专利名称：斜井绞车及挡车器微机安全监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种用多个传感器检测，用计算机做多参数处理和控制的斜井绞车及挡车器微机安全监控装置。
斜井绞车是煤矿的重要设备之一，为了提高斜井运输安全，必须在斜井轨道上设置多道挡车器，以避免发生跑车事故。据统计我国每年在斜井轨道发生的跑车事故占总斜井运输事故的30％以上。目前使用的控制装置都是单一的挡车器控制或单一的提升绞车后备控制，其缺点是没有将挡车器和绞车的各种参数综合起来考虑，因而保护范围小，控制效果不好。另外现行的控制装置中对于运行方向的判别都采用比较复杂的判向电路。盐城煤研所设计的斜井防滑车用常开门式安全门就是典型的单一挡车器控制装置，它是在斜井轨道上挡车器上方20m左右安装光电检测探头，检测到矿车发生跑车时安全门立即关闭，但这种挡车的保护范围受到限制，如矿车在距安全门20m之内发生跑车就得不到保护，若设置多道挡车器则需要配备多套电路。另外，《煤矿安全规程》要求采用常闭式挡车器。
本实用新型的目的提供一种能综合检测绞车和挡车器的各种参数，并利用计算机做多参数综合分析和控制的斜井绞车及常闭式挡车器微机安全监控装置。
本实用新型设计的斜井绞车及挡车器微机安全监控装置由计算机控制器、传感器和挡车器三部分构成。
计算机控制器包括计算机系统、外围接口电路、显示电路和电源。计算机系统 由MCS系列单片机、显示驱动器、程序储存器、输入输出接口组成。外围接口电路由光电隔离输入板、光电隔离输出板、继电器板组成。显示电路由LED数码显示器、矿车运行方向显示灯和多道挡车器状态显示器组成。开关有5V电源开关K和手动控制挡车器打开按钮32。
挡车器由电机、减速机、提升滚筒、挡网、缓冲器、挡车器电机电源、手动控制和防爆接线箱组成。
传感器有绞车参数传感器、矿车位置传感器、挡车器状态传感器、深度指示器传感器、声光信号取样电路和电压变换器。
绞车参数传感器由绞车高速轴上同步运转的感应体和感应体旁边设置的两只接近开关构成。该传感器输出两组不同相位的脉冲，经光电隔离输入板输入计算机，由计算机对这两组不同相位的脉冲进行计算后确定矿车的运行方向并在显示灯上显示出矿车的运行方向。计算机对传感器输入的脉冲信号计数可计算出矿车的运行速度并由数码管显示。
矿车位置传感器由与深度指示器同步动作的并排接近开关和作为感应体的位置编码板33构成。位置编码板上具有感应体1和感应体2，各挡车器位置编码板的感应体1设置在同一码道的上半码道或下半码道，不同挡车器的位置编码板的感应体2所在码道不同。矿车位置传感器的输出信号经光电隔离输入板输入计算机。计算机根据矿车位置传感器中对应感应体1的接近开关输出的信号判断矿车相对挡车器的位置，若感应体1设置在上半码道，则输出高电位表示矿车处于挡车器上方，输出低电位表示矿车处于挡车器下方，若感应体1设置在下半码道，则情况正好相反。计算机根据感应体2所处哪个码道的接近开关输出高电位，可判断出矿车此时靠近哪个挡车器。当计算机检测到感应体2对应的并排接近开关的输出信号时，计算机开始对绞车参数传感器的输入脉冲计数，算出矿车距该挡车器的实际位置，由数码管显示，同时再根据算出的矿车速度，确定矿车距挡车器多大距离时打开挡车器，该距离的计算公式是S＝SO＋Vt挡，SO为保险距离，V为矿车速度，t挡为打开挡车器所需的时间。计算机根据矿车速度和矿车距挡车器距离这两个因素确定何时打开挡车器。矿车速度快就早打开，矿车速度慢就晚打开，从而最大限度地避免了由于过早打开挡车器后发生的跑车事故，一旦矿车距挡车器的距离等于S时，计算机驱动继电器控制挡车器电机电源，使电机正转打开挡车器，然后由挡车器传感器向计算机输入一信号，表示该挡车器已打开，再由计算机控制继电器，停止给该挡车器电机送电，同样，当检测出矿车上行走到挡车器上方时，计算机驱动继电器，使挡车器电机反转关闭挡车器。
深度指示器传感器由深度指示器丝杠上的感应体和接近开关构成，该传感器的输出信号经光电隔离输入板输入计算机。计算机对深度指示器传感器输入的脉冲数与绞车参数传感器输入的脉冲数做比较，确定两者的传动比是否正常，如果绞车参数传感器输出一定脉冲数后而深度指示器传感器无脉冲输出，则表明深度指示器已失效，计算机驱动继电器动作，使安全回路断电，绞车制动，蜂鸣器报警，数码管显示报警信号。
