CN1049700A - 斜井绞车及挡车器微机安全监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的斜井绞车及挡车器微机安全监控 方法的特点是能综合检测绞车和挡车器的多种参数， 并利用计算机进行多参数处理，驱动执行继电器控制 绞车及挡车器系统的安全运行，实现了绞车和挡车器 结合的多参数智能控制。此外，还具有电路简单，省 去了常用的复杂判向电路，抗干扰性强，采用了光电 隔离电路，可避免强干扰串入影响。

Description

本发明属于一种用多个传感器检测，用计算机做多参数处理和控制的斜井绞车及挡车器微机安全监控方法。

斜井绞车是煤矿的重要设备之一，为了提高斜井运输安全，必须在斜井轨道上设置多道挡车器，以避免发生跑车等严重事故。据统计我国每年在斜井轨道发生的跑车事故占总斜井运输事故的30%以上。目前使用的控制装置都是单一的挡车器控制或单一的提升绞车后备控制，其缺点是没有将挡车器和绞车的各种参数综合起来考虑，因而保护范围小，控制效果不好。另外现行的控制装置中对于运行方向的判别都采用比较复杂的判向电路。盐城煤研所设计的斜井防滑车用常开门式安全门就是典型的单一挡车器控制装置，它是在斜井轨道上挡车器上方20m左右安装光电检测探头，检测到矿车发生跑车时安全门立即关闭，但这种挡车的保护范围受到限制，如矿车在距安全门20m之内发生跑车就得不到保护，若设置多道挡车器则需要配备多套电路。另外，《煤矿安全规程》要求采用常闭式挡车器。

本发明的目的是提供一种能综合检测绞车和挡车器的各种参数，并利用计算机做多参数综合分析和控制的斜井绞车及常闭式挡车器微机安全监控方法。本发明的设计方案如下：

采用了绞车高速轴上同步运转的感应体和感应体旁边设置的两只接近开关构成的判别方向速度传感器。该传感器输出的两组不同相位的脉冲，经光电隔离输入板输入计算机，由计算机对这两组不同相位的脉冲进行处理后确定出矿车的运行方向并使显示灯显示;计算机对该传感器输入的脉冲信号计数可计算出矿车的运行速度并由数码管显示。

采用了与深度指示器指针同步动作的并排接近开关和作为感应体-的位置编码板构成的矿车位置传感器。位置编码板上具有感应体1和感应体2，各挡车器位置编码板的感应体1设置在同一码道的上半码道或下半码道，不同挡车器的位置编码板的感应体2所在码道不同。矿车位置传感器的输出信号经光电隔离输入板输入计算机。计算机根据矿车位置传感器中对应感应体1的接近开关输出信号判断矿车相对挡车器的位置，若感应体1设置在上半码道，则输出高电位表示矿车处于挡车器上方，输出低电位表示矿车处于挡车器下方，若感应体1设置在下半码道，则情况正好相反。计算机根据感应体2所处哪一码道的接近开关输出的高电位，可判断出矿车此时靠近哪个挡车器。当计算机检测到感应体2对应的并排接近开关的输出信号时，计算机开始对绞车参数传感器的输入脉冲计数，算出矿车距该挡车器的实际位置，由数码管显示，同时再根据算出的矿车速度，确定矿车距挡车器多大距离时打开挡车器，该距离的计算公式是S＝S_O+V_t挡（S_O为保险距离，V为矿车速度，_t挡为打开挡车器所需的时间）。计算机根据矿车速度和矿车距挡车器距离这两个因素确定何时打开挡车器。矿车速度快就早打开，矿车速度慢就晚打开，从而最大限度地避免了由于过早打开挡车器后发生的跑车事故，一旦矿车距挡车器的距离等于S时，计算机驱动继电器控制挡车器电机电源，使电机正转打开挡车器，然后由挡车器传感器向计算机输入一信号，表示该挡车器已打开，再由计算机控制继电器，停止给该挡车器送电，同样，当检测出矿车已走到挡车器上方时，则计算机驱动继电器，使挡车器电机反转关闭挡车器。

采用了由深度指示器丝杠上的感应体和接近开关构成的深度指示传感器，该传感器的输出信号经光电隔离输入板输入计算机。计算机对深度指示器传感器输入的脉冲数与绞车参数传感器输入的脉冲数做比较，确定两者的传动比是否正常，如果绞车参数传感器输出一定脉冲数后而深度指示器传感器无脉冲输出，则表明深度指示器已失效，计算机驱动继电器J动作，使安全回路断电，绞车制动，蜂鸣器报警，数码管显示报警信号。

