采煤机组工况参数微机检测初探(1).pdf

采煤机组工况参数微机检测初探 第六图书馆 采煤机组 工况参数 微机检测煤矿自动化董爱华 崔景岳不详1994第六图书馆 第六图书馆 f矗 呆 龋 ， 上 ／缈 采煤机组 工况参数微机检 测初 探 董爱 华 崔景岳 2 9 采煤机 组工况参数微机检 测初探 缝 生 仁／ 、 焦作矿业学院 1引言 采 煤机组是煤矿生产 的重要机械设备， 它运行 情况的好坏 对矿井的煤炭 生产有直 接影 响。目前采煤机组通常采用每 日 1 6小 时工作 、8小 时维 修及 定期上 井大修 的使 用、 管理、 维修制度， 这种制度虽然有一定的 优点， 但 由于缺乏采煤机组工况参数这一重 要依据 ， 有时很难 。 对症 下药 及时 、 准 确地 排除故 障， 而且 因频繁地拆检降低了采煤机 组的有效使用寿命。 因此采煤机组工况参数检测对于实现 采煤机组 的故 障诊 断 ， 减小 维修的盲 目性、 预防和预报事故 的发生， 并对故 障的快速排 除、 故 障后 的事故分析以及减少维修次数延 长采煤机组 的有效使用 寿命都将 起到 积极 作用 。对于改善调度、 管理人员 的生产指挥 手段， 提高煤矿生产的自动化水平和科学管 理水平也具有重要 意义 。 为此 ， 在 借鉴 国内外煤矿生产监控技术 的基础上， 对采煤机组工况参数微机检测进 行了研究。 图 l硬件 电路示 意圉 2硬件 电路设计 工况参数微机检测 电路是以 8 0 3 1单片 机为核心的微机控制系统， 其结构如图 1 所 示。 由于 8 0 3 1 单 片机是 MCS一5 I 系列的 最简单 芯片， 它既无片 内 ROM， 也无 片内 E P RO M， 仅有 1 2 8 字节的 R A M， 所 以硬 设 计采用 了交 一 直流共地，这也许是仅仅 考虑了德国电网工业标准波动值小，干 扰源少 ，柯染不严重而采用的，使我厂电子 轨道衡 自投人使 用 多年 来 ，一直 有零点漂 移，测量不准的问题 ，为此我们对其接地系 统进行了重新布置 ，当把交流、直流分别接 地后 ，这一问题得到了彻底的解决。 对测量信号传输线 电缆的屏蔽 层的接 地要 求 只能 采用 单端 接 地 ，不 能两端 接 地，否则在屏蔽层和电缆芯线问形成的电 容 ，不仅不会对干 扰信号起屏蔽作用 ，还 会加 强干扰信号的干扰强度 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 3 0 煤矿 自动化 1 9 9 4年 第 4期 件电路 中配置 了一片容量为 1 6 KB的程序 存贮器 2 7 l 2 8芯片和两 片容量 为 8 KB的数 据存贮器 6 2 6 4芯片。 8 0 3 1 单片机虽然有 4个并 行 I ／ O接 口． 但 P 0口和 P1口均作 为地址总线和数据总线用于外部存贮器的 配置 ， 并 且 P 3口叉作 为第 二 变异功能 控 制线 用 ， 所以仅 有 P1口可供使用， 而检测 的参数较多， 因此硬件电路中扩展了 4 个 8 1 5 5并行 1 ／ o 接 口芯片， 可提供 8 8 个开关 量输人、 输 出接 口， 用 于开关量输人、 数字显 示 、 状态指示、 声 光报警和断 电保护 。硬件 电路还配置了两片 ADCO 8 0 9芯片， 可输人 1 6路模拟信号 数字显示电路 由 6个共 阴 极接法的数码管组成 ， 其中 8 1 5 5 2 的 A 口 用于字段控制 ，C口用 于字位控制， 并且在 8 1 5 5 2 A 口和 C 口的各 位 加 了反 相驱 动 器 ， 以提高 它们 的带载能力 。数字显示采用 中断方 式， 即在 8 0 3 1 单 片机 的外部 中断请 求 1 NT1 端扩展了 8个 中断源 。无 中断时， 显 示器显示机 组位 置 ； 有 中断时 ，CP u 通 过查询转 向相应 的处理程序显示相应 的参 数 。该检测 电路用模 拟传感 器可对采 煤机 组 的下 列模拟 量进行 检测 电动机温度、 液 压 系统循环油 的油温、 冷却 水的水压 、 循环 油 的油压、 冷却水 的流量、 循环油的流量、 机 组 位置 、 机 组行走 速度 ， 三 相 电压、 三相 电 流 、 三相有功功率 ， 耗 电度数 ； 利用开关传感 器可对采煤机组 的下列升关量进行检测 电 源接 通， 断开 ； 玲 却水 接通 、 断开 ； 油 路通 ， 断； 手动投人， 遥控投人 ； 左滚筒 上升， 下降； 右滚筒 上升 ， 下降 ； 主牵引提 闸， 抱 闸； 副牵 引提 闸， 抱 闸； 挡煤板左旋、 右旋等等。因接 口配置留有余量， 所 以还可根据需要对其它 模拟量 ， 开关量进行检测 。 