BRPI0717127A2 - Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto e metodo - Google Patents

Description

"SISTEMA DE MONITORAMENTO DE ESTEIRA TRANSPORTADORA REMOTO E MÉTODO"

Campo Técnico

Essa invenção refere-se, de forma geral, a esteiras transportadoras e, mais particu- larmente, a um sistema de monitoramento que permite uma coleta automática de dados re- lacionados com a operação de uma esteira transportadora.

Antecedentes

Em uma multiplicidade de aplicações comerciais é comum utilizar uma esteira transportadora de carga pesada com a finalidade de transportar produto e material. As estei- ras transportadoras dessa maneira utilizadas podem ser relativamente longas, por exemplo, na ordem de quilômetros, e representam um componente de alto custo de uma operação de manipulação de material industrial. Tais esteiras transportadoras são freqüentemente usa- das para transportar material volumoso abaixo e/ou acima do solo, por exemplo, nas aplica- ções de mineração, que estão freqüentemente localizadas em localizações geograficamente remotas. As esteiras transportadoras e os acionamentos respectivos são suscetíveis ao desgaste normal e rasgo, bem como danos do material sendo transportado e/ou condições ambientais severas. Na eventualidade que a esteira transportadora ou seu sistema de acio- namento sofra danos catastróficos ou de outra forma se torne inoperável, os custos de con- serto da esteira transportadora, da limpeza do material derrubado e do tempo parado são substanciais.

Dessa maneira, é desejável ser capaz de primeiro predizer uma falha potencial da esteira transportadora e segundo, parar a operação da esteira transportadora tão logo quan- to possível depois que uma falha catastrófica tenha ocorrido. É conhecido monitorar várias condições e estados de operação da esteira transportadora, por exemplo, posição da estei- ra, velocidade, carga, tensão, resistência de rolamento, temperatura, bem como detectar uma falha de uma emenda da esteira e a ocorrência de um rasgo na esteira transportadora. Tal monitoramento das condições e estados de operação da esteira transportadora ajuda a detectar condições que podem levar a danos na esteira e/ou uma falha catastrófica. Dessa maneira, existe atualmente alguma capacidade de rapidamente parar uma esteira transpor- tadora na eventualidade de uma falha catastrófica, por exemplo, usando detecção de rasgo e existe alguma capacidade de detectar outras falhas potenciais. Entretanto, existem várias desvantagens para os sistemas atuais.

Primeiro, o monitoramento e a análise atuais das condições e estados de operação da esteira transportadora são executados em um local geralmente na localidade ou proximi- dade da esteira transportadora. Além do que, o monitoramento atual é geralmente analisado mais freqüentemente por um usuário da esteira transportadora, entretanto, o usuário fre- qüentemente tem conhecimento técnico mais ou menos limitado sobre a esteira transporta- dora e a sua operação do que, por exemplo, um abastecedor do sistema da esteira transpor- tadora. Dessa maneira, desde que é muito caro trazer uma pessoa técnica mais informada para a localização geográfica do sistema da esteira transportadora, a capacidade de diag- nosticar problemas potenciais e adotar medidas preventivas é relativamente limitada com relação a qualquer sistema de esteira transportadora instalado particular. Além do que, a coleta de dados é geralmente limitada à operação de um único sistema de esteira transpor- tadora, e não existe capacidade efetiva para coletar dados de operação da esteira transpor- tadora dos sistemas de esteira transportadora em locais geograficamente diferentes. Além disso, com tais sistemas com base no local, é difícil obter e analisar em tempo os dados permitindo que a duração operacional de uma esteira transportadora seja maximizada.

Portanto, existe uma necessidade de expandir as capacidades dos sistemas atuais de permitir uma coleta mais abrangente dos dados de operação da esteira transportadora e permitir que esses dados sejam analisados e acessados por pessoas com interesses dife- rentes em localizações globais diferentes distantes da proximidade do sistema da esteira transportadora.

Sumário

A presente invenção proporciona um sistema de monitoramento de esteira transpor- tadora remoto tendo numerosas vantagens. Primeiro, o sistema de monitoramento de estei- ra transportadora remoto pode prontamente permitir que pessoas autorizadas monitorem as condições e operações da esteira transportadora a partir de localizações remotas. Dessa maneira, as pessoas técnicas mais qualificadas, a despeito da sua localização, podem ser chamadas para monitorar as operações da esteira transportadora e proporcionar um diag- nóstico mais eficiente de problemas existentes e potenciais. Além do que, o sistema de mo- nitoramento pode permitir que outras pessoas que atualmente tem acesso limitado, retarda- do ou nenhum aos dados operacionais acessem os dados operacionais com retardo míni- mo. Tais pessoas podem incluir pessoas administrativas, de gerenciamento e manutenção de um usuário que não estão normalmente localizados no local do sistema da esteira trans- portadora. Além disso, com o sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, pessoas de vendas e técnicas fora do local de um abastecedor do sistema da esteira trans- portadora, provedores de serviço de terceiros fora do local, distribuidores e outras pessoas autorizadas fora do local tendo interesse na operação apropriada do sistema da esteira transportadora podem ter acesso aos dados de operação da esteira transportadora com retardo mínimo.

Além do que, o sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto da pre- sente invenção pode permitir que as condições e estados de operação da esteira transpor- tadora sejam automaticamente monitorados e remotamente armazenados através da dura- ção útil da esteira transportadora. Tal armazenamento de dados durante o longo prazo per- mite processamento estatístico mais efetivo da qualidade e dessa maneira, facilita diagnós- tico de problema mais efetivo e manutenção preventiva. Além disso, dados de operação das esteiras transportadoras em localizações geográficas diferentes podem ser monitorados e coletivamente armazenados em um banco de dados comum. As diferenças nos dados de operação de sistemas de esteira transportadora diferentes podem ser analisadas para iden- tificar problemas potenciais ou aperfeiçoamentos no projeto da esteira transportadora. Uma maior quantidade de dados de operação de sistemas de esteira transportadora diferentes pode ajudar a estender ou maximizar a duração de uma esteira transportadora melhorando a amostragem estatística com a finalidade de análise de qualidade, melhorando as práticas de manutenção preventiva e melhorando o projeto da esteira transportadora. O sistema de monitoramento da esteira transportadora da presente invenção pode ser especialmente útil para grupos que possuem, alugam ou oferecem um serviço de manutenção para um siste- ma de esteira transportadora.

Mais especificamente, em uma modalidade, a invenção proporciona um sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto para monitorar a operação de um sistema de esteira transportadora em uma primeira localização geográfica. O sistema de esteira transportadora tem uma esteira transportadora, um controle de esteira transportadora ope- rável para mover e parar a esteira transportadora e um sistema de leitura de condição da esteira transportadora produzindo primeiros dados representando as condições e caracterís- ticas de operação da esteira transportadora. Uma interface de máquina humana ("HMI") fica na primeira localização geográfica e é operável para adquirir e armazenar os primeiros da- dos em um primeiro banco de dados. A HMI também gera e exibe dados adicionais repre- sentando tendências relacionadas com a esteira transportadora. Um primeiro computador, em uma localização geograficamente remota da primeira localização, fica operável para ad- quirir e armazenar os primeiros dados em um segundo banco de dados. Um segundo com- putador, em uma localização geograficamente remota da primeira localização, fica operável para adquirir e exibir os primeiros dados e dados adicionais representando tendências rela- cionadas com a esteira transportadora.

Em aspectos adicionais da invenção, os primeiros dados podem ser adquiridos pela HMI através de uma rede. Por exemplo, os primeiros dados podem ser adquiridos pelo pri- meiro computador através de sistemas de comunicações de dados, por exemplo, a Internet, e os primeiros dados podem também ser adquiridos pelo segundo computador através do sistema de comunicações de dados.

Esses e outros objetivos e vantagens da presente invenção se tornarão mais facil- mente evidentes durante a descrição detalhada seguinte tomada em conjunto com os dese- nhos inclusos.

Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 é um diagrama de blocos esquemático de uma modalidade exemplar de um sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto.

A figura 2 é um diagrama de blocos esquemático de uma modalidade exemplar do sistema de esteira transportadora que pode ser usado com o sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto da figura 1.

