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談?wù)勲姍C智能保護(hù)器在皮帶機上的設(shè)計與應(yīng)用
點擊次數(shù):1345 發(fā)布時間:2018/7/10 17:08:38

談?wù)勲姍C智能保護(hù)器在皮帶機上的設(shè)計與應(yīng)用

摘 要:本文利用stm32單片機與各類傳感器的組合設(shè)計出了一套皮帶輸送機電機智能保護(hù)器,并給出了該系統(tǒng)具體的軟硬件設(shè)計方案。電機智能保護(hù)器對礦用皮帶輸送機的工作情況進(jìn)行實時監(jiān)測,可以有效處理選煤廠皮帶運輸過程中出現(xiàn)的跑偏、撕裂、打滑、過載等一系列問題,節(jié)約修整成本。
  關(guān)鍵詞:電機智能保護(hù)器;皮帶輸送機;監(jiān)測保護(hù)
  1 引言
  皮帶輸送機又簡稱為皮帶機,因為其使用的靈活性以及高效率的輸送,為散裝物料的輸送提供了有效手段,在生產(chǎn)生活中得到廣泛的應(yīng)用。特別在勞動強度很大的選煤生產(chǎn)中,皮帶機更是頻繁使用。選煤廠皮帶機運輸線路長、使用環(huán)境惡劣,一旦出現(xiàn)問題,不便于人工監(jiān)測和檢修。這樣便會延誤生產(chǎn),造成一定的經(jīng)濟損失。甚至影響到員工的生命安全。因此,如何將皮帶機故障消滅在萌芽里至關(guān)重要。
  皮帶機容易出現(xiàn)的問題主要有跑偏、撕裂、打滑、過載等等。針對這些問題設(shè)計的電機智能保護(hù)器能夠及時檢測到問題所在,并能通過聲光報警準(zhǔn)確有效地反應(yīng)出來。本系統(tǒng)以stm32單片機為核心,配以LCD液晶顯示屏、ISD4000語音芯片以及其他各類傳感器,來完成皮帶機的綜合保護(hù)。提高了生產(chǎn)安全,降低了維修成本。
  2 系統(tǒng)性能分析
  皮帶機出現(xiàn)的故障有多種,檢測裝置需要對不同的故障做出不同的處理。在選煤廠皮帶機電機智能保護(hù)器的設(shè)計中,主要有正常運行、強制運行和停車控制三種工作方式供用戶選擇。
  正常運行是皮帶保護(hù)裝置的正常工作狀態(tài),系統(tǒng)上電之后立即進(jìn)入開機檢測狀態(tài),監(jiān)測保護(hù)裝置啟動,各傳感器開始自檢并向控制中心匯報數(shù)據(jù),一切正常則啟動電機進(jìn)入正常運行模式。強制運行是指系統(tǒng)上電之后皮帶機立即進(jìn)入運行模式,各類傳感器不工作,監(jiān)測保護(hù)裝置關(guān)閉。停車控制有兩種狀態(tài),一種是開機檢測時的傳感器異常,另一種是正常運行下皮帶機發(fā)生的某些不可逆故障。兩種情況均會發(fā)出聲光報警,并會在LCD顯示屏顯示故障類型。
  皮帶機常見的故障有撕裂、打滑、過載、跑偏、超溫、煙霧等等[2]。皮帶機的撕裂、打滑、過載等多種異常運行狀態(tài)都可以通過檢測皮帶速度、電機轉(zhuǎn)矩來檢測。因此,皮帶速度、電機轉(zhuǎn)矩成為皮帶運輸系統(tǒng)狀態(tài)檢測的重要信號特征量。皮帶運輸機皮帶跑偏信號的檢測通常是跑偏開關(guān)來檢測,當(dāng)檢測到皮帶跑偏時,跑偏開關(guān)便會動作,并產(chǎn)生一個開關(guān)量信號,將其反饋到中央控制單元。煙霧與超溫的控制主要是通過傳感器對煙霧和溫度與預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行比較,當(dāng)所測數(shù)據(jù)大于預(yù)定值時進(jìn)行聲光報警并開啟灑水裝置。
  3 系統(tǒng)硬件設(shè)計
  電機智能保護(hù)器集數(shù)據(jù)?集、數(shù)據(jù)處理、人機交流、網(wǎng)絡(luò)通信,保護(hù)控制于一體。主要由stm32主控模塊、傳感器模塊、輸出控制模塊、通信擴展模塊構(gòu)成。
