專利名稱：斜井絞車及擋車器微機(jī)安全監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種用多個傳感器檢測，用計算機(jī)做多參數(shù)處理和控制的斜井絞車及擋車器微機(jī)安全監(jiān)控裝置。
斜井絞車是煤礦的重要設(shè)備之一，為了提高斜井運(yùn)輸安全，必須在斜井軌道上設(shè)置多道擋車器，以避免發(fā)生跑車事故。據(jù)統(tǒng)計我國每年在斜井軌道發(fā)生的跑車事故占總斜井運(yùn)輸事故的30％以上。目前使用的控制裝置都是單一的擋車器控制或單一的提升絞車后備控制，其缺點(diǎn)是沒有將擋車器和絞車的各種參數(shù)綜合起來考慮，因而保護(hù)范圍小，控制效果不好。另外現(xiàn)行的控制裝置中對于運(yùn)行方向的判別都采用比較復(fù)雜的判向電路。鹽城煤研所設(shè)計的斜井防滑車用常開門式安全門就是典型的單一擋車器控制裝置，它是在斜井軌道上擋車器上方20m左右安裝光電檢測探頭，檢測到礦車發(fā)生跑車時安全門立即關(guān)閉，但這種擋車的保護(hù)范圍受到限制，如礦車在距安全門20m之內(nèi)發(fā)生跑車就得不到保護(hù)，若設(shè)置多道擋車器則需要配備多套電路。另外，《煤礦安全規(guī)程》要求采用常閉式擋車器。
本實(shí)用新型的目的提供一種能綜合檢測絞車和擋車器的各種參數(shù)，并利用計算機(jī)做多參數(shù)綜合分析和控制的斜井絞車及常閉式擋車器微機(jī)安全監(jiān)控裝置。
本實(shí)用新型設(shè)計的斜井絞車及擋車器微機(jī)安全監(jiān)控裝置由計算機(jī)控制器、傳感器和擋車器三部分構(gòu)成。
計算機(jī)控制器包括計算機(jī)系統(tǒng)、外圍接口電路、顯示電路和電源。計算機(jī)系統(tǒng) 由MCS系列單片機(jī)、顯示驅(qū)動器、程序儲存器、輸入輸出接口組成。外圍接口電路由光電隔離輸入板、光電隔離輸出板、繼電器板組成。顯示電路由LED數(shù)碼顯示器、礦車運(yùn)行方向顯示燈和多道擋車器狀態(tài)顯示器組成。開關(guān)有5V電源開關(guān)K和手動控制擋車器打開按鈕32。
擋車器由電機(jī)、減速機(jī)、提升滾筒、擋網(wǎng)、緩沖器、擋車器電機(jī)電源、手動控制和防爆接線箱組成。
傳感器有絞車參數(shù)傳感器、礦車位置傳感器、擋車器狀態(tài)傳感器、深度指示器傳感器、聲光信號取樣電路和電壓變換器。
絞車參數(shù)傳感器由絞車高速軸上同步運(yùn)轉(zhuǎn)的感應(yīng)體和感應(yīng)體旁邊設(shè)置的兩只接近開關(guān)構(gòu)成。該傳感器輸出兩組不同相位的脈沖，經(jīng)光電隔離輸入板輸入計算機(jī)，由計算機(jī)對這兩組不同相位的脈沖進(jìn)行計算后確定礦車的運(yùn)行方向并在顯示燈上顯示出礦車的運(yùn)行方向。計算機(jī)對傳感器輸入的脈沖信號計數(shù)可計算出礦車的運(yùn)行速度并由數(shù)碼管顯示。