A figura 3A é um diagrama esquemático de uma modalidade exemplar de um sis- tema de esteira transportadora acima do solo que pode ser usado com o sistema de monito- ramento de esteira transportadora remoto da figura 1.

A figura 3B é um diagrama esquemático de uma modalidade exemplar de um sen- sor de desgaste de esteira que pode ser usado com o sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto da figura 1.

A figura 4A é uma vista em elevação superior de uma modalidade exemplar de uma formação de sensor de magneto alvo que pode ser usada com as esteiras transportadoras da figura 1.

A figura 4B é uma vista lateral de seção transversal da modalidade exemplar de

uma formação de sensor de magneto alvo que pode ser usada com as esteiras transporta- doras da figura 1.

A figura 5 é uma vista de extremidade esquemática exemplar de uma esteira trans- portadora conhecida.

A figura 6 é uma ilustração da vista superior esquemática exemplar de uma peque-

na porção de uma emenda entre esteiras transportadoras usando a formação de sensor de magneto alvo da figura 4A.

Definições

Sistema de "controle supervisor e aquisição de dados" ("SCADA") significa um sis- tema de software para coletar, analisar e armazenar dados operacionais atuais.

"Interface de máquina humana" (ΉΜΓ) significa uma interface com base em pro- cessador programável que é operável com um sistema de SCADA e um navegador da rede. A HMI proporciona uma interface gráfica do usuário que pode permitir que um usuário co- mande a operação de uma esteira transportadora bem como colete, monitore e exiba condi- ções relacionadas com a esteira transportadora e a sua operação.

"Localizações geograficamente remotas" significam localizações que estão em ci- dades, regiões, estados, províncias, países ou continentes diferentes.

"Sistema de comunicações de dados" significa qualquer combinação de ligações de comunicações ligadas por fiação e/ou sem fio para enviar e receber dados. "Internet" significa um sistema de comunicações de dados acessível de localizações

geograficamente remotas e composto de qualquer conjunto de redes interligadas de compu- tadores. "Computador pessoal" ("PC") significa qualquer computador ou dispositivo comerci- almente disponível que tenha um processador executando qualquer sistema operacional aplicável capaz de hospedar um navegador da rede ou se conectar em um outro sistema de comunicações de dados, por exemplo, um computador de mesa ou laptop, um PDA, um dispositivo de comunicações telefônicas ou outro dispositivo.

Descrição Detalhada

Com referência à figura 1, uma modalidade exemplar de um sistema de monitora- mento de esteira transportadora remoto 20 é operável com pelo menos um sistema de estei- ra transportadora 22 que é geralmente operado por um controle de comando de esteira transportadora conhecido 25 em um local do usuário 24. O sistema de monitoramento de esteira transportadora 20 inclui um sistema de comunicações 28, por exemplo, uma Internet, um centro de monitoramento 60, computadores programáveis remotamente localizados 32, 56, por exemplo, computadores pessoais ("PCs") e outros dispositivos necessários para en- viar e receber dados do local do usuário 24 e do sistema de comunicações de dados 28. Dentro do sistema da esteira transportadora 22, um sistema de leitura de condição da estei- ra transportadora composto de sensores 38 e controladores de dados de campo 42 está em comunicações elétricas com a Internet 28. Os dados relacionados com as condições e ca- racterísticas de operação da esteira transportadora 34 e do acionamento da esteira trans- portadora 36 são transferidos através da Internet 28 para um banco de dados no centro de monitoramento 60. Além do que, os PCs 32, 56 têm navegadores de rede respectivos que permitem que qualquer pessoa autorizada em qualquer localização global use os PCs 32, 56 para acessar dados no centro de monitoramento. Tais pessoas podem ser empregados do usuário localizados remotamente do local do usuário 24, empregados de um abastecedor ou fabricação do sistema de esteira transportadora 22, um abastecedor do serviço ou qualquer outra pessoa autorizada pelo usuário.

O local do usuário 24 é geralmente uma área geográfica ou localidade que o usuá- rio escolhe para estruturar como um local único para finalidades de monitoramento e fre- qüentemente tem todo o equipamento necessário para a operação independente dos siste- mas da esteira transportadora 22, 40. Freqüentemente, tais locais são para manipular um material volumoso, por exemplo, carvão. Podem existir outros locais do usuário 26, por e- xemplo, outros locais para manipular um material volumoso, que podem ou não estar geo- graficamente remotos do local do usuário 24. Os locais do usuário 24, 26 podem ser possuí- dos pelas mesmas entidades ou diferentes. Para finalidades dessa descrição, os outros lo- cais dos usuários 26 são assumidos como sendo geralmente similares ao local do usuário 24 e, portanto, somente o local do usuário 24 é descrito em detalhes. O local do usuário 24 freqüentemente tem outros sistemas de esteira transportadora 40 além do sistema de estei- ra transportadora 22. Os sistemas de esteira transportadora 40 são, de forma geral, subs- tancialmente similares ao sistema de esteira transportadora 22 e, portanto, somente o sis- tema 22 será descrito em detalhes. Além do que, os sistemas de esteira transportadora 22, 40 podem ter esteiras transportadoras adicionais 35 e acionamentos de esteira transporta- dora associados 37 substancialmente similares à esteira transportadora 34 e acionamento associado 36. Além do que, cada uma das esteiras transportadoras adicionais 35 pode ter um conjunto de sensores 39 separados, mas similares, e condicionadores de dados de campo 43 associados. Portanto, na discussão que segue, qualquer referência à esteira transportadora 34 e acionamento de esteira transportadora 36 será interpretada como tam- bém incluindo, quando apropriado, as outras esteiras transportadoras 35 e acionamentos associados 37, sensores 39 e condicionadores de dados de campo 43.

Os condicionadores de dados de campo 42 proporcionam um condicionamento de sinal inicial e processamento de sinais dos sensores 38. A natureza do processamento é única para um sinal de sensor particular, mas não é limitada a um estado do sensor particu- lar. O processamento pode incluir processamento diagnóstico do sensor e o seu acionamen- to associado e interface, bem como processamento diagnóstico relacionado com a operação da esteira transportadora. Os condicionadores de dados de campo 42 freqüentemente com- preendem várias placas de circuito impresso, sendo que cada placa de circuito impresso tem um número de entradas e saídas e uma unidade de processamento central ("CPU") que é programada para unicamente processar os sinais de saída de sensores particulares 38. Por exemplo, em uma modalidade exemplar, a placa do condicionador de dados de campo pode incluir 8 entradas analógicas protegidas contra oscilação de 12 bits, 8 entradas digitais optoacopladas, 2 entradas digitais de alta velocidade optoacopladas, 8 saídas digitais de coletor aberto, 1 decodificador de quadratura, uma interface de rede usando, por exemplo, um protocolo de controle de transmissão de rede/protocolo da Internet ("TCP/IP") e múltiplas interfaces seriais. A placa também inclui uma CPU, por exemplo, uma CPU RCM3400 co- mercialmente disponível de Rabbit Semiconductors. A CPU pode ser programada para per- mitir uma extração simultânea dos dados de campo dos sensores 38 por dois dispositivos diferentes usando múltiplas interfaces seriais ou um TCP/IP. O número de entradas e saídas em uma placa de condicionamento de dados de campo é fixo, e, portanto, um número de placas de condicionamento de dados de campo é usado que é necessário para manipular o número e tipo de entradas proporcionadas pelos sensores 38, o processamento para as saídas do sensor e o número e tipo de saídas desejadas.

As saídas dos condicionadores de dados de campo 42 são também aplicadas em um controle da esteira transportadora 44 que é geralmente operativo para ligar e desligar o acionamento da esteira transportadora 36. Uma chave de rede 46, por exemplo, uma chave da Ethernet, também recebe dados dos condicionadores de dados de campo 42 na forma de sinais de saída digital, que permite um roteamento desses dados para um local remoto, por exemplo, um sistema de computador central de monitoramento 60 através de uma RTU 54, uma barreira de proteção 48, uma porta 50 e a Internet 28. A chave da Ethernet 46 é uma chave gerenciada graduada industrial configurada para suportar a interligação de dados da Ethernet vindos dos condicionadores de dados de campo 42.

