CN202171739U - 罐笼实时在线监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种罐笼实时在线监控系统，涉及工业自动控制领域。该系统以可编程控制器为核心，电池组供电，电气控制电路实现控制逻辑和保护逻辑，使用万能装换开关选择远程自动控制、现地自动控制和手动控制，通过RS-485自由口与上位PC机进行通信。外围辅以单片机控制的LED显示屏，通过RS-485与可编程控制器进行数据通信；矿用防爆瓦斯传感器、O2传感器和型温湿度传感器将各自采集的信息在LED显示屏中显示，从而实现罐笼的多种方式自动控制和运行工况的可视化。优点是：实现了矿井提升机罐笼门的自动、手动多种控制方式，实时显示罐笼内运行工况，提高了罐笼运行的安全可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业自动控制领域，具体是一种罐笼实时在线监控系统，主要用于矿井提升机。
背景技术
国家向各工矿企业明确提出节能减排、增效减员的要求，因此工矿企业对生产设备的自动化控制水平的要求也越来越高。不但生产工艺中的关键设备要求实现自动化，而且生产过程中的附属设备也要求实现自动控制，并能同一到现有的集中控制系统中去。目前，国内对矿井提升机罐笼在线监控系统的研究尚少，还没有成熟的技术，更没有可靠的产品投入使用。提升机是煤矿企业的重要生产设备，担负着输送人员和生产资料的重要任务，其自动化水平高低和安全可靠的程度，直接决定了企业的安全生产效率。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种罐笼实时在线监控系统，对罐笼实施可视化的远程自动控制、现场自动控制和现场手动控制。
本实用新型是以如下技术方案实现的：一种罐笼实时在线监控系统，该系统由安装在罐笼内的信号采集模块、信号监测模块和设置在地面集控室内的监控中心组成；所述的信号采集模块包括一微处理器，与微处理器连接用于测量氧气浓度的氧气浓度检测电路，与微处理器连接用于测量瓦斯浓度的瓦斯浓度检测电路，与微处理器连接用于测量笼内温湿度的温湿度检测电路，与微处理器连接的通讯模块；所述的信号监测模块包括核心控制装置可编程控制器，与可编程控制器连接用于向监控中心传送控制信号和音视频信号的无线数据收发器Ⅰ，与无线数据收发器Ⅰ连接的语音视频模块，与可编程控制器连接用于显示工况状态的显示模块，与可编程控制器连接用于实现控制逻辑接触器/继电器的电气控制电路，给信号监测模块各部分提供稳定工作电压的电源；信号采集模块中的微处理器与信号监测模块中的显示模块连接；所述的监控中心包括用于数据处理的计算机，与计算机连接的无线数据收发器Ⅱ。
本实用新型的优点是：实现了罐笼门的自动、手动多种控制方式，供电电源采用锰酸锂电池组；数据通信采用无线方式传输，无需特殊布线；实时显示运行工况，提高了罐笼运行的安全可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1本实用新型原理框图；
图2 本实用新型电路图；
图3 显示模块驱动电路图；
图4本实用新型电气控制原理图；
图5可编程控制器输入输出分配图。
具体实施方式
如图1所示，罐笼实时在线监控系统，该系统由安装在罐笼内的信号采集模块、信号监测模块和设置在地面集控室内的监控中心组成。所述的信号采集模块有一微处理器，与微处理器连接用于测量氧气浓度的氧气浓度检测电路，与微处理器连接用于测量瓦斯浓度的瓦斯浓度检测电路，与微处理器连接用于测量笼内温湿度的温湿度检测电路，与微处理器连接用于通讯的通讯模块。所述的信号监测模块包括核心控制装置可编程控制器；与可编程控制器连接用于向监控中心传送控制信号和音视频信号的无线数据收发器Ⅰ；与无线数据收发器Ⅰ连接的语音视频模块；与可编程控制器连接用于显示工况状态的显示模块；与可编程控制器连接用于实现控制逻辑接触器/继电器的电气控制电路；给信号监测模块各部分提供稳定工作电压的电源。信号采集模块中的微处理器与信号监测模块中的显示模块连接。所述的监控中心包括用于数据处理的计算机，与计算机连接的无线数据收发器Ⅱ。
语音视频模块由摄像头和麦克风组成；显示模块采用LED显示屏。系统电源全部由锰酸锂电池组供给，，分别提供+48V、+24V和+5V三种工作电压。+48V供驱动罐笼门启闭的直流电机使用，+24V供电气控制电路的各种控制元件使用，+5V供笼内LED显示屏使用。无线数据收发器Ⅰ安装在罐笼内，无线数据收发器Ⅱ安装在集控室内。罐笼内的无线数据收发器Ⅰ连接至可编程控制器、摄像头和麦克风，负责通过无线介质双向传送来自于摄像头和麦克风的音视频数据，以及来自于可编程控制器的命令和数据。罐笼内的LED显示屏连接至可编程控制器的自由通讯口，通过RS-485总线与可编程控制器交换数据并显示。电气控制电路与可编程控制器连接，共同完成罐笼门的启闭控制。
