基于单片机的皮带运输机安全保护系统设计.doc

1、摘 要本文以51单片机作为核心的主控制器来设计了一个煤矿输煤皮带机安全保护系统，采用先进可靠的传感器及单片机技术,实现了对输煤皮带机工作状态的实时在线检测与保护。论文对输煤皮带机的安全保护监测进行了方案设计，确定了系统的主要功能和系统硬件的选型，包括对传感器的选型、对51单片机及其接口电路的具体选型以及对其它辅助设备的选型。论文还介绍了51单片机的结构及工作原理，并完成了对输煤皮带安全保护系统的软件流程设计。本系统能够在煤矿生产过程中实时监测皮带运输机安全保护系统的工作运行状态与参数，以保证输煤皮带安全保护系统的工作安全可靠，提高了皮带运输机的自动化监测与管理水平，保证了皮带运输机安全保护系统

2、的经济、可靠运行，提高了煤矿生产运输设备的管理与监测技术水平。关键词：单片机 、 输煤皮带 、 系统监控 AbstractThe main thesis is the use of microcontroller 89C51 as the core of the host controller to design the mine coal conveyor belt monitoring and control system, using advanced and reliable sensors and microcomputer technology to the coal convey

3、or belt system performance and status of online real-time monitoring. According to design thesis on coal conveyor belt system was design to determine the main function of the system and system hardware selection, including the selection of the sensor, the specific selection of the microcontroller. T

4、he paper also describes the structure and working principle of single chip, and gives control of the flow chart of the coal belt. The system can monitor and control the production process of belt transport system operation and status, changing the traditional Shebei management to improve the transpo

5、rtation of automation management belt, effectively guarantee that the belt transport system of economic, reliable operation, the device management and maintenance of a reliable scientific basis. Key words: SCM coal conveyor belt monitoring system 目 录1.概 述11.1 选题的背景和目的11.2国内外皮带系统监测监控技术现状22. 设计目标及方案33

6、. 矿井皮带输送机介绍43.1带式输送机的工作原理及介绍43.2带式输送机的工作特点43.3带式输送机组成53.3.1输送带53.3.2驱动装置63.3.4拉紧装置83.3.5制动装置83.3.6清扫器83.3.7受料和卸料装置93.3.8机架94. 输煤皮带机安全保护系统的总体设计94.1皮带输煤系统安全保护工作原理94.2 皮带输煤监控系统功能设计104.2.1速度保护104.2.2温度保护（皮带温度、电机温度）104.2.3机头下位堆煤保护114.2.4跑偏保护114.2.5电压电流保护114.2.6报警提示114.2.7数据显示124.3皮带输煤机安全保护系统的整体结构125. 系统硬

7、件设计145.1系统的硬件组成和特点145.1.1单片机概述145.2 51单片机的组成和特点165.2.1 51单片机特点165.2.2 51单片机内部结构165.3传感器定义及作用165.3.2传感器的分类185.4所需信号的测量及变送185.4.1温度传感器185.4.2跑偏传感器185.4.3速度传感器195.4.4堆煤传感器195.4.5电压电流传感器195.5单片机主控器的硬件设计215.5.1皮带输煤监控系统所需监控的输入输出量215.6声光报警电路235.6.1压电式蜂鸣器235.6.2发光报警电路245.6.3测量转速设计255.6.4显示电路的设计265.6.5单片机与液晶

8、显示模块接口276. 软件设计流程图286.1系统主程序流程图286.2中断子程序流程图296.4显示子程序流程图316.5转速子程序流程图326.6按键子程序流程图337. 仿真验证347.1 仿真与编程软件简介347.1.1Proteus简介347.1.2 C语言的简介357.2 Proteus仿真结果367.2.1 转速测量378. 总 结40参考文献41中文译文43英文原文51致 谢661.概 述 1.1 选题的背景和目的皮带输送机应用广泛,适用能力强，主要应用在港口、钢厂、水泥厂、矿山等诸多场合，井下输煤皮带系统是煤矿重要运输设备之一，担负着井下向地面输煤的重任。由于工作环境比较恶劣

9、，故障发生率较高，一旦发生故障，将会对整个矿区生产和安全生产造成重大影响。因此需要建立一套功能完善的自动化监测安全保护系统，以保证煤矿生产的可靠进行。但目前系统都存在以下缺陷：系统偏于简单，部分关键参数监测监控精度低，监测内容不全面,不完整等。采用先进、可靠,安全的传感器和微型计算机技术来实现输煤皮带系统性能及状态的在线实时监测，以便能够在生产过程中能够更好的掌握输煤皮带系统运行参数和状态，是输煤皮带监控系统的发展方向。为了改变旧的设备管理方式，提升输煤皮带的自动化管理水平，充分保障输煤皮带设备的经济、可靠运行，为设备的维修和管理、维护提供了正确可靠的科学依据，设计一套功能较齐全的煤矿皮带机安

