CN102311029B - 一种主井提升机重载下放检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

一种主井提升机重载下放检测方法及检测装置，属于一种提升机下放检测方法及检测装置。主井提升机重载下放检测装置包括检测电路、转矩检测处理器和控制处理电路，检测电路的输出端与转矩检测处理器的输入端连接，转矩检测处理器的输出端与控制处理电路的输入端连接；检测电路主要检测电机的转速和转矩，并经过光电隔离后输出到转矩检测处理器电路；在转矩处理器中对转矩信号处理后得到负载转矩；负载转矩信号输出至控制处理电路，控制处理电路对负载转矩信号进行处理后获得相关逻辑控制信号输出。优点：本装置采用转矩检测的方法来实现主井提升机重载下放检测，与现有的技术相比，不仅精度高，而且结构简单、操作方便，对不同型号的提升机都适用。

Description

一种主井提升机重载下放检测方法及检测装置

技术领域

本发明涉及一种提升机检测方法及检测装置，尤其是涉及一种主井提升机重载下放检测方法及检测装置。

背景技术

矿井提升机重载下放所引起的过卷和过速事故，是危害矿井安全生产的一类重要因素，过卷事故的危害是很大的，当缓冲装置未能将失控上冲的罐笼制动停止时，井上防撞梁必须将罐笼挡住，否则罐笼冲击天轮、井架等关键设施，其后果不堪设想。因此在矿井提升系统中采取了多种重载检测保护措施，来避免此类事故的发生。目前国内采用的措施主要从系统的外围设备入手，设置系统外围设备监测报警装置。如在定量仓上框增加支撑点，来平衡2个定量仓之间的相互影响；拓宽装载溜道防止堵塞；安装X射线箕斗监测装置等。虽然这类措施原理简单，成本低，但是其本身存在着缺点，精确度不够高，而且不同型号的提升机安装外围设备需要不同的改造方案，这对企业又造成了经济负担。

发明内容

本发明的目的是要提供一种结构简单、易操作、检测精度高、可靠性强的主井提升机重载下放检测方法及检测装置。

本发明的目的是这样实现的：主井提升机重载下放检测装置包括转矩和转速检测电路、转矩检测处理器和控制处理电路，转矩和转速检测电路的输出端与转矩检测处理器的输入端连接，转矩检测处理器的输出端与控制处理电路的输入端连接。

所述的转矩和转速检测电路包括：主井提升机、转矩转速传感器、第一光电隔离电路、第二光电隔离电路，转矩转速传感器连接在主井提升机的转子上，转矩转速传感器分别通过第一光电隔离电路和第二光电隔离电路与转矩检测处理器连接。

所述的转矩和转速检测处理器由转矩给定，微分器，第一减法器、第二减法器，标幺化环节组成；主井提升机的转矩信号和转速信号分别送入第一减法器和微分器，第一减法器的另一输入量是转矩给定；第一减法器将这两个输入量作减法，检测转矩与预给转矩的差值连接第二减法器，转速信号通过微分器连接标幺化环节，标幺化环节输出也连接到第二减法器，经过减法运算，最后得到的信号即为负载转矩信号X1。

所述的控制处理电路包括比较电路、定时器电路、RS触发器电路、单片机、电源电路、时钟电路、复位电路和JTAG接口电路；负载转矩信号X1连接比较电路的2脚，转矩设定值连接比较电路的3脚，6脚作为比较电路的输出；比较电路的6脚与定时器电路的输入端连接；定时器电路的输出连接RS触发器电路的输入，RS触发器电路的复位端连接故障复位R1，RS触发器的输出连接单片机。

