重型洞库防护门启闭装置的状态监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及洞库防护安全技术领域，特别涉及一种重型洞库防护门启闭装置的状态监控系统。
【背景技术】
[0002]洞库一般都是存放贵重或是需要保密的设备，特别是一些军用设备大都存放于洞库中，所以对洞库的安全性要求特别高，在此安全问题上，洞库防护门至关重要，现有技术中洞库防护门基本是采用电子指令控制其启闭，保证洞库防护门在启闭时自动化程度较高，但是，一些意外状况下(比如一些物件阻挡防护门)防护门强硬开启式或是关闭时，极易造成门体损坏，但是在有些情况下，损坏的情形并不容易被发现，给维护也带来了很大的局限性，不仅使防护门的安全使用得不到保证，同时降低了防护门以及其启闭装置的使用寿命，影响存放设备的安全性。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供一种重型洞库防护门启闭装置的状态监控系统，能克服现有技术中洞库防护门维护局限性大、防护门安全性以及其启闭装置的使用寿命降低的缺陷，具有实时监控、预警保护和故障诊断的功能，大幅降低了防护门启闭装置工作时的突发性整机损坏概率，可指导对防护门启闭装置进行有针对性的维修保养、安全监测和常见故障诊断，及时发现早期故障苗头，判断故障原因，提高防护门启闭装置的使用寿命和工作可靠性。
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]一种重型洞库防护门启闭装置的状态监控系统，包括:传感器模块、模拟量输入模块、PLC主机模块、声发光报警模块、继电器输出模块以及电源模块，所述传感器模块设置在防护门启闭装置的内部，所述传感器模块通过模拟量输入模块连接PLC主机模块的输入端，所述声发光报警模块以及继电器输出模块分别连接PLC主机模块的输出端，所述电源模块连接PLC主机模块，所述继电器输出模块连接防护门启闭装置，其中，传感器模块将检测到的防护门状态参数值传送至模拟量输入模块，经模数转换后变化为相应的数字量，并送入PLC主机模块中进行相应的数据处理，并在PLC主机模块中将实测值与内置的报警阈值进行比较，判断启闭装置运行状态是否良好，出现异常时声发光报警模块发出报警信号供操作人员进行查询，同时继电器输出模块自动执行关掉防护门启闭装置的电机电源的动作。
[0006]优选地，所述传感器模块包括WZP - 24SA隔爆型PtlOO铂热电阻温度传感器、EV-C53-500P509电隔离式电压传感器、HZIA-C06-500P205霍尔直测式电流传感器以及ZRN-FS无线扭矩传感器，该些传感器分别通过模拟量输入模块连接PLC主机模块的输入端，所述WZP - 24SA隔爆型PtlOO铂热电阻温度传感器能实时监控启闭电动机温度；所述EV-C53-500P509电隔离式电压传感器能实时监控启闭电动机的电压；所述HZIA-C06-500P205霍尔直测式电流传感器能实时监控启闭电动机的电流；所述ZRN-FS无线扭矩传感器用于实时监测启闭电动机输出转矩、减速箱转速和输出扭矩以及防护门传动轴的转速、扭矩和应力。
[0007]优选地，所述模拟量输入模块采用EM231模拟量输入模块，所述EM231模拟量输入模块能在149微秒内将模拟量输入转换成相应的数字量，完成A/D转换工作，该模块采用的电源可以从PLC主机模块的24V DC电源直接引出，也可以用外加电源的方式实现。
[0008]优选地，所述PLC主机模块采用S7-224型主机基本模块，所述S7-224型主机基本模块主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)及电源等几部分组成，采用循环扫描的工作方式，包括内部处理、处理通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出等几个阶段。它可以满足多种多样的自动化控制需要，具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令等优点，在解决用户的工业自动化问题时具有很强的适应性。
[0009]优选地，所述监控系统还包括液晶屏显示模块，所述液晶屏显示模块输入端连接PLC主机模块的输出端。
[0010]与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果:
[0011]本实用新型的重型洞库防护门启闭装置的状态监控系统，克服了现有技术中洞库防护门维护局限性大、防护门安全性以及其启闭装置的使用寿命降低的缺陷，具有实时监控、预警保护和故障诊断的功能，从而能大幅降低了防护门启闭装置工作时的突发性整机损坏概率，可指导对防护门启闭装置进行有针对性的维修保养、安全监测和常见故障诊断，及时发现早期故障苗头，判断故障原因，提高了防护门启闭装置的使用寿命和工作可靠性。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型秸杆压块机重型洞库防护门启闭装置的状态监控系统的电路框图；
[0013]图2为本实用新型的监控系统设计开发流程图；
[0014]图3为本实用新型重型洞库防护门启闭装置的状态监控系统的接线图；