礦車位置傳感器由與深度指示器同步動作的并排接近開關(guān)和作為感應(yīng)體的位置編碼板33構(gòu)成。位置編碼板上具有感應(yīng)體1和感應(yīng)體2，各擋車器位置編碼板的感應(yīng)體1設(shè)置在同一碼道的上半碼道或下半碼道，不同擋車器的位置編碼板的感應(yīng)體2所在碼道不同。礦車位置傳感器的輸出信號經(jīng)光電隔離輸入板輸入計算機(jī)。計算機(jī)根據(jù)礦車位置傳感器中對應(yīng)感應(yīng)體1的接近開關(guān)輸出的信號判斷礦車相對擋車器的位置，若感應(yīng)體1設(shè)置在上半碼道，則輸出高電位表示礦車處于擋車器上方，輸出低電位表示礦車處于擋車器下方，若感應(yīng)體1設(shè)置在下半碼道，則情況正好相反。計算機(jī)根據(jù)感應(yīng)體2所處哪個碼道的接近開關(guān)輸出高電位，可判斷出礦車此時靠近哪個擋車器。當(dāng)計算機(jī)檢測到感應(yīng)體2對應(yīng)的并排接近開關(guān)的輸出信號時，計算機(jī)開始對絞車參數(shù)傳感器的輸入脈沖計數(shù)，算出礦車距該擋車器的實(shí)際位置，由數(shù)碼管顯示，同時再根據(jù)算出的礦車速度，確定礦車距擋車器多大距離時打開擋車器，該距離的計算公式是S＝SO＋Vt擋，SO為保險距離，V為礦車速度，t擋為打開擋車器所需的時間。計算機(jī)根據(jù)礦車速度和礦車距擋車器距離這兩個因素確定何時打開擋車器。礦車速度快就早打開，礦車速度慢就晚打開，從而最大限度地避免了由于過早打開擋車器后發(fā)生的跑車事故，一旦礦車距擋車器的距離等于S時，計算機(jī)驅(qū)動繼電器控制擋車器電機(jī)電源，使電機(jī)正轉(zhuǎn)打開擋車器，然后由擋車器傳感器向計算機(jī)輸入一信號，表示該擋車器已打開，再由計算機(jī)控制繼電器，停止給該擋車器電機(jī)送電，同樣，當(dāng)檢測出礦車上行走到擋車器上方時，計算機(jī)驅(qū)動繼電器，使擋車器電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)閉擋車器。
深度指示器傳感器由深度指示器絲杠上的感應(yīng)體和接近開關(guān)構(gòu)成，該傳感器的輸出信號經(jīng)光電隔離輸入板輸入計算機(jī)。計算機(jī)對深度指示器傳感器輸入的脈沖數(shù)與絞車參數(shù)傳感器輸入的脈沖數(shù)做比較，確定兩者的傳動比是否正常，如果絞車參數(shù)傳感器輸出一定脈沖數(shù)后而深度指示器傳感器無脈沖輸出，則表明深度指示器已失效，計算機(jī)驅(qū)動繼電器動作，使安全回路斷電，絞車制動，蜂鳴器報警，數(shù)碼管顯示報警信號。
聲光提升信號取樣電路將聲光交流信號輸入電壓變換器，經(jīng)整流、濾波、光電隔離和整形放大，使交流電信號變成低壓脈沖信號，再經(jīng)光電隔離輸入板輸入計算機(jī)，計算機(jī)對該低壓脈沖信號計數(shù)，確定聲光提升信號的打點(diǎn)數(shù)，在數(shù)碼管上顯示，同時與計算機(jī)判別出的礦車運(yùn)行方向做比較，確定礦車實(shí)際運(yùn)行方向與聲光信號的指令是否一致，若不一致，則延遲一段時間后驅(qū)動繼電器動作，使絞車安全回路斷電，安全制動。延時是為了在絞車司機(jī)沒有采取相應(yīng)操作后計算機(jī)控制再起作用，達(dá)到后備保護(hù)作用。