采用了声光提升信号取样电路，该取样电路将声光交流信号输入电压变换器，使交流电信号变成低压脉冲信号，再经光电隔离输入板输入计算机，计算机对该低压脉冲信号计数，确定声光提升信号的打点数，在数码管上显示，同时与计算机判别出的矿车运行方向做比较，确定矿车实际运行方向与声光信号的指令是否一致，若不一致，则延迟一段时间后驱动继电器动作，使绞车安全回路断电，安全制动。延时是为了在绞车司机没有采取相应操作后计算机控制再起作用。

本发明提出的斜井绞车及挡车器微机监控方法的特点是能综合检测绞车和挡车器的多种参数，并利用计算机进行多参数处理，驱动执行继电器控制绞车及挡车器系统的安全运行，实现了绞车和挡车器结合的多参数的智能控制。此外，还具有电路简单，省去了常用的复杂判向电路，安装简单，与原绞车安全回路之间仅是执行继电器的简单串入，抗干扰性强，采用了光电隔离电路，尤其是输出采用了双重隔离，可避免强干扰串入影响。

附图1为斜井绞车及挡车器微机安全监控方法示意图。

附图2为绞车参数传感器原理图。

附图3为矿车位置传感器原理图。

附图4为深度指示器传感器原理图。

附图5为计算机处理软件框图。

附图6为电压变换器电路原理图。

下面结合附图用实施例对本发明做进一步的描述：

本发明提出的斜井绞车及挡车器微机安全监控装置由控制器、传感器和挡车器三部分构成，如图1所示。

控制器包括计算机系统、外围接口电路、显示电路、执行电路和电源。计算机系统由MCS系列单片机15、显示驱动器13、程序储存器14、输入输出接口17、16组成。外围接口电路由光电隔离输入板9、光电隔离输出板18和电压变换器8组成。电压变换器8由整流、滤波、光电隔离和整形放大电路构成。显示电路由LED数码显示器10、矿车运行方向显示灯11和多道挡车器状态显示器12组成。执行电路包括由继电器J₁和开关K并联构成的绞车制动执行电路21和挡车器控制执行继电器J₂、J₃，继电器J₁、J₂、J₃均由计算机输出信号驱动，绞车制动执行电路21串入绞车安全回路中。如果计算机控制器等出现故障，可将开关K关闭，即断开计算机电源+5V，从而恢复原绞车安全回路。在控制器有故障时还可通过远距离点到开关32，在计算机不工作情况下手点动打开挡车器，保证不影响原绞车安全回路。

挡车器由电机31、减速机30、提升滚筒29、挡网28、缓冲器27、挡车器电机电源22、手动控制25和防爆接线箱24组成。

传感器有绞车参数传感器5、矿车位置传感器7、挡车器状态传感器26、深度指示器传感器6、声光信号取样电路2。

绞车参数传感器5由绞车高速轴上同步运转的感应体3和感应体3旁边设置的两只接近开关5构成，如图2所示。该传感器输出两组不同相位的脉冲，经光电隔离输入板9输入计算机，由计算机对这两组不同相位的脉冲进行分析处理后确定矿车的运行方向并在显示灯11上显示。计算机对传感器5输入的脉冲信号计数可计算出矿车的运行速度并由数码管10的中间两位显示。

矿车位置传感器7由与深度指示器指针同步动作的并排接近开关和作为感应体的位置编码板33构成，如图3所示。本实施例为3道挡车器的监控装置，位置编码板有4个码道。各道挡车器的位置编码板上的感应体1均设置在第4码道的上半码道，第3挡车器位置编码板的感应体2位于第1码道，第2挡车器位置编码板的感应体2位于第2码道，第1挡车器位置编码板的感应体2位于第3码道。计算机根据不同码道感应体2对应的接近开关输出的高电位可判断出矿车位于哪个挡车器附近。计算机根据第4码道感应体1对应的接近开关输出的高电位或低电位判断矿车位于该挡车器上方还是下方。当计算机检测到感应体2对应的接近开关的输出信号时，计算机开始对绞车参数传感器5的输入脉冲信号计数，算出矿车距该挡车器的实际距离，由数码管10的后两位显示，同时再根据计算出的矿车速度，确定矿车距挡车器多大距离时打开挡车器，该距离的计算公式是S＝S_O+V_t挡，S_O为保险距离，V为矿车速度，_t挡为打开挡车器所需的时间。一旦矿车距挡车器的距离等于S时，计算机驱动继电器，控制挡车器电机电源，使电机正转打开挡车器，然后由挡车器状态传感器26向计算机输入一信号，表示该挡车器已打开，再由计算机控制继电器停止给该挡车器送电，同样，当检测出矿车走到该挡车上方时，则计算机驱动继电器J₃，使挡车器电机反转关闭该挡车器。

