kj161胶带输送机集中监控系统毕业设计(编辑修改稿)

kj161胶带输送机集中监控系统毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

图 1 系统组成 2 系统信号传输可以采用三种方式： （ 1）电缆总线传输方式 传输设备由传输接口组成； （ 2）光缆传输方式 传输设备由数据接口箱和矿用本安型光端机组成，光端机以下为总线传输方式； （ 3）网络传输方式 传输设备由地面环网接入器和井下环网接入器组成，井下环网接入器以下为总线传输方式。 监控子系统包括以 KJD30Z 矿用本安型工业控制计算机为控制核心的子系统。 其中，以 KJD30Z 矿用本安型工业控制计算机为核心的子系统主要由 KJD30Z矿用本安型工业控制计算机、 KDK8 矿用多功能控制驱动器、 KGV5 总线式急停闭锁开关等设备组成。 每个子系统既可以单独用于单条胶带的电控保护，也可以任意组合而实 现全矿井胶带系统的集控。 2 硬件系统的设计 该胶带机监控系统可实现顺槽、固定胶带机等的保护、控制、沿线通话、故障检测、现场工业电视接入、汉字图形显示和语言报警等功能。 系统采用嵌入式技术与现场总线技术相结合，并配有以太网口、 RS485 等接口，易于与其它子系统和设备连接，易与全矿井自动化系统汇接，实现各种信息的共享。 从顺槽到固定胶带运输机，从单条运输胶带到整个矿井的所有胶带运输系统，从简单的头尾搭接到汇接胶带，该系统均可提供全套解决方案。 系统的主要特点有： 1） 以太网 +现场总线（ CAN）方式，网 络结构简明，便于扩展。 2） 采用 寸大屏幕 TFT 彩色液晶显示器，可直观显示工艺设备的运行状态、生产工矿参数、设备故障状态等以动画、图形汉字等方式。 3） 接口类型丰富，配置有以太网、 CAN、 RS485 等接口，易于与其它子系统或设备连接。 4） 自动识别沿线总线监测设备的类型、位置，无需设置地址拨码开关。 5） 友好的操作界面，具有菜单式操作界面，易于操作；所有的保护值均可以通过滚动光标进行设置；还可以根据现场情况屏蔽不需要的功能。 6） 故障查询及诊断快捷，当出现故障保护时，自动弹出故障诊断画面，显 3 示故障性质、地点。 7） 可接入视频 图像信号，直观反映现场设备的工作状态。 系统由 KJD30Z矿用本安型工业控制计算机、 KDK8型矿用多功能控制驱动器、各种传感器保护装置、通信信号装置、专用控制装置以及磁力起动器或高低压开关控制设备等组成。 具体配置如表 1所示，系统框图如图 2 所示。 名称 型号 防爆模式 数量 矿用本安型工业控制计算机 KJD30Z 本安 1 单片机控制软件 1 矿用多功能控制驱动器 KDK8 隔爆兼本安 1~2 矿用多功能控制驱动器 KDK9 隔爆兼本安 按需要确定 速度检测传感器 KGS7 本 安 按需要确定 总线式急停闭锁开关 KGV5 本安 按需要确定 跑偏开关（两级 /接插型） KGE28 本安 按需要确定 纵撕传感器 GVY— 2K 隔爆兼本安 按需要确定 堆煤传感器 GUJ20 本安 1~2 烟雾传感器（接插型） KGN1 本安 按需要确定 温度传感器 GWP200(D) 本安 按需要确定 GW40 本安 红外温度传感器（滚筒） KGW2 本安 洒水电磁阀 DF20/8 隔爆 按需要确定 DF25/4 隔爆 自动灭火洒水装置 KG3009— 1 隔爆兼本安 按 需要确定 本安电源 KDW15A 隔爆兼本安 1 通信信号装置分机 本安 按需要确定 10芯接插电缆 MHYV 4 2 7/ 按需要确定 4芯接插电缆 MHYV 1 4 7/ 按需要确定 信号电缆 MHYV 1 4 7/ 按需要确定 4 控制电缆 MYQ 1 4 按需要确定 表 1 系统配置 图 2 系统框图 工作方式 该系统具有远程集控、本机集控、单机自动、就地手动四种工作方式。 （ 1）远程集控方式：指系统工作在远 控方式，本安计算机接收来自主站（上位机或集控主站）的开车和停车指令，系统自动实现按顺序起动、运行、联锁与保护、停车全过程的检测和控制。 （ 2）本机集控：指胶带机司机根据生产要求发出开、停车指令。 仍保留集中运行的全部功能，同时将信息传给主站。 （ 3）就地手动：该方式为人工手动操作，除沿线拉动急停外其余保护不起作用，主要用于检修试车使用，本安计算机只起监测作用。 系统具有的一般功能 1）一般起停 本案计算机接受到开车命令后，自动发起动预告，然后起动相应电机，胶带开始起动，同时检测各信号是否正常；接受 到停车命令后，先联锁停所有给煤机（点），在认为胶带机已空载后控制所有电机停；接受到急停命令或监测到停车 5 型故障信号后，同时急停所有给煤机（点）和所有电机，并在显示器上一图形和文字显示各设备的运行状态。 2）软控起停、功率平衡 本安计算机接受到起（停）命令后，按设定的起（停）特性和规定的加（减）速度控制胶带机的起（停），在胶带机运行过程中实现各驱动设备的功率平衡，这样可以减少动载荷，降低对驱动设备的功率需求，减轻起动过程对胶带机的冲击，防止胶带打滑、断损。 沿线急停闭锁和故障位置检测 选用 KGV5 总线 式急停闭锁开关进行胶带输送机沿线紧急闭锁保护。 该闭锁开关具有故障地点识别功能，并具有开关量输入、输出功能，可兼做接线盒。 胶带输送机沿线其它保护装置如跑偏、纵撕及信号器等可就近接入该闭锁开关，这样可节省大量信号电缆。 当闭锁开关或接入的其它传感器动作时，本安计算机报警并发出急停命令，同时能显示故障性质和位置。 设备状态检测 1)设备起停状态检测。 2)对胶带机速度、打滑、烟雾、纵撕、跑偏、堆煤、滚筒温度、工作电流、煤仓煤位、轴温、电机绕组温度、胶带张力等各种工况信息进行检测，并在烟雾和粉尘浓度 动作时起动超温洒水电磁阀进行降尘降温。 设备状态显示 本安计算机对以上参数检测后，可在计算机的 12 寸大屏幕彩色液晶上以图形、动画和汉字的形式显示设备的起 /停和各种工况信息。 图形显示 可在本安计算机上显示胶带系统之间的搭接关系并通过改变图形颜色表示各种工况故障信号。 语音报警 具有完善的语音报警提示功能，对沿线闭锁及沿线故障等信息都具有语音报警提示功能。 通信信号功能 该系统配有 KXT22 通信信号装置，可实现胶带机沿线启动预告和打点信号联 6 络及语音通话，并在主机上自动显 示信号发生位置。 设备启 /停时间统计、故障记录 系统对胶带机的开启时间进行统计，并记录发生的所有故障。 实时和历史曲线显示功能 系统可显示模拟量的实时曲线并记录数据，并可召唤显示历史曲线。 连接方式：采用插接式的电缆连接方式，易于安装和拆卸。 联网集控功能 本安计算机具有丰富的接口，可通过多种方式和其它设备连接，构成胶带运输机监控系统，通过数据传输也可和其它煤矿监测系统汇接或通过上位机接入计算机网络。 KJD30Z 矿用本安型工业控制计 算机 KJD30Z 矿用本安型工业控制计算机（以下简称本安工控机）是矿用本质安全型设备，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，作为各种设备的自动控制装置，它具有逻辑控制、显示及远距离数据传输等功能，可以适应各种控制对象，满足不同复杂程度的控制要求。 