Uma interface de máquina humana (ΉΜΓ) com base em navegador 66 inclui um

sistema de controle supervisor e aquisição de dados ("SCADA") 52. A HMI 66 é também conectada na chave da Ethernet 46. Nesse exemplo, o sistema de SCADA 52 tem uma in- terface gráfica do usuário com base em WINDOWS, integração do banco de dados, diagra- mas de tendência de história e um protocolo de comunicações MODBUS-RTU que suporta comunicações seriais ou um protocolo de controle de transmissão/protocolo da Internet ("TCP/IP") de rede para conectar o sistema de SCADA 52 com uma unidade de terminal remoto ("RTU") 54 em uma maneira conhecida. Na modalidade exemplar, outras HMIs 67 que têm sistemas de SCADA 53 respectivos podem ser usadas. Em algumas modalidades exemplares, um sistema de HMI e SCADA é usado para cada um dos sistemas de esteira transportadora 22, 40. Em outras modalidades exemplares, o sistema de HMI e SCADA po- de ser usado para cada um dos acionamentos da esteira transportadora 36, 37.

Na modalidade exemplar da figura 1, o sistema de monitoramento da esteira trans- portadora 22 pode ser projetado para ser global por natureza, isto é, projetado para acomo- dar um local do usuário 24 localizado, por exemplo, na América do Sul ou Ásia e um sistema de computador central de monitoramento geograficamente remoto 60 que pode ou não estar em um outro continente. Além disso, a operação dos vários locais do usuário pode ser moni- torada pelo PC 32 que pode ou não estar localizado em outras localizações geograficamen- te remotas, por exemplo, na América do Norte ou Europa. Outros PCs 56 podem ser utiliza- dos por outros nas mesmas localizações globais ou diferentes, tal como, diferentes partes dentro do usuário, um abastecedor ou fabricação do sistema de esteira transportadora 22, um abastecedor de serviço ou qualquer outra entidade autorizada pelo usuário. Para realizar operações confiáveis em uma base global, a porta 50 utiliza um transceptor comercialmente disponível de BGAN que proporciona comunicações baseadas em satélite comercialmente disponíveis de INMARSAT. Dessa maneira, a porta 50 proporciona acesso de Internet global em velocidades de banda larga.

Cada uma das RTUs 54 é um computador de placa única executando um sistema operacional LINUX. Cada placa da RTU tem uma porta serial e utiliza uma interface RS 232 que permite que a placa da RTU se comunique com os condicionadores de dados de campo 42 usando o protocolo MODBUS-RTU. O protocolo MODBUS-RTU se tornou um padrão de comunicação de facto na indústria e está comercialmente disponível como um produto MO- DICON de Schneider Electric. Cada placa da RTU também proporciona uma interface de rede e acionadores de software apropriados para enviar e receber dados para e de um pri- meiro computador ou processador de front end ("FEP") 58 através da Internet 28 utilizando um protocolo de comunicação MODSAT. Freqüentemente uma placa de computador da RTU será usada para cada placa de condição de dados de campo usada. Em uma modali- dade alternativa, outras conexões sem fio, por exemplo, uma conexão de telefone celular, podem ser usadas para transferir dados entre o FEP 58 e o PC 32.

O FEP 58 é parte do sistema do computador central de monitoramento 60 que está freqüentemente localizado geograficamente remoto dos locais do usuário 24, 26 e PCs 32, 56 , e assim, o sistema de computador do centro de monitoramento 60 se comunica com os locais do usuário 24, 26 e PCs 32, 56 através da Internet 28 ou outra conexão sem fio. O sistema de computador central de monitoramento 60 tem uma rede de comunicações local 62, por exemplo, uma Intranet, uma rede local ("LAN") ou outra rede apropriada usando dis- positivos ligados por fiação ou sem fio. A rede 62 provê a comunicação entre o processador de front end 58, um servidor da rede 64, um servidor do banco de dados 68, programas de integração do banco de dados 70 e tabelas de dados 72. O FEP 58 usa o servidor da rede 64 para facilitar as comunicações através da Internet 28 com os PCs 32,56 e porta 50.

O FEP 58 também tem o protocolo de comunicações MODBUS e ele aceita portas de protocolo de controle de transmissão ("TCP") respondendo a sondagens de dados do software de integração do banco de dados 70. A porta TCP aceitando conexões TCP é de- signada com um canal lógico e muitos canais lógicos podem ser configurados para melhorar o desempenho do processador de front end se um número de RTUs 54 tem que ser sonda- do. Depois que uma conexão TCP é estabelecida, o FEP 58 executa um procedimento de entrada no sistema transferindo parâmetros de operação para as RTUs 54 e a seguir, o FEP 58 se comunica com as RTUs 54 usando o protocolo de comunicação MODSAT.

Os condicionadores de dados de campo 42 amostram sinais dos sensores 38 em uma base periódica. Sinais de saída digital correspondentes são subseqüentemente libera- dos através de servidores escravos MODBUS em condicionadores de dados de campo 42 respectivos e conectados com uma rede de comunicações local 74, por exemplo, uma Intra- net, uma LAN tal como a Ethernet ou outra rede apropriada usando dispositivos ligados por fiação ou sem fio. A rede local 74 pode ser implementada usando cabo, fibra ótica, ligações sem fio ou outra ligação de comunicação que seja adequada para um local de usuário parti- cular 24. Os condicionadores de dados de campo 42 também implementam um protocolo de controle de transmissão de rede/protocolo da Internet ("TCP/IP") com servidores escravos MODBUS respectivos através de pelo menos duas portas TCP, de modo que ambos o sis- tema de SCADA local 52 e o FEP remoto 58 podem adquirir dados de campo simultanea- mente.

Durante a inicialização do sistema, o FEP 58 transfere parâmetros de operação pa- ra as RTUs 54, de modo que somente uma configuração local mínima é necessária. As RTUs 54 usam um mecanismo de relatório não solicitado de variáveis e relatório pelos algo- ritmos de exceção para otimizar a largura da banda e atualizar dados para o sistema de SCADA 52 e FEP 58 com retardo mínimo. O FEP 58 e as RTUs 54 são construídos sobre um sistema operacional UNIX para proporcionar níveis desejados de conectividade, estabili- dade, confiabilidade e disponibilidade que são necessários para operação contínua sem auxílio.

Com referência à figura 2, sensores 38 associados com uma modalidade exemplar de um sistema de esteira transportadora 22 são mostrados esquematicamente em mais de- talhes. Um sensor de movimento rápido ou rastreamento 80 é usado para rastrear mudan- ças na posição transversal de uma esteira transportadora 34 em uma polia. Por exemplo, como mostrado na figura 3A, um sistema de esteira transportadora 22 pode ter uma polia de transmissão 83, polia traseira 84, uma polia dianteira 86 e outras polias 88, 90 para direcio- nar o movimento da esteira transportadora 34. Se os eixos geométricos de rotação respecti- vos das polias 82-90 não estão substancialmente paralelos, a esteira transportadora 34 ten- derá a se mover em uma direção transversal ao seu movimento como indicado pelas setas 92, 94. Para monitorar tal movimento transversal, um sensor de movimento rápido 80 pode ser implementado por um ou mais sensores que ficam localizados adjacentes às bordas laterais da esteira transportadora 34 perto da polia dianteira 84. Tais sensores de proximi- dade são operáveis com condicionadores de dados de campo associados para prover sinais de saída digital representando posição(ões) e/ou mudanças de posição(ões) de uma ou am- bas as bordas da esteira transportadora 34. Em uma modalidade, o sensor de movimento rápido 80 é capaz de detectar o movimento da borda da esteira de até 15,2 cm (seis pole- gadas). Dessa maneira, à medida que as bordas laterais da esteira transportadora se mo- vem transversalmente sobre uma superfície externa 144 da polia traseira 84, as mudanças nas posições da borda lateral respectivas podem ser armazenadas no sistema de SCADA 52 e/ou no servidor do banco de dados 68. Além do que, as posições atuais da borda da esteira transportadora podem ser observadas localmente usando a HMI 66 e/ou globalmente usando os PCs 32, 56. Além do que, mensagens de erro ou alarmes podem ser automati- camente gerados se as posições da borda da esteira transportadora alcançam um valor de limiar.

