CN202440104U - 一种带式输送安全保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带式输送安全保护系统，包括：控制器；开关，包括地址编码跑偏开关、地址编码拉线开关，和同一个控制器连接的各开关具有唯一的地址；所述地址编码跑偏开关用于检测传输带的偏移，以及检测状态发送给所述控制器；所述控制器用于监控所连接的各开关的状态，当任一地址编码拉线开关动作、或任一地址编码跑偏开关的状态为重跑偏时输出保护信号以断开传输带的安全链并输出报警信号，开关通讯故障或任一地址编码跑偏开关的状态为轻跑偏时输出报警信号。本实用新型能更可靠、有效的进行带式传输的安全保护。

Description

一种带式输送安全保护系统

技术领域

本实用新型涉及控制领域，尤其涉及一种带式输送安全保护系统。

背景技术

目前带式输送系统广泛应用在电厂输煤、港口装卸、矿山输送、粮库收仓等工农业生产中。为确保带式输送系统的安全运行，一般都配置有防跑偏监控和拉线急停开关等安全保护系统。传统的防跑偏开关和拉线急停开关大多是采用机械式开关，并通过硬接线把各个开关串联在一起，形成安全链。存在的主要问题是开关可靠性不高，容易出现接触不良、维修不便等问题，某一个开关出问题或动作后不知道具体位置，需要逐个查找，严重影响生产。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何更可靠、有效的进行带式传输的安全保护。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种带式输送安全保护系统，包括：控制器；

开关，包括地址编码跑偏开关、地址编码拉线开关，和同一个控制器连接的各开关具有唯一的地址；

所述地址编码跑偏开关用于检测传输带的偏移，以及检测状态发送给所述控制器；

所述控制器用于监控所连接的各开关的状态，当任一地址编码拉线开关动作、或任一地址编码跑偏开关的状态为重跑偏时输出保护信号以断开传输带的安全链并输出报警信号，开关通讯故障或任一地址编码跑偏开关的状态为轻跑偏时输出报警信号。

进一步地，所述控制器包括：

CPU及两组继电器触点；一组继电器触点用于输出报警信号，一组继电器触点串联在所述传输带的安全链中，用于输出保护信号；

所述CPU用于根据所述各开关的状态信息控制继电器输出；当开关出现异常时控制用于报警输出的继电器触点闭合以产生报警信号，或控制用于输出保护信号的继电器触点断开。

进一步地，所述开关包括：

偏移检测模块，用于检测由拉线动作引起的偏转角度或检测传输带上由于传输带跑偏而引起的偏转角度；

CPU，用于当判断本开关类型为地址编码跑偏开关时，根据所述偏转角度判断偏转状态，并根据偏转状态则将本开关状态设置为轻跑偏或重跑偏；当判断本开关类型为地址编码拉线开关时，根据所述偏转角度判断拉线是否动作并输出开关状态；以及当重跑偏或拉线开关动作时输出保护指令；

编码器，用于设定本开关的编码地址；

上行串口，用于将本开关的地址和类型发送给所述控制器，还用于将状态或开关动作发送给所述控制器。

进一步地，所述偏移检测模块包括：

光源、挡块、两对光敏开关；所述光敏开关当从所述光源接收到光线时输出开关信号给所述开关中的CPU；所述两对光敏开关和光源分别放置于所述挡块的两侧；

偏移检测杆，当传输带跑偏时或拉线动作时相应转动；

转盘，用于连接所述挡块和所述偏移检测杆，使所述偏移检测杆带动所述挡块转动；

所述两对光敏开关以一定角度放置，所述挡块当偏移检测杆不转动时不挡住任一对光敏开关，当偏移检测杆由于传输带轻度跑偏而转动时挡住其中一对，当偏移检测杆由于传输带重度跑偏或拉线动作而转动时挡住所述两对光敏开关。

进一步地，所述编码器包括：

用于表示地址两位的两个16进制的旋转拨码开关，范围在01h-FF之间。

进一步地，所述开关还包括：

继电器接口，串联在传输带的安全链中，初始时为闭合，当接收到所述开关中的CPU的保护指令时断开。

进一步地，所述的系统还包括：

中继器，用于进行开关和控制器之间的中继。

进一步地，所述开关上供电与开关量输出用同一四芯4×1.5mm²的控制电缆；控制器和开关之间的通讯电缆为导线截面积0.5mm²以上的屏蔽双绞线，电缆外径不超过12mm。

