CN102390688A

CN102390688A - 皮带综合保护装置

Info

Publication number: CN102390688A
Application number: CN2011102658500A
Authority: CN
Inventors: 邸云龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-03-28

Abstract

本发明涉及一种皮带综合保护装置，包括控制主机，所述控制主机通过内部控制总线分别与数据采集控制模块、语音报警模块以及沿线控制模块连接；数据采集控制模块分别与本地设备输入输出和传感器模块连接；沿线控制模块通过两条外部控制总线与终端回路连接，且沿线控制模块与终端回路间依次连接有若干沿线急停开关，两条外部控制总线上沿线均匀间隔放置自检模块。本发明的有益效果为：实时监测，确保及时检测到各种故障，对皮带设备进行有效地保护；便于维护，具有较强的自检功能，可有效对沿线模块的故障点进行定位。

Description

皮带综合保护装置

技术领域

本发明涉及煤矿安全保护装置，尤其涉及一种皮带综合保护装置。

背景技术

近年来，随着国民经济的快速发展，煤炭资源的勘探和开采取得巨大的进步，形成了中国神华等一大批煤炭开采和生产企业，极大的促进了经济的发展。但也要看到，由于安全防护措施的缺失而引起国内煤矿矿难频发，既造成巨大的经济损失和人员伤亡，也给社会带来了不良的影响。

皮带综合保护装置是煤矿安全保护***中重要组成部分，主要负责对煤炭开采工作面和皮带运输机等煤炭设备的工作状态进行监控，对皮带带速、跑偏和纵撕等状态进行监控，对工作现场的环境温度、烟雾、瓦斯等情况进行监控。当发生异常情况时，及时语音报警并停止煤矿设备的运行，保障设备和人员的安全，同时能够显示和指出故障原因和故障位置，辅助设备维护人员对设备进行快速维修，尽可能的减少经济损失。

除了能够自动监测设备和环境状态以外，提供友好人工操作接口也是皮带保护装置的重要特性之一。在实际使用过程中，现场人员往往能够更早发现一些不正常迹象，提供相应的接口，可使工作人员快速急停设备以保障安全。

煤矿用设备日常检修工作是皮带设备正常运行的有效保证。在维修时，皮带保护装置可提供专门操作接口以方便检修人员对设备操作和控制，显示和记录皮带设备运行数据，并可进行相应的调节，可极大提高设备检修的效率和有效性，而且保证在正常工作时，这些特殊操作是无效的。

皮带保护装置自身的可靠性非常关键，现有皮带保护装置普遍存在自检功能较弱的问题，造成保护***自身发生故障后，无法对故障点进行快速故障诊断和定位。因为不能影响企业的经营生产，不得不耗费巨大的人力物力通过拆旧换新方式将***替换掉，造成了极大的不便和浪费。

在煤矿设备中本安电源和防爆处理是必须要采取的技术措施，以保证万一存在短路时，本安电源能迅速保护而不引起火星和***。所以在本安电源输出电流不能太大。但是一条皮带最长可达4公里以上，每隔100米就要布一个急停开关，用常规方法消耗电流也不会太小，若再加上相应的自检监测功能，如何实现低功耗的皮带沿线模块是皮带保护装置的关键技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种皮带综合保护装置，克服现有产品中上述方面的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种皮带综合保护装置，包括控制主机，所述控制主机包括PC104主板、CAN板卡、液晶显示屏、CF卡和DC-DC电源模块，PC104主板分别通过PC104总线接口、CF卡接口、VGA接口与CAN板卡、CF卡、液晶显示屏对应连接，所述控制主机通过内部控制总线分别与数据采集控制模块、语音报警模块以及若干沿线控制模块连接；数据采集控制模块分别与本地设备输入输出和传感器模块连接；沿线控制模块通过外部控制总线一和外部控制总线二与终端回路连接，且沿线控制模块与终端回路间依次连接有若干沿线急停开关，外部控制总线一和外部控制总线二上的若干沿线急停开关连接沿线设备输入输出，外部控制总线一和外部控制总线二上沿线分别均匀间隔放置自检模块.。