本发明的重载下放检测方法：将转矩检测电路、速度检测电路安装在主井提升机的转子上，测出提升机转子的转矩和转速，经过光电隔离电路之后，输入至转矩和转速检测处理器环节；检测处理环节包括减法器电路、微分电路、标幺化模块；转矩检测值和预给转矩模块的值连接减法器的输入；速度检测器检测出速度后，输入到微分模块得到了加速度；为了较好的与其他模块兼容，得到的加速度经过标幺化模块标幺后与第一减法器的输出连接到第二减法器的输入端；第二减法器的输出与设定的值接入比较器的两个输入端，比较器对输入的值比较并输出至延时触发环节，延时触发器的输出连接至单片机处理单元；单片机处理器电路中的电源电路为单片机提供工作电压，其中EC2为输出滤波电容；时钟电路的12MHz有源晶振两端分别连接到连接单片机的XTAL1和XTAL2管脚，晶振两端还分别连接C1、C2后接地；复位电路用于上电复位；JTAG接口电路的1、7、9号端子分别与单片机的P1.5、P1.7、P1.6相连，5号与端子单片机的RST管脚相连。

 [0009] 有益效果：由于采用了上述方案，与主井提升机电机的转子连接的转矩转速传感器为转矩检测电路和速度检测电路；与单片机相连接的光电隔离电路、时钟电路、复位电路、JTAG接口电路、与单片机相连接的电源电路组成。与主井提升机转子相连的转矩检测电路和速度检测电路分别用于检测转子侧输出的转矩和速度，并将其转化为弱电信号。转矩检测电路和速度检测电路的输出分别接有光电隔离电路，光电隔离电路用于将转矩检测电路和速度检测电路检测的信号送入处理电路进行数据处理的主处理电路，主处理电路包括单片机、与单片机相连接的电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG接口电路。结构简单、易操作、检测精度高、可靠性强，达到了本发明的目的。

优点：本装置采用转矩检测的方法来实现主井提升机重载下放检测，与现有的技术相比，不仅精度高，而且结构简单、操作方便，对不同型号的提升机都适用。

附图说明

图1是系统结构框图。

图2是检测电路原理结构框图。

图3是转矩检测处理结构框图。

图4是控制处理电路原理结构框图。

图5是主处理器的电路原理图。

图中，U1、主井提升机；U2、转矩转速传感器；U3、第一光电隔离电路；U4、第二光电隔离电路；U7、转矩给定；U8、微分器；U9、第一减法器； U10、标幺化环节；U11、第二减法器；U12、比较电路；U13、定时器电路；U14、RS触发器电路；U15、单片机；U16、电源电路；U17、时钟电路；U18复位电路；U19、JTAG接口电路。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1：主井提升机重载下放检测装置包括检测电路、转矩检测处理器和控制处理电路，检测电路的输出端与转矩检测处理器的输入端连接，转矩检测处理器的输出端与控制处理电路的输入端连接；检测电路主要检测电机的转速和转矩，并经过光电隔离后输出到转矩检测处理器电路；在转矩处理器中对转矩信号处理后得到负载转矩；负载转矩信号输出至控制处理电路，控制处理电路对负载转矩信号进行处理后获得相关逻辑控制信号输出。

所述的转矩和转速检测电路包括：主井提升机U1、转矩转速传感器U2、第一光电隔离电路U3、第二光电隔离电路U4，转矩转速传感器连接在主井提升机的转子上，转矩转速传感器分别通过第一光电隔离电路和第二光电隔离电路与转矩和转速检测处理器连接。[0019] 所述的转矩和转速检测处理器由转矩给定U7，微分器U8，第一减法器U9、第二减法器U11，标幺化环节U10组成；主井提升机的转矩信号U5和转速信号U6分别送入第一减法器U9和微分器U8，第一减法器U9的另一输入量是转矩给定U7；第一减法器U9将这两个输入量作减法，检测转矩与预给转矩的差值连接第二减法器U11，转速信号U6通过微分器U8后转化为加速度信号，连接标幺化环节U10，标幺化环节U10负责质量和加速度的匹配，其输出也连接到第二减法器U11，经过减法运算，最后得到的信号即为负载转矩信号X1。

