（机械电子工程专业论文）基于labview的带式输送机监测系统研究.pdf

i i i iii ii i ii ii ii i iitlllli 2 13 3 9 0 8 ad i s s e r t a t i o ni nm e c h a t r o n i ce n g i n e e r i n g t h em o n i t o r i n gs y s t e ms t u d yf o rb e l tc o n v e y o r b a s e do nl a b v i e w c a n d i d a t e ：y a nl i s u p e r v i s o r ：p r o f x i n z h a n g m e c h a n i c a le n g i n e e r i n gsc h o o l a n h u iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y n o 1 6 8 ，s h u n g e n gr o a d ，h u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，p r c h i n a 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 塞徵堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名： 奄查塾日期：坐年垒月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞邀堡王太堂有保留、使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 塞邀理工大堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位 论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：店耙 签字日期：沙，1 年6 月6 日 导师签名： 卉斌 l ， 签字日期：护2 年多月乡日 摘要 摘要 带式输送机是当今最重要的散状物料长距离运输设备，其中钢绳芯带式输送 机因其连续运输能力强，易于实现自动控制而成为煤矿生产中广泛使用的设备。 随着长距离、高带速、大运量的要求，输送机技术发展越来越迅速，这就对保障 其正常运输的机电设备提出更高的要求。带式输送机的运行状况直接关系到生产 设备和工作人员的安全，如纵向撕裂一旦发生，若不及时发现，就会造成很大的 经济损失，因此研究带式输送机监测系统是非常必要的。随着现代科技的发展， 特别是微电子技术的发展，使得机电技术得到了提高，以计算机和测试软件相结 合的监测系统成为发展的趋势，其中典型的技术是虚拟仪器技术。本文应用虚拟 仪器的开发平台l a b v i e w 软件及u s b 6 2 2 9 数据采集卡，又结合光电传感器及各 调理电路，开发了一种监测输送带跑偏、打滑及纵向撕裂故障的监测系统。 本文首先介绍了输送机的结构及工作原理，简要说明了主要故障形式，为监 测方法的设计打下基础。其次，根据传感器监测理论及现场工作需要选出合适的 光电传感器监测各个故障，根据各种监测的需要，合理布置安装传感器。对传感 器信号进行初步采集和信号处理后，接入n i 的信号采集卡u s b 6 2 2 9 ，在l a b v i e w 中编程序，对采入的信号再处理使其成为计算机易于提取比较的信号，实现比较 报警、速度实时显示、传感器状态显示、信号分析、数据处理、数据存储等功能。 本文利用l a b v i e w 开发了带式输送机监测系统，通过模拟实验可知，本系 统不仅界面友好，还能及时反映出所监测故障的发生情况，提醒工作人员针对不 同故障进行检修，对历史数据进行存储，便于查询，供输送机设计做参考。将 l a b v i e w 应用到带式输送机故障监测上来，不仅为带式输送机监测提供了一种好 的方案，也为l a b v i e w 的应用发展拓展了空间。 图6 1 表2 参5 5 关键词：带式输送机；l a b v i e w ；跑偏；打滑；纵向撕裂；光电传感器 分类号：t h 2 2 2 ； 安徽理j i ：大学硕士学位论文 a b s 仃a c t t h eb e l tc o n v e y o ri st h em o s ti m p o r t a n tb u l km a t e r i a l sl o n g d i s t a n c et r a n s p o r t e q u i p m e n t o n eo ft h e mi ss t e e lc o r db e l tc o n v e y o r b e c a u s ei t sc o n t i n u o u st r a n s p o r t c a p a c i t ya n de a s yt oi m p l e m e n ta u t o m a t i cc o n t r o l ，i ti sb e c o m i n