基于EPA的帶式輸送機故障監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

牟學鵬

(承德石油高等專科學校計算機與信息工程系，河北承德 067000)

基于EPA的帶式輸送機故障監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

牟學鵬

(承德石油高等專科學校計算機與信息工程系，河北承德 067000)

針對目前煤礦帶式輸送機故障監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，提出了一種基于EPA實時以太網(wǎng)技術(shù)的帶式輸送機故障監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)對礦井下帶式輸送機進行實時監(jiān)控，對各種故障第一時間進行報警，有效提高了帶式輸送機運行的穩(wěn)定性與安全性。

煤礦;帶式輸送機;EPA

帶式輸送機是煤礦井下廣泛使用的一種連續(xù)性的煤炭運輸設(shè)備，是現(xiàn)代煤礦煤炭運輸系統(tǒng)的中樞。帶式輸送機能否穩(wěn)定、安全的運行直接決定了煤礦的煤炭產(chǎn)量。帶式輸送機運行過程中可能出現(xiàn)的打滑、跑偏、堆煤和斷帶等故障，如不及時處理，將進一步造成損失，影響生產(chǎn)。基于EPA的帶式輸送機故障監(jiān)控系統(tǒng)是一種基于EPA實時以太網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)的計算機智能故障監(jiān)測系統(tǒng)，用于對井下煤炭運輸系統(tǒng)中的帶式輸送機的運行情況的實時監(jiān)測，第一時間獲取輸送機故障的類型與位置，以直觀的動畫形式顯示。在實際的應(yīng)用中，該系統(tǒng)實時性好、可靠性高，有效減少人力資源投入，提高了帶式輸送機運行的穩(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 帶式輸送機故障監(jiān)控系統(tǒng)控制層構(gòu)成

帶式輸送機故障監(jiān)控系統(tǒng)的控制層由控制器、各種傳感器和執(zhí)行機構(gòu)等設(shè)備構(gòu)成，負責對帶式輸送機運行情況進行實時數(shù)據(jù)采集，對上位機的命令利用各種執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行對應(yīng)的操作，完成對數(shù)據(jù)的采集和信息的傳遞。帶式輸送機四種常見故障判斷如下。

1.1 打滑故障

帶式輸送機的打滑保護由安裝在滾筒上的測速傳感器及啟動信號共同實現(xiàn)，主要原理是當啟動信號有效后10 s，打滑保護開始工作，此時從動滾筒若出現(xiàn)連續(xù)不運轉(zhuǎn)達到或超過特定的時間后，監(jiān)控計算機診斷發(fā)生了打滑故障，開始出現(xiàn)報警信號。

1.2 堆煤故障

帶式輸送機是否發(fā)生堆煤故障主要通過煤位傳感器采集信號，煤位傳感器由外殼及內(nèi)部放大電路、基準電路等構(gòu)成，安裝于皮帶機頭或煤倉落煤處的附近。當發(fā)生堆煤時，煤接觸到傳感器的信號端，主機發(fā)出報警信號并關(guān)閉主拖動電機電源。

1.3 斷帶故障

斷帶故障主要依靠張力傳感器完成診斷，當斷帶故障發(fā)生時，皮帶張力值驟減，如果獲取的皮帶張力值低于200 kg時，計算機診斷為發(fā)生斷帶故障，立即給出報警信號并關(guān)閉主拖動電機電源，避免故障影響的進一步擴大。

1.4 跑偏故障

跑偏故障是指帶式輸送機運轉(zhuǎn)過程中輸送帶中心線偏離輸送機中心線的現(xiàn)象。跑偏故障診斷是由安裝于皮帶機兩側(cè)的若干只串聯(lián)傳感器等完成。當其中一只發(fā)生跑偏，計算機監(jiān)測到后發(fā)出報警信號，可以實現(xiàn)第一時間的校正。

2 基于EPA實時以太網(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)總線所負擔的工作也越來越重，傳統(tǒng)RS485或FSK總線的傳輸能力已經(jīng)捉襟見肘。為了解決這樣的問題，本系統(tǒng)采用EPA(Ethernet for Plant Automation)實時以太網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定、實時傳輸。EPA是一種全新的適用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的開放性實時以太網(wǎng)標準，EPA技術(shù)將控制現(xiàn)場劃分為若干個控制區(qū)域，每個區(qū)域通過一個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時性。

EPA技術(shù)的另一個優(yōu)點是可以實現(xiàn)煤礦企業(yè)從現(xiàn)場設(shè)備層到上面的控制層、管理層的通信網(wǎng)絡(luò)平臺的統(tǒng)一，利用EPA標準可以實現(xiàn)傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)與基于EPA的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)之間的信息無縫集成，使得現(xiàn)場設(shè)備中的信息能夠無縫地傳遞到控制層和企業(yè)管理層系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦企業(yè)高效智能化管理。基于EPA的輸送機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示。

3 上位機監(jiān)控軟件的設(shè)計

3.1 通信方式的設(shè)計

由于井下都是多臺帶式輸送機協(xié)同工作，運輸煤炭，所以帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)需要同時監(jiān)控多臺帶式輸送機的運轉(zhuǎn)情況，是一種一對多的通信方式，為保證上下通信協(xié)調(diào)順暢，減少沖突，本系統(tǒng)采用上位機循環(huán)向下發(fā)送包括下位機編號在內(nèi)的點名數(shù)據(jù)，只有接受到點名數(shù)據(jù)的下位機才有權(quán)上傳自身的數(shù)據(jù)，這樣避免了多臺下位機無序上傳數(shù)據(jù)時產(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

根據(jù)上位機實際需要獲取的信息，設(shè)計上傳的數(shù)據(jù)為5個字節(jié)，主要包括起始位，帶式輸送機編號，4類故障信息，輸送機的啟、停運行狀態(tài)，校驗和信息，具體5個字節(jié)的協(xié)議設(shè)計如表1。

表1 上位數(shù)據(jù)5個字節(jié)的協(xié)議

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

表2 第3個字節(jié)數(shù)據(jù)表示的故障信息

3.3 核心代碼實現(xiàn)

程序設(shè)計方面，使用MSComm串行通信控件，以事件驅(qū)動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語言為例，判斷四種故障的核心代碼如下:

4 結(jié)語

根據(jù)目前煤礦帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，提出了一種基于EPA實時以太網(wǎng)的帶式輸送機故障監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型與實現(xiàn)方法，該系統(tǒng)完成了帶式輸送機運轉(zhuǎn)情況的實時監(jiān)控與故障的實時報警處理，可以有效提高帶式輸送機運轉(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)掉電保護的研究與實現(xiàn)［J］.自動化與儀表，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)測系統(tǒng)［J］.礦山機械，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［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2010(5):34－37.

［4］ 鄭曉亮，祝龍記.煤礦膠帶輸送機智能控制保護系統(tǒng)［J］.煤礦機械，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

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

2011-05-10

牟學鵬(1979－)，男，遼寧營口人，承德石油高等專科學校計算機與信息工程系講師，從事計算機控制專業(yè)教學工作。