如图2和3所示，所述的氧气浓度检测电路由氧气浓度传感器、隔离放大器U6、可调电阻R4组成；所述的瓦斯浓度检测电路由防爆瓦斯传感器、隔离放大器U7、可调电阻R5组成；所述的温湿度检测电路采用温湿度传感器；所述的显示模块由显示驱动芯片及其外围器件组成。
所述的单片机采用单片机STC12C2052AD；所述的防爆瓦斯传感器采用MCG-103型矿用防爆瓦斯传感器；所述的氧气浓度传感器采用A-02/T型O2传感器；所述的通信模块采用RSM485CT型高速隔离收发器；所述的温湿度传感器采用DHT11型温湿度传感器；所述的隔离放大模块采用Kb51PP-1隔离放大器。
RSM485CT型高速隔离收发器U2、接线端子J7组成了RS-485通信电路。氧气浓度检测电路、瓦斯浓度检测电路、温湿度检测电路、显示驱动电路和RS-485通信电路依次连接至单片机STC12C2052ADI/O端口，构成了LED工况显示系统。
如图4所示，直流电机控制电路从+48V驱动电源引入开始，依次连接空气开关QF1、快速熔断器FU、接触器主触点KM1、KM2、热继电器FR，最后连接直流电机。当KM1接通时，电机正转，罐笼门开启；当KM2接通时，电源极性调换，电机反转，罐笼门关闭。KM1、KM2的接通或断开受电气控制电路的控制。
电气控制电路从+24V控制电源引入开始，首先连接万能转换开关SA。当SA打到左45°时，1号、2号端子连通，选中现地自动控制方式。罐笼停到位时，行程开关SQ3闭合，此时若按下按钮开关SB2，则接触器线圈KM1得电，其常开辅助触点KM1闭合实现自锁，常闭辅助触点KM1断开实现互锁，主触点KM1闭合，电机正转开门；同理，若按下按钮开关SB3，则接触器线圈KM2得电，常开辅助触点KM2闭合实现自锁，常闭辅助触点KM2断开实现互锁，主触点KM2闭合，驱动电源极性调换，电机反转开门。
控制和保护逻辑的电气控制电路中，由万能转换开关SA选择控制方式，即现地自动、远程自动、现地点动和检修。现地自动方式，按钮开关SB1为停止按钮，SB2为启动开门按钮，SB3为启动关门按钮，行程开关SQ1为开门到位传感器，SQ2为关门到位传感器，SQ3为罐笼停到位传感器，接触器两对辅助触点KM1、KM2实现开门、关门的自锁和互锁，热继电器FR触点用于电机堵转情况下停止电机工作；远程自动方式，利用与现地制动方式相同的控制和保护逻辑电路，由可编程控制器的继电器输出Q0.0启动开门，Q0.1启动关门，按钮开关SB3同样可以停止系统运行；现地点动方式，行程开关SQ1、SQ2、SQ3不起作用，按钮开关SB4启动开门，SB5启动关门，按下即动，松开即停；检修方式，+24V控制电源切除，所有控制电器不可用。
万能转换开关SA打到右45°时，3号、4号端子连通，选中远程自动控制方式。罐笼停到位时，行程开关SQ3闭合，此时若可编程控制器接收来自集控室的开门命令，其继电器输出Q0.0闭合，则接触器线圈KM1得电，其常开辅助触点KM1闭合实现自锁，常闭辅助触点KM1断开实现互锁，主触点KM1闭合，电机正转开门；同理，可编程控制器接收来自集控室的开门命令，其继电器输出Q0.1闭合，则接触器线圈KM2得电，常开辅助触点KM2闭合实现自锁，常闭辅助触点KM2断开实现互锁，主触点KM2闭合，驱动电源极性调换，电机反转开门。
万能转换开关SA打到右90°时，5号、6号端子连通，选中现地手动控制方式。若按下按钮开关SB4，则接触器KM1线圈得电，其主触点KM1闭合，电机正转开门，且松开SB4，接触器KM1线圈失电，其主触点KM1断开，电机掉电停转，开门停止；同理，若按下按钮开关SB5，则接触器KM2线圈得电，其主触点KM2闭合，电机正转开门，且松开SB5，接触器KM2线圈失电，其主触点KM2断开，电机掉电停转，开门停止。
万能转换开关SA打到0°时，电气控制电路被切断，此时所有按钮不起作用，因此选中了检修方式。
如图5所示，可编程控制器的输入数端口与相应的设备进行连接。可编程控制器采用西门子S7-200 CPU224CN，通过RS-485总线与矿井提升机集控室和笼内LED显示屏进行通信，负责接收来自集控室的控制命令，向电气控制电路和LED显示屏发送控制信号和显示数据。
