自上世紀80年代以來，隨著電子技術、計算機技術、通信技術的快速發展，對膠帶機綜合保護裝置的研製也一直不斷地進行著，從純模擬電子係統到數字係統、再到目前的計算機係統，從單台的控製係統到多台的集控係統，有價格相對較貴的PLC構成的係統和低廉的單片機應用係統。盡管市場上有著各式各樣方案構成的集控係統，但發展的方向是一致的，那就是朝自動化、智能化、信息化的方向發展。受某企業的委托，筆者研製了一套結構簡單、價格合理、自動化程度較高的皮帶輸送機集中控製係統。
國內煤礦井下煤炭運輸一般采用帶式輸送機，通過傳統的分立元件和繼電器控製，設置專人專崗進行操作，不僅生產效率、人員利用率低，而且運輸可靠性差，並且出現運行故障或安全隱患時不易察覺。嚴重製約了帶式輸送機安全經濟、可靠運轉。隨著科學技術的進步，帶式輸送機逐步采用單片機或可編程控製器、工控機以及以RS-485或232通訊模式的自動控製係統，多數上位機采用組態軟件或C語言編程。由於煤礦井下環境差、現場條件複雜，多數係統存在井下控製中心以及通訊可靠性差、傳輸距離短、控製方式單一、上位機控製畫麵單調等特點．同時存在控製網絡小，可靠性不高等現象。國外大型膠帶輸送機的控製都已采用可編程序控製器PLC開發了先進的程序軟件與綜合電源繼電器控製技術以及數據采集、處理、存儲、傳輸，故障診斷與查尋等完整的自動監控係統。該類係統除了自動監控輸送機的可控起（製）動、帶速同步與功率平衡外，還對各種保護與安全裝置、輸送帶張力、傳動滾筒與托輥軸承溫度、輸送帶接頭強度、輸送量計量等實行監測。
2、係統主要實現功能
(1)全自動控製
係統開機時，首先發預警信號並維持3s後通知係統中的各條膠帶。為保證整條膠帶係統不發生堆煤故障，由靠近煤倉的膠帶先啟動，然後再通過信號聯絡（通信），依次向前通知上條膠帶啟動。停機時從最後一台依次自動停機，每台延時l條膠帶的運行時間。
(2)手動控製
留有原有的手動控製，使在檢修時可任意開停1台或多台檢修膠帶（其它膠帶停機）。
(3)溫度保護
滾筒表麵溫度超過設定的溫度值時，應立即停車。報警值可在0～99℃任意調整。
(4)速度保護
膠帶的速度超過設定值，應立即停車；膠帶的速度低於設定值時（啟動時除外），也應立即停車。速度的上下限值均可任意調整，滾筒的直徑參數可根據現場情況輸入，滾筒上所貼磁鋼的個數也可設定。
(5)堆煤保護
某台機頭下發生堆煤，應使本台及後麵各台膠帶機立即停車。
(6)煙霧保護
發生煙霧時斷電停車，並啟動自動灑水裝置。
(7) CO濃度保護
當CO濃度超限時停車，並啟動自動灑水裝置。
(8)跑偏保護
對機頭及機尾左、右4個點的跑偏進行檢測。跑偏分兩級：當跑偏較小時，隻進行報警但不停車；當跑偏達到設定的二級位置時，應立即停車。
(9)急停閉鎖
可利用急停開關實現緊急停機並閉鎖，停車後，由人工解除閉鎖才能再次啟動。
(10)顯示
膠帶的速度、滾筒的溫度值采用數字顯示，膠帶的各種保護狀態用指示燈顯示，故障時能顯示故障類型。
3、技術實現原理及方案
3.1係統構成
由you於yu井jing下xia巷xiang道dao的de地di質zhi條tiao件jian比bi較jiao複fu雜za，加jia上shang電dian動dong機ji功gong率lv的de限xian製zhi，井jing下xia運yun輸shu係xi統tong一yi般ban由you多duo條tiao膠jiao帶dai構gou成cheng。根gen據ju現xian場chang的de實shi際ji情qing況kuang，參can與yu集ji中zhong控kong製zhi的de各ge條tiao膠jiao帶dai必bi須xu具ju有you分fen台tai控kong製zhi的de功gong能neng，可ke自zi動dong監jian測ce運yun行xing情qing況kuang。因yin此ci，在zai各ge條tiao膠jiao帶dai機ji的de機ji頭tou還hai必bi須xu設she置zhi獨du立li的de智zhi能neng綜zong保bao儀yi控kong製zhi設she備bei。