O número de sensores de movimento rápido 80 dispostos sobre as várias polias 82- 90 é variável e depende da aplicação, da tendência da esteira transportadora 34 se mover transversalmente sobre uma polia e outros fatores. Em algumas aplicações, o sensor de movimento rápido 80 pode prover sinais de saída representando magnítudes diferentes do movimento da esteira que resultam em níveis diferentes de ação. Por exemplo, com a de- tecção de uma primeira magnitude do movimento da esteira transversal, um alarme percep- tível sensor, por exemplo, e alarme audível ou visual ou mensagem de erro pode ser ativado em uma localização dentro do local do usuário 24 chamando atenção para a condição de movimento da esteira transversal. O sensor de movimento rápido 80 pode ser sensível a magnitudes adicionais de movimento da esteira para prover outros alarmes indicando uma condição mais severa, dessa maneira permitindo que o usuário decida qual ação é apropri- ada. Com a detecção de uma grande magnitude de movimento da esteira transportadora, os condicionadores de dados de campo 42 podem produzir um sinal de saída na linha 98 co- mandando o controle da esteira transportadora 44 a parar a esteira transportadora 34. A escolha da tecnologia para o sensor de movimento rápido 80 pode ser determinada em uma base de aplicação por aplicação, e o sensor de movimento rápido 80 pode ser implementa- do usando tecnologias visuais, ultrassônicas, de infravermelho, magnéticas, mecânicas ou outras comercialmente disponíveis.

Um sistema de detecção de rasgo 100 da figura 2 tem sensores 102 na figura 3A que são efetivos para detectar um rasgo na esteira transportadora 34. Um sistema de detec- ção de rasgo exemplar 100 está comercialmente disponível do procurador da presente in- venção como um sistema SENSOR GUARD. Um sistema de detecção de rasgo aplicável é também mostrado e descrito no Pedido de Patente U.S. 11/421.224, depositado em 31 de maio de 2006, intitulado Digital Processor Sensor Loop Detector and Method, e a integridade do qual é, com isto, incorporada por referência aqui.

Uma saída do sistema de detecção de rasgo 100 pode fazer com que os condicio- nadores de dados de campo 42 provejam e liberem na linha 98 fazendo com que o controle da esteira transportadora 44 desligue o acionamento da esteira transportadora 36 e pare a esteira transportadora 34. Além disso, uma saída da detecção de rasgo 100 faz com que os condicionadores de dados de campo 42 tornem disponível um sinal de rasgo da esteira transportadora para o sistema de SCADA 52 e o processador FEP 58 através da chave de rede 46. O sistema de SCADA 52 é efetivo para registrar a posição da esteira transportado- ra 34 no momento que a saída do sistema de detecção de rasgo 100 foi detectada e prover alarme e mensagens de erro apropriadas.

Como mostrado na figura 2, sensores de realimentação e referência 108 podem ser utilizados em subsistemas de leitura diferentes. Com referência à figura 3A, em um exemplo, os sensores de realimentação e referência podem ser um ou mais codificadores óticos 109, 110 que podem ser conectados em polias rotativas respectivas, por exemplo, polia de transmissão 82 e polia traseira 84. As saídas dos codificadores 109, 110 podem representar posição, velocidade e/ou direção angular em uma maneira conhecida. Uma saída do codifi- cador 110 pode ser utilizada para determinar o comprimento e/ou a velocidade linear da es- teira transportadora 34. Com o codificador 110, uma posição atual é determinada pela con- tagem de medições de codificador incrementais a partir de um ponto de referência ou de dado. Como mostrado nas figuras 4A e 4B, um ponto de referência pode ser estabelecido usando uma montagem de magnetos alvo 111. Uma formação linear de discos magnéticos de ferrita 112 é montada em uma base 113 que, por sua vez, é montada transversalmente em uma superfície superior da esteira transportadora 34 e protegida por uma encapsulação protetora 114. A montagem de magneto alvo 111 deve ser pequena o suficiente para evitar conflitos com detectores de metal da esteira transportadora, mas grande o suficiente para detecção precisa. Como mostrado na figura 3A, os magnetos alvo 111 na esteira transpor- tadora móvel 34 são detectados por um sensor de proximidade 116, por exemplo, um sen- sor magnético, à medida que os magnetos 111 se movem além do sensor 116. Com o sen- sor magnético 116 detectando os magnetos alvo 111, um sinal de referência ou dado é pro- vido pelos condicionadores de dados de campo 42, que pode ser usado como um ponto de partida para a medição do comprimento da esteira usando os sinais do codificador 110. Para finalidades de medição do comprimento da esteira, geralmente somente um conjunto de magnetos alvo 111 é utilizado sobre um comprimento de uma esteira transportadora 34. Entretanto, com esteiras transportadoras mais longas, se é desejável obter uma medição de comprimento de esteira mais freqüentemente, múltiplos conjuntos de magnetos alvo 111 podem ser utilizados. Deve ser observado que na medição do comprimento da esteira, o codificador 110 na polia traseira não acionada 84 é usado ao invés do codificador 109 na polia acionada 82, de modo que o deslizamento da esteira não é um fator. Além do que, o sinal de referência ou dado usado para medição do comprimento da esteira pode também ser usado pelos condicionadores de dados de campo 42 para outros cálculos ou medições.

Com referência à figura 2, um sensor de emenda 118 pode também usar os magne- tos alvo 111 mostrados e descritos com relação às figuras 4A, 4B para monitorar o estado de uma emenda da esteira transportadora. Com referência à figura 5, uma esteira transpor- tadora 34 conhecida freqüentemente consiste de duas partes, isto é, a carcaça 120 e cober- turas de topo e base 122, 124, respectivamente. A carcaça 120 é responsável pela tensão da carga e as coberturas 122, 124 transportam o produto sendo transportado e protegem a carcaça 120 contra danos. Nas esteiras transportadoras de alta tensão, a carcaça 120 con- siste de cabos de aço 128 colocados lado a lado e embutidos em um núcleo de borracha 126. Um comprimento fabricado de um único rolo de esteira transportadora pode ser de a- proximadamente 350 metros e esteiras transportadoras mais largas podem ser compreendi- das de múltiplos rolos de esteira transportadora. Com tais esteiras transportadoras mais largas, rolos de esteira transportadora individuais 34a, 34b são emendados juntos e a figura 6 é um esquemático mostrando uma pequena porção de uma emenda. Extremidades dos cabos de aço 128a, 128b, 128c, 128d ficam expostas de uma extremidade 134 do rolo da esteira transportadora 34a e extremidades dos cabos de aço 129a, 129b, 129c, 129d ficam expostas de uma extremidade 132 do rolo da esteira transportadora 34b. As extremidades do cabo de aço 128a-128d e 129a-129d são entrelaçadas e mostradas e um composto de borracha é colocado ao redor dos cabos e curado em uma maneira conhecida. Sobre o comprimento da emenda, o composto de borracha lida com 100% da carga de tensão, en- quanto que no restante do comprimento dos rolos da correia transportadora 34a, 34b, a car- ga de tensão é manipulada pelos cabos de aço 128,129. Se existe uma falha da emenda da correia transportadora, a falha é catastrófica e resulta em custos substanciais na limpeza do material bem como tempo parado do transportador.

