一种跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机的制作方法

该实用新型涉及一种煤矿的安全生产与自动化设备，特别是涉及一种跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机。

背景技术：

带式输送机是煤矿生产中主要的高效连续运输机械，由于煤矿的作业环境复杂，生产条件比较恶劣，易造成设备损坏。胶带跑偏事故是带式输送机最常见的故障，轻则影响生产效率，重则引起严重事故。国内煤矿主要依靠人工巡检的方式检查带式输送机是否正常运行，需要检测的点多，工作量大，同时要求检测精度高。但由于煤矿井下环境恶劣、输送机线路长等原因，每天能够检查的次数和时间非常有限，大部分的跑偏事故都不能够及时被发现，因而酿成更为严重的事故，给煤矿造成严重损失。输送机运行中产生较大的振动，不仅影响安全卫生，还将造成设备损坏、建筑物振动开裂、基础下沉等事故。因此，必须对带式输送机的运行状况进行实时监控，一旦发现危险信号立即报警，采取相应措施防止事故扩大。目前煤矿带式输送机的故障监测与报警方面己经有产品投入使用，且多安装于带式输送机近机头机尾处，但这些故障信号的检测性能存在检测精度不高、设备成本高、设备不易保养等问题。开发一种新型煤矿带式输送机跑偏及振动状态监测系统对于煤矿安全生产、减人增效具有现实意义。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术中，煤矿带式输送机故障监测产品工作能力的不足，提供一种结构简单、使用方便的跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机：含有带式输送机、跑偏感应开关、监测分站装置、CAN总线、上位机，跑偏感应开关安装于带式输送机输送带的两侧并固定于带式输送机的机架上，跑偏感应开关通过信号线连接监测分站装置，监测分站装置发送CAN信号至CAN总线、CAN总线连接上位机，所述监测分站固定于带式输送机机架上，其含有防爆壳体，防爆壳体内部的电路板上设置有跑偏信号采集器接口电路、振动信号采集器接口电路、微控制器处理单元电路、CAN接口通信电路，其中跑偏信号采集器接口电路含有两路跑偏感应开关接口，将两路跑偏感应开关的开关量信号经过光耦传感器的隔离转换，变为被MCU接收的低压数字信号，两路光耦传感器的输出端J2-J5分别连接微控制器的输入端PC4-PC7；振动信号采集器接口电路含有振动信号采集器，其输出接口Xout端连接微控制器的PC0端，Yout端连接微控制器的PC1端，Zout端连接微控制器的PC2端，ST端连接微控制器的PC3端；微控制器处理单元电路含有微控制器；CAN接口通信电路含有高速光耦合器U1和U4，U1通过其C端子接收来自微控制器处理单元电路I/O接口PA12端子的TXD1信号，U4通过其OUT端子发送给微控制器处理单元电路I/O接口PA11端子的RXD1信号，U1通过其OUT端子连接CAN总线驱动器的TXD端，U4通过其C端子连接CAN总线驱动器的RXD端，CAN总线驱动器的CANNH和CANL通过接口p1和上位机进行通信。

所述跑偏信号采集器接口电路中跑偏感应开关的接口为p3和p6，光耦传感器型号为EL817。

所述振动信号采集器为三轴加速度传感器，其型号为ADXL335。

所述微控制器的型号为STM32F103RBT6，微控制器处理单元电路RXD1,TXD1端子的信号为经过微控制器处理单元电路处理过的跑偏信号采集器接口电路和振动信号采集器接口电路的信号。

所述监测分站等间距均布安装于带式输送机的托辊支架上。

所述跑偏感应开关的跑偏测量精度为跑偏12度和跑偏30度。

所述CAN总线驱动器的型号为TJA1050 ，高速光耦合器的型号为6N137。

与现有技术相比，本实用新型跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机具有以下优点：

1、煤矿带式输送机跑偏及振动状态监测系统分析接收到的多点状态信息，实时显示井下的带式输送机的运转情况，对出现的故障实时报警，并根据故障类型下达处理决策，避免故障的影响进一步扩大，在很大程度上取代人工巡检工作。

2、该系统将各类故障发生的位置、时间、日期、持续时间等信息记录到数据库，上位机根据数据库中的各类故障的信息进行统计计算，形成精确的故障统计报表，直观反映特定时间内井下设备的故障发生率、运转率、完好率等信息。

3、振动信号以最敏感、最明确的方式反映出带式输送机的运行状态，可以对带式输送机的故障状态提前预警。

附图说明

图1是本实用新型跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机的安装结构示意图；

图2是本实用新型跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机的连接原理示意图；

图3是本实用新型跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机中监测分站的跑偏信号采集器接口电路图；

图4是本实用新型跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机中监测分站的振动信号采集器接口电路；

图5是本实用新型跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机中监测分站的微控制器处理单元电路图；

