一種皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷故障檢測(cè)系統(tǒng)，包括電壓轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、單片機(jī)、Zigbee無線發(fā)射模塊，通過Zigbee無線發(fā)射模塊發(fā)送電壓信號(hào)數(shù)據(jù)，及Zigbee無線接收模塊、第一單片機(jī)、上位工業(yè)觸摸屏，通過上位工業(yè)觸摸屏準(zhǔn)確的顯示皮帶機(jī)控制回路拉線電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警、故障診斷和故障記錄，所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊與控制回路拉線開關(guān)中接出線端的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)連接。通過實(shí)時(shí)采集皮帶機(jī)控制回路中電壓信號(hào)，利用工業(yè)無線Zigbee模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自組建，采用高效的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸，并在上位工業(yè)觸摸屏上進(jìn)行組態(tài)軟件開發(fā)，能夠準(zhǔn)確定位皮帶機(jī)控制回路中產(chǎn)生動(dòng)作的拉線開關(guān)，尤其是解決了皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷時(shí)故障無法檢測(cè)的技術(shù)缺陷。
【專利說明】一種皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷檢測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及皮帶機(jī)故障檢測(cè)領(lǐng)域，具體是涉及一種皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及如何實(shí)現(xiàn)港口中煤炭運(yùn)輸皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷故障的檢測(cè)和定位。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，秦皇島港是世界最大的能源輸出港，每年吞吐能力超過2億噸。煤炭碼頭皮帶長度長達(dá)83642.7米。皮帶機(jī)作為港口的運(yùn)輸設(shè)備，具有舉足輕重的作用。皮帶機(jī)沿線長度可達(dá)數(shù)公里，選擇開關(guān)、拉線、急停、撕裂、堵斗、電機(jī)保護(hù)都采用串聯(lián)連接，一旦線路或安全保護(hù)裝置出現(xiàn)閃斷，會(huì)頻繁導(dǎo)致皮帶機(jī)停機(jī)，由于沿線長度動(dòng)輒以公里計(jì)數(shù)，故障查找起來十分困難，一直是技術(shù)人員最棘手的問題。然而，一旦皮帶機(jī)無保護(hù)裝置運(yùn)行會(huì)給設(shè)備和人身造成巨大的安全隱患，一旦發(fā)生安全事故后果不堪設(shè)想，輕則造成耦合器噴油、皮帶撕扯等機(jī)損事故，產(chǎn)生數(shù)十萬甚至上百萬的直接經(jīng)濟(jì)損失，重則發(fā)生人身傷亡事故，釀成悲劇。
[0003]皮帶機(jī)安全保護(hù)裝置中數(shù)量最多，分布最廣的莫過于拉線開關(guān)，拉線開關(guān)作為設(shè)備維修、緊急情況、保護(hù)人身安全的安全保護(hù)裝置，其作用非常重要，但是由于其點(diǎn)多、線長、涉及面廣，故障判斷起來也是最為困難。目前，拉線保護(hù)線路閃斷檢測(cè)方法主要是PLC可尋址拉線開關(guān)法。但它明顯存在缺陷，供電線路電壓發(fā)生閃斷時(shí)，電壓跌落到接觸器吸合電壓之下，接觸器斷開，此時(shí)電壓尚未下降到PLC輸入點(diǎn)動(dòng)作電壓之下，檢測(cè)平臺(tái)不產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。因此，無法判斷閃斷故障發(fā)生的位置和時(shí)間。
[0004]閃斷故障是指由于線路、接線松動(dòng)、拉線開關(guān)元器件接觸不良等原因，在皮帶機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于振動(dòng)導(dǎo)致線路瞬時(shí)斷開而引起的故障停機(jī)，但是當(dāng)皮帶停機(jī)后，線路又保持接通狀態(tài)，由于皮帶沿線動(dòng)輒數(shù)千米的線路，給故障診斷造成極大困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷故障檢測(cè)系統(tǒng)。通過實(shí)時(shí)采集皮帶機(jī)控制回路中電壓信號(hào)的方法，能夠準(zhǔn)確定位皮帶機(jī)控制回路中產(chǎn)生動(dòng)作的拉線開關(guān)，方便工作人員及時(shí)維護(hù)，保證高效的運(yùn)輸效率。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷故障檢測(cè)系統(tǒng)，一種皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，包括電壓轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、單片機(jī)、Zigbee無線發(fā)射模塊,通過Zigbee無線發(fā)射模塊發(fā)送電壓信號(hào)數(shù)據(jù),及Zigbee無線接收模塊、第一單片機(jī)、上位工業(yè)觸摸屏，通過上位工業(yè)觸摸屏準(zhǔn)確的顯示皮帶機(jī)控制回路拉線電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警、故障診斷和故障記錄，所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊與控制回路拉線開關(guān)中接出線端的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)連接。
