基于雙控制器的礦用帶式輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置

楊立宏

摘 ?要：隨著煤礦自動(dòng)化程度的不斷提高，礦用帶式輸送機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越普遍，礦用帶式輸送機(jī)的安全可靠運(yùn)行是煤礦運(yùn)煤系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保障，對(duì)保證整個(gè)礦井的生產(chǎn)效率有著至關(guān)重要的作用。該文介紹一種新型礦用帶式輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置，該裝置采用ARM系列LPC2388和單片機(jī)MSP430雙控制器設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集處理、故障分析處理和數(shù)據(jù)顯示功能的分離，顯著提高了數(shù)據(jù)處理能力。

關(guān)鍵詞：礦用帶式輸送機(jī) ?綜合保護(hù)裝置 ?雙控制器設(shè)計(jì) ?功能分離 ?提高數(shù)據(jù)處理能力

中圖分類號(hào)：TH222 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2020）10（a）-0064-03

Abstract： With the continuous improvement of coal mine automation， the application of mine belt conveyor is more and more common. The safe and reliable operation of mine belt conveyor is an important guarantee for the normal operation of coal transportation system in coal mine， and plays a vital role in ensuring the production efficiency of the whole mine. This paper introduces a new type of mine belt conveyor comprehensive protection device. The device adopts arm series lpc2388 and MSP430 dual controller design， realizes the separation of data acquisition and processing， fault analysis and data display functions， and significantly improves the data processing ability.

Key Words： Belt conveyor; Integrated protection device; Double controller design; Functional separation; Improve data processing capacity

隨著煤礦機(jī)械化程度的不斷提高，使得帶式輸送機(jī)的臺(tái)數(shù)越來(lái)越多，對(duì)帶式輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置的要求越來(lái)越高。現(xiàn)有煤礦井下使用的帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置基本上都采用單片機(jī)作為處理器，煤礦在逐年提升機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化，單靠單片機(jī)去處理繁瑣的數(shù)據(jù)、通信和故障保護(hù)，越來(lái)越難以及時(shí)處理故障和保護(hù)設(shè)備。為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，該文介紹了一種基于雙控制器的礦用帶式輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集處理、故障分析處理和數(shù)據(jù)顯示功能的分離，顯著提高了數(shù)據(jù)處理能力。

1 ?系統(tǒng)工作原理

基于雙控制器的礦用帶式輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置，包括基于ARM LPC2388芯片和單片機(jī)MSP430芯片的雙控制器，主控板采用的是LPC2388芯片，顯示板采用的是MSP430芯片?；陔p控制器的整個(gè)系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集、控制和保護(hù)、顯示、通信等功能。所有傳感器把檢測(cè)到的礦用帶式輸送機(jī)跑偏、張力、溫度、煙霧、煤位、撕裂、速度、急停、打滑和斷帶的各種信號(hào)均傳送到LPC2388芯片，LPC2388芯片對(duì)采集到的數(shù)據(jù)分析處理，按照設(shè)定程序?qū)Σ杉岛皖A(yù)定值進(jìn)行比較，當(dāng)采集值超出正常范圍，判定出現(xiàn)故障后，按照設(shè)定故障保護(hù)程序控制帶式輸送機(jī)，啟動(dòng)聲光語(yǔ)言報(bào)警，并將故障信息通過(guò)通信電路傳給單片機(jī)MSP430芯片，由單片機(jī)MSP430芯片控制液晶顯示程序設(shè)定的參數(shù)、當(dāng)時(shí)的工作狀態(tài)和故障報(bào)警的種類，便于工作人員發(fā)現(xiàn)故障信息并及時(shí)處理，并把該數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)通信電路上傳給帶式輸送機(jī)控制分站。礦用帶式輸送機(jī)系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 ?硬件電路設(shè)計(jì)

礦用帶式輸送機(jī)硬件系統(tǒng)分為雙CPU最小工作系統(tǒng)模塊、本安電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、按鍵模塊、液晶顯示模塊、語(yǔ)音報(bào)警模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、通信模塊等。

雙CPU最小工作系統(tǒng)模塊：該模塊包括ARM和單片機(jī)最小系統(tǒng)，ARM采用LPC2388芯片，單片機(jī)采用MSP430芯片。

本安電源模塊：由本安板輸出12V的直流電壓，AMS1117-5.0把12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓向一些需要5V的芯片供電，5V電壓繼續(xù)送到AMS1117-3.3轉(zhuǎn)換為3.3V，供電給主控制芯片和其他的一些需要3.3V的芯片。極性電容220μF，10μF可以濾去電路里的紋波，電路里的高頻雜波是靠0.1μF的小電容濾掉，加入電容起到濾波效果，大大提升了電源的供電質(zhì)量。

數(shù)據(jù)采集模塊：現(xiàn)場(chǎng)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)分別是模擬信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)。撕裂、打滑、斷帶等是模擬信號(hào)，必須通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成開關(guān)量信號(hào)才能傳到單片機(jī)。LPC2388芯片內(nèi)置8通道12位ADC，各參數(shù)均可以滿足此次使用，該設(shè)計(jì)選用LPC2388芯片內(nèi)部的ADC。溫度、煙霧、速度等為開關(guān)量信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電隔離后即傳到LPC2388芯片。由LPC2388芯片將采集信息與設(shè)定信息進(jìn)行比較、判斷，并根據(jù)編定的程序，控制各設(shè)備的運(yùn)行。

按鍵模塊：由4×4矩陣鍵盤組成，能夠設(shè)置皮帶機(jī)參數(shù)以及檢查皮帶機(jī)保存的故障記錄。

液晶顯示模塊：采用漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，能夠顯示8×4個(gè)16×16點(diǎn)陣的漢字和圖形。

語(yǔ)音報(bào)警模塊：采用語(yǔ)音芯片和音頻功放電路，在錄音和放音前設(shè)定好入口地址，如果判斷出現(xiàn)故障，按照對(duì)應(yīng)放音的入口地址，通過(guò)音頻功放電路將放音送入揚(yáng)聲器，語(yǔ)音報(bào)警故障。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊：選擇有源晶振，系統(tǒng)晶振輸入端是XTAL1、XTAL2引腳，內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶振輸入端是RCTX1、RCTX2引腳。通信模塊：通信部分采用RS485通信，

RS485具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)RS485通信將現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)傳送到帶式輸送機(jī)控制分站。

3 ?軟件設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)分為ARM LPC2388芯片軟件設(shè)計(jì)和單片機(jī)MSP430芯片軟件設(shè)計(jì)。LPC2388芯片主要包括系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的處理、故障的保護(hù)、語(yǔ)音報(bào)警、通信處理、顯示屏顯示，LPC2388芯片流程圖如圖3所示。

單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要包括清屏、調(diào)用顯示控制命令程序、調(diào)顯示程序，如圖4所示。

4 ?結(jié)語(yǔ)

該礦用帶式輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置，裝置采用雙控制器設(shè)計(jì)，改善了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行情況，及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和通信，這樣就能便于工作人員準(zhǔn)確控制和保護(hù)帶式輸送機(jī)，提高了帶式輸送機(jī)的可靠性。該系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)成本低、保護(hù)功能全面、操作方便等特點(diǎn)，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

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