Para detectar uma emenda começando a separar, um sensor de emenda 130 (figu- ra 2) pode ser implementado montando formações de magneto alvo 111a, 111b em posi- ções associadas com as extremidades respectivas 134, 132 dos rolos da correia transporta- dora 34a, 34b, respectivamente. Na prática, as formações de magneto alvo 111a, 111b po- dem ser separadas ao longo da emenda por uma distância em uma faixa de aproximada- mente 3,05 - 12,2 metros (10-40 pés). Assumindo que a correia transportadora está se movendo da esquerda para a direita quando vista na figura 6, o sensor magnético 116 (figu- ra 3A) ou um sensor similar pode ser usado para detectar primeiro a formação de magneto alvo 111a e os condicionadores de dados de campo 42 então começam a contar os pulsos de alta resolução do codificador 110 montado na polia traseira não actonada 84. Com o sen- sor magnético 116 lendo a segunda formação de magneto alvo 111b, a contagem acumula- da de pulsos do codificador representa a distância entre as formações do magneto alvo 111 a, 111 b. Durante voltas subsequentes das formações do magneto alvo 111a, 111b além do sensor magnético 116, os condicionadores de dados de campo 42 são capazes de detec- tar pequenas mudanças nas contagens acumuladas subsequentes que representam um alongamento da emenda. Um alongamento da emenda é um precursor para uma falha da emenda. Os condicionadores de dados de campo 42, dessa maneira, proporcionam dados representando um estado da emenda da correia disponível para o sistema de SCADA 52 e/ou FEP 58, que, por sua vez, pode gerar mensagens de erro e alarmes apropriados quan- do uma mudança em uma distância entre as extremidades do rolo 132, 134 é detectada. Os condicionadores de dados de campo 42 podem também proporcionar uma saída na linha 98 fazendo com que a correia transportadora 34 pare com a detecção de uma separação das extremidades do rolo do transportador 132, 134.

O codificador 109 montado na polia de transmissão 82 e o codificador 110 montado na polia não acionada 84 podem ser usados para prover uma indicação de um deslizamento ou escorregamento da correia transportadora 34 com relação à polia de transmissão 82. Se a correia transportadora 34 está deslizando com relação à polia de transmissão 82, a veloci- dade linear da correia transportadora 34 será menor do que a velocidade linear circunferen- cial da polia de transmissão 82. Além do que, a correia transportadora 34 estará acionando a polia não acionada 84 na menor velocidade angular. Portanto, comparando as velocidades angulares medidas pelos codificadores 109, 110, os condicionadores de dados de campo 42 podem prover um sinal de saída digital representando uma diferença entre essas duas velo- cidades angulares, cuja diferença é indicativa do deslizamento da esteira transportadora 34 com relação à polia de transmissão 82. O sistema de SCADA 52 e os condicionadores de dados de campo 42 são capazes de gerar mensagens e/ou alarmes com relação ao desli- zamento da esteira transportadora.

Com referência à figura 2, um sistema de desgaste de esteira 140 pode ser usado para periodicamente amostrar a espessura da esteira, que pode ser usada para análise para guiar serviços operacionais e de manutenção. Como mostrado na figura 3A, um sensor de desgaste de esteira 142, por exemplo, um transmissor de medição a laser de alta precisão, pode ser usado para medir uma mudança na espessura da esteira através do tempo. Em uma modalidade mostrada na figura 3B, o transmissor de medição a laser 142 é montado dentro de um alojamento 184 que, por sua vez, é montado em uma porca corrediça 186 transportada por um parafuso esférico 188. O parafuso 188 é montado com rotação em co- Iunas verticais 189 que são suportadas pelo carro tensor 172 que, por sua vez, suporta com rotação a polia traseira 84. Um atuador 190, por exemplo, um motor de escalonar, gira o parafuso 188 para mover o alojamento 184 e o transmissor de medição a laser 142 trans- versalmente através de uma largura da esteira transportadora 34. Em resposta aos coman- dos do sistema de SCADA 52, os condicionadores de dados de campo 42 são operáveis para comandar o motor 190 para mover o transmissor a laser 142 para qualquer localização transversal desejada através da largura da esteira transportadora 34. Em uma modalidade exemplar, o alojamento para o transmissor de medição a laser 142 tem uma porta móvel 192 e uma ventoinha ou ventilador 194. Antes que um ciclo de leitura de espessura seja iniciado, a porta 192 é aberta e a ventoinha 194 é acionada para criar uma pressão positiva dentro do alojamento 184, dessa maneira protegendo o transmissor de medição a laser 142 impedindo que qualquer sujeira, pó, umidade ou outros contaminantes entrem no alojamen- to. A operação do transdutor de medição a laser 142 e motor de escalonar associado 190 é comandada por um dos condicionadores de dados de campo 42 associados com o trans- missor de medição a laser 142. Em um ciclo de calibragem, o transmissor de medição a laser 142 fica primeiro lo-

calizado em uma posição inicial, por exemplo, além de uma borda lateral 196 da esteira transportadora 34 e perto de uma extremidade da polia traseira 84. O transmissor de medi- ção a laser 142 é então operado para medir a distância para uma circunferência externa 144 da polia traseira 84. Essa medida da distância é identificada como uma referência do rolete e pode ser subseqüentemente usada para determinar a espessura da esteira transportadora 34. Em um ciclo de medição subsequente, o transmissor de medição a laser 142 é posicio- nado em uma localização desejada ao longo da largura da esteira transportadora 34 e medi- ções de distância atual são feitas com relação a uma superfície 200 da esteira transportado- ra móvel 34. Amostras de medidas da distância atual são continuamente tiradas sobre um comprimento selecionado da esteira transportadora 34, por exemplo, 3,05 metros (10 pés), 7,6 metros (25 pés), 30,5 metros (100 pés) ou outro comprimento desejado. Múltiplas medi- ções de distância atual são feitas em uma maneira que é consistente com técnicas de amos- tragem de processamento estatístico conhecidas. O transmissor de medição a laser 142 é então movido para outras localizações espaçadas de maneira aproximadamente igual atra- vés da largura da esteira transportadora e o processo de amostragem é repetido. Deve ser observado que durante o processo de amostragem acima, a esteira transportadora 34 está deslocando transversalmente na polia 84. Portanto, antes de cada vez que o transmissor de medição a laser 142 é comandado para uma nova posição, a saída do sensor de movimento rápido 80 é usada para compensar o movimento transversal da esteira transportadora 34.

A espessura da esteira transportadora é determinada pelos condicionadores de da- dos de campo 42 subtraindo uma medida de distância da distância de referência do rolete. Os condicionadores de dados de campo 42 podem também ser usados para determinar as espessuras máxima e mínima da esteira transportadora através da largura da esteira trans- portadora 34. Deve ser observado que em algumas aplicações, um início de uma separação da emenda, como descrito com relação à figura 6, pode também resultar em uma redução da espessura da esteira e o transmissor de medição a laser 142 pode ser usado para detec- tar ou para confirmar o alongamento de uma emenda. Embora um transmissor de medição a laser 142 seja mostrado como uma modalidade para implementar o sistema de desgaste da esteira 140, em outras modalidades, outros dispositivos, por exemplo, dispositivos ultrassô- nicos, óticos, magnéticos ou de infravermelho, que podem prover medições de distância em uma precisão desejada e durante um tempo de resposta desejado, podem ser usados. Como mostrado na figura 2, um sensor de temperatura 148 pode ser usado para

prover, através dos condicionadores de dados de campo 42, um aviso precoce de pontos quentes térmicos na esteira transportadora 34. Em um cenário de pior caso, os condiciona- dores de dados de campo 42 podem usar um ponto estabelecido de temperatura que é cali- brado para representar a combustão ou um incêndio na esteira transportadora 34. Com a leitura de uma temperatura dessa magnitude, os condicionadores de dados de campo 42 podem prover um sinal de saída na linha 98 fazendo com que o controle da esteira transpor- tadora 44 pare a esteira transportadora 34. Em uma modalidade exemplar, o sensor de tem- peratura 148 pode ser um transmissor de temperatura instantânea de infravermelho 150 mostrado na figura 3A. O transmissor 150 pode ser montado em um alojamento irregular que é provido com uma porta e ventoinha e é operável em uma maneira similar a essa des- crita com relação ao transmissor de medição a laser 142.

