基于单片机的皮带输送机状态检测系统设计

图书分类号：密级：毕业设计(论文)基于单片机的皮带输送机状态检测系统设计DESINGOFBELTCONVEYORSTATEDETECTIONSYSTEMBASEDONMCU学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要在社会大力发展制造业的前提下，如何提高生产效率，降低生产成本，保证生产安全等问题逐渐成为制造企业所关心的问题，而物料运输则是整个生产过程中重要一环。本课题主要针对生产运输过程中普遍使用的皮带输送机为设计对象，分析皮带输送机在日常生产过程中常见的故障为基础，通过选用不同的检测方法、传感器元件和单片机设计出一整套针对皮带运输机故障的监测系统。通过本课题研究希望在工业生产中，可以更快更准确的发现输送机存在的故障，确保生产的安全、稳定。关键词：输送机；传感器；单片机；监测系统AbstractInsociety,vigorouslydevelopthemanufacturingindustry,howtoimprovetheproductionefficiency,reduceproductioncost,ensureproductionsafetyissueshavegraduallybecomeamanufacturingenterprisesareconcernedabouttheproblem,andmaterialtransportisanimportantlinkinthewholeproductionprocess.Thistopicmainlyforcommonlyusedintheprocessofproductionandtransportationofbeltconveyorasthedesignobject,analysisfaultbeltconveyoriscommoninthedailyproductionprocessasthefoundation,throughtheselectionofdifferentmethodsforthedetection,sensorandMCUtodesignasetforbeltconveyorfaultmonitoringsystem.Throughthisresearchwehopethatintheindustrialproduction,wecanmorequicklyandmoreaccuratelyfindthefailureoftheconveyor,toensuretheproductionofsecurityandstability.KeywordsconveyorsensorMCUmonitoringsystem目录摘要 IAbstract II1绪论 11.1课题研究的背景 11.2带式输送机的前景与性能检测 1带式输送机的发展前景 1带式输送机的性能检测 21.3论文主要内容及要求 21.4本章小结 32皮带输送机的组成 42.1皮带输送机的组成 42.2输送机系统各部件的选型 82.3本章小结 83皮带输送机常见故障分析 93.1输送带跑偏 9输送带跑偏的原因 9皮带跑偏的检测 93.1.3传感器的选型及接口电路设计 103.2皮带输送机打滑 12皮带输送机打滑故障分析 12传感器的选型及接口电路设计 133.3输送带纵向撕带 153.3.1输送带纵向撕裂的原因 15输送带纵向撕裂检测 16传感器的选型及接口电路设计 173.4输送带断带 18输送带断带检测 19传感器的选型及接口电路设计 193.5减速机异常振动 21振动产生的原因 21减速器振动诊断分析方法 21传感器的选型及接口电路设计 223.6托辊卡死 23托辊卡死检测方法 23传感器的选型及接口电路设计 233.7输送带堆煤 25输送带堆料的检测 25检测装置的选型及接口电路设计 253.8输送带撒料 27输送带产生撒料的原因 27输送带撒料检测 27传感器的选型及接口电路设计 273.9电动机温度过高 28电机温度过高检测 28传感器的选型及接口电路设计 293.10本章小结 314带式输送机故障监测中心硬件设计 324.1系统硬件设计整体组织结构图 324.2监测终端的硬件设计 324.2.1AT89S51单片机系统设计 324.2.2复位电路和时钟电路设计 334.3时钟电路 344.4存储模块电路设计 354.5蜂鸣器报警电路设计 374.6液晶显示装置 384.7接口扩展电路设计 384.8本章小结 405软件设计 41结论 42致谢 43参考文献 441绪论1.1课题研究的背景现如今工农业生产中，机械设备逐步取代劳动力，一方面解放了人力劳动，另一方面通过机械工作大大提高生产效率，促进社会生产的快速发展，例如在工矿企业中，物料的输送已由原来的手搬、肩扛的方式转变为输送机进行输送，使得生产效率大大提高。然而在物料输送系统中，输送机输送是最为简单的输送方式，同时也起到了至关重要的作用，尤以带式输送机最为常见。带式输送机通过结构之间的摩擦力进行传递动力，在工矿等大型企业中用来进行对块状物体和粉状物料进行远距离输送，其运输能力强、工作阻力小等有点备受企业的青睐。但是带式输送机在运行过程中经常发生故障，诸如减速机的异常震、皮带的打滑，堆煤，跑偏等，并因此影响输送系统的稳定性和可靠性，而目前对于带式输送机故障检测的手段还相对匮乏，因此如何更快、更准确的检测出其故障的监测技术具有重要意义。1.2带式输送机的前景与性能检测1.2.1带式输送机的发展前景随着带式输送机不断发展，输送机的功能已经从简单的农业谷物输送发展成为大型工业生产中矿物等的输送，其组成部分及其核心部件的使用性能决定了带式输送机整体的生产水平，因此核心部件的优化，提高与其他组成部分的协作能力已经成为该行业的发展趋势，其整体价值也在逐步体现。因此高效，多产与集约化是带式输送机发展的必然趋势。主要表现为：1．大功率、大运量的发展方向随着科技的不断进步，现代工业的生产方式已经转变为集约型，在此影响下，带式输送机不许迅速发展以适应社会生产力的需求。如今，带式输送机较多的运用于散装物料的输送，但对于需要进行长距离、大功率、大运量输送的大型工矿企业而言，皮带输送机必须向大功率方向发展，以适应生产能力。2．智能化的发展方向在工业中，为了保持工作性能的稳定，需要对输送机各功能是否正常进行判断，而为了满足生产进度和输送机的保护，需要进行实时监测，智能化的仪器设备在此可以节约大量工作。而目前社会都已进入信息化，这也为智能化的输送机打下基础。3．多功能的发展方向以往的带式输送机主要是在两个目的点上输送物料。但随着工业能力的大大提高，生产方式的不断改变，带式输送机的型号也变得多样化，无论是外形还是功能都得到了一定的扩展，使用的范围也更加广泛。对带式输送机一些易发生故障的部位需要进行技术改良，根据输送工艺的要求，输送机可以设计成单台输送，多台机械组合、水平或倾斜的输送系统，以满足各种布置型式的生产线的需求。1.2.2带式输送机的性能检测输送机的安全可靠性越来越受到企业的重视，可靠的安全性不仅可以保证生产的有序进行，也可以提高生产能力节约生产成本。在输送带性能监测系统还不够完善的时候，通常对输送性能检测和维护需要工人对每一个组成部分逐一检查，这样的工作方式效率太慢，而且对于长距离的大型输送机来讲，检查和维护的代价也是相当高的，同时需要对整个输送机停机检查，不仅降低了生产效率，对于工人的安全也是没有保障的。因此通过有效的技术检测系统和科学的判断依据可以确保输送机运行过程中的安全性。而目前在煤炭等重载运输行业,故障检测手段还相对匮乏,因此研究皮带机跑偏等故障产生的因素及监测处理技术具有重要的应用价值。1.3论文主要内容及要求（一）论文内容本课题的主要目标是针对带式输送机工作过程中出现的各种故障而设计的一套故障检测及其数据采集系统，以此来对运行中的带式输送机工作状态进行时时检测，并将检测到的数据反馈给单片机进行数据处理，出现故障及时报警通知工作人员停机检测维修，整体系统框架如图1—1所示。监测节点1监测节点1监测节点2监测节点n监测终端控制系统。。。。图1-1整体系统框架图（二）论文要求本课题内容要求：设计一种监控系统，能对给定的带式输送机的各种运行参数进行监控，包括减速机的异常振动等，实现实时显示各种监控参数和状态。在进行系统整体设计时需对各种故障的检测器件进行选择，以实现检测功能。1.4本章小结本章主要介绍了本课题的设计背景和输送机研究的现状，同时对于设计本课题所需要的工作要求做了简短的介绍。

