矿用乳化液矢量自动配比装置研究

论文摘要

乳化液是液压支架和液压支柱的传动介质,在液压系统中起血液作用。《煤矿安全规程》规定乳化液的浓度一般在3%～5%之间。浓度过低,会大大缩短设备使用寿命,容易引起液压系统事故的发生;浓度过高,会使乳化油的消耗量增加,从而导致生产成本上升。乳化液的配比浓度受很多因素的影响,包括水压、温度、流量、配比装置准确度等。现有的乳化液配比装置配制精度不高,效率低,受人为因素影响较大。针对上述问题,我们开发了以单片机为核心,机、电、液一体化的矿用乳化液矢量自动配比装置。装置采用闭环控制,设计方案和传统的间歇式的、开环控制装置有着本质的区别。本课题运用超声波技术检测乳化液的浓度,通过变频技术调节乳化油的流量,能完成乳化液浓度的自动配比,无须人工操作。装置具有良好的人机工作界面,可实时显示乳化液的浓度,清水的流量,乳化液的液位等,方便了现场操作,并具有自动闭锁和报警功能。本装置具有防爆性能和抗干扰措施,解决了因环境温度变化对乳化液的浓度造成的影响。系统软件运用结构化设计思想,采用C51编程,进行了模块化设计,建立了矢量控制算法,并验证了该模型在实际生产过程中的正确性和可靠性。为了适应数字矿山的发展趋势,我们对装置进行了功能扩展。装置通过工业以太网与井上的计算机相连,有利于生产过程的管理和监控。本装置运行稳定、精度高,其运行的各项指标均达到了设计要求,大大提高了配比效率,满足了煤矿企业生产要求,取得了较好的经济效益和社会效益。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的目的和意义
• 1.2 国内外概况及技术发展趋势
• 1.3 课题研究工作的设想
• 2 课题的总体研究方案
• 2.1 系统实现的功能
• 2.2 系统的总体设计说明
• 2.3 系统的硬件设计
• 2.4 系统的软件设计
• 3 系统硬件模块设计与研究
• 3.1 传感器简介
• 3.2 单片机系统设计
• 3.3 A/D转换电路设计
• 3.4 D/A转换电路设计
• 3.5 变频调速电路设计
• 3.6 液晶显示电路设计
• 3.7 键盘设计
• 3.8 控制输出及自动闭锁电路
• 3.9 电源电路设计
• 4 单片机软件设计
• 4.1 单片机 C语言编程
• 4.2 单片机软件设计
• 4.3 矢量控制
• 4.4 PID控制
• 4.5 编程举例
• 5 安全可靠性分析与设计
• 5.1 硬件抗干扰技术
• 5.2 软件抗干扰技术
• 5.3 防爆措施
• 6 系统功能的进一步扩展
• 6.1 分布式乳化液自动配比系统的组成
• 6.2 分布式乳化液自动配比系统接入矿井以太网的应用方案
• 结束语
• 致谢
• 参考文献