本實(shí)用新型提出的斜井絞車及擋車器微機(jī)安全監(jiān)控裝置的特點(diǎn)是能綜合檢測絞車和擋車器的多種參數(shù)，并利用計算機(jī)進(jìn)行多參數(shù)處理，驅(qū)動執(zhí)行繼電器控制絞車及擋車器系統(tǒng)的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了絞車和擋車器結(jié)合的多參數(shù)的智能控制。此外，還具有電路簡單，省去了常用的復(fù)雜判向電路，安裝簡單，與原絞車安全回路之間僅是繼電器的簡單串入，抗干擾性強(qiáng)，采用了光電隔離電路，尤其是輸出采用了雙重隔離，可避免強(qiáng)干擾串入影響。
附


圖1為斜井絞車及擋車器微機(jī)安全監(jiān)控裝置示意圖。
附圖2為絞車參數(shù)傳感器原理圖。
附圖3為礦車位置傳感器原理圖。
附圖4為深度指示器傳感器原理圖。
附圖5為計算機(jī)處理軟件框圖。
附圖6為電壓變換器電路原理圖。
以下結(jié)合附圖用實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述本實(shí)用新型提出的斜井絞車及擋車器微機(jī)安全監(jiān)控裝置由計算機(jī)控制器、擋車器、絞車和多路傳感器構(gòu)成，如
圖1所示。
計算機(jī)控制器包括計算機(jī)系統(tǒng)、外圍接口電路、顯示電路、執(zhí)行電路和電源。計算機(jī)系統(tǒng)由MCS系列單片機(jī)15、顯示驅(qū)動器13、程序儲存器14、輸入輸出接口17、16組成。外圍接口電路由光電隔離輸入板9、光電隔離輸出板18和電壓變換器8組成。電壓變換器8由整流、濾波、光電隔離和整形放大電路組成，如圖6所示。顯示電路由LED數(shù)碼顯示器10、礦車運(yùn)行方向顯示燈11和多道擋車器狀態(tài)顯示器12組成。執(zhí)行電路包括由繼電器J1和開關(guān)K并聯(lián)構(gòu)成的絞車制動執(zhí)行電路21和擋車器控制執(zhí)行繼電器J2、J3，繼電器J1、J2、J3均由計算機(jī)輸出信號驅(qū)動，絞車制動執(zhí)行電路21串入絞車安全回路中。如果計算機(jī)控制器等出現(xiàn)故障，可將開關(guān)K關(guān)閉，即斷開計算機(jī)電源＋5V，從而恢復(fù)原絞車安全回路。在控制器有故障的情況下還可通過遠(yuǎn)距離點(diǎn)動開關(guān)32，在計算機(jī)不工作情況下手點(diǎn)動打開擋車器，保證不影響原絞車安全回路。
擋車器由電機(jī)31、減速機(jī)30、提升滾筒29、擋網(wǎng)28、緩沖器27、擋車器電機(jī)電源22、手動控制25、防爆接線箱24構(gòu)成。
傳感器有絞車參數(shù)傳感器5、礦車位置傳感器7、擋車器狀態(tài)傳感器26、深度指示器傳感器6、聲光信號取樣電路2。
絞車參數(shù)傳感器5由絞車高速軸上同步運(yùn)轉(zhuǎn)的感應(yīng)體3和感應(yīng)體3旁邊設(shè)置的兩只接近開關(guān)5構(gòu)成，如圖2所示。該傳感器輸出兩組不同相位的脈沖，經(jīng)光電隔離輸入板9輸入計算機(jī)，由計算機(jī)對這兩組不同相位的脈沖進(jìn)行分析處理后確定礦車的運(yùn)行方向并在顯示燈11上顯示。計算機(jī)對傳感器5輸入的脈沖信號計數(shù)可計算出礦車的運(yùn)行速度并由數(shù)碼管10的中間兩位顯示。
