CN201849920U

CN201849920U - 长距离皮带机的智能保护系统

Info

Publication number: CN201849920U
Application number: CN2010205920229U
Authority: CN
Inventors: 刘俊刚
Original assignee: NANJING CONDITION ELECTRONIC APPLIANCE CO Ltd
Current assignee: NANJING KANGDIXIN ELECTRICAL COMPLETE EQUIPMENT CO., LTD.
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2020-11-04

Abstract

本实用新型公开了一种长距离皮带机的智能保护系统，由多个分机电路、一个主机电路和主站控制终端构成，其特征在于所述的各分机电路均包括单片机IC1、信号采集模块M2、电力载波通讯模块M3，各分机电路的信号采集模块M2分布在长距离皮带机的两侧；所述的主机电路包括单片机IC2、电力载波通讯模块M5、显示模块M6、电平转换模块M7、PLC可编程控制模块M8；主站控制终端利用组态软件设计的运用能够实时监控各个点的故障类型以及故障地点。本长距离皮带机的智能保护系统电路简单、可靠性高,可广泛应用于矿山、冶金、港口等输送行业中皮带机的智能保护。

Description

长距离皮带机的智能保护系统

技术领域

本实用新型涉及长距离皮带机的辅助系统，具体涉及一种长距离皮带机跑偏等级自动检测和显示故障地点的智能保护系统。

背景技术

具有200年历史的皮带机 ,单机长度已达21km。作为一种比较成熟的产品，其中皮带机技术的发展很快，主要表现在2个方面：一方面是皮带机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是皮带机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了皮带机动态分析与监控技术，提高了皮带机的运行性能和可靠性。我国生产制造的皮带机的品种、类型较多。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，但在皮带机在使用过程中，各项性能指标稳定,运转良好,遇到的问题多为皮带跑偏。皮带跑偏轻者造成沿线撒料,降低了输送机的运输量；重者损坏皮带甚至使输送机无法工作。如何快速解决皮带跑偏直接关系到生产效率的提高及输送机的安全可靠运行。因此，有效地防止和快速调整皮带跑偏,是皮带机在安装和使用中所应注意和需要解决的重要问题之一。

发明内容

为了解决皮带机传输技术中所遇到的皮带跑偏轻者造成沿线撒料,降低了输送机的运输量，损坏皮带，甚至使输送机无法工作等问题。本实用新型能准确判断故障的原因并及时采取适宜的排除措施，快速、有效的调整皮带跑偏问题所采取以下技术方案：

长距离皮带机的智能保护系统，由多个分机电路、一个主机电路和主站控制终端构成，其特征在于所述的各分机电路均包括单片机IC1、信号采集模块M2、电力载波通讯模块M3，各分机电路的信号采集模块D2分布在长距离皮带机的两侧，它们的输出端与各自的单片机IC1的信号输入端连接，单片机IC1的数据输出端与电力载波通讯模块M3的输入端连接，电力载波通讯模块M3的输出端作为分机电路的输出接主机电路；所述的主机电路包括单片机IC2、电力载波通讯模块M5、显示模块M6、电平转换模块M7、PLC可编程控制模块M8，其中电力载波通讯模块M5输入端作为主机电路的输入接分机电路的输出，电力载波通讯模块M5的输出端与单片机IC2的数据输入端连接，单片机IC2的数据输出端与显示模块M6连接，单片机IC2的数据输出端与电平转换模块M7的输入端连接，电平转换模块M7的输出端与PLC可编程控制模块M8的数据输入端连接，PLC可编程控制模块M8的输出端作为主机电路的输出并接主站控制终端。

而且，所述的信号采集模块M2由跑偏传感器、光电耦合器件U3构成，其中跑偏传感器由机械式挡臂、输出开关构成，机械式挡臂位于皮带机两侧边缘，用于感触皮带跑偏，机械式挡臂下端与输出开关的触点连接，输出开关的触点的输出作为跑偏传感器的输出端与光电耦合器件U3的2端口连接，光电耦合器件U3的6、8端口作为信号采集模块的M2的输出端。

而且，所述的显示模块M6由驱动芯片Q1、数码管Q2、三极管Q3-Q6构成，其中驱动芯片Q1的1、2端口共同与单片机IC2的25连接，驱动芯片Q1的9端口与单片机IC2的26端口连接，驱动芯片Q1的3、4、5、6、10、11、12、13端口分别与数码管Q2的A、B、C、D、E、F、G、Dp端口连接，Q2的1、2、3、4端口分别与三极管Q3、Q4、Q5、Q6的发射极连接，三极管Q3、Q4、Q5、Q6的基极分别通过电阻R3、R4、R5、R6与单片机IC2的21、22、23、24端口连接。