所述数据采集控制模块包括主控MCU、信号隔离整形单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

所述语音报警模块包括主控MCU、语音播放单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

所述沿线控制模块包括主控MCU、沿线信号单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

所述沿线急停开关包括查询线控制电路、急停开关检测和控制电路、语音功放电路、输入输出控制电路。

所述沿线自检模块包括主控MCU、检测单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

所述终端包括主控MCU、沿线信号单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

所述传感器模块包括速度传感器、温度传感器、烟雾传感器、堆煤传感器、跑偏传感器和纵撕传感器。

本发明对沿线的设备具备分段状态检测、记录和分析能力，具备分段故障检测和故障定位能力。在控制主机保存有沿线历史数据，使用预测算法分析故障的源节点，并预警处于临界状态的沿线节点。

本发明的有益效果为：一是实时监测，确保及时检测到各种故障，对皮带设备进行有效地保护；二是便于维护，具有较强的自检功能，可有效对沿线模块的故障点进行定位。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的皮带综合保护装置的***原理框图；

图2是本发明实施例所述的皮带综合保护装置的信息处理流程图；

图3是本发明实施例所述的皮带综合保护装置的沿线故障检测流程图。

图中：

1、控制主机；2、沿线控制模块；3、传感器模块；4、数据采集控制模块；5、内部控制总线；6、语音报警模块；7、本地设备输入输出；8、沿线急停开关；9、终端；10、外部控制总线一；11、沿线自检模块；12、沿线设备输入输出；13、外部控制总线二。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例所述的一种皮带综合保护装置，包括控制主机1，所述控制主机1包括PC104主板、CAN板卡、液晶显示屏、CF卡和DC-DC电源模块，PC104主板分别通过PC104总线接口、CF卡接口、VGA接口与CAN板卡、CF卡、液晶显示屏对应连接，所述控制主机1通过内部控制总线5分别与数据采集控制模块4、语音报警模块6以及若干沿线控制模块2连接；数据采集控制模块4分别与本地设备输入输出7和传感器模块3连接；沿线控制模块2通过外部控制总线一10和外部控制总线二13与终端9回路连接，且沿线控制模块2与终端9回路间依次连接有若干沿线急停开关8，外部控制总线一10和外部控制总线二13上的若干沿线急停开关8连接沿线设备输入输出12, 外部控制总线一10和外部控制总线二13上沿线分别均匀间隔放置自检模块11。

所述数据采集控制模块4包括主控MCU、信号隔离整形单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接；所述语音报警模块6包括主控MCU、语音播放单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接；所述沿线控制模块2包括主控MCU、沿线信号单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接；所述沿线急停开关8包括查询线控制电路、急停开关检测和控制电路、语音功放电路、输入输出控制电路；所述沿线自检模块11包括主控MCU、检测单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接；所述终端9包括主控MCU、沿线信号单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接；所述传感器模块3包括速度传感器、温度传感器、烟雾传感器、堆煤传感器、跑偏传感器和纵撕传感器。

该***采用双总线结构，采用模块化设计思想，将各个功能单元独立出来，控制主机通过CAN总线作为通讯总线用于控制各独立功能单元，具有高可靠性和较好的纠错能力。沿线采用控制线、通讯线相结合的方法，实现沿线分布式控制功能。

***采用集散控制方式，控制主机1通过控制数据采集控制模块4完成对控制器附近的设备进行控制，在沿线选用具有IO输入输出能力的急停开关，完成对沿线皮带设备的控制和保护。

通过沿线自检模块11实时地监测沿线模块电气信号，具备分段对沿线模块状态进行检测、记录和分析的能力，具备分段故障检测和定位能力。在间隔200m布局一个电话和急停开关的情况下，***的可将故障定位在200-400m范围之内。该功能不影响***正常运行，只作为***故障检测和定位的辅助手段。

如图2所示，本发明实施例所述的一种皮带综合保护装置的信息处理流程图，包括初始化配置流程图和***运行流程图，其基本工作流程如下：

初始化流程，装置上电后控制主机1进行自检，自动运行***软件程序，检查各个模块的状态，根据***配置参数配置数据采集控制模块4、沿线控制模块2、沿线急停开关8、沿线自检模块11的参数信息，初始化皮带设备的设置信息，并进行图形化显示。