muqian，gouchengjiaodaijijizhongkongzhixitongdefangandadoucaiyongzhucongshijiegou。benxitongshejizhong，shengqulezhujidegainian，caiyonggezhinengzongbaoyixianghuchuanliandefangshishixianlezidonghuachengdujiaogaodejizhongkongzhi，xitongjiegourutu1所示。該智能綜保儀的設計采用單片機係統方案。
智能綜保儀的電氣原理如下圖2所示。
膠帶機機頭要求被保護的對象有煙霧濃度、CO濃度、撕帶、堆煤、跑偏、滾筒溫度、膠帶速度等，傳感器產品選用已在膠帶機分台控製中成熟應用的定型產品。這些保護對象的傳感器的輸出，從圖2suoshideduimeixinhaodaofuweixinhaoquanshikaiguanxinhao，zhiyousuduxinhaohewenduxinhaoshimaichongxinhao。suduxinhaoshitongguotiezaiguntongcemiandecigangyuhuoeryuanjiandedaodemaichongxinhao；溫度信號是采用了自己研製的紅外熱電堆溫度傳感器測得，其輸出是與溫度有一定關係的頻率信號。
本係統能實現各膠帶機膠帶的高低速度、滾筒溫度、機頭煙霧、c0濃度、堆煤以及跑偏等各種保護功能，還兼有與前後膠帶機智能綜保儀通信的功能，使整個係統具有逆煤流啟動、順煤流延時停車功能。
其具有的以下特點：
(1)結構簡單，自動化程度高（逆煤流啟，順煤流停）；
(2)智能綜保儀可監可控，組網靈活：
(3)安裝簡單、調試方便，維護檢修容易。
該係統符合國家對煤礦安全生產的要求，經濟效益良好，具有一定的推廣價值。
3.2硬件設計
考慮每條膠帶的各類傳感器分布具有一定的分散性，而煤礦現場的電磁環境比較惡劣，因此，在各傳感器信號送至CPU處理前，對傳感器的輸出信號全部采取了光電隔離措施。考慮上麵圖2中所示的堆煤信號到複位信號的實時性要求不是很高，采用CPU巡檢的手段能夠滿足現場的需要。為節省CPU的I/O資源， 采用了十六選一的多路開關CD4067。需要說明：跑偏信號的完整輸出實際上比較複雜，包含了左右、頭尾、一二級跑偏共8個信號；溫度傳感器、速度傳感器在測量時需測量整個脈衝（或多個脈衝）的寬度，為保證速度數據和溫度數據的準確性，這兩個信號直接接至CPU的兩個中斷信號輸入端。
選擇CPU時(shi)主(zhu)要(yao)考(kao)慮(lv)智(zhi)能(neng)綜(zong)保(bao)儀(yi)既(ji)要(yao)滿(man)足(zu)與(yu)上(shang)一(yi)條(tiao)膠(jiao)帶(dai)的(de)綜(zong)保(bao)儀(yi)進(jin)行(xing)信(xin)息(xi)交(jiao)換(huan)的(de)需(xu)要(yao)，又(you)要(yao)滿(man)足(zu)與(yu)下(xia)一(yi)條(tiao)膠(jiao)帶(dai)的(de)綜(zong)保(bao)儀(yi)進(jin)行(xing)信(xin)息(xi)交(jiao)換(huan)的(de)需(xu)要(yao)，因(yin)此(ci)選(xuan)擇(ze)具(ju)有(you)雙(shuang)串(chuan)口(kou)的(de)77E58。該芯片的主核為80C52，內置可編程WA TCH2DOG，具有12個中斷源、32KB的內ROM、1KB的內RAM、雙數據指針等。
存儲器用來存放智能綜保儀的各種參數，包括溫度報警值、速度上下限、滾筒的直徑、滾筒側麵的磁鋼數量等，這些參數的特點要求存儲器具有非易失性，考慮體積、價格等因素，設計中選用了具有I2C總線結構的串行EEPROM AT24C01。
鍵盤主要用於在現場調試時設置各種參數，內置在綜保儀的腔體內。操作鍵盤必須有密碼支持，否則為無效操作。