  系統(tǒng)的控制單元采用的是STM32系列芯片,它是由世界最大的半導(dǎo)體公司之一意法半導(dǎo)體公司推出的一款高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用芯片。這里用到的是芯片型號是STM32F103RBT7,該芯片核心是ARM32位Cortex-M3處理器,時鐘頻率達(dá)72MHz,內(nèi)置128K的Flash,64位并行I/O接口,工作溫度范圍在-40℃~+105℃,適合選煤廠復(fù)雜的工作環(huán)境[3]。
  除了選擇一個合適的主控芯片,整個電機智能保護(hù)器能否有效工作還取決于傳感器的選型是否合理。必須要選用故障率低、靈敏度高、使用壽命長且具有三防功能的產(chǎn)品。皮帶速度檢測主要采用GSC6-SC型速度傳感器,該傳感器將皮帶機的實際速度檢測出來,并將其轉(zhuǎn)換成電信號傳送至電機智能保護(hù)器,然后根據(jù)不同的速度值判斷皮帶機的工作狀態(tài)。電機轉(zhuǎn)矩檢測采用的是CQG電機轉(zhuǎn)矩傳感器,該傳感器應(yīng)用磁電轉(zhuǎn)換原理,用相位差原理和數(shù)字顯示的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量方法,能穩(wěn)定、可靠、快速地進(jìn)行高精度測量。皮帶機的跑偏故障檢測采用的是KPT跑偏開關(guān),當(dāng)檢測到皮帶跑偏時,開啟跑偏開關(guān),產(chǎn)生一個開關(guān)電信號,將其傳送至中央控制單元,執(zhí)行相應(yīng)措施。溫度檢測選用的是DS18B20型單線數(shù)字式溫度傳感器,測溫范圍 -55℃~+125℃,在與中央控制單元連接時僅需要一條總線即可實現(xiàn)雙向通訊,將所測溫度與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較,當(dāng)所測溫度超過預(yù)設(shè)值時,控制中心便啟動灑水裝置。煙霧檢測采用的是GQQ0.1型礦用煙霧傳感器,該傳感器通過檢測煙霧的濃度,將其轉(zhuǎn)換成電信號輸入皮帶保護(hù)裝置從而發(fā)出報警聲,停止皮帶機并啟動灑水裝置,起到煙霧保護(hù)作用。
  4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
  本系統(tǒng)軟件采用的是Keil MDK開發(fā)平臺,利用C語言。電機智能保護(hù)器所要進(jìn)行的工作主要有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、保護(hù)措施的啟動。總體軟件流程設(shè)計如圖2所示。系統(tǒng)上電之后,各模塊初始化設(shè)置,開始檢測各傳感器是否設(shè)置正常,如果正常則進(jìn)入運行模式,啟動皮帶機。在皮帶機運行階段,各傳感器開始工作,檢測皮帶機是否出現(xiàn)故障,判斷并顯示故障類型,執(zhí)行相應(yīng)的子程序。數(shù)據(jù)采集主要采集的是傳感器I/O口開關(guān)量,采集信號都是通過I/O口輸入。保護(hù)措施主要有報警、灑水、停車,每個動作均有相應(yīng)的I/O口控制輸出。
  5 結(jié)束語
  本文所設(shè)計的選煤廠皮帶機電機智能保護(hù)器操作簡單,使用方便,監(jiān)測精準(zhǔn),能廣泛應(yīng)用于電廠、煤礦、工業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)。目前該系統(tǒng)正處于測試階段,測試完成后即可投入到選煤生產(chǎn)線。此電機智能保護(hù)器能減少人員成本,節(jié)約維修資金,具有很好的應(yīng)用推廣前景。

此文由上海碩吉電器有限公司發(fā)布,上海碩吉電器專業(yè)制造矢量變頻器,軟啟動器,電動機保護(hù)器,多功能儀表,等智能化、節(jié)能環(huán)保系列產(chǎn)品。 官方網(wǎng)站:http://www.aqhongyun.com.cn。

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