礦車位置傳感器7由與深度指示器指針同步動作的并排接近開關(guān)4和作為感應(yīng)體的位置編碼板33構(gòu)成，如圖3所示。并排接近開關(guān)的排數(shù)與位置編碼板的碼道數(shù)相同，本實(shí)施例為3道擋車器的監(jiān)控裝置，位置編碼板有4個碼道。位置編碼板上具有兩塊感應(yīng)體，即感應(yīng)體1和感應(yīng)體2，各道擋車器的位置編碼板上的感應(yīng)體1均設(shè)置在第4碼道的上半碼道，第3擋車器位置編碼板的感應(yīng)體2位于第1碼道，第2擋車器位置編碼板的感應(yīng)體2位于第2碼道，第1擋車器位置編碼板的感應(yīng)體2位于第3碼道。計算機(jī)根據(jù)不同碼道感應(yīng)體2對應(yīng)的接近開關(guān)輸出的高電位可判斷出礦車位于哪個擋車器附近。計算機(jī)根據(jù)第4碼道感應(yīng)體1對應(yīng)的接近開關(guān)輸出的高電位或低電位判斷礦車位于該擋車器上方還是下方。當(dāng)計算機(jī)檢測到感應(yīng)體2對應(yīng)的接近開關(guān)的輸出信號時，計算機(jī)開始對絞車參數(shù)傳感器5的輸入脈沖信號計數(shù)，算出礦車距該擋車器的實(shí)際距離，由數(shù)碼管10的后兩位顯示，同時再根據(jù)計算出的礦車速度，確定礦車距擋車器多大距離時打開擋車器，該距離的計算公式是S＝SO＋Vt擋，SO為保險距離，V為礦車速度，t擋為打開擋車器所需的時間。一旦礦車距擋車器的距離等于S時，計算機(jī)驅(qū)動繼電器J2，控制擋車器電機(jī)電源，使電機(jī)正轉(zhuǎn)打開該擋車器，然后由擋車器狀態(tài)傳感器26向計算機(jī)輸入一信號，表示該擋車器已打開，再由計算機(jī)控制繼電器J2停止給該擋車器送電，同樣，當(dāng)檢測出礦車走到該擋車器上方時，則計算機(jī)驅(qū)動繼電器J3，使擋車器電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)閉該擋車器。
深度指示器傳感器6由深度指示器絲杠34上均勻分布的多個感應(yīng)體35和一個接近開關(guān)36構(gòu)成，如圖4所示。該傳感器的輸出信號經(jīng)光電隔離輸入板9輸入計算機(jī)。計算機(jī)對深度指示器傳感器6輸入的脈沖數(shù)與絞車參數(shù)傳感器5輸入的脈沖數(shù)做比較，確定兩者的傳動比是否正常。如果傳感器5輸出一定脈沖數(shù)后而傳感器6無脈沖輸出，則表明深度指示器已失效，計算機(jī)驅(qū)動繼電器J1動作，斷開絞車安全回路，使絞車制動，蜂鳴器報警，數(shù)碼管10顯示報警信號。
聲光提升信號取樣電路2將聲光交流電信號輸入電壓變換器，經(jīng)整流、濾波、光電隔離和整形放大輸出低壓脈沖信號，如圖6所示，經(jīng)光電隔離輸入板9輸入計算機(jī)。計算機(jī)對該低壓脈沖信號計數(shù)，確定聲光提升信號的個數(shù)，在數(shù)碼管的第1位上顯示，同時與計算機(jī)判別出的礦車運(yùn)行方向做比較，確定礦車實(shí)際運(yùn)行方向與聲光信號的指令是否一致，若不一致，則延遲一段時間后驅(qū)動繼電器J1動作，使絞車安全回路斷電，安全制動。
本裝置還具有超速保護(hù)功能，計算機(jī)根據(jù)傳感器5輸入得出的礦車速度與一個超速值比較，可確定絞車是否過速，若過速，計算機(jī)驅(qū)動繼電器J1動作，斷開線路21，使絞車安全制動。另外，絞車具有一些作后備保護(hù)的參數(shù)量，均為開關(guān)量，如過卷、閘瓦磨損等，將原絞車系統(tǒng)的這些開關(guān)量接入電壓變換器8轉(zhuǎn)換成低壓，當(dāng)開關(guān)量動作后即給出脈沖，計算機(jī)可判斷絞車需要制動時，控制繼電器J1動作，斷開線路21，使絞車安全制動，起到絞車后備保護(hù)作用。