本实用新型的带式输送安全保护系统由地址编码控制器与地址编码跑偏开关、地址编码拉线开关或其它可编码的开关组成，开关的工作状态是否正常，通过地址编码显示在控制器的液晶屏上，同时还可以同上位机通讯，将开关的工作状态告知上位机，这样在控制室内就可以知道现场开关的工作状态，如有开关报警可通过地址编码知道其准确位置。

本实用新型可采用高性能单片机，功能强大，抗干扰性强；编码开关除了通讯以外，还可提供常闭硬结点输出，便于组成安全链，保证系统运行安全；编码开关采用独特设计，保证在故障时，自动进入安全状态；控制器和编码开关之间采用现场总线技术，结构简单，带载能力强，抗干扰性能强。本实用新型中编码开关可采用高防护等级(IP65)，可以适应各种恶略环境；编码开关内具备故障应急短路忽略跳线，便于应急处理；工业宽温设计，工作范围-40～85度。本实用新型可采用首发识别和保持技术，避免多个开关同时动作时地址误判。本实用新型中可选控制器带紧急动作停机保持功能，确认后才可以解除闭锁，可以代替编码开关的硬自锁。本实用新型采用两极跑偏设计，轻偏报警，重偏停机，可以设置动作延时；采用非接触位置开关，寿命长。

附图说明

图1是实施例一的带式输送安全保护系统的示意框图；

图2是实施例一中控制器的示意框图；

图3是实施例一中开关的示意框图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行更详细的说明。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。

实施例一、一种带式输送安全保护系统，如图1所示，包括：控制器；

开关，包括地址编码跑偏开关、地址编码拉线开关，和同一个控制器连接的各开关具有唯一的地址；

所述地址编码跑偏开关用于检测传输带的偏移，以及检测状态发送给所述控制器，既可实现对偏移的及时处理，又可快速识别偏移位置；

所述控制器用于监控所连接的各开关的状态，当任一地址编码拉线开关动作、或任一地址编码跑偏开关的状态为重跑偏时输出保护信号以断开传输带的安全链(从而紧急制动传输带)并输出报警信号，开关通讯故障或任一地址编码跑偏开关的状态为轻跑偏时输出报警信号。

本实施例中，如图1所示，控制器可通过上行串口实现与上位机之间的通信，包括上传各地址编码跑偏开关、地址编码拉线开关的状态、地址，控制器本身的状态、地址等。可采用Modbus协议，模式可设置为ASCII、RTU两种。控制器与上位机通讯接口标准为RS485，8，N，1，波特率可设置为19200、9600、4800。可通过下行串口实现对地址编码跑偏开关和地址编码拉线开关状态、地址信息的接收。可通过继电器触点来断开安全链。

本实施例中，所述开关状态出现异常包括以下几种情况：

地址编码拉线开关有开关动作；

地址编码跑偏开关的状态为轻跑偏/重跑偏；

开关通讯故障。

其中，所述控制器当任一地址编码拉线开关动作、或任一地址编码跑偏开关的状态为重跑偏时输出保护信号及报警信号，开关通讯故障或任一地址编码跑偏开关的状态为轻跑偏时输出报警信号。

本实施例中，受出线出口数量的限制，开关上供电与开关量输出用同一控制电缆(四芯4×1.5mm²)；控制器和开关之间的通讯电缆为导线截面积0.5mm²以上(可采用1mm²)的屏蔽双胶线，电缆外径不得超过12mm。接线时屏蔽层要做绝缘处理，屏蔽层不要碰到机壳，保证系统一点接地。

本实施例中，所述系统还可以包括中继器，当通讯距离每超过2000米或开关数量超过100个时，使用中继器进行开关和控制器之间的中继，以保证通讯质量。

本实施例中，控制器和开关之间连接采用现场总线技术，通讯波特率19200、9600、4800，2400可选，结构简单，带载能力强，抗干扰性能强，通讯协议简单高效。控制器最多可控制255个编码开关，如果不带中继可直接控制110个编码开关。总线通讯距离可达3km(1.0mm²电缆非中继)，中继后可达10km。

本实施例中，所述开关的地址时可以但不限于从1开始分配，按自然数排列，不留空，不重复；每个开关必须有地址，控制器和中继器不分配地址。

本实施例中，如果需要控制器进行软动作闭锁，必须设置控制器的相应跳线，并且控制器的动作触点必须接到安全链中。

本实施例中，所述系统还可以包括用于其它安全监控的其它可编码开关、中继器等。

本实施例的控制器在使用之前必须设置相应的工作参数(编码开关的数量、波特率、本机地址、与上位机的通讯模式等)，各开关的波特率必须与所述控制器的“下行波特率”设定一致；该控制器的端子板上还可以设置两组跳线，每组有4个端子(端子1、2、3、4)，一组为上位通讯终端匹配，另一组为下位通讯终端匹配，当控制器为第一个设备(即没有上位通讯终端时)或最后一个设备(即没有上位通讯终端时)时，将匹配上位通讯终端或下位通讯终端的那组端子中的端子1和2短接、端子3和4短接。

