流、堆煤、溫度、煙霧、速度、撕裂、 斷帶、料位12種故障保護；2.大屏幕液晶顯示屏，漢字信息顯示速度、張力、電壓、電流、料位運行狀態(tài)數(shù)據(jù)， 故障信息由液晶屏及平面發(fā)光管清晰指示；3.具備以太網(wǎng)接入功能，可井下或地面遠程實時監(jiān)控所有皮帶機運行，集中管理，減少管理工作量和強度；4.具備皮帶機群逆煤流啟車、順煤流啟車、順煤流停車、全局停車、單臺啟停等多種控制方式供選擇；5.具有皮帶機保護監(jiān)控軟件，可以實現(xiàn)皮帶機的遠程監(jiān)控，提高效率；6.多種工作模式設置，可以實現(xiàn)集控、單控、主控、尾控，方便多條皮帶集中控制；7.具備急停開關和跑偏傳感器的故障位置指示功能，分別支持最多20個急停和跑偏傳感器的位置指示，故障位置用語音和液晶顯示屏指示，方便排除故障，恢復生產(chǎn)；8.沿線通話、打點及語音預警、報警功能，通話具有良好的抗背景噪聲能力，聲音清晰；9.全局故障記錄存儲，查詢及打印功能，便于對故障情況進行統(tǒng)計和總結；10.具備地面遠程復位功能；11.各種保護均可以通過設置進行屏蔽，以便于現(xiàn)場檢修。以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1 網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置主機內(nèi)部結構示意圖。圖2 本實用新型的微控制器電路的組成框圖。圖3 本實用新型CAN通信電路原理圖。圖4 本實用新型的整體組成框圖。圖5 本實用新型中上位機保護監(jiān)控軟件功能方框圖。
具體實施方式
網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置主機供電采用127V或36V交流供電，輸出隔離的 +12V本安電源。一路供傳感器使用，另一路供單片機及外圍電路使用，大大減小了信號間的干擾，提高了裝置的穩(wěn)定性。參見
圖1、圖2、圖3，皮帶機保護控制裝置主機的結構特點主要包括傳感器信號處理電路(1)、微控制器電路(2)、數(shù)字語音合成電路(4)及語音輸出電路(7)、通信電路(5)、 繼電器控制電路(6)、液晶鍵盤顯示電路(8)和電源電路(3)。傳感器信號處理電路(1)，主要處理兩類傳感器信號，其中急停、跑偏、張力、電壓、電流、料位、信號均進行A/D轉換后， 經(jīng)光電耦合器件6N136隔離后送入ATmegal28單片機，ATmegal28單片機可以判斷急停、跑偏傳感器的故障與故障位置(編號)以及電流超限、電壓超限、料位超限和皮帶張力超限的發(fā)生；對于速度、溫度、煙霧、堆煤、撕裂、斷帶傳感器信號，直接經(jīng)TLP521光電隔離后送入 ATmegal28單片機進行處理。微控制器電路(2)包括ATmegal28單片機和接線端口(Pl) (P2) (P3) (P4) (P5) (P6)，其中ATmegal28單片機是裝置核心芯片，左側接線端口 (Pl)為堆煤、撕裂、急停、張力、跑偏、溫度故障保護和前臺通信通道的連接端口，右接線端口(P2)為速度、斷帶、電流、煙霧、電壓、料位故障保護和后臺通信通道的連接端口，(P3)為按鍵語音連接端口，(P4)為液晶鍵盤連接端口，(P5)為編程接口，(P6)為防爆箱連接端口。數(shù)字語音合成電路(4)及語音輸出電路(7)，數(shù)字語音合成電路(4)，采用真人發(fā)音，經(jīng)過語音輸出電路(7)的語音信號處理，實現(xiàn)沿線語音報警和打點、通話功能，通過數(shù)字語音合成電
5路(4)及語音輸出電路(7)可實現(xiàn)全線打點、通話、故障報警語音提示。通信電路(5)，其中 ATmegal28 單片機與(ICl) SAJ1000 相連，SAJ1000 的 13、19 管腳分別與 CTM8251 的 3、 4管腳相連，SAJ1000與單片機交互數(shù)據(jù)，并控制CTM8251進行數(shù)據(jù)傳輸，完成CAN通信， ATmegal28單片機(U9)的45、46、50、51管腳分別與GL7、GL9、GL10、GL8光電隔離芯片相連，實現(xiàn)前后臺裝置之間的通信，通話、打點信號電路分別與前、后臺聯(lián)機，實現(xiàn)語言通話、 打點，數(shù)字語言輸出也與其相連，因此故障語言信號可沿線播出。繼電器控制電路(6)，送出四路控制信號分別控制主、副電機，灑水電磁閥，實現(xiàn)繼電器控制。