權(quán)利要求1.一種由絞車1、擋車器電機(jī)31、減速機(jī)30、提升滾筒29、擋網(wǎng)28、緩沖器27、擋車器電機(jī)電源22、手動控制25、防爆接線箱24構(gòu)成的斜井絞車及擋車器微機(jī)安全監(jiān)控裝置，其特征在于(1)具有由絞車高速軸上同步運(yùn)轉(zhuǎn)的感應(yīng)體3和感應(yīng)體3旁邊設(shè)置的兩只接近開關(guān)5構(gòu)成的絞車參數(shù)傳感器5，傳感器5的輸出信號經(jīng)光電隔離輸入板9輸入計算機(jī)控制器；(2)具有由與深度指示器同步動作的并排接近開關(guān)4和作為感應(yīng)體的位置編碼板33構(gòu)成的礦車位置傳感器7，并排接近開關(guān)的排數(shù)與位置編碼板的碼道數(shù)相同，位置編碼板上具有兩塊感應(yīng)體，即感應(yīng)體1和感應(yīng)體2，各擋車器的位置編碼板上的感應(yīng)體1均設(shè)置在同一碼道的上半碼道或下半碼道，不同擋車器的位置編碼板上的感應(yīng)體2所在碼道不同，礦車位置感應(yīng)器7的輸出信號經(jīng)光電隔離輸入板9輸入計算機(jī)控制器；(3)具有由深度指示器絲杠34上感應(yīng)體35和接近開關(guān)36構(gòu)成的傳感器6，傳感器6的輸出信號經(jīng)光電隔離輸入板9輸入計算機(jī)控制器；(4)具有聲光提升信號取樣電路2，該取樣電路2將聲光交流電信號輸入電壓變換器8，再經(jīng)光電隔離輸入板9輸入計算機(jī)控制器，電壓變換器8由整流、濾波、光電隔離及整形放大電路構(gòu)成；(5)具有由MCS系列單片機(jī)15、顯示驅(qū)動器13、程序貯存器14、輸入輸出接口17、16，光電隔離輸入板9、光電隔離輸出板18、數(shù)碼顯示器10、礦車運(yùn)行方向顯示燈11和多道擋車器狀態(tài)顯示器12構(gòu)成的計算機(jī)控制器；(6)具有由繼電器J1和開關(guān)K并聯(lián)構(gòu)成的絞車制動執(zhí)行電路21和擋車器控制執(zhí)行繼電器J2、J3，繼電器J1、J2、J3均由計算機(jī)控制器輸出信號驅(qū)動。
專利摘要本實(shí)用新型提出的斜井絞車及擋車器微機(jī)安全監(jiān)控裝置由微機(jī)控制器、多路傳感器和擋車器構(gòu)成。其特點(diǎn)是能綜合檢測絞車和擋車器的多種參數(shù)，并利用計算機(jī)進(jìn)行多參數(shù)處理，驅(qū)動執(zhí)行繼電器控制絞車及擋車器系統(tǒng)的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了絞車和擋車器結(jié)合的多參數(shù)智能控制。此外，還具有電路簡單，省去了常用的復(fù)雜判向電路，安裝簡單，抗干擾性強(qiáng)，采用了光電隔離電路，可避免強(qiáng)干擾串人影響。
文檔編號E21F13/04GK2057215SQ8921532
公開日1990年5月16日 申請日期1989年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月23日
發(fā)明者方云強(qiáng) 申請人:盤江礦務(wù)局土城礦