[0015]图4为本实用新型软件设计流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0017]如图1、2，一种重型洞库防护门启闭装置的状态监控系统，包括:传感器模块、模拟量输入模块、PLC主机模块、声发光报警模块、继电器输出模块以及电源模块，所述传感器模块设置在防护门启闭装置的内部，所述传感器模块通过模拟量输入模块连接PLC主机模块的输入端，所述声发光报警模块以及继电器输出模块分别连接PLC主机模块的输出端，所述电源模块连接PLC主机模块，所述继电器输出模块连接防护门启闭装置，其中，传感器模块将检测到的防护门状态参数值传送至模拟量输入模块，经模数转换后变化为相应的数字量，并送入PLC主机模块中进行相应的数据处理，并在PLC主机模块中将实测值与内置的报警阈值进行比较，判断启闭装置运行状态是否良好，出现异常时声发光报警模块发出报警信号供操作人员进行查询，同时继电器输出模块自动执行关掉防护门启闭装置的电机电源的动作。
[0018]所述传感器模块包括WZP - 24SA隔爆型PtlOO铂热电阻温度传感器、EV-C53-500P509电隔离式电压传感器、HZIA-C06-500P205霍尔直测式电流传感器以及ZRN-FS无线扭矩传感器，该些传感器分别通过模拟量输入模块连接PLC主机模块的输入端，所述WZP - 24SA隔爆型PtlOO铂热电阻温度传感器能实时监控启闭电动机温度；所述EV-C53-500P509电隔离式电压传感器能实时监控启闭电动机的电压；所述HZIA-C06-500P205霍尔直测式电流传感器能实时监控启闭电动机的电流；所述ZRN-FS无线扭矩传感器用于实时监测启闭电动机输出转矩、减速箱转速和输出扭矩以及防护门传动轴的转速、扭矩和应力。
[0019]所述模拟量输入模块采用EM231模拟量输入模块，所述EM231模拟量输入模块能在149微秒内将模拟量输入转换成相应的数字量，完成A/D转换工作，该模块采用的电源可以从PLC主机模块的24V DC电源直接引出，也可以用外加电源的方式实现。
[0020]所述PLC主机模块采用S7-224型主机基本模块，所述S7-224型主机基本模块主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)及电源等几部分组成，采用循环扫描的工作方式，包括内部处理、处理通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出等几个阶段。它可以满足多种多样的自动化控制需要，具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令等优点，在解决用户的工业自动化问题时具有很强的适应性。
[0021]所述监控系统还包括液晶屏显示模块，所述液晶屏显示模块输入端连接PLC主机模块的输出端。
[0022]其中，本实用新型实施例内容通过以下内容实现:
[0023](I)防护门的工况特征参数选择
[0024]开发状态监控系统的首要任务是要选择适当的工况参数，所测取的信号要求能够迅速而准确地反映出防护门工作状态的变化。工况参数的选取要以分析研宄、计算机过程仿真和系统试验为基础，同时由于系统状态信息往往是以某种物理量的形式进行传递，因此还要求用合适的信号处理方法将这些物理量转换为监控系统可以接受的形式。对于重型洞库防护门，反映其运行状态的信息有很多，从而导致工况特征参数的确定变得比较困难。一般来说，状态监控系统在设计时对工况参数的选择应遵循以下原则:
[0025](I)选取那些对系统状态变化最为敏感的参数作为检测量；
[0026](2)不同的特征信号所容纳的信息量大小是不同的，所以应选择那些最能反映系统工作状态的参数作为检测量；
[0027](3)所选特征参数应便于测量和分析，尽量选择不拆卸机器就可直接检测的特征参数；
[0028](4)所选特征参数的检测应不干扰系统的正常工作；
[0029](5)优先选择那些有助于尽早发现故障的参数。
[0030]根据重型洞库防护门的工作原理及实际使用情况，对监控系统主要工况参数作如下选择:
[0031](I)实时监控启闭电动机的电压、电流；
[0032](2)实时监控启闭电动机输出转矩；
[0033](3)实时监控减速箱转速和输出扭矩；
[0034](4)实时监控防护门传动轴转速、扭矩和应力；
[0035](5)实时监控启闭电动机温度实时监控；
[0036]上述选定的工况参数能够反映出防护门启闭装置各个部件的工作情况和状态，监控系统根据采集的这些工况参数将防护门启闭装置控制在安全调定范围内，若工况参数波动超过额定值的5%时，监控系统立即报警，大幅度超过额定值时，则立即切断主电机电源，防止电机传动轴因超速旋转而引起防护门故障事故。
[0037]当然，启闭装置中的轴承、传动轴和轨道等部件的振动参数也属于需要采集的工况参数，这部分放到下面的故障诊断系统中详细论述。
[0038]1.2防护门监控系统方案设计
[0039]如图1所示，根据重型洞库防护门正常工作的实际需要以及对状态监控系统的功能要求，本防护门状态监控系统选用以可编程控制器为主体的监控方案。可编程控制器是一种具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置，它以微处理器为核心，利用内部存储程序执行逻辑运算、顺序控制、定时、读数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入及输出控制各种类型的机械或生产过程，它将微型计算机技术、自动化控制技术及通讯技术有机地融为一