CN104670842A - 矿用皮带运输机巡检机器人控制系统和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用皮带运输机巡检机器人控制系统和控制方法，该控制系统由PLC控制箱和巡检机器人装置构成，PLC控制箱包括：西门子S7-200CN系列PLC、轴编码器、PC显示器、防爆开关、停车开关、过卷限位开关；巡检机器人装置包括：机器人本体、音频传感器、烟雾传感器、红外温度传感器一、红外温度传感器二、摄像机一、摄像机二、摄像机三。PLC控制箱通过系统控制软件实现对皮带机巡检机器人的控制，该控制系统可实时采集皮带运输机运行中的各种数据信息，及时发现皮带运输机工作过程中产生的问题，发现故障时及时报警处理，为皮带运输机安全生产提供了保障。

Description

矿用皮带运输机巡检机器人控制系统和控制方法
技术领域
本发明涉及设备运行状态监测领域，具体的说是一种矿用皮带运输机巡检机器人控制系统和控制方法。
背景技术
在煤炭生产过程中，皮带运输机作为重要的煤炭运输设备，应用十分广泛，然而在皮带运输机运行过程中，容易发生托辊损坏、皮带断裂、纵撕、跑偏等事故，造成设备甚至人员的重大损失。由于皮带运输机的工作环境恶劣、照明差，不利于巡检人员巡视和及时发现问题。因此，利用矿用皮带运输机巡检机器人，代替巡检人员完成对皮带运输机运行状态的监测非常必要，如何利用皮带运输机巡检机器人对皮带运输机工作中的各种数据进行采集及监控，是本发明专利研究和解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为矿用皮带运输机巡检机器人提供一种控制系统和控制方法，利用皮带运输机巡检机器人装置，实时采集皮带运输机运行中的各种数据信息，及时发现皮带运输机工作过程中产生的问题，发现故障时及时报警处理，为皮带运输机安全生产提供保障。
本发明采用的技术方案是：一种矿用皮带运输机巡检机器人控制系统和控制方法，其特征在于：该控制系统由PLC控制箱和皮带运输机巡检机器人装置构成，PLC控制箱包括：西门子S7-200CN系列PLC、轴编码器、PC显示器、防爆开关、停车开关、过卷限位开关；皮带运输机巡检机器人装置包括：机器人本体、音频传感器、烟雾传感器、红外温度传感器一、红外温度传感器二、摄像机一、摄像机二、摄像机三。
音频传感器、烟雾传感器、红外温度传感器以及摄像机安装在机器人本体上，负责采集皮带机工作环境中的声音、烟雾、温度以及视频图像信号，其输出的数据信息被编码压缩后，通过无线通讯的方式传送到PLC控制箱；轴编码器、防爆开关、停车开关和过卷限位开关的信号通过输入/输出接口与PLC相连，PLC与PC显示器通过工业以太网方式相连。
所述PLC控制箱通过系统控制软件实现皮带运输机巡检机器人系统的控制功能，系统控制软件采用模块化程序设计且包括：音视频控制程序模块、机器人本体牵引系统控制程序模块、皮带机运行控制程序模块和中断程序模块。
所述音视频控制程序模块包括录像、静音、图像切换、PC关机/重启、摄像机前转和后转功能。录像功能控制机器人本体采集现场的图像和声音并存储到硬盘指定路径文件；静音功能控制机器人本体采集的现场声音的播放；图像切换功能控制三路视频图像的显示；PC关机/重启功能控制显示界面系统的关机和重启；摄像机前、后转功能控制机器人本体的第三路摄像机的视频采集角度。
所述机器人本体牵引系统控制程序模块用来控制牵引系统带动机器人本体运行，实现皮带机沿线的往复巡检，采集现场数据。
所述皮带机运行控制程序模块完成控制皮带机的运行，当采集现场的温度或者烟雾数据超限报警时，紧急控制皮带机停车，也可手动控制皮带机急停。
所述中断程序模块通过采集轴编码器转动方向，实时获取机器人本体的实际运行方向。
本发明还提供一种矿用皮带运输机巡检机器人控制系统的控制方法，具体步骤如下：
步骤一：首先初始化各寄存器，进行中断参数设置，设置时基中断并使能，关联中断程序，初始化高速计数器和以太网模块；
步骤二：进行输入信号的采集，将采集到的各输入信号读取到过程映像输入寄存器中；
步骤三：根据输入信号的不同转入相应功能的程序模块。
步骤四：执行完各部分功能程序模块后，刷新过程映像输出寄存器，输出结果；