[0007]本發(fā)明中，所涉及的電壓轉(zhuǎn)換模塊將控制回路中拉線開關(guān)中接出線端子的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的交直流110/220V的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為-5V到+5V的模擬信號(hào)。
[0008]本發(fā)明中，所涉及的AD采集模塊將電壓轉(zhuǎn)換模塊給出的-5V到+5V的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換。并將數(shù)字電壓信號(hào)傳送到單片機(jī)。
[0009]本發(fā)明中，所涉及的Zigbee無線模塊組建星型無線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將單片機(jī)發(fā)送來的電壓信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
[0010]本發(fā)明搭載了Windows XP系統(tǒng)的上位工業(yè)觸摸屏作為監(jiān)控中心，進(jìn)行組態(tài)王軟件開發(fā)，完成皮帶機(jī)控制回路拉線電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警、故障診斷和故障記錄。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及效果是:實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)控制回路拉線斷線位置顯示和閃斷故障診斷，尤其是解決了皮帶機(jī)控制回路電壓發(fā)生閃斷時(shí)，電壓跌落到接觸器吸合電壓之下，接觸器斷開，傳統(tǒng)方法無法判斷已發(fā)生的閃斷現(xiàn)象的問題。本發(fā)明通過電壓轉(zhuǎn)換模塊將皮帶機(jī)控制回路拉線電壓轉(zhuǎn)換為-5V到+5V的模擬信號(hào)，等比例完全再現(xiàn)待測(cè)電壓信號(hào)；利用高速AD采集模塊實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)，并通過單片機(jī)和工業(yè)級(jí)Zigbee無線發(fā)射模塊發(fā)送出去，節(jié)約了電纜成本；采用上位工業(yè)觸摸屏進(jìn)行組態(tài)王軟件開發(fā)，設(shè)計(jì)出一個(gè)集數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)、分析、報(bào)警和診斷等多功能為一體的監(jiān)控系統(tǒng)，提高了皮帶機(jī)控制回路拉線工作過程的可視化程度，方便了工作人員及時(shí)維護(hù)，保證高效的運(yùn)輸效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的控制回路拉線開關(guān)分布圖；
圖2是本發(fā)明的控制回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖3是本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)原理圖；
圖4是圖3的電壓轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)圖；
圖5是圖3的AD采集模塊設(shè)計(jì)圖；
圖6是圖3的Zigbee無線發(fā)送模塊設(shè)計(jì)圖；
圖7是圖3的Zigbee無線接收模塊設(shè)計(jì)圖；
圖8是圖3的上位工業(yè)觸摸屏接收設(shè)計(jì)圖；
圖9是圖8的監(jiān)控界面。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和解決具體問題的方法，通過搭建的硬件系統(tǒng)以及監(jiān)控軟件作進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1給出了控制回路拉線開關(guān)分布圖。包括皮帶機(jī)1，及分布于皮帶機(jī)I兩側(cè)串聯(lián)連接的拉線開關(guān)2?6，通過拉線開關(guān)6接繼電器7，其中拉線開關(guān)2與控制回路電源正極8連接。
[0015]如圖2所示的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。包括皮帶機(jī)1、拉線開關(guān)2?6、繼電器7、控制回路電源正極8、公共地9，及連接于拉線開關(guān)2?6中接出線端的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)10?14。當(dāng)所有檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓信號(hào)輸出均為O或低于工作電壓時(shí)，說明I號(hào)拉線開關(guān)產(chǎn)生了動(dòng)作。實(shí)際過程中，拉線的動(dòng)作包括人為和非人為，均能夠準(zhǔn)確檢測(cè)到。當(dāng)只有第一個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)能夠檢測(cè)到控制回路的正常電壓信號(hào)時(shí)候，說明2號(hào)拉線開關(guān)產(chǎn)生了動(dòng)作。依次類推可以準(zhǔn)確的判斷任何一個(gè)位置的拉線開關(guān)斷線和閃斷狀態(tài)。