顯示電路包含LED數碼管顯示和狀態指示。正常情況下數碼管顯示膠帶的速度（1位整數和l位小數）和滾筒的溫度（2位整數），在調試時顯示當前設置參數的數字量。狀態指示采用雙色平麵LED管，當發生保護故障時，對應的LED燈指示紅色，而正常時指示綠色。顯示器的驅動電路采用價格便宜的移位寄存器74HC164實現。
控製輸出電路的輸出包括在膠帶故障時發出的停車信號、在CO濃度、煙霧濃度超限時啟動的灑水信號、在滿足本條膠帶啟車條件時給主回路發出的允許啟車信號等。控製輸出電路采用三極管驅動繼電器實現。
考慮各通信電路，膠帶間有一定的距離，采用RS485總線。如將多部膠帶機的智能綜保儀都掛接在同一條總線上， 由於網絡的長度超過標準的1200 m，不符合該總線標準，因此，每個智能綜保儀的通信電路均設計為2個RS485總線的結構，向上連接上一部膠帶，向下連接下一部膠帶。每條通信電路實際上構成的是點對點的結構，這正是筆者選擇77E58的原因所在。
智能綜保儀工作在全自動狀態還是手動狀態，由殼體前麵板上的開關位置決定，圖2中zhong未wei標biao出chu。關guan於yu電dian源yuan，考kao慮lv現xian場chang的de需xu要yao，采cai用yong了le隔ge離li變bian壓ya器qi，且qie多duo組zu電dian源yuan二er次ci間jian亦yi相xiang互hu隔ge離li。在zai智zhi能neng綜zong保bao儀yi的de腔qiang體ti內nei還hai有you真zhen空kong磁ci力li開kai關guan，它ta由you前qian述shu控kong製zhi輸shu出chu電dian路lu中zhong的de停ting車che繼ji電dian器qi控kong製zhi，用yong來lai控kong製zhi膠jiao帶dai機ji主zhu回hui路lu的de通tong斷duan。
3.3軟件設計
智能綜保儀的軟件主程序流程圖如圖3所示。上電後，首先從串行存儲器A T24COl中讀出係統參數，包括溫度、速度報警值以及滾筒直徑、磁鋼數目等，然後從係統板上的工作／tiaoshikaiguanweizhipanduanjiaodaidegongzuozhuangtai，binggenjuzhuangtaizhuanrubutongdechulichengxu。youyushejidezongbaoyijikedulishiyong，youkelianjishiyong，yinci，zaichengxuzhongshezhilelianjihaishidandushiyongdepanduan，yongyuquedingshifoushangxiatongxinchuandigejiaodaijideyunxingxinxi，congerdadaonimeiliuqi、順煤流停的效果。圖3所(suo)示(shi)的(de)流(liu)程(cheng)已(yi)作(zuo)簡(jian)化(hua)，如(ru)停(ting)車(che)時(shi)和(he)開(kai)車(che)時(shi)的(de)檢(jian)測(ce)保(bao)護(hu)信(xin)號(hao)類(lei)型(xing)是(shi)有(you)差(cha)別(bie)的(de)，停(ting)車(che)時(shi)的(de)速(su)度(du)保(bao)護(hu)是(shi)不(bu)存(cun)在(zai)的(de)，啟(qi)車(che)時(shi)的(de)速(su)度(du)盡(jin)管(guan)低(di)於(yu)低(di)速(su)報(bao)警(jing)值(zhi)，但(dan)也(ye)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)報(bao)警(jing)信(xin)號(hao)。