步骤五：判断PLC是否停止运行，如果PLC停止运行，则程序退出；否则，返回到步骤二进行输入信号的采集，并循环执行以上步骤。
在程序循环执行的任意点，当定时时间到，则触发中断，执行关联中断程序，通过采集轴编码器转动方向，实时获取机器人本体的实际运行方向。
步骤三中所述的功能程序模块包括：音视频控制程序模块、机器人本体牵引系统控制程序模块、皮带机运行控制程序模块。
本发明提供的技术方案产生的有益效果是：矿用皮带机巡检机器人控制系统配置了多路传感器，对各路传感器输入信号进行分析判断，进而给出相应的开车、停车控制和报警信号，保证机器人本体牵引系统的安全可靠运行。当机器人本体采集的烟雾浓度、温度超过程序中设定的烟雾和温度保护时，系统输出皮带机控制保护信号，紧急停车，防止事故进一步扩大，保证皮带机的安全运行。
附图说明
图1是矿用皮带运输机巡检机器人控制系统组成示意图。
图2是矿用皮带运输机巡检机器人控制程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
图1是矿用皮带运输机巡检机器人控制系统组成示意图。矿用皮带运输机巡检机器人控制系统主要由PLC控制箱和皮带运输机巡检机器人装置构成，PLC控制箱包括：西门子S7-200CN系列PLC、轴编码器、PC显示器、防爆开关、停车开关、过卷限位开关；皮带运输机巡检机器人装置包括：机器人本体、音频传感器、烟雾传感器、红外温度传感器一、红外温度传感器二、摄像机一、摄像机二和摄像机三。
音频传感器、烟雾传感器、红外温度传感器以及摄像机安装在机器人本体上，负责采集皮带机工作环境中的声音、烟雾、温度以及视频图像信号，其输出的数据信息被压缩后，通过无线通讯的方式传送到PLC控制箱；轴编码器、防爆开关、停车开关和过卷限位开关的信号通过输入/输出接口与PLC相连，PLC与PC显示器通过工业以太网方式相连。
所述PLC控制箱通过系统控制软件实现皮带运输机巡检机器人系统的控制功能，系统控制软件采用模块化程序设计且包括：音视频控制程序模块、机器人本体牵引系统控制程序模块、皮带机运行控制程序模块和中断程序模块。
所述音视频控制程序模块包括录像、静音、图像切换、PC关机/重启、摄像机前转和后转功能。
录像功能控制机器人本体采集现场的图像和声音并存储到硬盘指定路径文件，静音功能控制机器人本体采集的现场声音的播放。
图像切换功能控制三路视频图像的显示，程序中标志VW3036=0时同时显示三路图像，标志VW3036=1、2、3时对应显示放大后的摄像机一、摄像机二、摄像机三采集的视频图像。
PC关机/重启功能控制显示界面系统的关机和重启。系统上电自动进入显示界面，按下PC关机/重启控制按钮，关闭界面，系统退出；再次按下PC关机/重启按钮，PC断电，2s后恢复上电，重启进入显示界面。
摄像机前、后转功能控制机器人本体上的摄像机三的视频采集角度。前转、后转两控制信号之间互相闭锁，摄像机前转信号发出后，摄像机后转信号不能再发出，直到取消摄像机前转信号，如果4s内，摄像机没有前转状态反馈，则摄像机前转控制信号自动取消。摄像机后转信号同理亦然。摄像机视频角度可前转、后转各60度，共120度的范围。
所述机器人本体牵引系统控制程序模块用来控制牵引系统带动机器人本体前行、后行，实现皮带机沿线的往复运行，采集现场数据。前行、后行两控制信号之间互相闭锁，如果系统前行运行中按下后行按钮，将导致系统反向闭锁，紧急停车，只能复位闭锁信号后，重新启动运行系统。系统后行中按下前行按钮，也是同样道理。
所述皮带机运行控制程序模块完成控制皮带机的运行，当采集现场的温度或者烟雾数据超限报警时，紧急控制皮带机停车，也可手动控制皮带机急停。
为保证系统的安全运行，系统配置了多路传感器，以及轴编码器、过卷限位开关、防爆开关、停车开关，并设有相应的信号输入分析报警程序，如张紧故障、错向保护、电机过流、电机堵转、上、下限位过卷保护等，任一保护信号报警，都将导致运行系统急停；只有排除故障后，按下事故复位按钮，清除故障信号，方可重新启动系统运行。
所述中断程序模块通过采集轴编码器转动方向，实时获取机器人本体的实际运行方向。