Além do que, sensores de temperatura podem ser montados em localizações dife- rentes dependendo da aplicação. Por exemplo, em uma modalidade exemplar, o sensor de temperatura 150 pode ser montado em localizações onde uma temperatura mais alta pode ser razoavelmente esperada devido a uma operação falha. Por exemplo, um sensor de tem- peratura 150 pode ser montado adjacente à esteira transportadora 134 onde ela se estende sobre a polia de transmissão 82. Na eventualidade de deslizamento da esteira transportado- ra com relação à polia de transmissão 82, a temperatura da esteira transportadora 34 au- mentará, o que será detectado pelo sensor de temperatura 150 e processado pelos condi- cionadores de dados de campo 42. Em uma outra modalidade exemplar, um sistema de exame de medição de temperatura 150a usando um scanner de linha de infravermelho é capaz de rapidamente examinar uma largura da esteira transportadora 34 para detectar ob- jetos selecionados e outros problemas. Um tal sistema de exame de medição de temperatu- ra é especialmente aplicável quando a esteira transportadora 34 está transportando um ma- terial combustível, e um tal sistema de exame 150a está comercialmente disponível como um detector de incêndio de transportador de Land Instruments International. Em aplicações adicionais, uma saída de um sensor de temperatura 148 representando uma temperatura excessiva pode ser detectada pelo sistema de SCADA 52 que, por sua vez, é efetivo para automaticamente comandar uma descarga de um supressor de incêndio sob o sensor de temperatura. O sensor de temperatura 148 pode ser qualquer tipo de sensor que seja efetivo para detectar eventos térmicos e prover um sinal apropriado em resposta a esses eventos. Com referência à figura 2, um scanner de volume de esteira 156 pode ser usado

para estimar o peso do material no transportador. Uma implementação do scanner de volu- me de esteira 156 é um dispositivo de medição de distância 160 da figura 3A, por exemplo, um segundo transmissor de medição a laser similar a esse descrito com relação ao trans- missor de medição a laser 142 da figura 3B. Novamente, como previamente descrito, o se- gundo transmissor de medição a laser pode ser montado para examinar de um lado para o outro através de uma largura da esteira transportadora 34 em uma maneira similar a essa descrita com relação ao transmissor de medição a laser 142. O dispositivo 160 é montado para medir a distância em uma direção vertical substancialmente perpendicular ao percurso da esteira indicado na seta 192. Em um ciclo de calibragem, o dispositivo de medição da distância examina uma largura de uma esteira transportadora vazia 34 que proporciona uma referência de dado para um transportador vazio. A seguir, o dispositivo 160 é usado para examinar através de uma largura de uma carga a ser transportada pela esteira transportado- ra 34. Os condicionadores de dados de campo 42 são capazes de determinar a altura e a largura de uma carga na esteira transportadora 34. Os condicionadores de dados de campo 42 também detectam a velocidade da esteira transportadora a partir de uma saída do codifi- cador 110 e dessa forma, são capazes de determinar um comprimento incrementai da estei- ra transportadora 34 que passa o scanner 160 através de um período de tempo. Com esses dados, os condicionadores de dados de campo 42 são capazes de determinar o volume do material na correia transportadora através do comprimento incrementai. O valor de densida- de do material da correia transportadora 34 pode ser manualmente inserido e armazenado no sistema de SCADA 52. Dada a densidade, os condicionadores de dados de campo 42 e/ou o sistema de SCADA 52 pode determinar o peso do material através de um compri- mento da correia transportadora 34.

Como mostrado na figura 2, um sensor adicional pode ser um sensor de exame de correia 162 que é utilizado para determinar a qualidade da correia transportadora. Por e- xemplo, se a correia transportadora 34 é uma correia de material de tecido, o sensor de e- xame da correia 162 pode ser um scanner de raio X. Em uma outra modalidade, se a correia transportadora 34 tem uma construção de núcleo de aço, o sensor de exame da correia 162 pode ser um scanner magnético que detecta núcleos de aço danificados. Tais scanners po- dem medir, por exemplo, relutância diferencial magnetostática, vazamento de fluxo magnéti- co na propriedade magnética ou outra danificada e estão comercialmente disponíveis de Conveyor Belt Technology, Corp. Em qualquer modalidade, em um ciclo de calibragem, o sensor de exame da correia 162 é usado em primeiro lugar para examinar a correia para obter dados da linha de referência. Alternativamente, dados da linha de referência obti- dos examinando uma nova correia podem ser inseridos no sistema de SCADA 52, ou em uma alternativa adicional, uma tabela de valores de linha de referência pode ser inserida no sistema de SCADA 52 que representa condições qualitativas diferentes de uma correia transportadora. A seguir, a correia transportadora sendo usada é examinada com o sensor de exame de correia 162 para prover dados de exame atuais que são comparados com os dados da linha de referência pelos condicionadores de dados de campo 42 ou pelo sistema de SCADA 52. Os resultados da comparação são então usados pelos condicionadores de dados de campo 42 ou sistema de SCADA 52 para determinar o nível de qualidade da cor- reia transportadora sendo atualmente usada, e mensagens e/ou alarmes apropriados são então gerados.

Um adicional dos sensores 38 que pode ser usado para observar a correia trans- portadora 34 é uma câmara 164 que pode ser uma câmara de vídeo analógica ou digital. Uma unidade de captura de vídeo associada 166 pode ser usada para produzir imagens para a chave de rede 45. Dessa maneira, uma pessoa usando um PC 32, 56 em uma locali- zação geográfica remota pode ver a operação da correia transportadora usando a câmara 164. Isso é realizado usando uma interface de entrada/saída de um PC 32, 56 para iniciar comandos para o FEP 58 para pesquisar dados através de uma RTU 54 de um dos dados de processamento dos condicionadores de dados de campo 42 da câmara 164. Imagens digitais da operação da correia transportadora são transferidas através da RTU 54 através da Internet 28 para o FEP 58 e a seguir, do FEP 58 através da Internet 28 para o PC 32, 56 a ser usado.

Um outro dos sensores 38 pode ser um monitor de energia do motor 168 que é fre- qüentemente usado para monitorar mudanças na resistência de rolagem da esteira transpor- tadora. Com uma tal medição, é desejável monitorar a energia produzida pelo motor que é usada para mover a esteira transportadora. Para obter uma tal medição de energia, é co- nhecido aplicar aferidores de tensão em ambos os lados de um acoplamento rígido conec- tando uma caixa de engrenagens do motor em uma polia de transmissão, o que permite somente que as forças de torção verdadeiras sejam medidas.

Um sensor de tensão de esteira 170 é um outro dos sensores 38 que pode ser usa- do. Com referência à figura 3A, a polia traseira 84 é montada com rotação no carro tensor 172 que, por sua vez, percorre sobre trilhos 174. Um peso 176 fica suspenso em uma ex- tremidade de um cabo 178 que tem uma extremidade oposta conectada no carro tensor 172. O peso 176 tem um valor representando uma tensão de esteira desejada e dessa maneira aplica uma força na polia traseira 84 substancialmente igual à tensão desejada da esteira. Além do que, à medida que o comprimento da esteira transportadora 34 muda, por exemplo, se torna mais longo, a força de tensão da esteira constante do peso 176 faz com que o carro 172 se mova ligeiramente para a esquerda como visto na figura 3A, dessa maneira ente- sando qualquer folga da esteira transportadora. Um sensor 180 é posicionado com relação ao carro tensor 174 e é operável para detectar quaisquer mudanças da posição do carro tensor ao longo dos trilhos 174.

Em operação, com referência à figura 1, a operação das esteiras transportadoras 34, 35 no sistema de esteira transportadora 22, bem como esteiras transportadoras no sis- tema de esteira transportadora 40 são geralmente controladas pelo controle de comando da esteira transportadora 25. Os sensores 38,39 são operativos para monitorar vários estados e condições da esteira transportadora como descrito acima. Em algumas aplicações, todos os sensores 38 mostrados e descritos com relação à figura 2 podem ser duplicados para cada uma das esteiras transportadoras 34, 35, enquanto que, em outras aplicações, somen- te selecionados dos sensores 38 podem ser usados com cada uma das esteiras transporta- doras 34, 35. Durante a operação da esteira transportadora, sinais de saída dos sensores 38 são automaticamente amostrados e armazenados pelos condicionadores de dados de campo 42, 43. As entradas dos condicionadores de dados de campo 42, 43 têm condiciona- dores de sinal de entrada apropriados e, no caso de entradas analógicas, conversores de analógico para digital respectivos para prover sinais digitais desejados. Os condicionadores de dados de campo 42 também proporcionam um processamento dos sinais digitais para prover uma saída desejada como descrito acima. Tal processamento pode requerer um condicionador de decodificador de quadratura para processar as saídas do codificador 110, e os condicionadores de dados de campo 42 têm condicionadores de sinal de saída para facilitar uma conexão em uma rede local 74.