[0016]如圖3給出了檢測(cè)系統(tǒng)原理圖。包括分別與檢測(cè)節(jié)點(diǎn)10?14連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊15、AD采集模塊16、單片機(jī)17、Zigbee無線發(fā)射模塊18,及依次連接的Zigbee無線接收模塊18-1、第一單片機(jī)17-1和上位工業(yè)觸摸屏19。在本實(shí)施例中，通過電壓轉(zhuǎn)換模塊15將圖2中的拉線開關(guān)2?6待測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為-5V到+5V的模擬信號(hào)，通過AD采集模塊16將轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將數(shù)字電壓信號(hào)數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)17，由單片機(jī)17將電壓信號(hào)數(shù)據(jù)傳送到Zigbee無線發(fā)射模塊18并發(fā)送出去，通過Zigbee無線接收模塊18_1接收數(shù)據(jù)并傳送到第一單片機(jī)17-1，由第一單片機(jī)17-1通過RS232串口將數(shù)據(jù)傳送到上位工業(yè)觸摸屏19，基于上位工業(yè)觸摸屏19進(jìn)行組態(tài)王軟件開發(fā)，完成皮帶機(jī)控制回路拉線電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警、故障診斷和故障記錄。
[0017]上述中的AD采集模塊16型號(hào)為(AD7606)。
[0018]上述中的單片機(jī)17、一單片機(jī)17-1型號(hào)為STM32F103ZET6。
[0019]如圖4給出了電壓轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)圖。包括拉線開關(guān)接線端子20、公共地9，位于拉線開關(guān)接線端子20、公共地9之間并接兩組串聯(lián)的可調(diào)電阻R21、電阻R22，在兩組串聯(lián)的可調(diào)電阻R21、電阻R22之間連接電容C23，通過兩組串聯(lián)的可調(diào)電阻R21、電阻R22的節(jié)點(diǎn)輸出電壓24。通過電壓轉(zhuǎn)換模塊(未示意)將拉線開關(guān)交/直流電壓110/220V)轉(zhuǎn)換為-5V到+5V的模擬電壓信號(hào)。
[0020]如圖5給出了 AD采集模塊設(shè)計(jì)圖。包括電壓轉(zhuǎn)換模塊15，通過電壓轉(zhuǎn)換模塊15輸出端與AD采集模塊16輸入端連接，通過AD采集模塊16輸出端與單片機(jī)17連接，該單片機(jī)17輸出端與供電模塊25連接。AD采集模塊16采用并行模式與STM32F103ZET6單片機(jī)17連接，單片機(jī)17通過RD引腳、CS引腳、RST引腳、BUSY引腳、CVA引腳、CVB引腳、VIO引腳、GND引腳給AD采集模塊16發(fā)送指令，控制AD采集模塊16進(jìn)行采樣、保持、轉(zhuǎn)換工程，最后將轉(zhuǎn)換得到的16位數(shù)值傳送到數(shù)據(jù)總線。AD采集模塊16位數(shù)據(jù)總線D(TD15與單片機(jī)17的PRTPF15引腳相連，單片機(jī)17的PRTPF15引腳接收AD采集模塊16數(shù)據(jù)總線發(fā)送來的數(shù)據(jù)。并且可以根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)檢測(cè)閾值進(jìn)行設(shè)定。
[0021]如圖6所示的Zigbee無線發(fā)射模塊設(shè)計(jì)圖。包括單片機(jī)17 (STM32F103ZET6)，通過單片機(jī)17(STM32F103ZET6)輸出端分別與Zigbee無線發(fā)射模塊18、供電模塊25連接。Zigbee無線發(fā)射模塊18與單片機(jī)17( STM32F103ZET6)相連，單片機(jī)179STM32F103ZET6)通過串行通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到Zigbee無線發(fā)射模塊18, Zigbee無線發(fā)射模塊18以無線射頻方式將數(shù)據(jù)發(fā)送。Zigbee無線發(fā)射模塊18的接收引腳RX與單片機(jī)17(STM32F103ZET6)的USART2串口的發(fā)送引腳Tx連接，Zigbee無線發(fā)射模塊18的發(fā)送引腳Tx與單片機(jī)17(STM32F103ZET6)的USART2串口的接收引腳RX連接，將兩模塊電源引腳和地引腳連接。
[0022]如圖7所示的Zigbee無線接收模塊設(shè)計(jì)圖。包括單片機(jī)17_1 (STM32F103ZET6)、Zigbee無線接收模塊18-1、供電模塊25。該單片機(jī)17_1 (STM32F103ZET6)的輸出端分別與Zigbee無線接收模塊18-1和供電模塊25的輸入端連接。Zigbee無線接收模塊18-1通過串行通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)17-1 (STM32F103ZET6)。Zigbee無線接收模塊18_1的接收引腳RX與單片機(jī)17-1 (STM32F103ZET6)的USART2串口的發(fā)送引腳Tx連接，Zigbee無線模塊18-1的發(fā)送引腳Tx與單片機(jī)17-1 (STM32F103ZET6)的USART2串口的接收引腳RX連接，將兩模塊電源弓I腳和地弓I腳連接。