运行流程：传感器和皮带设备的输入输出控制由数据采集控制模块4、沿线急停开关8具体实现。数据采集控制模块4直接与控制主机1进行交互，沿线急停开关8的数据通过沿线控制模块2与控制主机1进行交互。沿线急停开关8实现急停开关状态的检测。控制主机1接收皮带设备和传感器的数据，判断皮带设备是否出现故障，传感器是否出现报警。根据故障严重程度决定是否报警和停机，如果需要停机，则控制相应皮带设备紧急停机。

本发明装置在***架构上采用通用化硬件平台，各个功能模块并不同具体的软件功能绑定，而是通过功能参数设定，将软件功能的所需的输入输出资源与具体的功能模块的资源绑定。在初始化过程中，控制主机1读取预先设定的功能参数，并将这些参数装换成功能模块硬件参数，比如输入信号类型和输出信号默认值等参数。在***运行过程中，各功能模块根据自身的参数进行信号的检测和控制，控制主机1定时查询各功能模块检测数据，并根据***功能流程，控制各功能模块输出信号，而各功能模块完全接受控制主机的指令进行操作，极大地简化了***的设计。

如图3所示，本发明实施例所述的一种皮带综合保护装置的沿线故障检测流程图，其基本工作流程如下：

沿线模块的自检流程，沿线自检模块11实时检测沿线电源电压、急停信号和音频信号，沿线控制模块2定时查询沿线自检模块11，获取沿线分段信号电气特征，控制主机1定时查询沿线控制模块2，获取沿线数据并保存。通过对沿线历史数据的比对，利用曲线拟合比较法进行沿线模块的故障诊断和定位。

由于矿用皮带沿线较长，而皮带保护设备由于本安电源电流的限制，多采用脉冲宽度识别法进行沿线设备状态的查询，而此种方法的最大问题，就是同时多个模块同时发生故障时，无法准确对故障点进行定位。通过分段安置沿线自检模块，监测和记录各分段信号电气特性，并最终上传到控制主机1，由控制主机1对沿线分段电气信号进行历史数据分析，可有效地进行沿线故障的诊断和定位。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种皮带综合保护装置，包括控制主机（1），其特征在于：所述控制主机（1）包括PC104主板、CAN板卡、液晶显示屏、CF卡和DC-DC电源模块，PC104主板分别通过PC104总线接口、CF卡接口、VGA 接口与CAN板卡、CF卡、液晶显示屏对应连接，所述控制主机（1）通过内部控制总线（5）分别与数据采集控制模块（4）、语音报警模块（6）以及若干沿线控制模块（2）连接；数据采集控制模块（4）分别与本地设备输入输出（7）和传感器模块（3）连接；沿线控制模块（2）通过外部控制总线一（10）和外部控制总线二（13）与终端（9）回路连接，且沿线控制模块（2）与终端（9）回路间依次连接有若干沿线急停开关（8），外部控制总线一（10）和外部控制总线二（13）上的若干沿线急停开关（8）连接沿线设备输入输出（12），外部控制总线一（10）和外部控制总线二（13）上沿线分别均匀间隔放置自检模块（11）。

2.根据权利要求1所述的皮带综合保护装置，其特征在于：所述数据采集控制模块（4）包括主控MCU、信号隔离整形单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

3.根据权利要求1所述的皮带综合保护装置，其特征在于：所述语音报警模块（6）包括主控MCU、语音播放单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

4.根据权利要求1所述的皮带综合保护装置，其特征在于：所述沿线控制模块（2）包括主控MCU、沿线信号单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

5.根据权利要求1所述的皮带综合保护装置，其特征在于：所述沿线急停开关（8）包括查询线控制电路、急停开关检测和控制电路、语音功放电路和输入输出控制电路。

6.根据权利要求1所述的皮带综合保护装置，其特征在于：所述沿线自检模块（11）包括主控MCU、检测单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

7.根据权利要求1所述的皮带综合保护装置，其特征在于：所述终端（9）包括主控MCU、沿线信号单元、CAN通讯单元和电源单元，主控MCU通过SPI总线接口与CAN通讯单元连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的皮带综合保护装置，其特征在于：所述传感器模块（3）包括速度传感器、温度传感器、烟雾传感器、堆煤传感器、跑偏传感器和纵撕传感器。