gw i d e l yu s e di nc o a l p r o d u c t i o n w i t ht h el o n g d i s t a n c e ，h i g hb e l ts p e e d ，l a r g ec a p a c i t yr e q u i r e m e n t s ， c o n v e y o rt e c h n o l o g yi sb e c o m i n gm o r ea n dm o r er a p i d l y t h eh i g h e rm e c h a n i c a la n d e l e c t r i c a le q u i p m e n ti sd e m a n d i n gt o p r o t e c tt h e i rn o r m a lt r a n s p o r t t h eo p e r a t i n g c o n d i t i o n so fb e l tc o n v e y o ri sd i r e c t l yr e l a t e dt op r o d u c t i o ne q u i p m e n ta n dt h es a f e t y o fs t a f f s u c ha si nt h ee v e n to fl o n g i t u d i n a lt e a r , a n di fn o tt i m e l yd e t e c t i o no fi t ，i t w i l lc a u s eg r e a te c o n o m i cl o s s e s s oi ti s n e c e s s a r yt os t u d yt h eb e l tc o n v e y o r m o n i t o r i n gs y s t e m w i t ht h ed e v e l o p m e n t o fm o d e mt e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yt h e d e v e l o p m e n to fm i c r o e l e c t r o n i c st e c h n o l o g y , e l e c t r o m e c h a n i c a lt e c h n o l o g yh a sb e e n i m p r o v e d t h ed e v e l o p m e n tt r e n do fm o n i t o r i n gs y s t e mi sc o m b i n i n g c o m p u t e r t e c h n o l o g ya n dt e s ts o f t w a r e ，a n do n eo ft h et y p i c a lt e c h n o l o g yi sv i r t u a li n s t r u m e n t t e c h n o l o g y i nt h i sp a p e r , u s i n gv i r t u a li n s t r u m e n td e v e l o p m e n tp l a t f o r ml a b v i e w a n du s b 一6 2 2 9d a t aa c q u i s i t i o nc a r d a n dc o m b i n e dw i t hp h o t o e l e c t r i cs e n s o r sa n d c o n d i t i o n i n gc i r c u i t s ，d e v e l o p sam o n i t o r i n gb e l td e v i a t i o n ，s k i d ，l o n g i t u d i n a lt e a rf a u l t m o n i t o r i n gs y s t e m t h i s p a p e r f i r s ti n t r o d u c e st h es t r u c t u r ea n dw o r k i n g p r i n c i p l e o ft h e c o n v e y o r t h e nt h e r ea r e ab r i e fd e s c r i p t i o no ft h em a i nf a u l tf o r m s ，t ol a yt h e f o u n d a t i o nf o rt h ed e s i g no ft h em o n i t o r i n gm e t h o d s s e c o n d l y , a c c o r d i n gt ot h e s e n s o rm o n i t o r i n gt h e o r ya n df i e l dw o r ke n v i r o n m e