本实施例中，所述控制器如图2所示，可以包括：

CPU及两组继电器触点；一组继电器触点用于输出报警信号(即图2中的报警继电器)，一组继电器触点串联在所述传输带的安全链中，用于输出保护信号(即图2中的保护继电器)；

所述CPU根据所述各开关的状态信息控制继电器输出；当开关出现异常时控制用于报警输出的继电器触点闭合以产生报警信号，或控制用于输出保护信号的继电器触点断开，从而紧急制动传输带。

本实施例中，所述CPU可采用高性能单片机，功能强大，抗干扰性强。所述CPU可采用首发识别和保持技术，避免多个开关同时动作时地址误判。可带紧急动作停机保持功能，确认后才可以解除闭锁，可以代替编码开关的硬自锁。

本实施例中，所述控制器还可以包括显示屏，可以但不限于为OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)显示屏，用于显示各开关的工作状态是否正常；所述控制器还可以用于通过上行串口与上位机通讯，将各开关的工作状态告知上位机，这样在控制室内就可以知道现场开关的工作状态，如有开关报警可通过地址编码知道其准确位置，实现远距离监控。另外，本系统也可提供传统的硬接线安全链，进一步提高灵活性和可靠性。

本实施例中，所述控制器还可以包括LED显示灯、键盘、蜂鸣器、电源、上下行串口等硬件，实现对现场跑偏和地址编码拉线开关的监控，对各开关状态信息的上传，以及对皮带传输系统的控制。所述控制器可通过键盘设置编码开关的数量、波特率、本机地址、与上位机的通讯模式等。所述电源还可以对所述OLED显示屏进行供电。

本实施例中，所述开关如图3所示，可以包括：

偏移检测模块，用于检测由拉线动作引起的偏转角度或检测传输带上由于传输带跑偏而引起的偏转角度。

CPU，用于当判断本开关类型为地址编码跑偏开关时，根据所述偏转角度判断偏转状态，并根据偏转状态则将本开关状态设置为轻跑偏或重跑偏；当判断本开关类型为地址编码拉线开关时，根据所述偏转角度判断拉线是否动作并输出开关状态；以及当重跑偏或拉线开关动作时输出保护指令；

编码器，用于设定本开关的编码地址；

上行串口，用于将本开关的地址和类型发送给所述控制器，还用于将状态或开关动作发送给所述控制器。

所述开关中的CPU可以但不限于采用80C51单片机，以适应现场的恶劣环境。

本实施例中，所述偏移检测模块具体可以包括：

光源、挡块及两对光敏开关；

所述光敏开关当从所述光源接收到光线时输出开关信号给所述开关中的CPU；所述两对光敏开关和所述光源分别放置于所述挡块的两侧；

偏移检测杆，当传输带跑偏时或拉线动作时相应转动；

转盘，用于连接所述挡块和所述偏移检测杆，使所述偏移检测杆带动所述挡块转动；

所述两对光敏开关以一定角度放置，所述挡块当传输带不跑偏偏移检测杆不转动时不挡住任一对光敏开关，当偏移检测杆由于传输带轻度跑偏而转动时挡住其中一对，当偏移检测杆由于传输带重度跑偏或拉线动作而转动时挡住所述两对光敏开关。也就是说，当传输带不跑偏且拉线没有动作时任一对光敏开关都能从所述光源接收光线，在传输带轻度跑偏时，其中一对光敏开关被挡块挡住，不能从所述光源接收光线(此时偏移检测杆偏转角度小，因此挡块只挡住一对光敏开关)，当传输带重度跑偏或拉线动作时所述两对光敏开关均被所述挡块挡住，不能从所述光源接收光线(此时偏移检测杆偏转角度大，因此挡块可挡住两对光敏开关)。

本实施例中，偏移检测杆、转盘和挡块可以是连接成一体的，挡块随着所述偏移检测杆的转动而产生转动。当开关为地址编码跑偏开关时，偏移检测杆会被跑偏的传输带推动而转动，转动的幅度(角度)和跑偏的多少是相应的；当开关为地址编码拉线开关时，偏移检测杆在拉线动作时转动，幅度和传输带重度跑偏时相当。划分轻度跑偏、重度跑偏的角度标准可参照现有技术或实验值，根据该角度来摆放光敏开关和光源，使其满足以上描述即可。

