基于EPA的帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

牟學(xué)鵬

(承德石油高等?？茖W(xué)校計(jì)算機(jī)與信息工程系，河北承德 067000)

基于EPA的帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

牟學(xué)鵬

(承德石油高等?？茖W(xué)校計(jì)算機(jī)與信息工程系，河北承德 067000)

針對(duì)目前煤礦帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，提出了一種基于EPA實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)的帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)礦井下帶式輸送機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)各種故障第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警，有效提高了帶式輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。

煤礦;帶式輸送機(jī);EPA

帶式輸送機(jī)是煤礦井下廣泛使用的一種連續(xù)性的煤炭運(yùn)輸設(shè)備，是現(xiàn)代煤礦煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的中樞。帶式輸送機(jī)能否穩(wěn)定、安全的運(yùn)行直接決定了煤礦的煤炭產(chǎn)量。帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的打滑、跑偏、堆煤和斷帶等故障，如不及時(shí)處理，將進(jìn)一步造成損失，影響生產(chǎn)?；贓PA的帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)是一種基于EPA實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)智能故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)井下煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)中的帶式輸送機(jī)的運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，第一時(shí)間獲取輸送機(jī)故障的類型與位置，以直觀的動(dòng)畫(huà)形式顯示。在實(shí)際的應(yīng)用中，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好、可靠性高，有效減少人力資源投入，提高了帶式輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，在現(xiàn)代煤礦企業(yè)具有良好的推廣前景。

1 帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)控制層構(gòu)成

帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)的控制層由控制器、各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備構(gòu)成，負(fù)責(zé)對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，對(duì)上位機(jī)的命令利用各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作，完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集和信息的傳遞。帶式輸送機(jī)四種常見(jiàn)故障判斷如下。

1.1 打滑故障

帶式輸送機(jī)的打滑保護(hù)由安裝在滾筒上的測(cè)速傳感器及啟動(dòng)信號(hào)共同實(shí)現(xiàn)，主要原理是當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)有效后10 s，打滑保護(hù)開(kāi)始工作，此時(shí)從動(dòng)滾筒若出現(xiàn)連續(xù)不運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到或超過(guò)特定的時(shí)間后，監(jiān)控計(jì)算機(jī)診斷發(fā)生了打滑故障，開(kāi)始出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)。

1.2 堆煤故障

帶式輸送機(jī)是否發(fā)生堆煤故障主要通過(guò)煤位傳感器采集信號(hào)，煤位傳感器由外殼及內(nèi)部放大電路、基準(zhǔn)電路等構(gòu)成，安裝于皮帶機(jī)頭或煤倉(cāng)落煤處的附近。當(dāng)發(fā)生堆煤時(shí)，煤接觸到傳感器的信號(hào)端，主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并關(guān)閉主拖動(dòng)電機(jī)電源。

1.3 斷帶故障

斷帶故障主要依靠張力傳感器完成診斷，當(dāng)斷帶故障發(fā)生時(shí)，皮帶張力值驟減，如果獲取的皮帶張力值低于200 kg時(shí)，計(jì)算機(jī)診斷為發(fā)生斷帶故障，立即給出報(bào)警信號(hào)并關(guān)閉主拖動(dòng)電機(jī)電源，避免故障影響的進(jìn)一步擴(kuò)大。

1.4 跑偏故障

跑偏故障是指帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中輸送帶中心線偏離輸送機(jī)中心線的現(xiàn)象。跑偏故障診斷是由安裝于皮帶機(jī)兩側(cè)的若干只串聯(lián)傳感器等完成。當(dāng)其中一只發(fā)生跑偏，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)到后發(fā)出報(bào)警信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間的校正。

2 基于EPA實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)

目前隨著煤礦企業(yè)的信息化與自動(dòng)化程度日益提高，各類系統(tǒng)中需要傳輸?shù)母黝悢?shù)據(jù)與控制信息也日趨復(fù)雜，系統(tǒng)總線所負(fù)擔(dān)的工作也越來(lái)越重，傳統(tǒng)RS485或FSK總線的傳輸能力已經(jīng)捉襟見(jiàn)肘。為了解決這樣的問(wèn)題，本系統(tǒng)采用EPA(Ethernet for Plant Automation)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定、實(shí)時(shí)傳輸。EPA是一種全新的適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)放性實(shí)時(shí)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，EPA技術(shù)將控制現(xiàn)場(chǎng)劃分為若干個(gè)控制區(qū)域，每個(gè)區(qū)域通過(guò)一個(gè)EPA網(wǎng)橋互相分隔，將本區(qū)域內(nèi)設(shè)備間的通信流量限制在本區(qū)域內(nèi)，不同控制區(qū)域間的通信由EPA網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，由此避免了碰撞，保證了EPA設(shè)備間通信的確定性和實(shí)時(shí)性。