[0023]如圖8所示的上位工業(yè)觸摸屏接收設(shè)計(jì)圖。包括單片機(jī)17-1 (STM32F103ZET6)、上位工業(yè)觸摸屏19。所述的上位工業(yè)觸摸屏19的RS232串口與單片機(jī)17-( 1STM32F103ZET6)的USART2串口相連，單片機(jī)17-KSTM32F103ZET6)通過串行通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位工業(yè)觸摸屏19的RS232串口。上位工業(yè)觸摸屏19的RS232串口接收引腳RX與單片機(jī)17_1(STM32F103ZET6)的USARTl串口的發(fā)送引腳Tx連接，上位工業(yè)觸摸屏19的RS232串口發(fā)送引腳Tx與單片機(jī)17-KSTM32F103ZET6)的USARTl串口接收引腳RX連接，將上述兩個(gè)模塊中的電源引腳和地引腳分別連接。本實(shí)施例采用搭載了 Windows XP系統(tǒng)的上位工業(yè)觸摸屏作為監(jiān)控中心，進(jìn)行組態(tài)王軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)控制回路拉線電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警、故障診斷和故障記錄。
[0024]如圖9所示的上位工業(yè)觸摸屏監(jiān)控界面圖?；诮M態(tài)王軟件進(jìn)行監(jiān)控軟件開發(fā)，完成數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警、故障診斷和故障記錄。其中，一級(jí)報(bào)警指的是拉線開關(guān)動(dòng)作后造成的皮帶機(jī)停機(jī)，一級(jí)報(bào)警配合報(bào)警界面可以準(zhǔn)確的查看具體斷線拉線的位置；二級(jí)報(bào)警配合報(bào)警界面可以查看產(chǎn)生閃斷的故障源所在線路段，系統(tǒng)中指定位置上的拉線按照實(shí)際拉線布局進(jìn)行編號(hào)，分別對(duì)應(yīng)1，2，3，4，5。組態(tài)王通過調(diào)用控件和相應(yīng)的程序分析模塊，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合評(píng)價(jià)，主要包括閾值設(shè)置檢測(cè)，實(shí)時(shí)曲線繪制，歷史曲線繪制。監(jiān)控系統(tǒng)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)5個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)同步電壓實(shí)時(shí)顯示、曲線對(duì)比和故障診斷(云診斷子控件作用)。當(dāng)皮帶機(jī)控制回路拉線某處電壓發(fā)生閃斷時(shí)，系統(tǒng)能夠通過5個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)電壓綜合對(duì)比分析，給出閃斷發(fā)生的具體位置，如I號(hào)拉線和2號(hào)拉線之間，在得到了具體定位后，維修工作人員可迅速到達(dá)指定位置進(jìn)行檢修，排除故障隱患。
【權(quán)利要求】
1.一種皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，包括電壓轉(zhuǎn)換模塊(15)、AD采集模塊(16)、單片機(jī)(17)、Zigbee無線發(fā)射模塊(18),通過Zigbee無線發(fā)射模塊(18)發(fā)送電壓信號(hào)數(shù)據(jù)，及Zigbee無線接收模塊(18-1)、第一單片機(jī)(17-1)、上位工業(yè)觸摸屏(19)，通過上位工業(yè)觸摸屏(19)準(zhǔn)確的顯示皮帶機(jī)控制回路拉線電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警、故障診斷和故障記錄，所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊(15)與控制回路拉線開關(guān)中接出線端的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)(10-14)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，電壓轉(zhuǎn)換模塊(15)將控制回路中拉線開關(guān)中接出線端的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)(10-14)的交直流110/220V的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為-5V到+5V的模擬信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，AD采集模塊(16)將電壓轉(zhuǎn)換模塊(15)給出的-5V到+5V的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換，并將數(shù)字電壓信號(hào)傳送到單片機(jī)(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶機(jī)控制回路拉線閃斷故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，Zigbee無線模塊組建星型無線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B65G43/00GK103950701SQ201410059178
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】安成君, 王霄, 胡佑兵, 張文宇, 雷彤, 劉建民, 郝潔, 劉明佳 申請(qǐng)人:秦皇島港股份有限公司