3软件设计 软件的主要任务是模拟量、 开关量 的巡 回检测， 数据处理、 状态指示和数字显示 故 障报警等 。应用软 件主要 由主程序、 巡 回检 测 中断程序和显示 中断三部分组成 。 3 ．1主 程 序 主程序 流 程图如图 2所示。初 始化的 内容主要是设置堆栈指针、 设定 时器工作方 式、 置定时 器初值 、 设 8 1 5 5工作 方式、 设 串 行 接 口工作 方式， 设 中断方 式、 确定 中断 优 先级、 设定数据 区首地址等 。由于机组的行 走速度为 0～ 5 m／ mi n ， 而机组行走齿轮的 齿距为 l 2 5 c m， 所 以行走齿轮转过一个齿 的最短时间为 t 1 2 ． 5～f 5 0 0 ／ 6 0 1 ． 5 s 图 2主程序流程图 在判别机组行走方向时 CP u要等待 1 ／ 2 t 0 ． 7 5 s 7 5 0 m s 机 组行 走 方 向判别 的原 理 参 见 。 煤 矿机 电 1 9 9 2年 第 2 期 P ． 1 8 ， 对快 速的 CP U来 讲这是 一个漫长 的时间， 因此在这段等待时 间内安排 CP u 响应巡回检测中断和显示中断， 对其它所有 模拟量、 开关量巡回检测及有关模拟参数显 示。机组行 走 方向判别 ， 机组位 置检测 ， 机 组行走速度检测程序参见 ‘ 煤矿机 电 1 9 9 3 年第 2期 P ． 2 l。 3 2巡回检测 中断程序 当模 ／ 数转换接束时． 且在等待期间 CP U可 响应中断。 由于巡 回检测 中断源直 接与优先级 别最 高 的外部 中断请 求端 1 NTO相连 ， 所 以 CP U 优先执行巡 回检测 中断程序 。巡 回检测 中断程序流程如 图 3 所 示 。 采 样程序 的主要 内容 是 送模 拟 通道 号、 读 A／ D 转换 结果 送 8 1 5 5地址 ， 读开 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 垦 氅 垫 塑 兰 塑 生 墅 堡 重 量 墨 关 量 数 字 滤 波 程 序 主 要 是 为 了 减 小 于 扰 优 先 级 别 低 于 I 所 只有巡回检测中 图 3 巡 回检测 中断程序流程图 源对采样的于扰 ． 提高模 拟量检测的性能 这里采 用的是 l 0次 算 术平均 数字滤 波 程 序 ， 即把 1 0次采样值相加 ， 取其 l 0次算 术 平均值作为本次的采样值 由于检测的模 拟参数各不相同， 所 以它们有的量纲不同， 有的数值相差很大， 但都必须变换为 A／ D 所能接 收的 0～ 5 V电压信号 经 A／ D 转 换后变成 了与 0～ 5 V所对应的数字 量， 为 了进行数字显示和数值 比较， 这里增加 了标 度变换 程序， 将与 0～ 5 V对应 的数字 量变 换 为与实际值对应 的数字 量。这里 采用 的 标 度变换公 式为 ， A x- ； 一 0 0 式 中A 实际测 量值 工程量 ； D 一一测量值 所对应 的数字量 ； D 仪表上 限所对应的数字量 ； 测 量仪 表上限； 测量仪表的下 限。 报警程序主要是将经采样、 数字滤波和 标度变换后的被测参数值与绐定值进行比 较． 当被测值大于或等于预报警值时， 发出 预报警信号； 当被测值大于或等于报警时， 发出报警和断电保护信号； 当被测值小于绐 定值， 则将数据存人指定存贮单元 ， 供数 字显示 3 3 显示 中断程序 显示 中断程序 流程图如图 4所示 扩 展 的 8个显示中断源与 8 0 3 I 单片机的外部 中断请求端 I NTl 相 连 。 因 I NTI 的 中断 断响应后才能响应显示 中断进行数字 显 刀 。 L L [ 亘 L [ 亘 五 二互亘二卜 叵L[互亟 叵[互三二卜 图 4 显示 中断程 序流程 图 4结束语 ’ 该检测 电路采用单 片机 对采 煤机 组工 况参数检测进行了大胆尝试 ， 用软件实现采 煤机组位置， 行走速度检测和机组行走方向 判别， 使检测电路大为简化， 这种方法 目前 国内尚无先例， 具有较高的实用价值 该检测电路具有技术先进， 性能可靠 电路简单， 检测参数较为全面 功能较为齐 全及扩展方便， 配置灵活 的特点 。 但 由于目前传感器的种类所跟， 尤其缺 少一些特殊用途的传感器 ， 所 该 电路所能 检测的参数还裉有限， 有待进一步开发新型 的传感器 ， 使采煤机组工况参数检测电路的 检测参数 日趋全面 ， 功能进一 部完善 ， 为实 现采煤机组故障诊断和提高煤炭生产的自 动化水平奠定基础 。 主要参数 的检测仅采用单 片机仿真器 在实验室进行了模拟实验， 还有待进一步作 深人 的研究和实验 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