n t ，w en e e dt oc h o o s et h er i g h t p h o t o e l e c t r i cs e n s o r st om o n i t o rv a r i o u sf a i l u r e a n d ，a c c o r d i n gt ot h en e e d so fa v a r i e t yo fm o n i t o r i n g ，i tn e e d sr e a s o n a b l el a y o u ta n di n s t a l l a t i o ns e n s o r t h es e n s o rc a n a c h i e v et h ei n i t i a ls i g n a la c q u i s i t i o n ，a n dp r o c e s si t ，t h e na c c e s st h en id a t aa c q u i s i t i o n c a r du s b 一6 2 2 9 p r o g r a m m e di nl a b v i e w ，i tn e e dt or e p r o c e s st h es i g n a l ，f o rm a k i n g i tb e c o m i n ge a s yt o e x t r a c ta n dc o m p a r ei nc o m p u t e r t oa c h i e v er e l a t i v e l ya l a r m ， s p e e dr e a l - t i m ed i s p l a y , s e n s o rs t a t u sd i s p l a y , s i g n a la n a l y s i s ，d a t ap r o c e s s i n g ，d a t a s t o r a g ea n do t h e rf e a t u r e s t h i sp a p e rd e v e l o p sab e l tc o n v e y o rm o n i t o r i n gs y s t e mo nt h ep l a t f o r mo f l a b v i e w s i m u l a t i o ne x p e r i m e n ts h o w st h a tt h i ss y s t e mi sn o to n l yf r i e n d l yi n t e r f a c e ， 一i j 摘要 b u ta l s ot i m e l yr e f l e c tt h eo c c u r r e n c eo ft h ef a u l t i ti st or e m i n ds t a f ft or e p a i rf o r d i f f e r e n tf a u l t t h e nt h es y s t e mc a na l s os t o r a g eo fh i s t o r i c a ld a t a ，t oe a s yt oc h e c k ， a n dr e a d yf o rc o n v e y o rd e s i g nr e f e r e n c e a p p l i e dt ol a b v i e wt ot h eb e l tc o n v e y e r f a u l tm o n i t o r i n g ，n o to n l yp r o v i d e sag o o dp l a nf o r t h eb e l tc o n v e y o rm o n i t o r i n g ，a l s o e x p a n dt h es p a c ef o rt h ea p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n to fl a b v i e w f i g u r e6 1 t a b l e2r e f e r e n c e5 5 k e y w o r d s ：b e l tc o n v e y o r ；l a b v i e w ；d e v i a t i o n ；s k i d ；l o n g i t u d i n a lt e a r ；p h o t o e l e c t r i c s e n s 0 r c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：t h 2 2 2 原书空白页 不缺内容 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 引言1 1 绪论一2 1 1 课题研究意义2 1 2 国内外研究动态3 1 3 本论文研究的主要内容5 1 4 本章小结6 2 带式输送机工作原理及故障形式7 2 1带式输送机结构及工作原理7 2 1 1 带式输送机的结构7 2 