從圖3的(de)流(liu)程(cheng)還(hai)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，通(tong)信(xin)程(cheng)序(xu)在(zai)集(ji)中(zhong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)是(shi)比(bi)較(jiao)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)環(huan)，隻(zhi)有(you)通(tong)過(guo)接(jie)收(shou)上(shang)下(xia)膠(jiao)帶(dai)的(de)通(tong)信(xin)命(ming)令(ling)，本(ben)條(tiao)膠(jiao)帶(dai)才(cai)能(neng)作(zuo)出(chu)是(shi)否(fou)立(li)即(ji)停(ting)機(ji)、延時停機、還是重新開機等的判斷；係統軟件還有測速子程序、測溫子程序、鍵盤／顯示子程序、報警控製子程序、讀寫存儲器子程序等。
充分利用原有PLC係統現場接線進行布線、接線。開、停車預告增加一套PLC輸出連接的報警係統，以增加開停極機的安全性、可ke靠kao性xing。該gai集ji中zhong控kong製zhi係xi統tong可ke實shi現xian設she備bei按an逆ni煤mei流liu方fang向xiang成cheng組zu或huo逐zhu台tai順shun序xu起qi車che，順shun煤mei流liu方fang向xiang成cheng組zu或huo逐zhu台tai順shun序xu停ting車che。在zai起qi車che和he正zheng常chang運yun行xing中zhong，各ge設she備bei之zhi間jian設she有you電dian氣qi聯lian鎖suo。在zai非fei常chang情qing況kuang下xia，控kong製zhi室shi能neng實shi現xian緊jin急ji停ting車che，在zai任ren何he控kong製zhi方fang式shi下xia，現xian場chang都dou能neng就jiu地di停ting車che。在zai集ji中zhong控kong製zhi方fang式shi時shi，參can加jia集ji控kong的de各ge種zhong設she備bei必bi須xu預yu先xian打da到dao集ji控kong位wei置zhi，起qi車che前qian，由you控kong製zhi室shi向xiang現xian場chang發fa出chu起qi車che預yu告gao信xin號hao，經jing延yan時shi，係xi統tong中zhong各ge設she備bei按an閉bi鎖suo關guan係xi和he時shi序xu的de要yao求qiu自zi動dong起qi車che，在zai向xiang現xian場chang發fa送song預yu告gao信xin號hao和he係xi統tong起qi車che過guo程cheng中zhong現xian場chang和he控kong製zhi室shi均jun能neng撤che消xiao預yu告gao信xin號hao，終zhong止zhi起qi車che過guo程cheng，並bing發fa出chu報bao警jing信xin號hao。當dang設she備bei故gu障zhang時shi，一yi般ban事shi故gu隻zhi能neng報bao警jing，但dan對dui影ying響xiang設she備bei運yun行xing和he人ren身shen安an全quan的de事shi故gu同tong時shi具ju有you停ting車che功gong能neng。
4、結論
計算機集控係統能極大地提高煤礦企業的生產效率和經濟效益。能解決日前廠礦企業集控、調度管理係統相互脫節，無法充分發揮效力的缺點，先進的檢測，監控技術．不僅能縮短查找故障的時間，而且能起到對故障進行預測，解除的功能。
相關輸送機產品：
1、皮帶輸送機
2、刮板輸送機
3、鬥式提升機