所述CPU根据所述偏转角度判断偏转状态可以是指：所述CPU根据光敏开关的输入进行编码，如果两对光敏开关都无输入则判断偏转状态为重跑偏，如果只有一对光敏开关无输入则判断偏转状态为轻跑偏。

本实施例中，所述编码器可以包括：

两个16进制的旋转拨码开关，范围在01h-FF之间；两个旋转拨码开关分别表示地址的两位，旋转拨码开关所拨到的数值作为该位上的值。

本实施例中，所述开关还可以包括：

四个LED指示灯，用于根据CPU的信号，可实现重偏或拉线动作点亮、轻偏动作点亮、正常工作状态闪烁(1Hz)、与控制器通讯闪烁(闪烁频率反映通信频率)。

本实施例中，所述开关还可以包括：

六个拨码开关，用于对开关进行各种状态的配置，并把该配置信息传输到CPU中。第一、第二拨码开关可设定通讯波特率；第三拨码开关可进行跑偏开关和拉线开关的切换设定，实现设计的通用性；第四、第五、第六拔码开关实现跑偏动作延时时间设置，考虑到有时候跑偏可能自行归位，所以需要一定的延时动作时间(0-3秒)，但当作为拉线开关时不得设置延时。

本实施例中，所述上行串口还可以将本开关的控制延迟时间等信息以设定的波特率传送给显示控制器，实现控制器的远程监控和识别功能。

本实施例中，所述开关还可以包括：

传统继电器接口，串联在传输带的安全链中；初始时为闭合，当接收到所述开关中的CPU的保护指令时断开；主要实现传统的硬接线安全链功能。

所述CPU当本开关类型为地址编码跑偏开关且判断偏转状态为重跑偏时、或当本开关类型为地址编码拉线开关且动作时，通过所述继电器接口断开传输带的安全链，从而立即停止皮带运行；同时也可把信息通过总线上传给控制器，这样不仅可以得知跑偏地址同时也可通过硬接线制动皮带，实现双保险，进一步提高系统可靠性。

本实施例中，所述开关还可以包括：

故障应急跳线，用于开关故障的应急处理。在实际使用中有可能现场的编码开关发生故障，但又来不及维修或更换，为不影响生产，可把该跳线跳上，这样就相当于把故障开关的安全节点输出短路，这样就可以不拆除也不影响其它开关的正常使用，待日后再进行维修或更换。此功能在调试或实际生产中很重要，但注意：要慎重处理该跳线，因为跳上该跳线后，该开关就失去了应有的保护功能。

本实施例中，所述开关还可以包括电源，使用2进2出的电源接线端子传送进来的220V电压经过变压器、整流电路和7805后转化为5V电压，供CPU运行。

本实施例的一个具体例子如下：

控制器共有8个按键，可实现设置和监控界面的切换、设置参数值的增加和减少、设置状态下光标的左右移动、首发报警确认/停机闭锁确认/密码确认及显示刷新的控制。

采用128*64点阵OLED显示屏，CPU对地址编码跑偏开关和地址编码拉线开关上传的信息进行处理后，驱动OLED显示屏显示故障开关的状态，若系统运行正常则显示“正常运行”。也可通过键盘对本机地址、所带编码开关数量、与上位机通信模式、上行下行通讯波特率进行设置，CPU获取键盘信息后驱动OLED显示屏进行显示。

控制器共有5个指示灯：

上传指示灯：在收到上位机有效查询命令后闪亮。

扫描指示灯：每轮巡一遍所有编码开关翻转一次。

拉线指示灯：当有地址编码拉线开关有开关动作时点亮。

轻偏/报警指示灯：当有地址编码跑偏开关的状态为轻跑偏时点亮，

当有传感器故障或通讯故障时也点亮该灯。

重偏指示灯：当有地址编码跑偏开关的状态为重跑偏时点亮。

控制器内置蜂鸣器，当地址编码拉线开关有开关动作时所述CPU控制该蜂鸣器以1Hz的频率间断鸣响，当地址编码跑偏开关的状态为轻跑偏或开关通讯故障时，所述CPU控制该蜂鸣器以0.5Hz频率鸣响。