所述的控制处理电路包括比较电路U12、定时器电路U13、RS触发器电路U14、单片机U15、电源电路U16、时钟电路U17、复位电路U18和JTAG接口电路U19；负载转矩信号X1连接比较电路U12的2脚，转矩设定值连接比较电路U12的3脚，6脚作为比较电路的输出；一旦检测到重载信号，比较电路U12的6脚输出高电平信号，输出至定时器电路，定时器电路起到准确延时的作用，一旦延时到了设定值，则输出高电平；定时器电路的输出连接RS触发器电路U14的输入，RS触发器电路U14的复位端连接故障复位R1，RS触发器的输出发出禁止装载和报警信号，通过监控画面显示其故障。

本发明的重载下放检测方法：将转矩检测电路、速度检测电路安装在主井提升机的转子上，测出提升机转子的转矩和转速，经过光电隔离电路之后，输入至转矩和转速检测处理器环节；检测处理环节包括减法器电路、微分电路、标幺化模块；转矩检测值和预给转矩模块的值连接减法器的输入；速度检测器检测出速度后，输入到微分模块得到了加速度；为了较好的与其他模块兼容，得到的加速度经过标幺化模块标幺后与第一减法器的输出连接到第二减法器的输入端；第二减法器的输出与设定的值接入比较器的两个输入端，比较器对输入的值比较并输出至延时触发环节，延时触发器的输出连接至单片机处理单元；单片机处理器电路中的电源电路为单片机提供工作电压，其中EC2为输出滤波电容；时钟电路的12MHz有源晶振两端分别连接到连接单片机的XTAL1和XTAL2管脚，晶振两端还分别连接C1、C2后接地；复位电路用于上电复位；JTAG接口电路的1、7、9号端子分别与单片机的P1.5、P1.7、P1.6相连，5号与端子单片机的RST管脚相连。

在图1中，系统由转矩和转速检测电路，转矩检测电路和控制处理电路构成。转矩和转速检测电路的功能是检测电机的转速和转矩。为了保护控制电路，在信号输出端采用光电隔离。转速和转矩信号经光电隔离后输入至转矩和转速检测处理器电路。转矩和转速检测处理器电路的功能是处理传感器输入的转矩信号并输入控制处理电路。控制处理电路的功能是根据获得的转矩信号经过逻辑处理后将控制信号输出。

在图2中，电路主要由转矩转速传感器U2，第一光电隔离电路U3、第二光电隔离电路U4，转矩信号U5、转速信号U6组成。转矩转速传感器U2采用的是JN338数字式转矩转速传感器，利用该传感器可实现转矩、转速及轴功率的多参数输出，转矩转速传感器U2测出主井提升机U1的转矩和转速，分别送入光电隔离电路U3、U4，光电隔离电路U3、U4采用的是6N137型光耦隔离芯片，光电隔离电路U3、U4输出转矩信号U5和转速信号U6。

在图3中，转矩和转速检测电路主要由微分器U8，第一减法器U9、第二减法器U11，标幺化环节U10组成。转矩和转速检测电路输出的转矩信号U5和转速信号U6，分别送入第一减法器U9和微分器U8，第一减法器U9的另一输入量是转矩给定U7，第一减法器U9将这两个输入量作减法，检测转矩与预给转矩的差值连接第二减法器U11，转速信号U6通过微分器U8后转化为加速度信号，连接标幺化环节U10，标幺化环节U10负责质量和加速度的匹配，其输出也连接到第二减法器U11，再经过一次减法运算，最后得到的信号即为负载转矩信号x1。

 [0025] 在图4中，控制处理电路包括比较电路U12、定时器电路U13、RS触发器U14、单片机U15、电源电路U16、时钟电路U17、复位电路U18和JTAG接口电路U19。负载转矩信号x1连接比较电路U12的2脚，转矩设定这连接比较电路U12的3脚，6脚作为比较器的输出。当系统处于重载运行时，比较电路U12的6脚输出高电平信号。定时器电路接收到高电平信号后，开始延时，当到达设定值后输出高电平。触发器U14的输入为RS触发器的输出，RS触发器的输出连接单片机U15。单片机U15接收到信号后通过逻辑运算后输出控制信号。