As saídas dos condicionadores de dados de campo 42, 43 são críticas ou não críti- cas. Saídas críticas são essas que exigem uma paralisação imediata da correia transporta- dora para minimizar qualquer dano potencial. Como mostrado na modalidade exemplar da figura 2, saídas críticas incluem, mas não são limitadas a, saídas representando um rasgo detectado em uma correia transportadora, uma temperatura detectada que excede um valor de limiar indicativo de um incêndio, um alongamento de emenda detectado que excede um valor de limiar, uma posição de correia transportadora transversal detectada que está além de um valor do limiar e outras saídas indicando que dano na correia transportadora 34 está ocorrendo ou imediatamente iminente. Tais saídas críticas resultam em um sinal em uma linha de saída do condicionador de campo de dados 98 e são efetivas para comandar o con- trole da correia transportadora 44 para terminar a operação dos acionamentos da correia transportadora 36, 37 e parar as correias transportadoras respectivas 34, 35. Dessa manei- ra, com a ocorrência de uma saída crítica, a operação das correias transportadoras 34, 35 é automaticamente terminada pela ação local independente das HMIs 66, 67, FEP 58 ou dos PCs 32, 56. Saídas não críticas dos processadores de dados do campo 42, 43 não resultam

o sistema de SCADA 52 e FEP 58 para análise subsequente.

O FEP 58, as HMIs 66, 67 e os condicionadores de dados de campo 42, 43 são u- nidades de processamento independentemente operando e cada um pode funcionar auto- mática e independentemente na eventualidade de uma falha das outras unidades. Os siste- mas de SCADA 52, 53 nas HMIs 66, 67 respectivas podem automaticamente pesquisar os dados através da chave de rede 46 dos condicionadores de dados de campo 42, 43 e os sistemas de SCADA 52, 53 automaticamente mantêm banco de dados local respectivo 202, 204 dos dados de saída do condicionador de dados de campo associados com sistemas de correia transportadora locais 22, 40. Além disso, os sistemas de SCADA 52, 53 podem tam- bém automaticamente determinar e manter valores estatísticos e tendências históricas para finalidades de controle de qualidade, por exemplo, valores médios dos dados sobre períodos de uma mudança de trabalho e/ou um dia, semana, mês ou outro período desejado. Dessa maneira, com tais dados, pessoas no local do usuário 24 são capazes de otimizar a opera- ção dos sistemas da correia transportadora 22, 40.

O FEP 58 funciona independentemente das HMIs 66, 67. O FEP 58 pode automati- camente, ou em resposta aos comandos dos PCs 32, 56, coletar dados dos condicionadores de dados de campo 42, 43 através de RTUs 54 respectivas em todos os locais do usuário 24, 26 e o FEP 58 automaticamente mantém tabelas de dados 72 representando estados relativamente atuais das condições de operação do sistema da correia transportadora 22. O integrador do banco de dados 70 automaticamente coleta dados das tabelas de dados 72 para inserção em um banco de dados no servidor do banco de dados 68. Dessa maneira, o servidor do banco de dados 68 consolida todos os dados históricos para todos os sistemas de correia transportadora 22, 40 em todos os locais do usuário 24, 26 que podem estar em localizações geograficamente remotas, por exemplo, em continentes diferentes. O FEP 58 pode também automaticamente, ou em resposta a comandos específicos dos PCs 32, 56, pesquisar os dados dos sistemas de SCADA 52, 53 nas HMIs respectivas 66, 67 através das RTU's 54. As RTUs 54 manipulam somente dados atuais e não têm qualquer capacida- de de armazenamento e as RTUs 54 utilizam processamento de exceção, de modo que so- mente dados alterados são encaminhados através das RTUs 54. Pessoas associadas com os PCs 32, 56 podem ficar localizadas em qualquer lugar

do mundo onde exista acesso à Internet 28 e podem acessar qualquer um dos dados sendo mantidos no servidor do banco de dados 68, no sistema de SCADA 52 ou nos condicionado- res de campo de dados 42, 43. Por exemplo, os PCs 32, 56 podem ser usados para auto- maticamente, ou em resposta a entradas do usuário, iniciar comandos através da Internet 28 para o FEP 58 para obter dados do servidor do banco de dados 68 ou pesquisar os dados através das RTUs 54 dos condicionadores de dados de campo 42 ou dos sistemas de SCA- DA 52, 53. Tais dados são então transferidos do FEP 58 para os PCs 32, 56 através da In- ternet 28. Pessoas usando os PCs 32, 56 podem ser pessoas administrativas, de gerencia- mento e manutenção de um usuário que não estão normalmente localizadas em, ou estão temporariamente ausentes de, os locais do usuário 24, 26. Além disso, com o sistema de monitoramento de correia transportadora remoto 20, pessoal de vendas e técnico fora do local de um abastecedor ou fornecedor dos sistemas de correia transportadora 22, 40, pro- vedores de serviço de terceiros fora do local, distribuidores e outras pessoas autorizadas fora do local podem ter acesso a dados de operação históricos e atuais da correia transpor- tadora através de um dos PCs 32, 56.

Além do que, tais pessoas fora do local podem ser capazes de utilizar técnicas de análise de dados e processamento estatístico mais abrangente do que está atualmente dis- ponível. Por exemplo, com o sistema de monitoramento de correia transportadora remoto 20, um fornecedor dos sistemas de correia transportadora 22, 40 é capaz de coletar e arma- zenar dados relacionados com as condições e operações da correia transportadora de um grande número de sistemas de correia transportadora instalados em locais remotos do usu- ário 24, 26 ao redor do mundo. Dessa forma, para cada uma das correias transportadoras sendo monitoradas, dados atuais e históricos podem ser automaticamente rastreados para determinar tendências associadas com, por exemplo, defeitos de cabo e/ou cordão, alon- gamento da emenda, perfis de seção transversal da correia, perfis de temperatura da correi- a, perfis de desgaste da correia ou espessura, tempo de operação da correia, tonelagem transportada da correia e outras condições desejadas da correia transportadora. O sistema de monitoramento da esteira transportadora 20 proporciona um sistema profético e diagnós- tico com base na rede que permite uma coleta abrangente automática e consolidação dos dados relacionados com a saúde da esteira transportadora. Usando as tendências e perfis, manutenção preventiva ou predições de comportamento da esteira podem então ser feitas. Além do que, com uma disponibilidade de mais dados do sistema de monitoramento 20, um fornecedor dos sistemas de esteira transportadora 22, 40 é capaz de executar uma análise mais abrangente do desempenho da esteira transportadora. Uma análise mais abrangente de mais dados atuais e históricos pode também levar a projetos melhorados da esteira transportadora 34 e sistema da esteira transportadora 22 que podem, por sua vez, ajudar a estender ou maximizar a duração operacional da esteira transportadora 34.

Dessa maneira, o sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto 20 pode ser usado para possibilitar e suportar um provedor de serviço de sistema de esteira transportadora que aceita a responsabilidade de manter os sistemas da esteira transporta- dora 22, 25. Com a capacidade de ser capaz de remotamente acessar dados relacionados com condições e operações da esteira transportadora atuais e históricos, um tal provedor de serviço pode ser capaz de mais eficientemente predizer necessidades de serviço e alocar os recursos do serviço. Além do que, com dados de operação e condição da esteira atuais e históricos disponíveis de um grande número de instalações de esteira transportadora, um tal provedor de serviço pode ser mais efetivamente capaz de predizer o desempenho, a confia- bilidade e a duração útil da esteira transportadora. O sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto 20 pode ser usado para possibilitar e suportar um negócio de aluguel de sistema de esteira transportadora, que também deve ser capaz de eficiente e efetivamen- te aceitar a responsabilidade de manter os sistemas da esteira transportadora 22, 25.