图6是本实用新型跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机中监测分站的CAN接口通信电路图。

具体实施方式

附图说明中标号1是托辊支架，2是监测分站，3是输送带，4是跑偏感应开关，5是上位机，6是CAN总线。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型跑偏及振动状态可监测的煤矿带式输送机作进一步说明：如图所示，本实施例中含有带式输送机、跑偏感应开关、监测分站装置、CAN总线、上位机，跑偏感应开关安装于带式输送机输送带的两侧并固定于带式输送机的机架上，跑偏感应开关通过信号线连接监测分站装置，监测分站装置发送CAN信号至CAN总线、CAN总线连接上位机，所述监测分站固定于带式输送机机架上，其含有防爆壳体，防爆壳体内部的电路板上设置有跑偏信号采集器接口电路、振动信号采集器接口电路、微控制器处理单元电路、CAN接口通信电路，其中跑偏信号采集器接口电路含有两路跑偏感应开关接口，将两路跑偏感应开关的开关量信号经过光耦传感器的隔离转换，变为被微控制器接收的低压数字信号，两路光耦传感器的输出端J2-J5分别连接微控制器的输入端PC4-PC7；开关量信号通过接点的通断，判断接点状态，经过光耦传感器EL817的光耦隔离,转换为低压信号后进微控制器STM32F103RBT6的I/O端口，根据高低电平信号和编程设置，判断设备的运行状态，且判断是否有故障发生。跑偏传感器接入接口P3和p6，由12V直流电驱动，经过光耦传感器EL817隔离，转换为可以被微控制器接收的低压数字信号。即每个监测分站装置要连接左右两个跑偏开关，每个跑偏开关分一级跑偏控制角度和二级跑偏控制角度，分别代表不同的胶带跑偏程度，一级为跑偏12度，二级为跑偏30度。

振动信号采集器接口电路含有振动信号采集器，其输出接口Xout端连接微控制器的PC0端，Yout端连接微控制器的PC1端，Zout端连接微控制器的PC2端，ST端连接微控制器的PC3端；振动信号采集器为三轴加速度传感器，其型号为ADXL335。可监测监测分站装置自身的转动、振动程度，其等间距均布安装于带式输送机的托辊支架上。同时也可以监测胶带机振动情况，防止剧烈振动或其他异常影响带式输送机正常工作。输出是xyz三轴的加速度，其为模拟信号，可以经微控制器的模数转换模块计算后转化为沿xyz三个方向的运动夹角，因此可以直接应用该微控制器ADC1通道进行数据采集。 微控制器处理单元电路含有微控制器，其型号为STM32F103RBT6微控制器，其内部自带CAN通信模块，不必外设CAN通信模块来实现CAN总线的底层协议，只连接CAN总线驱动器TJA1050即可实现CAN接口通信。6N137是高速光耦合器。

CAN接口通信电路含有高速光耦合器U1和U4，U1通过其C端子接收来自微控制器处理单元电路I/O接口PA12端子的TXD1信号，U4通过其OUT端子发送给微控制器处理单元电路I/O接口PA11端子的RXD1信号，U1通过其OUT端子连接CAN总线驱动器的TXD端，U4通过其C端子连接CAN总线驱动器的RXD端，CAN总线驱动器的CANNH和CANL通过接口p1和上位机进行通信。上位机为监控工况的电脑。

所述跑偏信号采集器接口电路中跑偏感应开关的接口为p3和p6，光耦传感器型号为EL817。

所述微控制器的型号为STM32F103RBT6，微控制器处理单元电路RXD1,TXD1端子的信号为经过微控制器处理单元电路处理过的跑偏信号采集器接口电路和振动信号采集器接口电路的信号。

所述跑偏感应开关的跑偏测量精度为跑偏12度和跑偏30度。所述CAN总线驱动器的型号为TJA1050 ，高速光耦合器的型号为6N137。

当输送带发生跑偏现象时，输送带首先触碰跑偏一侧的跑偏感应开关。当输送带轻微偏离正常位置时，跑偏感应开关发出报警信号；当输送带严重偏离正常位置时，跑偏感应开关进行停机保护并发送位置信息等信号。该报警信号或位置信号由监测分站中的跑偏信号采集器接口电路接收，通过光耦传感器传输至微控制器处理单元电路。微控制器处理单元电路对信息进行处理和转换， 监测分站中的CAN接口通信电路通过CAN总线将运输机工作状态信息传输至上位机，上位机对接收到的信息进行分析处理。

在带式输送机运行过程中，安装于带式输送机机身托辊支架上的监测分站内的振动信号采集器采集带式输送机的振动信号，该信号通过振动信号采集器接口电路传输至微控制器处理单元电路。处理单元对信息进行分析处理，当该振动量达到所设定极限，微控制器处理单元电路发出信号，通过CAN总线传输至上位机，上位机对接收到的信息进行分析处理。