1 2 带式输送机工作原理1 3 2 2 主要故障1 4 2 2 1 跑偏1 4 2 2 2 打滑一15 2 2 3 纵向撕裂15 2 3 本章小结1 6 3 监测原理及方法设计1 7 3 1 跑偏监测原理及方法设计17 3 1 1 输送带跑偏原因分析1 7 3 1 2 跑偏监测原理及方法1 9 3 2 打滑监测原理及方法设计2 l 3 2 1 打滑原因分析2 1 3 2 2 带速测试原理及打滑监测方法2 2 3 3 纵向撕裂监测原理及方法2 4 3 3 1 纵向撕裂原因分析一2 4 3 3 2 纵向撕裂监测原理及方法一2 5 3 4 本章小结一2 6 安徽理：l ：大学硕士学位论文 4 监测系统硬件设计2 7 4 1 监测系统总体设计2 7 4 2 传感器监测理论2 8 4 2 1 传感器选择的原则2 8 4 2 2 红外光电传感器2 9 4 2 3 监测跑偏的光电传感器3 2 4 2 4 监测打滑的传感器3 3 4 2 5 传感器可靠性设计3 5 4 3 监测系统部分电路设计3 6 4 3 1 监测跑偏和纵向撕裂部分电路设计3 6 4 3 2 监测打滑部分电路设计3 8 4 4 数据采集卡的选型3 9 4 4 1u s b 6 2 2 9 数据采集卡的性能3 9 4 4 2u s b 6 2 2 9 数据采集卡的软件配置4 1 4 5 本章小结4 2 5 监测系统软件设计4 3 5 1 虚拟仪器系统构成4 3 5 2 数据采集模块4 4 5 3 用户界面软件设计4 6 5 4 各故障监测软件设计4 8 5 5 数据处理模块5 2 5 6 本章小结5 4 6 模拟实验及结果分析5 5 6 1 模拟实验搭建5 5 6 2 模拟监测系统实验5 6 6 3 实验结果分析5 9 结论6 1 参考文献6 3 致谢6 7 v i 目录 作者简介及读研期间主要科研成果6 9 安徽理：i 二大学硕士学位论文 c o n t e n t a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t i i i i n t r o d u c t i o n 1 1i n t r o d u c t i o n 2 1 1t h es i n g n i f i c a n c eo fs u b j e c t s 2 1 2r e s e a r c ht r e n d sa th o m ea n da b r o a d 3 1 3t h em a i nc o n t e n tt oi n t r o d u c t i o n 5 1 4 b r i e fs u m m a r i z a t i o n 6 2b e l tc o n v e y o rw o r k i n gp r i n c i p l ea n dt h ef a i l u r em o d e 7 2 1b e l tc o n v e y o rs t r u c t u r ea n dw o r k i n gp r i n c i p l e 7 2 1 1t h es t r u c t u r eo f t h eb e l tc o n v e y o r 7 2 1 2w o r kp r i n c i p l e so f b e l tc o n v e y o r 1 3 2 2t h em a i nf a u l t 1 4 2 2 1d e v i a t i o n 1 4 2 2 2s k i d 15 2 2 3 l o n g i t u d i n a lt e a r 1 6 2 3b r i e f s u m m a r i z a t i o n 1 6 3 m o n i t o r i n gp r i n c i p l e sa n d m e t h o d so f d e s i g n 1 7 3 1d e v i a t i o nm o n i t o r i n gp r i n c i p l e sa n dm e t h o d so fd e s i g n 17 3 1 1 a n a l y s i so f d e v i a t i o n l7 3 1 2d e v i a t i o nm o n i t o r i n gp r i n c i p l e sa n dm e t h o d s 19 3 2 s l i p p i n gm o n i t o r i n gp r i n c i p l e sa n dm e t h o d so fd e s i g n 2 1 3 2 1 s k i da n a l y s i s 2 1 3 2 2b e l ts p e e dt e s tp r i n c i p l ea n ds l i pm o n i t o r i n gm e t h o d s 2 2 3 3 l o n g i t u d i n a lt e a rl i n em o n i t o r i n gm o d u l ed e s i g n 2 4 3 3 1 l o n g i t u d i n a lt e a ra n a l y s i s 2 4 3 3 。