A interface do navegador da rede disponível nos PCs 32, 56 mudará dependendo da parte autorizada a acessar os dados. Por exemplo, se o PC 32 está localizado em um departamento de contabilidade do usuário, a interface do navegador da rede no PC 32 será diferente de uma interface de um PC 56 que está localizado com um abastecedor dos sis- temas de esteira transportadora. O usuário finalmente determina quais dados no banco de dados 69 ficam disponíveis para cada um dos PCs 32, 56 alterando as interfaces do nave- gador da rede nos PCs respectivos.

Embora a presente invenção tenha sido ilustrada por uma descrição de várias mo- dalidades e embora essas modalidades tenham sido descritas em detalhes consideráveis, não é a intenção dos requerentes restringir ou de qualquer maneira limitar o escopo das reivindicações anexas a tais detalhes. Vantagens adicionais e modificações serão facilmente evidentes para aqueles versados na técnica. Por exemplo, nas modalidades descritas, os condicionadores de dados de campo 42, 43, RTUs 54 e HMIs 66, 67 são descritos como se comunicando usando um protocolo TCP/IP de rede compatível com uma Ethernet. Em mo- dalidades alternativas, protocolos TCP/IP podem ser usados que são compatíveis com ou- tras redes. Além do que, nas modalidades descritas, a Internet 28 é usada para interligar de maneira sem fio o sistema de computador central de monitoramento 60, os PCs 32, 56 e os locais do usuário 24, 26, entretanto, em modalidades alternativas, outros sistemas de comu- nicação apropriados sem fio ou ligados por fiação podem ser usados.

Nas modalidades descritas, sinais críticos dos sensores 38 são operativos para desligar a esteira transportadora 34 pelos condicionadores de dados de campo produzindo um sinal na linha de paralisação 98. Em outras modalidades, um sinal de paralisação pode ser enviado diretamente de um sensor particular ou sistema para o controle da esteira transportadora 44 para efetuar uma paralisação imediata da esteira transportadora 34. Além do que, nas modalidades descritas, o codificador 110 é preso na polia traseira não acionada 84, entretanto, em outras modalidades, o codificador 110 pode ser preso em qualquer uma das outras polias não acionadas, por exemplo, polias 86, 88 e 90.

Portanto, a invenção nos seus aspectos mais amplos não é limitada aos detalhes específicos do sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto mostrados e descritos. Consequentemente, afastamentos podem ser feitos dos detalhes descritos aqui sem se afastar do espírito e do escopo das reivindicações que seguem.

Claims (20)

1. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto para uso com um sistema de esteira transportadora em uma primeira localização geográfica, o sistema de esteira transportadora CARACTERIZADO pelo fato de ter uma esteira transportadora, um controle de esteira transportadora operável para mover e parar a esteira transportadora e um sistema de leitura de condição de esteira transportadora produzindo primeiros dados representando condições e características de operação da esteira transportadora, o sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto compreendendo: um primeiro computador em uma localização geograficamente remota da primeira localização, o primeiro computador operável para adquirir e armazenar os primeiros dados em um banco de dados e um segundo computador em uma localização geograficamente remota da primeira localização, o segundo computador operável para adquirir e exibir os primeiros dados do banco de dados e determinar outros dados a partir dos primeiros dados representando ten- dências de operação da esteira transportadora.

2. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que também compreende: um sistema de comunicações de dados para transferir os primeiros dados do siste- ma de leitura de condição para o primeiro computador e para também transferir os primeiros dados do primeiro computador para o segundo computador.

3. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de comunicações de dados é a Internet.

4. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro computador está em uma localização geograficamente distante do segundo computador.

5. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma pluralidade de locais do usuário, cada local do usuário compreendendo pelo menos um sistema de esteira transportadora compreendendo uma esteira transportadora, um controle de esteira transportadora operável para mover e parar a esteira transportadora e um sistema de leitura de condição de esteira transportadora produzindo primeiros dados representando condições e características de operação da esteira transpor- tadora e pelo menos uma interface de máquina humana (ΉΜΓ) operável para adquirir, ar- mazenar e exibir os primeiros dados em um primeiro banco de dados e sendo também ope- rável para gerar e exibir dados adicionais representando tendências relacionadas com as condições e características de operação da esteira transportadora, um sistema de comunicações de dados, um sistema de computador em uma localização geograficamente remota dos locais do usuário, o sistema de computador sendo conectável no sistema de comunicações de dados e operável para adquirir e armazenar os primeiros dados em um segundo banco de dados e pelo menos um computador em uma localização geograficamente remota dos locais do usuário e do sistema de computador, o pelo menos um computador sendo conectável no sistema de comunicações de dados e operável para adquirir e exibir os primeiros dados.

6. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de leitura de condição da esteira transportadora compreende: uma pluralidade de sensores operáveis para detectar condições associadas com a esteira transportadora e sua operação e uma pluralidade de condicionadores de dados de campo, cada um dos condiciona- dores de dados de campo sendo conectado em pelo menos um dos sensores, operável para processar sinais do pelo menos um dos sensores e proporcionar dados representando con- dições e características de operação da esteira transportadora.

7. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de sensores detecta pelo menos uma condição selecionada de temperatura, velocidade da esteira transportadora, espessura da esteira transportadora, condição da emenda da esteira transportadora, carga da esteira transportadora, deslizamento da esteira transportadora, movimento transversal da esteira transportadora ou qualquer combinação desses.

8. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de computador é operável para adquirir os primeiros dados do primeiro banco de dados da pelo menos uma HMI.

9. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de computador é operável para adquirir os primeiros dados dos condicionadores de dados de campo.

10. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que um dos condicionadores de dados de campo é responsivo a um sinal do pelo menos um dos sensores e é operável para fazer com que o controle da esteira transportadora pare o transportador independente da HMI e do sistema de computador.

11. Sistema de monitoramento de esteira transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de comunicações de dados é a Internet.

12. Sistema de monitoramento de correia transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a localização do pelo menos um com- putador é uma instalação de um arrendador do pelo menos um sistema de correia transpor- tadora.

13. Sistema de monitoramento de correia transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a localização do pelo menos um com- putador é uma instalação de um provedor de serviço de manutenção do pelo menos um sis- tema de correia transportadora.

14. Sistema de monitoramento de correia transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um da pluralidade de locais do usuário está geograficamente distante de todos os outros locais do usuário.

15. Sistema de monitoramento de correia transportadora remoto, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um da pluralidade dos Ιο- ί 5 cais do usuário compreende um local para manipular um material volumoso.

16. Método para remotamente monitorar uma correia transportadora, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: detectar condições relacionadas com uma correia transportadora operante em uma primeira localização geográfica, gerar, na primeira localização, os primeiros dados em resposta às condições detec- tadas, armazenar os primeiros dados em um primeiro banco de dados na primeira locali- zação geográfica, adquirir os primeiros dados com um primeiro computador em uma segunda Iocali- zação geograficamente remota da primeira localização geográfica, armazenar os primeiros dados em um segundo banco de dados na segunda locali- zação e adquirir os primeiros dados do primeiro computador com um segundo computador em uma localização geograficamente remota da primeira localização e da segunda Iocaliza- ção, o segundo computador operável para armazenar e exibir os primeiros dados.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o método também compreende: produzir os primeiros dados com condicionadores de dados de campo em resposta à leitura, os primeiros dados representando condições e características de operação da cor- reia transportadora, adquirir os primeiros dados com uma interface de máquina humana (ΉΜΓ) na pri- meira localização geográfica, a HMI operável para pesquisar os condicionadores de dados de campo e transferir os primeiros dados dos condicionadores de dados de campo para o primeiro banco de dados através de uma rede local e exibir com a HMI os primeiros dados e dados adicionais representando tendências relacionadas com as condições e características de operação da correia transportadora.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que adquirir os primeiros dados com o primeiro computador também compreende: pesquisar os condicionadores de dados de campo com o primeiro computador; e transferir os primeiros dados dos condicionadores de dados de campo para o pri- meiro computador através da Internet.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que adquirir os primeiros dados com o segundo computador também compreende transferir os primeiros dados do primeiro computador para o segundo computador usando uma conexão da Internet.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que adquirir o segundo computador é em uma instalação de um de um arrendador e um prove- dor de serviço de manutenção da correia transportadora.