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控制输送带完好的技术探究

来源: 作者:公司管理员 2012/2/7 20:54:08

  1系统组成及工作原理

  1.1系统组成

  输送带纵向防撕裂系统主要由防撕裂输送带和防撕裂检测控制装置组成,如所示。

  (1)防撕裂输送带在输送带内,沿长度方向,每隔一定距离横跨输送带埋入一个8字闭合线圈,称为感应器。当输送带发生纵向撕裂时,线圈断裂。因此可以通过输送带内预埋线圈的通断来表示输送带是否被撕裂。

  (2)防撕裂检测控制装置由长度计数器,探测器和工控机组成。长度计数器安装在输送机的被动辊上,与被动辊同轴转动。探测器由探头构成,放在输送带下方,距离预埋线圈适当的位置上。当一个完好的8字线圈出现在探测器上方时,产生脉冲信号,传入工控机。工控机部分包括微机和电源。工控机为双机冗余结构,分别由MCS-51单片机CPU模板、输入输出隔离模板以及抗各种干扰的总线信号匹配模板组成。

  1.2工作原理

  这是一种以“计长”为基础的智能测控系统。系统起动后,输送带运行的第一圈,系统自动识别输送带内每个完好预埋线圈,并记录下每个线圈的位置。

  从第二圈开始,系统按第一圈测得的数据(每个完好线圈的位置)进行测控。输送机的被动辊每转一周,长度计数器产生n个脉冲,此脉冲信号输入计算机,可随时测量输送带的运动距离(长度)。探测器的输出信号也输入计算机。当探测器发现在原来完好线圈的位置上出现了线圈断裂,则工控机立即停机并报警。

  2系统实现

  2.1硬件实现

  2.1.1传感器设计

  预埋线圈和探测器组成系统的传感器。

  (1)预埋线圈首先,预埋线圈形状的设计要能够和金属干扰物区别开来。在中给出了矩形和8字形两种形状的线圈。当矩形线圈内有感应电流流过时,穿过其左右两半的磁力线方向相同,如a.当8字形线圈内有感应电流流过时,穿过左右两半的磁力线方向相反,如b.对于按正(余)弦规律变化的电磁量来说,8字形线圈左右两半的磁通恰好反相位,因此又称反相8字线圈。对于探测器而言,输送带上的金属干扰物(如金属圈、金属块等)的作用与矩形线圈的作用相近。因此,预埋线圈选用反相8字线圈,以便与金属干扰物区分。预埋线圈需要合理设计8字线圈的几何形状、尺寸、匝数和总电阻。同时,应选择适当的材质,并采取技术措施,使预埋线圈具有良好的抗曲挠性能,保证线圈有足够的自然寿命。

  (2)探测器

  探测器的主要技术要求:足够的灵敏度、强的抗干扰能力、适应恶劣工况环境、无故障工作时间足够长等。我们研制了一种结构全新的探测器,如所示。

  当探测器上方有一个完好的反相8字线圈时,探测器和反相8字线圈组成一个振荡器,对于使用频率恰好满足振荡的相位条件。当探测器上方没有出现反相8字线圈时或反相8字线圈断裂时,由于不存在连续输送合适相移的反馈环节,振荡的相位条件不满足,无振荡发生,探测器处于静态,探测器不产生输出信号。

  这种结构的探测器经常处于静态,仅当完好的反相8字线圈出现在它上方时,才产生振荡,输出信号。因此平均功率损耗较小。这种结构的探测器具有非常强的抗干扰能力,此外,还采用了多种抗干扰措施:

  ①在研制的探测器中,取强振荡信号作为信号变换的输入信号,设计输入信号超过较高的门限电压并吸纳一定电流时,才产生输出信号。这一设计使探测器抗干扰能力大大增强,工作十分可靠。用150A断续电弧在距离探测器20cm处烧焊,对探测器毫无影响;

  ②为了避开工频及其谐波的干扰,也为了在低功耗下获得较高的灵敏度,使用的振荡频率不宜过低。

  但为了避开无线电广播、通信等信号的干扰,使用的振荡频率也不宜过高;

  ③输送带上可能出现的金属干扰物,对于探测器等效为一个简单导电回路。因为没有反相作用,因此传感器不满足振荡的相位条件,探测器处于静态,不产生输出信号;

  ④为确保探测器的可靠性,线路设计最简化,元件择优选择,且指标冗余,经反复筛选老化后焊接

  ⑤探测器严密封固,使其具有良好的防尘、防水性能;