在控制器的OLED显示屏背部有一组4位DIP开关，可用来设置部分选项。

本例子中，开关的设定在地址编码拉线或跑偏开关的壳体内，在使用之前需要设置开关地址、通讯波特率、动作延时、终端匹配器等。

在开关的编码器的内部有2个16进制的旋转拨码开关，用于设定编码器的编码地址，范围在01h-FF之间。每个开关必须分配一个地址，在同一控制器网段内，地址不可重复。地址从1号地址开始，按照自然数连续设定。控制器和中继器不占用地址空间。

在开关的电路板右下角，有四个跳线针，用来选择开关匹配。当作为最后一个开关时，分别在1、2上和3、4上安装跳线，注意在同一控制器网段内，只能有且必须有两个开关匹配。

在开关的电路板左上角，有一个FIX跳线，用于开关故障的应急处理。在实际使用中有可能现场的编码开关发生故障，如果来不及维修或更换，为不影响生产，可把该跳线跳上，这样就相当于把故障开关的安全节点输出短路，这样就可以不拆除也不影响其它开关的正常使用，待日后再进行维修或更换。此功能在调试或实际生产中很重要，但注意：要慎重处理该跳线，因为跳上该跳线后，该开关应有的保护功能就失去了。

在开关的编码器旁边有一个6位的拨码开关，可以设定通讯波特率和动作延时等。拨码设定好后，立即生效。

开关上有四个指示灯，分别是：

异常灯，重跑偏或拉线开关动作时点亮；

轻偏灯，轻跑偏时点亮；

RUN灯，正常工作时按1Hz频率闪烁；

通讯灯，当收到有效巡检命令时闪烁，闪烁的节奏反应主机与编码器之间的通讯频率。

本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种带式输送安全保护系统，其特征在于，包括：控制器；

开关，包括地址编码跑偏开关、地址编码拉线开关，和同一个控制器连接的各开关具有唯一的地址；

所述地址编码跑偏开关用于检测传输带的偏移，以及检测状态发送给所述控制器；

所述控制器用于监控所连接的各开关的状态，当任一地址编码拉线开关动作、或任一地址编码跑偏开关的状态为重跑偏时输出保护信号以断开传输带的安全链并输出报警信号，开关通讯故障或任一地址编码跑偏开关的状态为轻跑偏时输出报警信号。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器包括：

CPU及两组继电器触点；一组继电器触点用于输出报警信号，一组继电器触点串联在所述传输带的安全链中，用于输出保护信号；

所述CPU用于根据所述各开关的状态信息控制继电器输出；当开关出现异常时控制用于报警输出的继电器触点闭合以产生报警信号，或控制用于输出保护信号的继电器触点断开。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关包括：

偏移检测模块，用于检测由拉线动作引起的偏转角度或检测传输带上由于传输带跑偏而引起的偏转角度；

CPU，用于当判断本开关类型为地址编码跑偏开关时，根据所述偏转角度判断偏转状态，并根据偏转状态则将本开关状态设置为轻跑偏或重跑偏；当判断本开关类型为地址编码拉线开关时，根据所述偏转角度判断拉线是否动作并输出开关状态；以及当重跑偏或拉线开关动作时输出保护指令；

编码器，用于设定本开关的编码地址；

上行串口，用于将本开关的地址和类型发送给所述控制器，还用于将状态或开关动作发送给所述控制器。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述偏移检测模块包括：

光源、挡块、两对光敏开关；所述光敏开关当从所述光源接收到光线时输出开关信号给所述开关中的CPU；所述两对光敏开关和光源分别放置于所述挡块的两侧；

偏移检测杆，当传输带跑偏时或拉线动作时相应转动；

转盘，用于连接所述挡块和所述偏移检测杆，使所述偏移检测杆带动所述挡块转动；

所述两对光敏开关以一定角度放置，所述挡块当偏移检测杆不转动时不挡住任一对光敏开关，当偏移检测杆由于传输带轻度跑偏而转动时挡住其中一对，当偏移检测杆由于传输带重度跑偏或拉线动作而转动时挡住所述两对光敏开关。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述编码器包括：

用于表示地址两位的两个16进制的旋转拨码开关，范围在01h-FF之间。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述开关还包括：

继电器接口，串联在传输带的安全链中，初始时为闭合，当接收到所述开关中的CPU的保护指令时断开。

7.如权利要求1到6中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：

中继器，用于进行开关和控制器之间的中继。

8.如权利要求1到6中任一项所述的系统，其特征在于：

所述开关上供电与开关量输出用同一四芯4×1.5mm²的控制电缆；控制器和开关之间的通讯电缆为导线截面积0.5mm²以上的屏蔽双绞线，电缆外径不超过12mm。

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