2 l o n g i t u d i n a lt e a ro fm o n i t o r i n gp r i n c i p l e sa n dm e t h o d s 2 5 一v i i l 一 旦茎一 一一 3 4b r i e f s l l m m a r i z a t i o n 2 6 4m o n i t o r i n gs y s t e mh a r d w a r ed e s i g n 2 7 4 1 m o n i t o r i n gs y s t e md e s i g n 2 7 4 2 t h e o r yo f s e n s o r st om o n i t o r 2 8 4 2 1t h ep r i n c i p l eo f t h es e n s o rs e l e c t i o n 2 8 4 2 ，2i n 胁dp h o t o e l e c t r i cs e n s o r 一2 9 4 2 3 m o n i t o r i n gt h ed e v i a t i o no f t h ep h o t o e l e c t r i cs e n s o r 3 2 4 2 4m o n i t o r i n gs l i p p i n gs e n s o r 3 3 4 2 5s e n s o rr e l i a b i l i t yd e s i g n 3 5 4 3p a r to f t h ec i r c u i td e s i g no f t h em o n i t o r i n gs y s t e m 3 6 4 3 1c i r c u i td e s i g no f m o n i t o r i n gd e v i a t i o na n dl o n g i t u d i n a lt e a r 3 6 4 3 2 m o n i t o r i n gs l i p p e r yp a r to f t h e c i r c u i td e s i g n 3 8 4 4t h es e l e c t i o no f t h ed a t aa c q u i s i t i o nc a r d 3 9 4 4 1u s b 一6 2 2 9d a t aa c q u i s i t i o nc a r dp e r f o r m a n c e 3 9 4 4 2s o f t w a r ec o n f i g u r a t i o no ft h eu s b 一6 2 2 9d a t aa c q u i s i t i o nc a r d 4 1 4 5 b r i e f s u m 瑚撕z a t i o n 4 2 5m o i l i t o r i n gs y s t e ms o f t w a r ed e s i g n 一4 3 5 1 s y s t e mc o m p o n e n t so f t h e v i r t u a li n s t r u m e n t 4 3 5 2d a c aa c q u i s i t i o nm o d u l e 4 4 5 3u s e ri m e 觑es o f t w a r ed e s i g n 4 6 5 4 f a ，u l tm o n i t o r i n gs o f t w a r ed e s i g n 4 8 5 5 d a t a p r o c e s s i n gm o d u l e 5 2 5 6b r i e fs u m m a i i z a t i o n 5 4 6s i i n u l a t i o ne x p e r i m e n t sa n dr e s u l t sa n a l y s i s 5 5 6 1 s i m u l a t i o ns t r u c t u r e s 5 5 6 2 a n a l o ge x p e r i m e n to f m o n i t o r i n gs y s t e m 5 6 6 3 a n a l y s i so f e x p e r i m e n t a lr e s u l t s 5 9 c o n c l u s i o n 6 1 r e f e r e n c e s 6 3 一l x 安徽理1 ：大学硕士学位论文 a c k n o w l e d g m e n t s 6 9 a u t h o ri n t r o d u c t i o na n dt h em a i ns c i e n t i f i ca c h i e v e m e n t s 7 0 一x 一 引言 己i 吉 ji 口 带式输送机是我国目前用做长距离及大批量连续运输的机械设备，随着科技 的发展和煤炭开采力度的加大，带式输送机的带速及连续运输能力得到进一步的 提高，原有保障输送机安全运输的系统也需要改进与提升，这就要求我们研究新 的装置来满足现有的带式输送机技术需要。