1）结构特征 KJD30Z 本安工控机外形图与内部结构图分别见图 3与图 4。 本安工控机为后开盖方式， LCD 液晶屏、急停按钮、电话按钮、键盘按钮及送话器安装在门上。 左侧安装有 4 个快速接插的插座和一个喇叭嘴，其中 1个为10芯插座，与 3C总线相连， 1个 10芯插座以输 入 3组直流供电电源，另 2个 4芯插座分别为 RS485 和以太网接口，喇叭嘴作为视频输入使用。 右侧 1 个 10 芯插座，与 3C总线相连；另 2 个 4 芯插座为 RS485 接口和以太网接口，喇叭嘴也作为视频输入。 7 讲话呼叫指示灯急停按钮 图 3 KJD30Z外形结构图 1RS485AB插座 2急停按钮 3以太网插座 2 4视频出线嘴 5电话按钮 63C总线 A 7鼠标按钮 8键盘按钮 93C总线 B 10电源插座 11 LCD液晶屏 12以太网插座 1 13RS485CD插座 14喇叭 喇叭语音通讯板钢化玻璃液晶屏主控板 接线板 图 4 内部结构图 1主控板 2接线板 3 LCD液晶屏 4钢化玻璃 5语音通讯板 6喇叭 2）工作原理 本安工控机的电气框图见图 5。 主要由主控板、彩色 LCD 液晶屏、键盘、接线板及语音通讯组件等组成。 本安工控机实时监测从各接口采集到的信息，发出相应的控制命令，控制设备的启 /停，同时发出报警信号。 KJD30Z 本安工控机所需的 A、 B、 C、 D 四组直流本安电源由 KDK8 矿用多功 8 能控制驱动器提供。 A组 DC15V 给主控板供电； B 组 DC15V 主要是彩色液晶显示器的背光； C组 DC18V 给语音通讯提供电源； D组 DC18V 给检测接口电路供电。 图 5 KJD30Z电气框图 主控板是本安工控机的核心单元，采用嵌入式计算机为管理控制核心，以WINDOWS CE 为通用软件平台。 具有硬实时能力、很小的内核、引导速度快、深层次中断处理、确定的控制性以及低成本等许多优点，支持 LCD、 Ether、 USB、 键盘、鼠标和 SD卡。 KDK8 型矿用多功能控制驱动器 1）结构特征 整个驱动器箱体分为隔爆腔、接线腔和本安腔三大部分。 各腔体的布局及其外部元器件分布图 6如所示。 隔爆腔内部有一个插箱，电路板可以方便地沿导轨推入和拉出。 接线腔通过喇叭嘴入外部电缆。 本 安腔内部信号通过快速接插件引出。 9 图 6 控制驱动器 2）工作原理 (1) 电源工作原理 电源工作原理如 图 7所示。 控制驱动器内部有 2个变压器，分别是控制变压器和电源电电压器，为后续电路提供电源，具体参见图 7。 (2) 信号转换工作原理 本控制驱动器的信号转换工作原理如图 8所示。 图 7 电源工作原理图 10 继 电 器 信 号 放 大内 部 处 理 电 路 单 片 机C A N 总 线收 发 器控 制 信 号C A N 总 线八 路 旋 钮 开 关手 动 /自 动 控 制 选 择 开 关八 位 拨 码 开 关手 动自 动八 路 继 电 器 信 号 输 出八 路 非 安 开 关 量 输 入八 路 本 安 开 关 量 输 入控 制 驱 动 器 内 部 电 路 图 8 信号转换工作原理图 KDK8型矿用多功能控制驱动器既能够采集设备的输入、输出口的状态，将其发送到 CAN总线，也能够接收总线上的信号，控制驱动器的输出状态。 各信号经单片机处理之后，通过CAN总线收发器发送至总线。 当驱动器处于自动状态时，驱动器接收 CAN总线命令，经单片机处理后，控制驱动继电器动作。