而且，所述的电平转换模块M7由继电器K1-K8、二极管D1-D8、三极管Q13-Q20及接口P1构成，其中继电器K1-K8的各个1端口共同与接口P1的1端口连接，继电器K1-K8的各个2端口与二极管D1-D8各自的阴极共同连接到+5V电源上，继电器K1-K8的各个3端口分别二极管D1-D8各自的阳极连接，二极管D1-D8各自的阳极分别与三极管Q13-Q20各自的集电极连接，三极管Q13-Q20各个基极分别与单片机IC2的1、2、3、4、5、6、7、8端口连接，继电器K1-K8的各个4端口分别与接口P1的2-9端口连接，接口P1的10、11端口分别与单片机IC2的39、38端口连接，接口P1的1-11端口与PLC可编程控制模块M8的数据输入端连接。

而且，所述的分机电路和主机电路分别包括外围电路M1、M4，其中外围电路M1由拨码开关SP1构成, 拨码开关SP1的1、2、3、4、6、7、8端口分别与单片机IC1的11、12、13、14、15、16、17、18端口连接；外围电路M4由电路工作状态指示电路构成，其中指示灯LED0的负极与地线连接、指示灯LED1的负极与单片机IC2的28端口连接、指示灯LED2的负极通过电阻R12与三极管Q7的发射极连接，三极管Q7的基极与单片机IC2的11端口连接、指示灯LED3的负极通过电阻R13与三极管Q8的发射极连接，三极管Q8的基极与单片机IC2的10端口连接。

本实用新型解决其技术问题后所产生的有益效果：

本实用新型能够正确判断故障的原因并及时采取适宜的排除措施，以保证带式输送机安全高效稳定运转，方便实现工厂自动化控制。因此又可达到减员增效，集中控制，利于生产与调度的目，并从根本上消除皮带跑偏故障，防止漏料和设备的非正常损坏，保证设备的生产效率。主机中运用单片机IC2控制四位数码管显示故障地点的准确位置和故障等级（机械式挡臂机跑偏到一定程度为一个等级），如果出现故障则显示故障地点、故障等级以及报警，通知人员进行修理，主站控制终端中运用组态软件设计控制界面，能够实时的监控工作现场的状态。

附图说明

图1 本实用新型所述的长距离皮带机的智能保护系统的结构图。

图2 本实用新型所述的长距离皮带机的智能保护系统的主机电路原理图。

图3 本实用新型所述的长距离皮带机的智能保护系统的从机电路原理图。

图4 本实用新型所述的长距离皮带机的智能保护系统的主机软件流程图。

图5 本实用新型所述的长距离皮带机的智能保护系统的从机软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出具体实施例，进一步对本实用新型进行详细说明。

如图1所示本实用新型可分为三部分：多个分机电路、主机电路以及主站控制终端。各分机电路主要是由单片机IC1、信号采集模块M2、电力载波通讯模块M3组成，其中单片机IC1（可以选用20脚小型STC贴片单片机）为主控制器,电力载波通讯模块M3（可以选用深圳市必威尔科技有限公司的BWP10A模块)，单片机IC1在分机软件的支持下负责信息的采集和数据处理，将处理好的数据通过电力载波通讯模块M3发送给主机电路进一步处理，并接收主机的回复信息，做出相应的报警处理；主机电路由单片机IC2、电力载波通讯模块M5、显示模块M6、电平转换模块M7、PLC可编程控制模块M8构成，其中单片机IC2（可以选用STC11F系列STC11F60单片机）作为主控制器,电力载波通讯模块M5(也可以选用深圳市必威尔科技有限公司的BWP10A模块)，显示模块M6（可以选用四位共阳数码管），PLC可编程控制模块M8 (可以选用西门子S7-200系列的PLC硬件模块），单片机IC2在主机软件的支持下负责控制电力载波通讯模块M5接收分机发送过来的数据并将数据处理后可以通过显示模块M6显示出故障类型和故障地点以及是否报警、并向从机发送回复信息，还要将数据通过电平转换模块M7转换成PLC可编程控制模块M8能够处理的数据，然后将PLC可编程控制模块M8处理后的数据通过高速PROFIBUS-DP总线上传到主站控制终端，主站控制终端主要是工控机等利用组态软件设计的控制界面，数据上传到主站可以和其它系统共同形成DCS系统，能够提高智能控制效果。