EPA技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到上面的控制層、管理層的通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的統(tǒng)一，利用EPA標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)與基于EPA的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)之間的信息無(wú)縫集成，使得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的信息能夠無(wú)縫地傳遞到控制層和企業(yè)管理層系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)高效智能化管理。基于EPA的輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示。

3 上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)

3.1 通信方式的設(shè)計(jì)

由于井下都是多臺(tái)帶式輸送機(jī)協(xié)同工作，運(yùn)輸煤炭，所以帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)需要同時(shí)監(jiān)控多臺(tái)帶式輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，是一種一對(duì)多的通信方式，為保證上下通信協(xié)調(diào)順暢，減少?zèng)_突，本系統(tǒng)采用上位機(jī)循環(huán)向下發(fā)送包括下位機(jī)編號(hào)在內(nèi)的點(diǎn)名數(shù)據(jù)，只有接受到點(diǎn)名數(shù)據(jù)的下位機(jī)才有權(quán)上傳自身的數(shù)據(jù)，這樣避免了多臺(tái)下位機(jī)無(wú)序上傳數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生沖突的現(xiàn)象，保證了通信的穩(wěn)定。

3.2 協(xié)議設(shè)計(jì)

根據(jù)上位機(jī)實(shí)際需要獲取的信息，設(shè)計(jì)上傳的數(shù)據(jù)為5個(gè)字節(jié)，主要包括起始位，帶式輸送機(jī)編號(hào)，4類故障信息，輸送機(jī)的啟、停運(yùn)行狀態(tài)，校驗(yàn)和信息，具體5個(gè)字節(jié)的協(xié)議設(shè)計(jì)如表1。

表1 上位數(shù)據(jù)5個(gè)字節(jié)的協(xié)議

第3個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)表示4種不同的故障信息，具體協(xié)議設(shè)計(jì)如表2。

表2 第3個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)表示的故障信息

3.3 核心代碼實(shí)現(xiàn)

程序設(shè)計(jì)方面，使用MSComm串行通信控件，以事件驅(qū)動(dòng)的方式捕捉上傳的數(shù)據(jù)。MSComm控件提供了功能完善的串口數(shù)據(jù)接收和發(fā)送功能，在VB、VC等均可使用。以VB語(yǔ)言為例，判斷四種故障的核心代碼如下:

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)目前煤礦帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，提出了一種基于EPA實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型與實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)完成了帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障的實(shí)時(shí)報(bào)警處理，可以有效提高帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性與安全性，提高生產(chǎn)效率，在各類煤礦企業(yè)具有良好的推廣前景。

［1］ 謝昊飛，郭黎明，王平.EPA通信卡數(shù)據(jù)掉電保護(hù)的研究與實(shí)現(xiàn)［J］.自動(dòng)化與儀表，2010(5):14－17.

［2］ 王冬梅.基于PLC和智能傳感模塊的礦井安全參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［J］.礦山機(jī)械，2010(18):67－70.

［3］ 成建生，楊帥，薛嵐等 基于LonWorks技術(shù)礦山生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2010(5):34－37.

［4］ 鄭曉亮，祝龍記.煤礦膠帶輸送機(jī)智能控制保護(hù)系統(tǒng)［J］.煤礦機(jī)械，2008(2):123－125.

Design of Belt Conveyer’s Fault Monitoring System Based on EPA Technology

MU Xue-peng
(Department of Computer and Information Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

According to the future of the belt conveyer’s fault monitoring system in colliery.A new kind of monitoring system is proposed based on EPA.This system can be available for real monitor and control of the conveyer on ground.If an error appears，the system will alarm immediately to strengthen the stability and safety of the belt conveyer.

colliery;belt conveyer;EPA

TE254

B

1008-9446(2011)02-0046-03

承德市科研項(xiàng)目(煤礦帶式輸送機(jī)故障監(jiān)控軟件系統(tǒng)):201021136。

2011-05-10

牟學(xué)鵬(1979－)，男，遼寧營(yíng)口人，承德石油高等專科學(xué)校計(jì)算機(jī)與信息工程系講師，從事計(jì)算機(jī)控制專業(yè)教學(xué)工作。