本发明还提供一种矿用皮带运输机巡检机器人控制系统的控制方法，图2为矿用皮带运输机巡检机器人控制程序流程图。
系统上电运行后，执行机器人控制程序，具体步骤如下：
步骤一：首先初始化各寄存器，进行中断参数设置，设置时基中断并使能，关联中断程序，初始化高速计数器和以太网模块；
步骤二：进行输入信号的采集，将采集到的各输入信号读取到过程映像输入寄存器中，
步骤三：根据输入信号的不同转入相应功能的程序模块。
步骤四：执行完各部分功能程序模块后，刷新过程映像输出寄存器，输出结果。
步骤五：判断PLC是否停止运行，如果PLC停止运行，则程序退出，否则，返回到步骤二进行输入信号的采集，并循环执行以上步骤。
在程序循环执行的任意点，当定时时间到，则触发中断，执行关联中断程序，通过采集轴编码器转动方向，实时获取机器人本体的实际运行方向。
步骤三中所述的功能程序模块包括：音视频控制程序模块、机器人本体牵引系统控制程序模块、皮带机运行控制程序模块。
所述音视频控制程序模块包括录像、静音、图像切换、PC关机/重启、摄像机前转和后转功能。录像功能控制机器人本体采集现场的图像和声音并存储到硬盘指定路径文件，静音功能控制机器人本体采集的现场声音的播放。图像切换功能控制三路视频图像的显示。PC关机/重启功能控制显示界面系统的关机和重启。摄像机前、后转功能控制机器人本体的第三路摄像机的视频采集角度。
所述机器人本体牵引系统控制程序模块用来控制牵引系统带动机器人本体运行，实现皮带机沿线的往复巡检，采集现场数据。
所述皮带机运行控制程序模块完成控制皮带机的运行，当采集现场的红外温度或者烟雾数据报警时，紧急控制皮带机停车，也可手动控制皮带机急停。
本发明所述并不限于具体实施方式所述的实施例，只要是本领域技术人员根据本发明方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新及保护的范围。

Claims (4)

1.一种矿用皮带运输机巡检机器人控制系统，其特征在于：该控制系统由PLC控制箱和皮带运输机巡检机器人装置构成，PLC控制箱包括：西门子S7-200CN系列PLC、轴编码器、PC显示器、防爆开关、停车开关、过卷限位开关；皮带运输机巡检机器人装置包括：机器人本体、音频传感器、烟雾传感器、红外温度传感器一、红外温度传感器二、摄像机一、摄像机二、摄像机三；音频传感器、烟雾传感器、红外温度传感器以及摄像机安装在机器人本体上，负责采集皮带机工作环境中的声音、烟雾、温度以及视频图像信号，其输出的数据信息被编码压缩后，通过无线通讯的方式传送到PLC控制箱；轴编码器、防爆开关、停车开关和过卷限位开关的信号通过输入/输出接口与PLC相连，PLC与PC显示器通过工业以太网方式相连。
2.如权利要求1所述的矿用皮带运输机巡检机器人控制系统，其特征在于所述PLC控制箱通过系统控制软件实现皮带运输机巡检机器人系统的控制功能，系统控制软件采用模块化程序设计且包括：音视频控制程序模块、机器人本体牵引系统控制程序模块、皮带机运行控制程序模块和中断程序模块；所述音视频控制程序模块包括录像、静音、图像切换、PC关机/重启、摄像机前转和后转功能。
3.一种权利要求1所述矿用皮带运输机巡检机器人控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：首先初始化各寄存器，进行中断参数设置，设置时基中断并使能，关联中断程序，初始化高速计数器和以太网模块；
步骤二：进行输入信号的采集，将采集到的各输入信号读取到过程映像输入寄存器中；
步骤三：根据输入信号的不同转入相应功能的程序模块；
步骤四：执行完各部分功能程序模块后，刷新过程映像输出寄存器，输出结果；
步骤五：判断PLC是否停止运行，如果PLC停止运行，则程序退出；否则，返回到步骤二进行输入信号的采集，并循环执行以上步骤。
4.如权利要求3所述的矿用皮带运输机巡检机器人控制系统的控制方法，其特征在于，在程序循环执行的任意点，当定时时间到，则触发中断，执行关联中断程序，通过采集轴编码器转动方向，实时获取机器人本体的实际运行方向。
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