如图2所示为主机电路原理图，其中单片机IC2作为主控制器,用C1,C2以及Y1构成系统时钟电路,为了准确设置通讯波特率,晶振使用11.0592M,可以使波特率准确设置为9600bit/s；按钮S1,电阻R1、R2，电容C3构成单片机的手动复位电路；排阻RP1作为单片机IC2端口的上拉电阻，排阻RP1的1-8端口分别与单片机IC2的39-32端口连接；单片机IC2的21-24端口分别通过阻值为1K的R3-R6电阻与型号可用9012的三极管Q3-Q6（可以选用PNP型三极管）的基极连接，三极管Q3-Q6的集电极分别与四位共阳数码管Q2的1、2、3、4端口连接，并利用移位寄存器74LS164芯片Q1驱动四位共阳数码管Q2的段码，Q1的1、2端口共同与单片机IC2的25端口连接，Q1的9端口与单片机IC2的26端口连接，Q1的3、4、5、6、10、11、12、13端口分别与Q2的A、B、C、D、E、F、G、Dp端口连接；接口P2的3、4端口作为电力载波通讯模块D5的输出端，并与单片机IC2的10、11端口连接；指示灯LED0的负极与地线连接、指示灯LED1的负极与单片机IC2的28端口连接、指示灯LED2的负极通过电阻R12与三极管Q7（可以选用PNP型三极管）的发射极连接，Q7的基极与单片机IC2的11端口连接、指示灯LED3的负极通过电阻R13与三极管Q8（可以选用PNP型三极管）的发射极连接，Q8的基极与单片机IC2的10端口连接，其中LED0-LED4作为电路工作状态的指示，LED0用于指示电路的电源供应是否正常、LED1指示程序运行是否正常、LED2，LED3指示通讯工作情况；LS1为报警器，具有通讯报警的功能，LS1与三极管Q9（可以选用PNP型三极管）的发射极连接，Q9的基极通过10K电阻R14与单片机IC2的27端口连接；为了能够将单片机IC2输出的信息能够转换为PLC可编程控制模块M8能够识别的数据，设计了电平转换模块M7，其由继电器K1-K8（可以选用单刀单掷继电器）、二极管D1-D8、三极管Q13-Q20（可以选用NPN型三极管）及接口P1构成，其中继电器K1-K8的各个1端口共同与接口P1的1端口连接，继电器K1-K8的各个2端口与二极管D1-D8各自的阴极共同连接到+5V电源上，继电器K1-K8的各个3端口分别二极管D1-D8各自的阳极连接，二极管D1-D8各自的阳极分别与三极管Q13-Q20各自的集电极连接，三极管Q13-Q20各个基极分别与单片机IC2的1、2、3、4、5、6、7、8端口连接，继电器K1-K8的各个4端口分别与接口P1的2-9端口连接，接口P1的10、11端口分别与单片机IC2的39、38端口连接，接口P1的1-11端口与PLC可编程控制模块M8的数据输入端连接，利用单片机IC2端口作为继电器K1-K8的控制端，控制开关的通断，这样就可以转换为PLC可编程控制模块M8需要的输入电平。

如图3所示为从机电路原理图，其中单片机IC1为最小系统，端口比较少，为了尽量缩小从机的体积以便于安装，接口CON1的2、3端口共同与外部跑偏传感器输出端连接；为了提高输入数据的可靠性，这里可以增加光电耦合器件U3（可以选用型号为TLP521芯片），提高输入信号的可靠性，光电耦合器件U3的2端口与接口CON1的2、3端口共同连接，光电耦合器件U3的6、8端口作为信号采集模块M2的输出端分别与单片机IC1的6、7端口的连接；拨码开关SP1（可以选用8位拨码开关），拨码开关SP1的1、2、3、4、6、7、8端口分别与单片机IC1的11、12、13、14、15、16、17、18端口连接，拨码开关SP1可用于设置本机地址，最多可以设置256个分机，也就是整个网络中可以挂接255个从机设备，这样使主机及主站根据分机设置的本机地址判断故障地点；指示灯LED4-LED7的电路与主机电路中的LED0-LED4电路作用相同、连接相似，不再赘述；LS2与主机电路中的LS1连接相似，但除了有通讯报警功能外，还有故障报警的功能（即通知工作人员皮带机传输中存在故障）；接口P3的2、3端口与单片机IC1的1,2端口连接，作为电力载波通讯模块M3的输入端。

如图4所示为主机软件流程图，主机接收到从机发送信息后首先进行CRC校验，正确后进行数据处理，显示故障点，类型，等级，报警，同时回复从机。主机三次接收不到数据进行通讯报警，成功结束数据后还要将数据转换为PLC可编程控制模块M8能够识别的逻辑电平，这样才能将单片机IC2的数据传输给PLC可编程控制模块M8，PLC可编程控制模块M8将处理后的数据通过高速PROFIBUS-DP总线上传到主站控制终端作进一步的数据处理。