带式输送机可能出现的故障有打滑、 跑偏及纵向撕裂，不管哪种故障出现，都会产生一定的经济损失，甚至整个输送 机报废。因此保证带式输送机的安全运行是研究监测系统人员的艰巨任务。随着 传感技术发展和现代编程图形化语言l a b v i e w 的出现，为带式输送机监测系统 的研究带来了新的方向。 本文应用非接触测量的办法，选用光电式传感器，并对其安装位置进行了合 理设置，分别设计了监测跑偏、打滑及纵向撕裂的方法，利用光电传感器自身优 越性，提高了监测效率及测量精度。进行了模拟实验，通过u s b 6 2 2 9 数据采集 卡采集了传感器输出的信号，在l a b v i e w 平台上设计了用户登陆、用户主界面 和三种故障监测界面的程序，完成了对三种故障监测的任务。利用l a b v i e w 图 形化语言编写程序，其设计出的界面友好，操作简单方便，易于修改程序，它是 一种可视化的界面，与真实仪器很像，应用在带式输送机故障监测中，是一种尝 试。 安徽理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题研究意义 煤炭作为国民经济中起着重要的作用的主要能源，近几年来，煤炭价格逐渐 增高，煤炭的开采趋势大大增加。这样不可避免的出现矿井事故，造成巨大的经 济损失，甚至人员伤亡等重大事故。因此保证煤矿开采和运输安全成为研究煤矿 机械人员的艰巨任务【l j 。 带式输送机是我国煤矿生产中用做长距离及大批量连续运输的机械设备，随 着科技的发展和煤炭开采力度的加大，带输送机的带速及连续运输能力得到进一 步的提高，原有保障输送机安全运输的系统也需要改进与提高，这就要求我们研 究新的装置来满足现有的带输送机技术需要。钢绳芯带式输送机作为一种适合矿 井连续长距离运输的机械设备，可能出现的故障有打滑、跑偏及纵向撕裂，不管 哪种故障出现，都会产生一定的经济损失，甚至整个输送机报废。 随着传感技术发展和现代编程图形化语言l a b v i e w 的出现，为带式输送机 在线监测系统的研究带来了新的方向。带式输送机技术的高速发展及在线监测技 术的落后制约着大型带式输送机的发展，因为现代煤矿运输中都需要长距离、高 速度、大功率的带式输送机来提高生产效率。对于皮带的故障监测保护具有重要 意义。 本课题提出了基于l a b v i e w 的带式输送机监测系统研究，在监测原理上采 用非接触式的光电式传感器拾取信号。采用现代传感技术与虚拟仪器技术结合的 测试方法，利用虚拟仪器的优势：数据采集快及自动化程度高的特点，加上其强 大的数据处理能力，使得这种结合虚拟仪器技术的监测系统，能够精确、快速的 监测皮带机的运行情况，实时保护皮带。要求系统能够实现数据实时记录，计算 机自动完成对测试结果的处理。本文应用l a b v i e w 2 0 1 0 开发了带式输送机监测系 统，实现对输送机故障的实时监测，主要监测故障有输送带跑偏、打滑及纵向撕 裂。此监测系统方便工作人员随时了解带式输送机的运行情况，提高了测量精度 和效率，且为整个带式输送机系统性能分析提供了有力的依据，为系统设备选型 提供了依据，也为新产品研制奠定了基础，在出现故障时，系统能够及时响应， 报警甚至停机，以防事故发生，降低经济损失。 第1 章绪论 1 2 国内外研究动态 纵观国内外带式输送机监测系统的研究，不仅有对输送带跑偏、打滑及纵向 撕裂等故障检测的方法的研究，还有对输送带监测系统设计的研究。 1 监测输送带纵向撕裂的研究现状 目前国内外研究输送带纵向撕裂监测的方法很多，主要分为接触式和非接触 式。其中接触式主要出现在早期，以机械装置为主，因其可靠性不高，逐渐被非 接触式所代替。据悉日本、英国澳大利亚先后在七八十年代研制了超声波探伤检 测器，获得了专利口j 。 就国内而言，随着钢绳芯带式输送机的广泛使用，纵向撕裂事件时有发生， 国内很多专业人士针对纵向撕裂事故的预防和检测进行不同程度的研究，也取得 了一定的成果【3 j 。如唐山市工业自动化研究所及中国煤炭科学研究总院上海分院 开发的带式输送机纵向撕裂检测装置均获得了国家专禾1 j 4 , 5 j 。 监测输送带纵向撕裂的方法主要有：漏料检测装置【8 1 ，弦线式检测装置【7 1 ， 棒型检测装置 6 1 ，浮动托辊检测装置 9 1 ，撕裂压力检测器【1 0 】、测振式检测器、x 光透视检测器【1 1 、导电橡胶检测器【1 2 1 、磁性橡胶检测器 13 1 、超声波检测器【1 4 】，金 属线圈感应检测器u5 | ，带宽检测器等。 上面这些检测方法，接触式保护装置结构简单，安装方便，但是可靠性不高， 误动作次数多。现有较为先进的检测方法有超声波检测、x 光探测、嵌入法、原 子物理法【16 j 等。就这几种方法比较，超声波技术只能用在地面输送机，使用局限 性大，而且系统设备多，费用高。x 光探测精度较高，但是不宜在恶劣环境中工 作，对带速的要求高，费用较高。嵌入法就是在输送带中预埋金属导线或导电纤 维等，撕裂发生时，导电金属等也会损害，可利用性不高，而且对已有输送带来 说预埋线圈很困难【l 。