带式输送机故障自动报警系统设计_岳明道

0引言带式输送机已成为煤矿采空区和巷道的主要运输工具之一，但出厂时一般没有完整的保护装置。 煤矿安全规程明确规定，在驱动辊传送带上运输时，必须设置驱动辊防滑保护、煤堆积保护、防蛇行、温度保护和烟气保护装置。 主要运输巷道内安装的带式输送机应设置紧张力下降保护装置和防撕裂保护装置，具有语音报警和事故报警功能，语音报警要求能够报告故障的性质和发生故障的输送机编号。 完善的语音报警是适当应对各种机电故障的重要环节，本文设计了用于带式输送机故障检测的语音自动报警系统。 该系统主要由故障传感器、信号调整、信号码、主控制器和声音报警模块等部分构成，系统结构如图1所示。 图1自动报警系统结构框图1故障传感器的结构故障传感器部分主要由烟雾传感器、温度传感器、走偏传感器、张力传感器、煤位传感器、速度传感器和输送带断裂传感器组成，所有传感器均选择应用于煤矿井下含甲烷、煤尘等爆炸性气体混合物的作业环境。 空气敏感式烟雾传感器检测传送带因摩擦发热或其他原因产生的烟雾，传感器的输出信号为电压型，在没有烟雾时输出到高电平，在有烟雾时输出到低电平。 温度传感器检测煤矿井下带式输送机减速器的高速轴、马达壳体、驱动辊壳体等的温度，传感器的输出信号为电压型，没有过升温状态时输出高电平，有过升温状态时输出低电平。 行走传感器监视传送带的传送带的行走状况，行走传感器安装在传送带的两侧的托架上，正常时传送带不与行走杆接触，传感器的两端子不接通，传送带与行走杆接触，推杆从正常位置303开始传送带复位后，行走偏压杆自动返回15 3时，传感器的两个连接端子脱落。 带式输送机故障自动报警系统设计*岳明道1、司志良2、李文艺1 (1.宿州学院机械与电子工程学院，安徽宿州234000； 2 .宿州市恒泰电器有限公司，安徽宿州233440 )摘要：针对煤矿带式输送机综合保护装置故障报警系统，设计了一种能够完成单片机控制烟雾、升温、走偏、积炭等多种常见故障检测的报警系统。 语音报警模块采用MP3硬解码方式，有效地提高了语音广播的质量。 音频功率放大模块采用单通道桥的可关闭运算放大器，实现了高质量的语音放大，具有低功耗和高性能静音特点。 故障自动报警系统性能可靠，报警及时，语音清晰。关键词：故障报警单片机JQ6500； 音频放大器图分类编号： TD528； TP277文献标志代码： a文章编号： 1008-8725 (2015 ) 10-0230-03 desingoffultaltomaticationalmentersystemforbeltconveyorusedincolorminyuming-Dao 1 liwen-yi1(1. schoolofmechanicalandelectronicengineering，Suzhou University，Suzhou 234000，China； 2.suzhonghengtaielectricalapplianceco .Ltd .Suzhou 233440， China ) abstract : thistheshasedingofautomaticalprotectionsystemforstheshesishedingofautomaticalp whichisbasedonmcuandcanperforvers sasmoke， over heating runningdiverationandcoalstacker.thequaltityofthesethesketionispremefectivelybyadoptinghardwaremp3decodapproachinth nalofspeechefectivelyamplified低功率dispowerdisspicationandhighperforminessquelecharerrealizedbychoosingsingsinelchinelchicallcc fier mod-ule.theredshowthissystemhasreliableperformance，whiccanbealarmedintimeandthespeechsoundiseclear.keywords :故障警报MCU； JQ6500； 安徽省教育厅自然科学研究项目(KJ2013Z316； KJ2013Z317) doi:10.13301/ki.ct.2015.10.084故障传感器信号编码主控制器本地测试信号声音报警模块的动作状态指示煤技术coaltechnologyvol.34no.10 oct.2015第34卷第10期2015年10月230张力传感器在传送带上使用的传送带额定输入电压DC 24 V、额定输入电流DC 30 mA、输出信号DC 420 mA煤位传感器用于带式输送机的输送机的煤位故障检测、传感器的动作角度153、恢复角度103、动作力10n。 传感器操纵杆从正常位置到动作角度受到力时，输出端子导通，力被取消，传感器操纵杆自动返回复位角度时，输出端子打开。 速度传感器用于传送带的传送带速度检测、低速滑动、传送带断裂故障检测，信号输出为电压型，无滑动时输出高电平，有滑动故障时输出低电平。 裂纹传感器用于带式输送机的输送机纵向裂纹检测，在传感器主面受到2.5 kPa的材料作用时输出低电阻值500 ，在传感器主面受到2.5kpa的材料作用时输出高电阻值1 M。 第二信号调整器和信号代码信号调整器完成对传感器信号的标准调整，并且将传感器的电压输出、开关信号、电阻信号和电流信号调整为标准TTL逻辑电平信号。 信号编码部用优先编码器对各故障信号进行等级编码，在2片74LS148芯片中扩展为16-4优先编码器，在主控制器中节约大量的端口，如图2所示。 图2的优先级编码电路的上层片段U2编码使能总是有效的，并且U2.EI=VCC。 下位片U1在上位层被允许编码，仅在未输入故障信号的情况下编码有效，U1.EI=U2.GS。 