智能化矿井提升机制动系统检测装置的开发

论文摘要

依据国家安全生产行业标准对煤矿在用缠绕式提升机系统安全检测检验规范及矿山安全生产的实际需求,本课题综合应用单片机技术、虚拟仪器技术,现代信号处理技术,数据通信技术,研究开发了智能化的矿井提升机制动系统检测装置。本文通过对原有测试方法的研究,确定了本装置所选用的测试方法和数据采集方案。为了方便煤矿生产实际使用,检测装置采用了上、下位机结构,并在此基础上研究开发了检测装置的硬件和软件,实现了对提升机制动系统主要状态参数准确、有效的测试,论文对检测装置的性能进行了实验验证。硬件部分由数据采集、数据存储、数据通信、输入输出和电源等模块组成。数据采集模块由传感器、测量电路、信号调理和A/D采样等部分组成,可完成对提升机制动器的空动时间、闸瓦间隙、端面跳动、油温和油压等闸控参数的数字化测量;数据存储容量达16M,可满足多通道测试数据的存储和管理;数据通信模块为系统上、下位机的协调工作搭建了桥梁,以实现检测装置与计算机之间的数据交换;电源模块采用开关电源与稳压模块相结合的方式,确保为其内部各个部件提供持续、稳定的供电。软件部分包括下位机软件和上位机软件。其中下位机软件以Keil C51为开发平台,采用模块化结构设计,完成数据的采集、分析处理、数据存贮、通信等各项功能需求;上位机软件以LabVIEW8.5为开发平台,对测试数据进行进一步地分析和数据管理,并通过对VISA节点的运用来满足与下位机的通信要求。通过对各个测试通道进行静态特性和测量误差分析实验,得到系统的精度,表明该装置能够满足提升机制动系统主要状态参数的测试与分析要求。本检测装置的研制为提升机盘式制动器性能检测工作提供了重要的技术支持,提高了测试设备的自动化程度,顺应了提升机制动系统监控、检测装置向着高速、高效、智能化、多功能、多样化的发展趋势,为及时掌握提升机的运行状态和故障早期征兆,消除安全隐患,提升机制动部分的产品设计制造、改进以及质量的提升奠定了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及研究的意义
• 1.1.1 选题的背景
• 1.1.2 研究目的与意义
• 1.2 研究现状及发展趋势
• 1.2.1 提升机制动器检测、监测系统国内外研究现状
• 1.2.2 单片机技术的研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 提升机制动系统检测装置的总体方案
• 2.1 提升机制动器
• 2.1.1 提升机制动器的结构和组成
• 2.1.2 提升机盘式制动器工作原理
• 2.1.3 盘式制动器的液压站
• 2.1.4 提升机制动器的故障机理分析
• 2.2 主要参数测试方法研究
• 2.2.1 检测参数的确定
• 2.2.2 主要参数测试方法研究
• 2.2.3 各参数在本检测装置中的测试方法
• 2.3 检测装置的总体方案
• 2.3.1 硬件设计方案
• 2.3.2 软件设计方案
• 2.4 本章小结
• 3 提升机制动系统检测装置的硬件设计
• 3.1 硬件设计原则
• 3.2 主控芯片的选择
• 3.3 数据采集模块
• 3.3.1 传感器选用原则
• 3.3.2 传感器的选择与安装
• 3.4 信号调理模块
• 3.5 电源模块
• 3.6 输入输出模块
• 3.6.1 显示模块
• 3.6.2 键盘处理模块
• 3.7 数据存储模块
• 3.8 通信模块
• 3.8.1 单片机串行口工作方式
• 3.8.2 RS232 总线标准
• 3.8.3 CAN 总线标准
• 3.8.4 通信模块设计
• 3.9 硬件抗干扰
• 3.10 本章小结
• 4 提升机制动系统检测装置的软件设计
• 4.1 软件开发流程与原则
• 4.1.1 软件开发流程
• 4.1.2 软件设计原则
• 4.2 下位机软件开发
• 4.2.1 开发平台选择
• 4.2.2 信号采集模块软件
• 4.2.3 显示模块软件
• 4.2.4 通信模块软件
• 4.3 上位机软件开发
• 4.3.1 开发平台选择
• 4.3.2 上位机界面
• 4.3.3 基于LabVIEW 的通信模块
• 4.3.4 数据存储和管理
• 4.4 软件抗干扰
• 4.5 本章小结
• 5 实验系统搭建与装置性能验证
• 5.1 实验系统搭建与调试
• 5.2 装置性能验证
• 5.2.1 静态特性
• 5.2.2 测量误差的表示方法
• 5.2.3 实验验证分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录