带式输送机保护控制系统的研究

论文摘要

带式输送机是一种由摩擦驱动引起连续动作的运输机械。随着煤矿机电一体化水平的不断提高,煤矿井下带式输送机使用越来越广泛,台数越来越多,运距越来越长,在带式输送机的使用过程中经常出现一些打滑、跑偏、堆煤、烟雾、超温等故障,影响煤矿生产和安全。为了避免这些事故的发生,带式输送机保护器孕育而生。它不仅可以时时监视皮带的状态,还可以在皮带出现故障时进行报警,且对皮带的状态予以改变,进行保护。带式输送机保护器的应用,使皮带有了可靠的保护。本文设计的带式输送机保护控制系统主要用于对带式输送机的保护和控制,具有九大保护功能,其是在现有的八大保护基础上加入粉尘保护,分别为：速度保护、堆煤保护、跑偏保护、烟雾保护、温度保护、沿线紧急停车、撕裂保护、张紧力保护、粉尘保护。可语言报警及显示故障类型,具有集中控制和单台操作功能。同时,系统还增加了张紧和跑偏自动调整控制,使潜在的故障自动排除。本论文结合DSP技术、单片机技术和传感器技术,对带式输送机的保护控制系统进行设计。其中,传感器负责数据的采集；DSP采用TI公司的TMS320LF2407型芯片,其用于接收传感器送来的信号并送给单片机显示,当信号超限时,发出语音报警,并控制相应的继电器的吸合；单片机采用AT89C51芯片,其用于接收DSP送来的信号,通过液晶显示屏显示故障类型。根据系统的工作原理,本文对系统的软、硬件进行了设计。由于带式输送机保护控制系统是一个多传感器系统,本文采用信息融合的方法,根据系统的融合结构模型及Kalman滤波算法和模糊逻辑法,对此多传感器系统的信息进行互补整合,使得到的融合结果对检测环境的描述更准确,从而增加了传感器系统的可信度。经试验分析,本文设计的带式输送机保护控制系统可以有效地做到保护、控制带式输送机,且通过显示和通讯使工作人员更好的了解带式输送机的现状和予以控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 带式输送机保护控制系统的发展现状及发展趋势
• 1.2.1 发展现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 课题的提出及研究的意义
• 1.3.1 粉尘保护
• 1.3.2 信息融合
• 1.3.3 自动调整控制
• 1.4 本文的组织安排
• 2 本设计带式输送机保护控制系统的特性及实现方案
• 2.1 概述
• 2.1.1 适用范围
• 2.1.2 主要特性
• 2.2 带式输送机保护控制系统的主要用途及功能
• 2.3 带式输送机保护控制系统的基本结构及工作原理
• 2.3.1 基本结构
• 2.3.2 工作原理
• 2.4 带式输送机保护控制系统的实现方案
• 2.4.1 系统的硬件结构
• 2.4.2 系统的软件结构
• 3 保护系统的传感器及信息融合
• 3.1 保护系统的传感器
• 3.1.1 跑偏传感器
• 3.1.2 张力传感器
• 3.1.3 温度传感器
• 3.1.4 烟雾传感器
• 3.1.5 煤位传感器
• 3.1.6 撕裂传感器
• 3.1.7 速度传感器
• 3.1.8 急停开关
• 3.2 粉尘传感器
• 3.2.1 称重采样粉尘传感器
• 3.2.2 光散射式粉尘传感器
• 3.3 信息融合
• 3.3.1 信息融合的概念
• 3.3.2 信息融合的结构模型
• 3.3.3 信息融合的算法
• 3.3.4 带式输送机保护控制系统信息融合
• 4 系统的硬件设计
• 4.1 电源板电路设计
• 4.1.1 本安电源部分
• 4.1.2 继电器部分
• 4.2 主控板电路设计
• 4.2.1 DSP的概述及特点
• 4.2.2 电源输入单元电路设计
• 4.2.3 保护、控制单元电路设计
• 4.2.4 语音报警单元电路设计
• 4.2.5 打点单元电路设计
• 4.2.6 通讯接口单元电路设计
• 4.3 显示板电路设计
• 4.3.1 最小系统设计
• 4.3.2 键盘输入设计
• 4.3.3 液晶显示
• 5 系统的软件设计
• 5.1 DSP软件设计
• 5.1.1 信号采样模块
• 5.1.2 通讯模块
• 5.1.3 数据融合处理模块
• 5.1.4 保护控制和报警模块
• 5.2 单片机软件设计
• 5.2.1 按键模块
• 5.2.2 显示模块
• 6 系统调试
• 6.1 电路板的调试
• 6.2 整机的调试
• 7 总结与展望
• 7.1 论文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间发表论文情况