原子物理法还在研究中。 太原理工大学研究的一种新型输送带纵向撕裂在线监测系统，采用红外线光 电传感器和p l c 相结合方法设计的系统【l 引，能有效提高抗干扰性，但是对于p l c 控制系统来说其反应速率没有计算机高，而且不能预知撕裂的发生，这就需要研 制一套工作更可靠，反应更精确的装置。 2 监测输送带跑偏研究现状 监测和预防跑偏的基本方法有：安装调心托辊组、跑偏开关、自动调心托辊。 近些年来我国对输送带跑偏的研究方法有：利用电磁感应接近开关的方法监测跑 偏 1 9 】；通过弹簧杆、凸轮和压力应变片组合的方法监测输送带跑偏2 0 1 。根据无源 安徽理：l ：大学硕士学位论文 机械式跑偏开关原理设计的跑偏监测系统应用的最广泛。这种方法是机械接触式 检测方法，响应慢，精度不高，易磨损，且需要到现确定输送带跑偏的位置，受 工况影响很大。因此有必要对现有装置进行改进，研制一种更加有效的跑偏监测 方法势在必行。 3 打滑监测的研究现状 防止输送带打滑的途径有：增大拉紧力，增大围包角，增大摩擦系数。目前 监测输送带打滑的方法有：在从动轮上安装电磁式限位开关监测打滑；上海理工 大学研究了一种速度保护传感器【2 1 1 ，它利用速度换能器的磁电变换原理测皮带速 度，通过速度比较测出打滑和失速等。 4 监测系统的研究现状 近年来计算机技术、现代测试技术、现代传感器技术等在矿井运输系统中得 到广泛的应用。在检测领域引发了一场新革命，就是计算机技术与测试技术、传 感技术的相结合的监测系统研究。目前处在第三代计算机辅助测试系统阶段，即 计算机参与测量特性的分析、测试信号的产生及对测试信息处理的阶段。第三代 计算机辅助测试系统的核心是计算机，它是测量和控制一体化的系统，它的衡量 标准由测量结果决定。计算机辅助测量的系统组成框图如图1 所示，它是一个闭 环测控系统。 图1计算机辅助测量的系统结构框图 f i g1 t h es y s t e ms t r u c t u r ed i a g r a mo fc o m p u t e r - a i d e dm e a s u r e m e n t 目前的监测系统研究有基于p l c 的，基于单片机的，基于组态软件的，基 于虚拟仪器的，基于p l c 的电控系统研究比较成熟，目前越来越多学者研究基于 虚拟仪器的测试系统。如：西安科技大学研究的基于虚拟仪器的带式输送机动态 参数测试系统研制 2 2 1 ，该系统机构上分为上位p c ；机和下位单片机，上位机是在 第1 章绪论 l a b v l e w 平台上实现系统操作、数据处理和测试结果动态分析，下位机用单片机 芯片实现数据采集；安徽理工大学机械学院研究的基于虚拟仪器的带式输送机张 力测试系统等。 2 0 世纪8 0 年代初期，几乎所有可编程仪器都需要专门的仪器控制器来控制 对应的测试系统。这些专门的控制器必须通过一个端口才能控制g p i b 总线的仪 器。直到1 9 8 3 年，个人计算机的出现，n i 成为其g p i b 硬件接口的主要供应商。 当时控制程序的编程采用b a s i c 语言，编程繁重而单调，因此两位n i 创始人开 始着手开发一种用于开发仪器软件的新工具，终于在他们和团队的不懈努力下于 1 9 8 6 年1 0 发布了l a b v i e w1 0 ，从此图形化编程语言l a b v i e w 编程成为事 实四】。 目前虚拟仪器技术被广泛的推广和应用，在许多企业、科研单位它被用于产 品的测试和测控，包括一些著名高校建立了基于虚拟仪器的实验室。据国内专家 预测：未来几年我国将有5 0 的仪器是虚拟仪器，虚拟仪器因其强大功能，成为 教学科研领域和仪器计量领域的实用软件，具有广阔的发展前景。 本课题在监测理论分析、方法设计和试验研究的基础上，将虚拟仪器技术应 用到带式输送机的故障监测中去，实现保护输送带正常运输的目标，为虚拟仪器 的应用拓展了空间。 1 3 本论文研究的主要内容 本文利用传感器与虚拟仪器的结合开发了多功能带式输送机监测系统。主要 研究内容有： 1 带式输送机的工作原理及故障形式。系统介绍了带式输送机的结构组成和 工作原理，简要说明了主要故障产生的机理、危害及防护措施。 2 监测原理及方法设计。详细分析了输送带产生跑偏、打滑及纵向撕裂的原 因，针对不同的故障设计了监测方法，根据实际情况，合理布置安装传感器。 3 监测系统硬件设计。介绍了传感器选择的依据，根据监测方法设计，选用 与之匹配的传感器，设计相应的硬件电路，实现信号的调理，再经过采集系统进 入计算机。 4 监测系统软件设计。基于l a b v i e w 的监测系统主要软件设计就是对这一 软件的应用，通过模拟实验采集信号，在l a b v i e w 平台上编写程序来实现监测 输送带各种故障的目的。 5 模拟实验分析。通过模拟实验分析实验结果是否符合实际的要求。分析原 安徽理工大学硕士学位论文 因，为以后的研究做依据。 1 4 本章小结 本章首先分析了课题研究的意义及目的，说明了本课题研究的重要性。其次 介绍了国内外研究带式输送机监测系统的发展趋势及l a b v i e w 发展状况，最后 阐述了本文研究的主要内容。 6 一 2 带式输送机工作原理及故障形式 2带式输送机工作原理及