2皮带输送机的组成2.1皮带输送机的组成。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5软件设计在整个系统中，控制中心主要的核心部件是单片机，通过程序控制单片机的工作过程。因此在设计好整个监测系统以后，通过相应的KeilC51μVision2系统开发环境来对系统进行调试运行。KeilC51μVision2是德国Keil公司开发的基于Windows环境的8051软件开发平台，其支持众多不同公司的MCS51架构的芯片；具有编辑、编译、仿真等于一体，还支持PLM、汇编和C语言的程序设计。但只能对单片机系统的软件进行模拟仿真，在没有硬件仿真器的情况下无法对单片机系统的硬件进行仿真。其工作过程如下：（1）创建一个工程项目；（2）选择所用目标器件；（3）创建源程序文件，编写调试程序；（4）编译项目文件；（5）系统调试。本课题通过编写相应的数据调用程序来实现温度值在LCD的显示、故障信号产生后报警装置的工作以及对单片机对数据的存储等工作。其工作流程为：启动监测系统，首先对整个系统进行初始化以清除之前工作留下的占用数据，之后单片机接收各传感器信号；首先接收跑偏传感器的电平信号，检测是否出现跑偏故障，如果出现跑偏则系统产生报警信息，工作人员检查故障复位；如果未出现跑偏则直接检测是否出现打滑，如果出现打滑，打滑传感器传输高电平给单片机，产生相应的报警信息；如果未出现打滑，则直接检测是否出现撕带现象，以此类推对整个输送机在较短的时间周期内对所有故障进行检测，检测完成后返回到数据接收端从新执行整个系统，实时监测皮带输送机的工作性能；温度传感器将检测到的温度数值通过A/D转换传送给单片机，单片机将接收到的数据实时显示在LCD液晶显示器上，当温度过高超过事先设定的温度范围后，系统产生报警信息；整个系统循环执行上述动作，当系统出现死机或单片机进入死循环以后，可通过单片机手动复位按钮对整个控制系统进行复位操作，然后系统从新进入循环检测工作状态。

结论通过本次课题设计，使我对自动化检测系统有了更深入的了解，从理论和实践上都得到了很大的提高，所以这次设计的完成让我学到了很多东西。首先，丰富了自己的知识面，巩固了以前所学的知识，具体对于皮带输送机的整体组成、经常出现的故障、各种不同故障的解决办法有了初步的了解。其次，从此次课题设计中，学到了单片机内部结构原理，对于单片机各引脚工作方式有了更深入的了解，同时巩固了单片机外部电路扩展的原理，提高了自己动手的能力，学到了很多经验，并且提高了自己分析问题的能力和创新能力，得到了理论联系实际的机会，做出了成果。使自己在硬件设计方面树立了信心，为以后从事这方面的工作打好了基础，这也是这次毕业设计的最大收获。在本次课题设计的过程中，对于皮带输送机的整体结构和工作原理有了更深入的理解，对其各部分相应出现的故障可以给出其原理和解决方案，对单片机功能，知识有了更细致的分类，同时对现代工业自动化有了更深入的了解，企业中自动化生产水平的高低可以体现该企业的生产能力和生产规模，而对于高