如图5所示为从机软件流程图，完成设备的初始化，设置本机唯一确定的通讯地址，然后进行通讯测试，完成后检测设备的工作状态，如果出现故障，从机将立即发送包括本机地址，设备故障类型以及故障等级等信息给主机，从机接收到恢复后作报警处理，在从机发送数据后，一直收不到主机的回复，则重新发送，次数大于3次不成功，说明通讯出现故障，直接结束，进行通讯报警。

Claims

1.长距离皮带机的智能保护系统，由多个分机电路、一个主机电路和主站控制终端构成，其特征在于所述的各分机电路均包括单片机IC1、信号采集模块M2、电力载波通讯模块M3，各分机电路的信号采集模块M2分布在长距离皮带机的两侧，它们的输出端与各自的单片机IC1的信号输入端连接，单片机IC1的数据输出端与电力载波通讯模块M3的输入端连接，电力载波通讯模块M3的输出端作为分机电路的输出接主机电路；所述的主机电路包括单片机IC2、电力载波通讯模块M5、显示模块M6、电平转换模块M7、PLC可编程控制模块M8，其中电力载波通讯模块M5输入端作为主机电路的输入接分机电路的输出，电力载波通讯模块M5的输出端与单片机IC2的数据输入端连接，单片机IC2的数据输出端与显示模块M6连接，单片机IC2的数据输出端与电平转换模块M7的输入端连接，电平转换模块M7的输出端与PLC可编程控制模块M8的数据输入端连接，PLC可编程控制模块M8的输出端作为主机电路的输出并接主站控制终端。

2.根据权利要求1所述长距离皮带机的智能保护系统，其特征在于所述的信号采集模块M2由跑偏传感器、光电耦合器件U3构成，其中跑偏传感器由机械式挡臂、输出开关构成，机械式挡臂位于皮带机两侧边缘，用于感触皮带跑偏，机械式挡臂下端与输出开关的触点连接，输出开关的触点的输出作为跑偏传感器的输出端与光电耦合器件U3的2端口连接，光电耦合器件U3的6、8端口作为信号采集模块的M2的输出端。

3.根据权利要求1所述长距离皮带机的智能保护系统，其特征在于所述的显示模块M6由驱动芯片Q1、数码管Q2、三极管Q3-Q6构成，其中驱动芯片Q1的1、2端口共同与单片机IC2的25端口连接，驱动芯片Q1的9端口与单片机IC2的26端口连接，驱动芯片Q1的3、4、5、6、10、11、12、13端口分别与数码管Q2的A、B、C、D、E、F、G、Dp端口连接，数码管Q2的1、2、3、4端口分别与三极管Q3、Q4、Q5、Q6的集电极连接，三极管Q3、Q4、Q5、Q6的基极分别通过电阻R3、R4、R5、R6与单片机IC2的21、22、23、24端口连接。

4.根据权利要求1所述长距离皮带机的智能保护系统，其特征在于所述的电平转换模块M7由继电器K1-K8、二极管D1-D8、三极管Q13-Q20及接口P1构成，其中继电器K1-K8的各个1端口共同与接口P1的1端口连接，继电器K1-K8的各个2端口与二极管D1-D8各自的阴极共同连接到+5V电源上，继电器K1-K8的各个3端口分别二极管D1-D8各自的阳极连接，二极管D1-D8各自的阳极分别与三极管Q13-Q20各自的集电极连接，三极管Q13-Q20各个基极分别与单片机IC2的1、2、3、4、5、6、7、8端口连接，继电器K1-K8的各个4端口分别与接口P1的2-9端口连接，接口P1的10、11端口分别与单片机IC2的39、38端口连接，接口P1的1-11端口与PLC可编程控制模块M8的数据输入端连接。

5.根据权利要求1所述长距离皮带机的智能保护系统，其特征在于所述的分机电路和主机电路分别包括外围电路M1、M4，其中外围电路M1由拨码开关SP1构成, 拨码开关SP1的1、2、3、4、6、7、8端口分别与单片机IC1的11、12、13、14、15、16、17、18端口连接；外围电路M4由电路工作状态指示电路构成，其中指示灯LED0的负极与地线连接、指示灯LED1的负极与单片机IC2的28端口连接、指示灯LED2的负极通过电阻R12与三极管Q7的发射极连接，三极管Q7的基极与单片机IC2的11端口连接、指示灯LED3的负极通过电阻R13与三极管Q8的发射极连接，三极管Q8的基极与单片机IC2的10端口连接。