在图5中，主处理器电路主要由单片机U15、电源电路U16、时钟电路U17、复位电路U18、JTAG接口电路U19组成。其中单片机U15采用的是ATMEL公司的AT89S51芯片，电源电路U16采用的是三端稳压集成电路7805，时钟电路U17采用的是12MHz有源晶振，复位电路U18采用的是RC复位电路。电源电路U16为单片机U15提供5V的电压，其中EC2为输出滤波电容。时钟电路U17的12MHz有源晶振两端分别连接到连接单片机U15的XTAL1和XTAL2管脚，晶振两端还分别连接C1、C2后接地。复位电路U18用于上电复位，当S1断开时，电源通过RC充电，此时RST为低电平，当S1闭合时，RST与电源相连，RST为高电平，即可实现上电复位。JTAG接口电路U19的1、7、9号端子分别与单片机U15的P1.5、P1.7、P1.6相连，5号与端子单片机U15的RST管脚相连。JTAG接口电路U9可以实现分析设置断点并进行硬件实时调试功能。

本发明重载下放的检测方法：当系统发生重载下放现象时，采用新型的转矩转速传感器测得电机的转速和转矩的值，对其进行数学处理后，得到的负载转矩信号x1，可以真实的反应此时的重载现象，对此时的负载转矩信号x1进行判断、处理，精度高、可靠性强。

Claims (1)

1.一种主井提升机重载下放检测装置，其特征是：主井提升机重载下放检测装置包括检测电路、转矩和转速检测处理器和控制处理电路，检测电路的输出端与转矩和转速检测处理器的输入端连接，转矩和转速检测处理器的输出端与控制处理电路的输入端连接；

所述的检测电路包括：主井提升机、转矩转速传感器、第一光电隔离电路、第二光电隔离电路，转矩转速传感器连接在主井提升机的转子上，转矩转速传感器分别通过第一光电隔离电路和第二光电隔离电路与转矩和转速检测处理器连接；

所述的转矩和转速检测处理器由微分器、第一减法器、第二减法器，标幺化环节组成；主井提升机的转矩信号和转速信号分别送入第一减法器和微分器，第一减法器的另一输入量是转矩给定；第一减法器将这两个输入量作减法，检测转矩与预给转矩的差值连接第二减法器，转速信号通过微分器连接标幺化环节，标幺化环节输出也连接到第二减法器，经过减法运算，最后得到的信号即为负载转矩信号X1；

所述的控制处理电路包括比较电路、定时器电路、RS触发器电路、单片机、电源电路、时钟电路、复位电路和JTAG接口电路；负载转矩信号X1连接比较电路的2脚，转矩设定值连接比较电路的3脚，6脚作为比较电路的输出；比较电路的6脚与定时器电路的输入端连接；定时器电路的输出连接RS触发器电路的输入，RS触发器电路的复位端连接故障复位R1，RS触发器的输出连接单片机。

2、一种使用权利要求1所述的主井提升机重载下放检测装置对主井提升机重载下放进行检测的方法，其特征是：将转矩转速传感器安装在主井提升机的转子上，测出提升机转子的转矩和转速，经过光电隔离电路之后，输入至转矩和转速检测处理器；转矩和转速检测处理器包括减法器、微分器、标幺化环节；转矩检测值和转矩给定值连接第一减法器的输入；速度检测值输入到微分器得到了加速度；为了较好的与其他模块兼容，得到的加速度经过标幺化环节标幺后与第一减法器的输出连接到第二减法器的输入端；第二减法器的输出与转矩设定值接入比较电路的两个输入端，比较电路对输入的值比较并输出至定时器电路延时后经由RS触发器电路输出连接至单片机处理器电路；单片机处理器电路中的电源电路为单片机提供工作电压，其中EC2为输出滤波电容；时钟电路的12MHz有源晶振两端分别连接到单片机的XTAL1和XTAL2管脚，晶振两端还分别连接C1、C2后接地；复位电路用于上电复位；JTAG接口电路的1、7、9号端子分别与单片机的P1.5、P1.7、P1.6相连，5号与单片机的RST管脚相连。

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