声光提升信号取样电路将声光交流信号输入电压变换器，经整流、滤波、光电隔离和整形放大，使交流电信号变成低压脉冲信号，再经光电隔离输入板输入计算机，计算机对该低压脉冲信号计数，确定声光提升信号的打点数，在数码管上显示，同时与计算机判别出的矿车运行方向做比较，确定矿车实际运行方向与声光信号的指令是否一致，若不一致，则延迟一段时间后驱动继电器动作，使绞车安全回路断电，安全制动。延时是为了在绞车司机没有采取相应操作后计算机控制再起作用，达到后备保护作用。
本实用新型提出的斜井绞车及挡车器微机安全监控装置的特点是能综合检测绞车和挡车器的多种参数，并利用计算机进行多参数处理，驱动执行继电器控制绞车及挡车器系统的安全运行，实现了绞车和挡车器结合的多参数的智能控制。此外，还具有电路简单，省去了常用的复杂判向电路，安装简单，与原绞车安全回路之间仅是继电器的简单串入，抗干扰性强，采用了光电隔离电路，尤其是输出采用了双重隔离，可避免强干扰串入影响。
附
图1为斜井绞车及挡车器微机安全监控装置示意图。
附图2为绞车参数传感器原理图。
附图3为矿车位置传感器原理图。
附图4为深度指示器传感器原理图。
附图5为计算机处理软件框图。
附图6为电压变换器电路原理图。
以下结合附图用实施例对本实用新型做进一步的描述本实用新型提出的斜井绞车及挡车器微机安全监控装置由计算机控制器、挡车器、绞车和多路传感器构成，如
图1所示。
计算机控制器包括计算机系统、外围接口电路、显示电路、执行电路和电源。计算机系统由MCS系列单片机15、显示驱动器13、程序储存器14、输入输出接口17、16组成。外围接口电路由光电隔离输入板9、光电隔离输出板18和电压变换器8组成。电压变换器8由整流、滤波、光电隔离和整形放大电路组成，如图6所示。显示电路由LED数码显示器10、矿车运行方向显示灯11和多道挡车器状态显示器12组成。执行电路包括由继电器J1和开关K并联构成的绞车制动执行电路21和挡车器控制执行继电器J2、J3，继电器J1、J2、J3均由计算机输出信号驱动，绞车制动执行电路21串入绞车安全回路中。如果计算机控制器等出现故障，可将开关K关闭，即断开计算机电源＋5V，从而恢复原绞车安全回路。在控制器有故障的情况下还可通过远距离点动开关32，在计算机不工作情况下手点动打开挡车器，保证不影响原绞车安全回路。
挡车器由电机31、减速机30、提升滚筒29、挡网28、缓冲器27、挡车器电机电源22、手动控制25、防爆接线箱24构成。
传感器有绞车参数传感器5、矿车位置传感器7、挡车器状态传感器26、深度指示器传感器6、声光信号取样电路2。
绞车参数传感器5由绞车高速轴上同步运转的感应体3和感应体3旁边设置的两只接近开关5构成，如图2所示。该传感器输出两组不同相位的脉冲，经光电隔离输入板9输入计算机，由计算机对这两组不同相位的脉冲进行分析处理后确定矿车的运行方向并在显示灯11上显示。计算机对传感器5输入的脉冲信号计数可计算出矿车的运行速度并由数码管10的中间两位显示。
矿车位置传感器7由与深度指示器指针同步动作的并排接近开关4和作为感应体的位置编码板33构成，如图3所示。并排接近开关的排数与位置编码板的码道数相同，本实施例为3道挡车器的监控装置，位置编码板有4个码道。位置编码板上具有两块感应体，即感应体1和感应体2，各道挡车器的位置编码板上的感应体1均设置在第4码道的上半码道，第3挡车器位置编码板的感应体2位于第1码道，第2挡车器位置编码板的感应体2位于第2码道，第1挡车器位置编码板的感应体2位于第3码道。计算机根据不同码道感应体2对应的接近开关输出的高电位可判断出矿车位于哪个挡车器附近。计算机根据第4码道感应体1对应的接近开关输出的高电位或低电位判断矿车位于该挡车器上方还是下方。当计算机检测到感应体2对应的接近开关的输出信号时，计算机开始对绞车参数传感器5的输入脉冲信号计数，算出矿车距该挡车器的实际距离，由数码管10的后两位显示，同时再根据计算出的矿车速度，确定矿车距挡车器多大距离时打开挡车器，该距离的计算公式是S＝SO＋Vt挡，SO为保险距离，V为矿车速度，t挡为打开挡车器所需的时间。一旦矿车距挡车器的距离等于S时，计算机驱动继电器J2，控制挡车器电机电源，使电机正转打开该挡车器，然后由挡车器状态传感器26向计算机输入一信号，表示该挡车器已打开，再由计算机控制继电器J2停止给该挡车器送电，同样，当检测出矿车走到该挡车器上方时，则计算机驱动继电器J3，使挡车器电机反转关闭该挡车器。