10、全运行监测系统，是煤矿企业的生产需求。皮带输送机在煤矿连续运输设备中是最理想的高效率设备，随着煤矿生产量的增加，为了适应高效、高产现代化大型矿井的需要，皮带输煤机已成为煤矿高产高效开采的关键设备之一。许多煤矿正在向“运煤胶带化”方向发展，皮带输送机性能的好坏直接影响到输煤系统的工作效率。因此，在皮带输送机中采用自动化监控技术，不但可以大大提升输煤系统的工作效率，还能保证生产的安全可靠。然而，在实际的生产过程中，国内大多数煤矿的皮带输送机现有的监控系统比较落后，控制功能比较单一，已经不能满足当前大型化矿井对煤炭大输送量的要求。主要是因为原有的控制系统没有一个统一的监视和管理平台，因此无法以科学有

11、效的控制方法来进行监控。纵观监控系统的发展史，从最初的模拟仪表监控系统、集中式数字监控系统、集散监控系统到目前的现场总线监控系统，我们不难发现，每一代新的监控系统的推出都是针对老一代监控系统存在的缺陷而给出的解决方案，最终在用户需求和市场竞争两大外因的推动下占领市场的主导地位。煤矿安全生产中的皮带运输监控系统也将不会例外，它也是一直在随着整个监控系统的发展而发展的。1.2国内外皮带系统监测监控技术现状近几十年来井下皮带输送机安全保护系统在煤矿生产过程中得到了越来越广泛的应用。为了保证皮带机安全可靠的工作，越来越多的皮带输送机都配备了实时监测与控制运输机。在线监测也保证了井下输煤皮带系统工作的安

12、全可靠性;井下输煤皮带系统在线监测监控的监测数据不准确，且监控监测精度较低，当出现问题时不能在第一时间发现问题，并将其处理。本文研究设计了一套基于单片机的皮带运输机的安全保护系统，系统充分利用单片机的性能对井下输煤皮带的各项参数进行实时的监测监控，更深层次的提高了煤矿自动化管理水平和提高了安全生产的程度，降低了人体力劳动的强度，降低了经济成本，适应现代煤矿输煤系统的需要。国外皮带输送机技术的发展主要表现在以下几方面：皮带输送机功能多元化，应用范围扩大化，如大倾角皮带输送机、管状皮带输送机、空间转弯式皮带输送机及气垫式皮带输送机等；皮带输送机技术已经向着长距离、运输量大、速度高的方向发展；皮带输

13、送机零部件向高性能、高可靠性安全的方向发展；现代皮带输送机的控制、保护广泛应用新技术、新材料。根据上面所简述的情况来看，煤矿皮带输送机的发展趋势呈现以下特点：皮带与托辊的磨损是限制输送机寿命的主要原因，减少皮带与托辊之间的摩擦系数，增加皮带的耐磨性，提高托辊的性能，可以较大程度地提高输送机的使用寿命；降低生产成本。在普通皮带输送机中，托辊制造的费用占整个皮带运输机的百分之十七到二十，且运动部件过多，维修保养费用贵。采用无托辊支承或非接触支承是降低皮带输送机成本的最有效最直接的方法；低能源损耗。皮带输送机的能源百分之八十左右都消耗在摩擦损失上。降低摩擦损耗的最有效最直接方法是采用非接触带式输送机

14、，所需的电机功率仅为普通皮带输送机功率的20%；全智能化。未来皮带输送机型号应与电脑密切关联，形成一套适合程序控制、智能操作系统。物料的装卸、机器安装和维护统一都能实现智能化、自动化管理。 本设计的价值所在:为提高皮带输送机设备的自动化管理水平，保证皮带输送机系统设备的经济、可靠运行、工人安全状况，为设备的管理和维护、维修提供安全可靠性的科学根据，对输煤皮带输送机系统的自动化实时监测监控系统及保护系统进行了设计。 2. 设计目标及方案 本系统的设计目标就是采用高可靠性的单片机为测量控制核心，监测1台矿用皮带运输机的工作状态（电机工作电压、电流、带温、跑偏等）确保皮带运输机的正常工作，保证煤矿生

15、产的正常进行。通过增加模拟量的输入输出以及应用智能化多功能报警装置，解决了以前的系统过于简单、部分关键参数监测精度较低、监测内容不全面等问题。 监测1台皮带运算机(含2台电机)的工作状态,实时数字显示电机的工作电压、电流与皮带温度等数据。 当皮带运输机工作参数出现异常时,发出声光报警信号并切断电路电源 把实时测量数据通过通讯接口送出到生产调度室。(选) 本设计的总体方案是利用单片机为核心的主控制器来对煤矿井下皮带输送机的实时进行监测监控系统,论文完成了所用设备进行选型,例如:单片机及接口电路的选型,传感器的选型.进一步确定了系统的主要功能和系统硬件的选型。在本次设计中，皮带输送机的监控系统的基本结构由三部分组成：监控中心的服务器(上位机)、控制中心(单片机)、前端数据采集系统(传感器等部件)。该系统主机是监控