工作过程：无线数据收发器Ⅰ、与笼内摄像头、麦克风连接，负责向集控室传送笼内视频和音频信号；MCG-103型矿用防爆瓦斯传感器、A-02/T型O2传感器和DHT11型温湿度传感器将各自采集的信息在LED显示屏中显示。集控室内的计算机通过无线数据收发器Ⅱ向无线数据收发器Ⅰ发送控制信号。
当罐笼运行到位时，常开行程开关SQ3接通。在现地自动和远程自动控制方式下，若按钮开关SB2按下，或可编程控制器继电器输出Q0.0闭合，则接触器KM1得电，主触点KM1吸合使罐笼门控制电机正转开门，辅助触点KM1吸合实现正转自锁和反转互锁，当门开至顶端限位时，常闭行程开关SQ1断开，接触器KM1失电，控制电机停止运行；若按钮开关SB3按下，或可编程控制器继电器输出Q0.1闭合，则接触器KM2得电，主触点KM2吸合使罐笼门控制电机反转关门，辅助触点KM2吸合实现反转自锁和正转互锁，当门关至底端限位时，常闭形成开关SQ2断开，接触器KM2失电，控制电机停止运行。在现地手动控制方式下，若按钮开关SB4按下，则罐笼门控制电机正转开门，松开则停止开门。若按钮开关SB5按下，则罐笼门控制电机反转关门，松开则停止关门。
Claims (8)
1.一种罐笼实时在线监控系统，其特征在于：该系统由安装在罐笼内的信号采集模块、信号监测模块和设置在地面集控室内的监控中心组成；所述的信号采集模块包括一微处理器，与微处理器连接用于测量氧气浓度的氧气浓度检测电路，与微处理器连接用于测量瓦斯浓度的瓦斯浓度检测电路，与微处理器连接用于测量笼内温湿度的温湿度检测电路，与微处理器连接的通讯模块；所述的信号监测模块包括核心控制装置可编程控制器，与可编程控制器连接用于向监控中心传送控制信号和音视频信号的无线数据收发器Ⅰ，与无线数据收发器Ⅰ连接的语音视频模块，与可编程控制器连接用于显示工况状态的显示模块，与可编程控制器连接用于实现控制逻辑接触器/继电器的电气控制电路；给信号监测模块各部分提供稳定工作电压的电源；信号采集模块中的微处理器与信号监测模块中的显示模块连接；所述的监控中心包括用于数据处理的计算机，与计算机连接的无线数据收发器Ⅱ。
2.根据权利要求1所述的罐笼实时在线监控系统，其特征在于：所述的氧气浓度检测电路由工业氧气传感器、隔离放大器U6、可调电阻R4组成；所述的瓦斯浓度检测电路由防爆瓦斯传感器、隔离放大器U7、可调电阻R5组成；所述的温湿度检测电路采用温湿度传感器；所述的显示模块由显示驱动芯片及其外围器件组成。
3.根据权利要求1所述的罐笼实时在线监控系统，其特征在于：所述的可编程控制器采用西门子S7-200 CPU224CN。
4.根据权利要求2所述的罐笼实时在线监控系统，其特征在于：所述的单片机采用单片机STC12C2052AD。
5.根据权利要求2所述的罐笼实时在线监控系统，其特征在于：所述的防爆瓦斯传感器采用MCG-103型矿用防爆瓦斯传感器。
6.根据权利要求2所述的罐笼实时在线监控系统，其特征在于：所述的氧气浓度传感器采用A-02/T型O2传感器。
7.根据权利要求2所述的罐笼实时在线监控系统，其特征在于：所述的通信模块采用RSM485CT型高速隔离收发器。
8.根据权利要求2所述的罐笼实时在线监控系统，其特征在于：所述的温湿度传感器采用DHT11型温湿度传感器。
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|---|---|---|---|---|
| CN109194898A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-11 | 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 | 一种可视频对讲的罐笼实时监控装置 |
| CN109239282A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-01-18 | 中国计量大学 | 煤矿井粉尘、甲烷、湿度环境球型模拟及控制装置和方法 |
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| CN109239282A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-01-18 | 中国计量大学 | 煤矿井粉尘、甲烷、湿度环境球型模拟及控制装置和方法 |
| CN109239282B (zh) * | 2018-11-19 | 2024-03-12 | 中国计量大学 | 煤矿井粉尘、甲烷、湿度环境球型模拟及控制装置和方法 |
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