深度指示器传感器6由深度指示器丝杠34上均匀分布的多个感应体35和一个接近开关36构成，如图4所示。该传感器的输出信号经光电隔离输入板9输入计算机。计算机对深度指示器传感器6输入的脉冲数与绞车参数传感器5输入的脉冲数做比较，确定两者的传动比是否正常。如果传感器5输出一定脉冲数后而传感器6无脉冲输出，则表明深度指示器已失效，计算机驱动继电器J1动作，断开绞车安全回路，使绞车制动，蜂鸣器报警，数码管10显示报警信号。
声光提升信号取样电路2将声光交流电信号输入电压变换器，经整流、滤波、光电隔离和整形放大输出低压脉冲信号，如图6所示，经光电隔离输入板9输入计算机。计算机对该低压脉冲信号计数，确定声光提升信号的个数，在数码管的第1位上显示，同时与计算机判别出的矿车运行方向做比较，确定矿车实际运行方向与声光信号的指令是否一致，若不一致，则延迟一段时间后驱动继电器J1动作，使绞车安全回路断电，安全制动。
本装置还具有超速保护功能，计算机根据传感器5输入得出的矿车速度与一个超速值比较，可确定绞车是否过速，若过速，计算机驱动继电器J1动作，断开线路21，使绞车安全制动。另外，绞车具有一些作后备保护的参数量，均为开关量，如过卷、闸瓦磨损等，将原绞车系统的这些开关量接入电压变换器8转换成低压，当开关量动作后即给出脉冲，计算机可判断绞车需要制动时，控制继电器J1动作，断开线路21，使绞车安全制动，起到绞车后备保护作用。
权利要求1.一种由绞车1、挡车器电机31、减速机30、提升滚筒29、挡网28、缓冲器27、挡车器电机电源22、手动控制25、防爆接线箱24构成的斜井绞车及挡车器微机安全监控装置，其特征在于(1)具有由绞车高速轴上同步运转的感应体3和感应体3旁边设置的两只接近开关5构成的绞车参数传感器5，传感器5的输出信号经光电隔离输入板9输入计算机控制器；(2)具有由与深度指示器同步动作的并排接近开关4和作为感应体的位置编码板33构成的矿车位置传感器7，并排接近开关的排数与位置编码板的码道数相同，位置编码板上具有两块感应体，即感应体1和感应体2，各挡车器的位置编码板上的感应体1均设置在同一码道的上半码道或下半码道，不同挡车器的位置编码板上的感应体2所在码道不同，矿车位置感应器7的输出信号经光电隔离输入板9输入计算机控制器；(3)具有由深度指示器丝杠34上感应体35和接近开关36构成的传感器6，传感器6的输出信号经光电隔离输入板9输入计算机控制器；(4)具有声光提升信号取样电路2，该取样电路2将声光交流电信号输入电压变换器8，再经光电隔离输入板9输入计算机控制器，电压变换器8由整流、滤波、光电隔离及整形放大电路构成；(5)具有由MCS系列单片机15、显示驱动器13、程序贮存器14、输入输出接口17、16，光电隔离输入板9、光电隔离输出板18、数码显示器10、矿车运行方向显示灯11和多道挡车器状态显示器12构成的计算机控制器；(6)具有由继电器J1和开关K并联构成的绞车制动执行电路21和挡车器控制执行继电器J2、J3，继电器J1、J2、J3均由计算机控制器输出信号驱动。
专利摘要本实用新型提出的斜井绞车及挡车器微机安全监控装置由微机控制器、多路传感器和挡车器构成。其特点是能综合检测绞车和挡车器的多种参数，并利用计算机进行多参数处理，驱动执行继电器控制绞车及挡车器系统的安全运行，实现了绞车和挡车器结合的多参数智能控制。此外，还具有电路简单，省去了常用的复杂判向电路，安装简单，抗干扰性强，采用了光电隔离电路，可避免强干扰串人影响。
文档编号E21F13/04GK2057215SQ8921532
公开日1990年5月16日 申请日期1989年8月23日 优先权日1989年8月23日
发明者方云强 申请人:盘江矿务局土城矿