深度指示器传感器6由深度指示器丝杠上均匀分布的多个感应体和一个接近开关构成，如图4所示。该传感器的输出信号经光电隔离输入板9输入计算机。计算机对深度指示器传感器6输入的脉冲数与绞车参数传感器输入的脉冲数做比较，确定两者的传动比是否正常。如果传感器5输出一定脉冲数后而传感器6无脉冲输出，则表明深度指示器已失效，计算机驱动继电器J₁动作，作安全回路断电，绞车制动，蜂鸣器报警，数码管显示报警信号。

声光提升信号取样电路2将声光交流电信号输入电压变换器8、经整流、滤波、光电隔离和整形放大输出低压脉冲信号，如图5所示，经光电是隔离输入板9输入计算机。计算机对该低压脉冲信号计数，确定声光提升信号的个数，在数码管的第1位上显示，同时与计算机判别出的矿车运行方向做比较，确定矿车实际运行方向与声光信号的指令是否一致，若不一致，则延迟一段时间后驱动继电器J₁动作，使绞车安全回路断电，安全制动。

本装置还具有超速保护功能，计算机根据传感器5输入信号得出的矿车速度与一个超速值比较，可确定出绞车是否过速，若过速，计算机驱动继电器J₁动作，断开绞车安全回路，使绞车安全制动。另外，绞车具有一些作后备保护的参数量，均为开关量，如过卷、闸瓦磨损等，将原绞车系统的这些开关量接入电压变换器8转换成低压，当开关量动作后即给出脉冲，计算机可判断绞车需要制动时，并驱动继电器J₁动作，断开绞车安全回路，使绞车安全制动，起到绞车后备保护作用。

Claims (1)

1、一种用多个传感器检测，用计算机做多数处理和控制的斜井绞车微机安全监控方法，其特征在于：

(1)采用了由绞车高速轴上同步运转的感应体3和感应体3旁边设置的两只接近开关5构成的绞车参数传感器5，传感器5的输出信号经光电隔离输入板9输入计算机；

(2)采用了由与深度指示器指针同步动作的并排接近开关7和作为感应体的位置编码板33构成的矿车位置传感器7，位置编码板上具有感应体1和感应体2，各挡车器位置编码板的感应体1设置在同一码道的上半码道或下半码道，不同挡车器位置编码板的感应体2所在码道不同。矿车位置感应器的输出信号经光电隔离输入板9输入计算机；(3)采用了由深度指示器丝杠上的感应体和接近开关构成的传感器6，传感器6的输出信号经光电隔离输入板9输入计算机；

(4)采用了声光提升信号取样电路2，该取样电路2将声光交流提升信号输入电压变换器8，使交流电信号变成低压脉冲信号经光电隔离输入板9输入计算机；

(5)计算机对传感器5输入的脉冲信号定时计数，计算出绞车速度，由数码管10的中间两位显示，计算机根据传感器5输入的两组不同相位的脉冲信号判断出绞车的运行方向；由显示灯11显示；计算机根据传感器7中对应感应体1的接近开关输入的信号判断矿车处于挡车器的上方或下方，若感应体1设置在上半码道，则输出高电位表示矿车处于挡车器上方，输出低电位表示矿车处于挡车器下方，若感应体1设置在下半码道，则情况正好相反，计算机可根据感应体2所处的哪一码道的接近开关输出的高电位确定矿车此时靠近哪一个挡车器；当计算机检测到感应体2对应的并排接近开关的输入信号时，计算机对传感器5的输入脉冲进行计数，算出矿车距该挡车器的实际位置，由数码管10后两位显示，同时再根据由传感器5的输入信号算出的矿车速度，确定矿车距挡车器多大距离时打开挡车器，该距离为S-S₀+V_t为Sn为保险距离，V为矿车速度，t档为打开挡车器所需的时间)，一旦矿车距挡车器的距离等S时，计算机驱动继电器控制挡车器电机电源，使电机正转打开挡车器，然后由传感器26给计算机输入一信号，表示该挡车器已打开，再由计算机控制停止给该挡车器送电，同样当上提绞车时，若检测出矿车已行走到挡车器上方，则计算机驱动继电器，使挡车器电机反转关闭挡车器；计算机对传感器6输入的脉冲信号数与传感器5输入的脉冲信号数做比较，确定两者的传动比是否正常，如果传感器5输出一定脉冲数后而传感器6无脉冲输出，则表明深度指示器已失效，计算机驱动继电器动作，使安全回路断电，绞车制动，蜂鸣器报警，数码管显示报警信号；计算机对声光限样电路2经变换后的低压脉冲的计数结果，确定声光提升信号的打点数，在数码管10的第1位上显示，同时与计算出的矿车运行方向进行比较，确定矿车实际运行方向与声光信号的指令是否一致，若不一致，则延时后驱动继电器动作，使绞车安全回路断电，安全制动。

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