液晶鍵盤顯示電路(8) 由一片128X64點陣液晶顯示器為主的顯示電路，可以直接顯示四行八字的漢字提示，可顯示臺號、系統(tǒng)時間、運行狀態(tài)、故障種類、設定參數(shù)，由平面發(fā)光管組成的故障指示可直接點亮漢字屏指示故障類型，同時通過4X4矩陣鍵盤可進行系統(tǒng)參數(shù)設置操作，通過液晶鍵盤顯示電路(8)可實現(xiàn)跑偏、堆煤、撕裂、斷帶、急停、溫度、煙霧保護信息及設備運行狀態(tài)信息顯示，可實現(xiàn)電壓、電流、張力、速度、料位數(shù)值顯示，可通過鍵盤操作，完成各種信息設置、查看，鍵盤模塊包含“啟動”、“停止”、“打點”、“通話”四個獨立按鍵，可完成設備啟停操作及打點通話操作；電源電路(3)，主要是供各芯片工作的電源濾波電路和實時時鐘電路， 為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的兩路12V直流電源。參看圖4，網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置，主要由皮帶機保護控制裝置主機與上位機皮帶機保護監(jiān)控軟件兩部分組成，通過兩層監(jiān)控網(wǎng)絡相結合的方式，可以實現(xiàn)對多條皮帶運輸機的監(jiān)控管理。底層采用標準工業(yè)網(wǎng)絡——控制器局域網(wǎng)CAMController Area Net)實現(xiàn)通訊，本皮帶保護控制裝置主機本身帶有CAN接口，很方便的組建基于CAN現(xiàn)場總線的現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡；一定數(shù)量的皮帶保護控制裝置主機組成一個網(wǎng)段，設立一個監(jiān)控分站， 然后通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機將各個監(jiān)控分站連接，組成上層網(wǎng)絡。本實用新型中的皮帶機保護控制裝置主機接有跑偏、急停、張力、欠壓、過流、堆煤、溫度、煙霧、速度、撕裂、斷帶和料位12種傳感器信號，可以實現(xiàn)對皮帶的全面有效保護。參看圖5，上位機皮帶機保護監(jiān)控軟件可實時監(jiān)控皮帶機的運行狀態(tài)，主要由實時監(jiān)控、故障診斷、數(shù)據(jù)庫管理和參數(shù)設置功能模塊組成?？蓪崿F(xiàn)皮帶的動態(tài)畫面刷新，皮帶數(shù)據(jù)狀態(tài)的實時顯示，進行文字圖標報警提示并進行相應的保護動作和遠程復位，可存儲皮帶的操作和故障信息并能進行歷史查詢和打印，可自動定期刪除皮帶的操作和故障信息，可對皮帶參數(shù)和通信端口進行設置。
權利要求1.一種網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置，由皮帶機保護控制裝置主機、監(jiān)測傳感器、以太網(wǎng)接入設備和上位計算機組成，其特征在于，以微型處理器為核心，設計兩層監(jiān)控網(wǎng)絡， 實現(xiàn)監(jiān)測傳感器與皮帶機保護控制裝置主機、主機與主機之間的現(xiàn)場通信，通過上位計算機監(jiān)控軟件實現(xiàn)多臺設備的地面遠程監(jiān)控。
2.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置，其特征在于，所述的皮帶機保護控制裝置主機包括傳感器信號處理電路(1)、微控制器電路(2)、數(shù)字語音合成電路 ⑷及語音輸出電路(7)、通信電路(5)、繼電器控制電路(6)、液晶鍵盤顯示電路⑶以及電源電路(3)，所述的傳感器信號處理電路(1)，主要處理兩類傳感器信號，其中急停、跑偏、張力、電壓、電流、料位信號均進行A/D轉換后，經(jīng)光電耦合器件6W36隔離后送入ATmegal28 單片機，對于速度、溫度、煙霧、堆煤、撕裂、斷帶傳感器信號，直接經(jīng)TLP521光電隔離后送入 ATmegal28單片機進行處理；所述的微控制器電路(2)包括ATmegal28單片機和接線端口 (Pl) (P2) (P3) (P4) (P5) (P6)，ATmegal28單片機是裝置核心芯片，接線端口(Pl)為堆煤、撕裂、 急停、張力、跑偏、溫度故障保護和前后臺通信通道的連接端口，右側接線端口(P2)為速度、 斷帶、電流、煙霧、電壓、料位故障保護和前后臺通信通道的連接端口，(P3)為按鍵語音連接端口，(P4)為液晶鍵盤連接端口，(P5)為編程接口，(P6)為防爆箱連接端口 ；所述的數(shù)字語音合成電路(4)及語音輸出電路(7)，數(shù)字語音合成電路(4)，采用真人發(fā)音，經(jīng)過語音輸出電路 (7)的語音信號處理，實現(xiàn)沿線語音報警和打點、通話功能；所述的通信電路(5)，ATmegal28 單片機與SAJ1000相連，SAJ1000的13、19管腳分別與CTM8251的3、4管腳相連，完成CAN通信，ATmegal28單片機的45、46、50、51管腳分別與GL7、GL9、GL10、GL8光電隔離芯片相連，實現(xiàn)前后臺裝置之間的通信；所述的繼電器控制電路(6)，送出四路控制信號，分別控制主、副電機，灑水電磁閥，實現(xiàn)繼電器控制；所述的液晶鍵盤顯示電路⑶是由一片128X64點陣液晶顯示器為主的顯示電路，可以直接顯示四行八字的漢字提示，可顯示臺號、系統(tǒng)時間、運行狀態(tài)、故障種類、設定參數(shù)，由平面發(fā)光管組成的故障指示可直接點亮漢字屏指示故障類型， 同時通過4X4矩陣鍵盤可進行系統(tǒng)參數(shù)設置操作；所述的電源電路(3)，主要是供各芯片工作的電源濾波電路和實時時鐘電路，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的兩路12V直流電源。
3.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置，其特征在于，所述的兩層監(jiān)控網(wǎng)絡包括現(xiàn)場總線CAN和工業(yè)以太網(wǎng)的分層結構，其底層采用現(xiàn)場總線CAN通信，每臺皮帶機保護控制裝置主機均帶有CAN通信接口，上層傳輸通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)，具體是由以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)服務器來完成。
4.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置，其特征在于，所述的上位機計算機安裝有上位機監(jiān)控軟件，可以通過界面程序實現(xiàn)地面遠程控制皮帶機運行，并通過圖畫、數(shù)據(jù)、對話框、語音方式實現(xiàn)設備管理。
5.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置，其特征在于，通過數(shù)字語音合成電路(4)和語音輸出電路(7)可實現(xiàn)全線打點、通話、故障報警語音提示。
6.根據(jù)權利要求1所述的網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置，其特征在于，通過液晶鍵盤顯示電路(8)可實現(xiàn)跑偏、堆煤、撕裂、斷帶、急停、溫度、煙霧保護信息及設備運行狀態(tài)信息顯示，可實現(xiàn)電壓、電流、張力、速度、料位數(shù)值顯示；可通過鍵盤操作，完成各種信息設置、查看；鍵盤模塊包含“啟動”、“停止”、“打點”、“通話”四個獨立按鍵，可完成設備啟停操作及打點通話操作。
專利摘要本實用新型提供一種網(wǎng)絡化皮帶機綜合保護監(jiān)控裝置，包括皮帶機保護控制裝置主機、監(jiān)測傳感器、以太網(wǎng)接入設備和上位計算機，本實用新型以微型處理器為核心，設計現(xiàn)場總線通信方式，實現(xiàn)監(jiān)測傳感器與皮帶機保護控制裝置主機、主機與主機之間的數(shù)據(jù)通信；同時增加底層現(xiàn)場總線與上層工業(yè)以太網(wǎng)通信功能，通過聯(lián)網(wǎng)服務器，實現(xiàn)井下與地面以太網(wǎng)交換機的數(shù)據(jù)轉換與傳輸，完成底層監(jiān)控數(shù)據(jù)的上傳，采用上位計算機監(jiān)控軟件實現(xiàn)遠程監(jiān)控。本實用新型既可以實現(xiàn)井下就地皮帶機安全保護、監(jiān)控顯示與操作、語音通話及報警，又可以實現(xiàn)地面遠程監(jiān)控，減少井下作業(yè)人員，保障設備安全，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號B65G43/00GK202245194SQ201120223239
公開日2012年5月30日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權日2011年6月23日
發(fā)明者劉森, 周娜, 張迎春, 張闖志, 王勇, 鄭振, 魏賢群 申請人:宿州中礦三杰科技有限公司, 徐州三杰電器有限公司