  ⑥为了在测控软件中进一步增加抗干扰措施,要求探测器输出一定宽度的脉冲信号S 1和S 2。

  2.2软件实现

  要求测控软件实时、有效、可靠地对撕裂事故做出正确的响应,不能有漏报和误报。测控软件主要包含三个功能模块:状态识别、检测处理和撕裂处理。

  2.2.1INT0中断子程序

  该子程序包含两个分支:状态识别和检测处理。

  (1)状态识别当系统启动时,先将一个标志置为#00H.在输送带运行的第一圈中,识别出每个完好的预埋线圈的状态,测出它与前一个完好线圈的间距,为每个完好线圈建立一个链表的结点。该结点中包含了当前线圈的状态,它与前一线圈的间距,以及下个线圈结点的首地址,如所示。当输送带运行一圈后,则在内存中建立了一个线圈结点的循环链表。此刻将标志置为#0FFH,表示识别过程结束。

  (2)检测处理当输送带运行完第一圈之后,识别过程结束,然后转向执行检测处理程序。检测处理是中断(INT0)子程序的另一个分支。在检测处理过程中,每当探测器检测到一个完好的预埋线圈,探测器产生中断 INT0请求信号,工控机响应INT0中断请求,执行检测处理程序。

  2.2.3主程序模块

  主机的主程序模块与从机有所不同。

  (1)主机主程序模块的主要功能是:P1.1输出低电位(通知从机)。自检,若主机有故障,则执行故障处理子程序(显示主机故障,且向从机发出INT1中断请求,以启动从机);若无故障,则进入测控状态:置显示正常,设置工作模式,初始化数据区,然后循环等待。

  (2)从机主程序模块的主要功能是:延时,检测P1.1,若为低电位,则仅打开INTT1中断允许,然后循环等待(处于热备份状态);若P1.1为高电位,先进行自检,若发现从机有故障,则显示从机故障;若无故障,则将从机转变为测控工作状态:显示从机正常,设置工作模式,初始化数据区,打开INT0中断和计数器溢出中断允许,然后循环等待。从机进入测控工作状态,接替了主机的工作。

  2.2.4 INT1中断子程序

  在从机测控软件中设置INT1中断子程序,当主机出现故障时,主机执行故障处理程序,向从机发出INT1中断请求信号,从机响应INT1中断,执行INT1中断子程序,实现由热备份状态到测控工作状态的转变。主机测控软件中不使用INT1中断。

  2.2.5软件抗干扰措施

  为防止程序跑飞后造成失控,在软件中的各重要部位使用了冗余指令(NOP);为使程序跑飞后,能迅速、自动地恢复正常,在所有必要部位设置了软件陷阱,并设置了“看门狗”程序运行监视系统;为了防止干扰引起INT0中断,造成运行错误,在INT0中断子程序中增加了软件抗干扰功能。在硬件抗干扰措施的基础上,再加上这些软件抗干扰措施,使系统确保不受外部干扰的影响。

  2.3系统实现的技术性能

  (1)系统实时检测输送机的输送带,一旦输送带发生撕裂,立即停机报警并显示撕裂位置,具有多位置、智能防撕裂功能。

  (2)具有系统故障自动检测功能。

  (3)系统具有很强的抗干扰能力和很高的运行可靠性,平均无故障时间不小于10000h,误检率低于5×10-7。

  (4)系统能适应恶劣的工况环境,环境温度+60℃ ̄-30℃,相对湿度100%,能承受振幅2mm,加速度2.5 g以下的机械振动。

  (5)系统为测速功能、防输送带打滑功能、测输送量(即胶带秤)功能、与上位机通信功能等设置了硬件接口,以便扩展系统功能或组成集散系统。

  (6)系统操作简单,维修方便。

  3结束语

  强力输送带纵向防撕裂系统的设计开发,经过了对工矿现场需求调研、分析及原理性实验室研究,系统设计、组装、调试,模拟工矿环境实验,直到应用于实际生产线,历时两年多。该系统首次提出采用先进计长型检测控制原理,克服了过去常采用的计时型检测控制原理存在的问题;提出采用全新结构的探测器,大大提高了探测器的灵敏度和抗干扰能力。同时采用了多种抗干扰技术和双机冗余结构,保障了系统可靠地运行于恶劣工况环境之下。强力输送带纵向防撕裂系统的成功研制和应用,不仅实现了测控的自动化()和智能化,而且为增加输送带的功能、技术含量和附加值,提供了一条新的有效途径,具有广阔的市场和巨大的经济效益。

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