编码输入信号的优先级依次降低到S01到S16。 扩展后的输出信号被送至主芯片STC89C52RC的P1端口，主控制器用于读取和识别故障。 3主控制器的结构和工作原理主控制器主要由单片机、复位电路、晶体振荡电路和电源电路等部分组成。 电源电路经由恒压芯片LM317向单片机供给5 V电源。 复位电路由手动复位和上电复位两部分构成。 电阻器与单片机的P0端口连接。P1端口用于收集故障代码信号，P3.1和P3.2用于向语音报警系统传送控制命令，P3.3和P3.4用于以成本来测试命令读取，并且P3.5用于指示操作状态主控制器电路如图3所示。 图3主控制器电路单片机选择工业级控制芯片，抗噪能力强。在Keil uVision4综合开发环境中，通过c语言编程实现了接通电源的初始化、故障信号的读取和识别、开始广播并发送故障声音再生命令等规定的功能，程序的流程如图4所示。 图4程序流程图4声音警报模块设计声音警报模块主要由JQ6500声音芯片、TFP卡和功率放大电路三部分构成，模块结构如图5所示。 图5是声音警报模块的结构框图JQ6500是采用具有24个管脚的SSOP塑料封装的声音芯片。 该芯片采用先进的片上系统(SOC )方案，内置16位微控制器(MCU )和音频解码专用数字信号处理器(DSP )。 JQ6500能够与单片微型计算机串行通信，以单片微型计算机串行进行声音再生控制，通信速度设定为9 600 bps。 JQ6500芯片外围电路简单，无需外接电阻电容器即可工作。 如果需要播放故障语音或测试语音，则不需要直接从单片机向JQ6500发送播放命令并返回参数。 播放指定故障报警声音的指令为7e04xxef，其中4位十六进制XX XX表示指定声音的序列号，序列号范围为065 535，具体大小根据单片机识别的故障类型自动确定。 例如，01.mp3文件声音u 1123456 ei 012456 ei0a1a2EO0a1a2EO 74 ls 148 (2) 74ls 148 976 p 10 s 16 s 15 s 16 s 11 s 10 s 09 s 06 s 05 s 03 s 02 s 01 u2vccs 081121213121312121313145有无故障本地测试信号的电源接通初始化有无测试发送声音再生命令读取故障代码的故障类型使状态指示灯闪烁的2次扬声器功率放大器声音报警模块声音重放控制命令TF卡JQ6500声音芯片c6C5 C2 R1 S1 VCC gnd 38363533 p 01 p 02 p03 p 04 p 05 p 06 p 07 r5ealepsenp 27 p 25 p24 p24 模块按钮RS tu1 vccvccp 01 p134 p134 p134 p134 rsttxdp 36 p33p 34 p35 p 36 xtal 2xt al1p 1345352525352535253525352535253535353535353535353535353 5353535353535353535353535353535353535353535353535353535353卡卡卡卡卡卡卡6 p1.3p1.4p1.5p1.6p1.6STC 89 c 52 rcrstvpdp3.0rxdp3.2int0p3.2int1p xtal 2xt al 1g NDP 1.0 TP 0.1 p 0.2 p 0.3 p 0.4 p 0.5 p 0.7 aleprogeavppsenp 2.7 p 2.6 p 2.5 p 2.4 p 2.3 p 2.1 p 2.0 rx D1 jxtal1xtal 2g nd晶体振荡器第34卷第10期vol.34no 设定为“”的02.mp3文件的声音内容请注意“1#传送带的蛇行！ 中的组合图层性质变更选项，可以分组图层性质管理员中的变更。 功率放大电路主要包括单通带关断模式中的音频放大器芯片8002A。放大电路在图6中示出。 图6的功率放大器电路8002A是桥式音频功率放大器，并且可以使用5 V功率源在少量外围设备中提供高质量的输出功率。 扬声器与8002A输出端子VO1和VO2连接，确立运输作业的“桥接模式”，桥接运输在设计上与单端模式不同，在相同条件下与单端模式相比能够提供4倍的输出。 图6所示的放大器电路的音频电压放大率Av=2 R21 (R23R24) R22式中的R21反馈电阻Ri=(R23R24) R22信号输入电阻。 8002A具有SHUTDOWN(SD )端子，关闭输送偏置电路，从单片机P3.6端子发送来高电平控制信号时，SD关闭输送，立即关闭输出和扬声器，能够有效地实现低功耗和高性能静噪特性， 当从单片机P3.6端子发送来低电平控制信号时，输送路径的关断静态电流仅为0.6 A，输送路径正常工作。为了保证声音源文件的质量，声音文件采用原声高质量录音，将录音文件用专业的声音编辑软件CoolEditPro进行分割处理，有效命名后保存到TF卡中。 5结语故障自动报警系统是带式输送机综合保护装置的重要组成部分，是安全生产的重要环节。 利用单片机检测识别故障类型，有效保障了故障报警的即时性和可靠性。 单片机通过有效控制硬码音频芯片JQ6500，有效提高了广播音频的质量和可控性。 关闭放大器电路可以进一步降低系统的功耗和噪声特性，进一步改善报警系统整体性能。 参考文献： 1国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程M .北京：煤炭工业出版社，2011. 2秦军.带式输送机常见故障分析与处理方法J .煤炭技术，2009， 28(8):18-20.3陆宝军、王社新、刘振锋.煤矿瓦斯监测预警平台的设计J .煤炭技术，2013 32(4):75-77 .作者简介：岳明道(1979-)，安徽宿州人，副教授，研究方向：电子设计自动化，电子邮件： ymdcumt .责任编辑：郑万才接受稿