榮 梅，何立田

(中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210031)

帶式輸送機(jī)在選煤廠運(yùn)輸中起著重要的作用，尤其對(duì)于礦井型選煤廠，選煤廠帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀況不但影響著選煤廠的洗選效率，而且影響著整個(gè)礦井的生產(chǎn)效率。對(duì)于礦井型選煤廠來說，從主井井口房開始，經(jīng)原煤倉、篩分車間、主廠房，直至產(chǎn)品倉、裝車站等，整個(gè)生產(chǎn)過程幾乎每個(gè)環(huán)節(jié)都通過帶式輸送機(jī)連接。隨著選煤技術(shù)的發(fā)展和選煤廠綜合自動(dòng)化水平的提高，傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置已不能滿足選煤廠自動(dòng)化與安全生產(chǎn)的要求，因此有必要設(shè)計(jì)一套集保護(hù)、測(cè)量、控制、通信于一體的帶式輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置，這對(duì)提高選煤廠的洗選效率有著重要的意義。

根據(jù)GB14784—2013《帶式輸送機(jī)安全規(guī)范》[1]中對(duì)帶式輸送機(jī)的保護(hù)要求，結(jié)合選煤廠帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸距離(一般在200 m以內(nèi))，需要安裝跑偏保護(hù)、堆煤保護(hù)、防滑保護(hù)、溫度保護(hù)、煙霧保護(hù)、急停保護(hù)、防撕裂保護(hù)等傳感器。為此，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要和安全規(guī)范，利用DSP的高速數(shù)據(jù)處理能力、豐富的外圍模塊、強(qiáng)大的管理功能等，設(shè)計(jì)出一套帶式輸送機(jī)綜合保護(hù)裝置[2]。

1 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)包括主控單元、數(shù)據(jù)采集模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、顯示模塊、通信模塊等。由于選煤廠帶式輸送機(jī)布置比較分散，故采用每套帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)一套保護(hù)裝置的形式，該裝置布置在機(jī)頭附近便于操作的位置。根據(jù)膠帶的長(zhǎng)短確定跑偏、堆煤、溫度、煙霧、撕裂、拉繩、速度等傳感器的數(shù)量，各傳感器采集的信號(hào)經(jīng)控制電纜接入保護(hù)裝置；TMS320F2812控制器接收采集信息并對(duì)其進(jìn)行處理，將測(cè)量值與設(shè)定值進(jìn)行比較；如果測(cè)量值超出整定范圍，關(guān)停電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)聲光報(bào)警信號(hào)，并將故障信息顯示在LCD顯示屏上，以方便工作人員發(fā)現(xiàn)故障信息并及時(shí)處理，同時(shí)將該信息通過eCAN通信上傳給選煤廠調(diào)度室。帶式輸送機(jī)啟動(dòng)后，自動(dòng)打開機(jī)頭處的灑水裝置，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灑水。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案[3]如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

2 硬件電路的設(shè)計(jì)

2.1 中央處理單元

中央處理單元是整個(gè)保護(hù)裝置的核心，主要由CPU、RAM、Flash、時(shí)鐘電路、晶振電路、看門狗電路、電源模塊等組成[4]。微處理器CPU選用TI公司的TMS320F2812，其具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜運(yùn)算，且具有豐富的外設(shè)模塊，如Flash存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換器、增強(qiáng)型eCAN模塊、時(shí)間管理器、SCI串口通信模塊、多通道緩沖串口、以太網(wǎng)接口等[5]。豐富的外設(shè)模塊給硬件電路的設(shè)計(jì)帶來很大方便，且使該裝置的穩(wěn)定性、可靠性、性價(jià)比均大大提高。

2.2 電源模塊[6]

選煤廠采用AC220 V電源，保護(hù)裝置需要選用DC24 V電源，需要配置輸出+24 V和+5 V的開關(guān)電源，+24 V用于繼電器回路。由于TMS320F2812外圍模塊需要+3.3 V，內(nèi)核需要+1.8 V，還需要將+5 V轉(zhuǎn)為+3.3 V和+1.8 V。電源模塊電路圖如圖2所示。

圖2 電源模塊電路圖

2.3 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊主要通過現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集帶式輸送機(jī)的各種狀態(tài)信息，并將其傳給TMS320F2812；由主控單元將采集信息與設(shè)定信息進(jìn)行比較、判斷，并根據(jù)地面操作人員的控制要求，依照編定的程序，控制各設(shè)備的運(yùn)行。

2.4 通信模塊

由于選煤廠現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、數(shù)據(jù)傳輸量大、傳輸距離遠(yuǎn)，故選用TMS320F2812自帶的現(xiàn)場(chǎng)總線CAN[7-8]，不再增加通信模塊，以保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠，且運(yùn)行成本低。

2.5 其他模塊

系統(tǒng)其他模塊包括復(fù)位電路、語音報(bào)警模塊、LCD顯示模塊、按鍵輸入模塊、JTAG接口、開關(guān)量輸出模塊等?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，選擇所需的模塊。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想[9]，利用C語言編程，主要用于實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置開機(jī)前的參數(shù)設(shè)置、保護(hù)裝置集中控制與單機(jī)控制、保護(hù)功能。集中控制功能主要體現(xiàn)為：系統(tǒng)正常起車時(shí)，保護(hù)裝置能夠接收調(diào)度室下發(fā)的開車信號(hào)，參與整個(gè)洗選系統(tǒng)的集中運(yùn)行；系統(tǒng)正常停機(jī)時(shí)，保護(hù)裝置能夠接收調(diào)度室下發(fā)的停車信號(hào)。單車控制功能主要體現(xiàn)為：帶式輸送機(jī)檢修調(diào)試時(shí)，直接采用保護(hù)裝置的按鈕控制輸送機(jī)的啟停，而不受調(diào)度室的控制。

4 注意事項(xiàng)

該保護(hù)裝置已在內(nèi)蒙古鄂爾多斯轉(zhuǎn)龍灣選煤廠投入運(yùn)行，應(yīng)用實(shí)踐表明：其運(yùn)行狀況良好，穩(wěn)定可靠。由于同一個(gè)選煤廠的膠帶輸送機(jī)長(zhǎng)度相差較大，在開機(jī)運(yùn)行前要注意參數(shù)的設(shè)置，否則保護(hù)裝置可能會(huì)誤動(dòng)作；此外，主井井口房到主廠房棧橋的運(yùn)輸環(huán)境需要防爆，保護(hù)裝置要選用防爆型元器件，其他場(chǎng)所要選用防水、防塵型設(shè)備；采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信，需要考慮抗干擾處理[10]。

5 結(jié)語

該綜合保護(hù)裝置充分利用TMS320F2812控制器本身的特性，采用軟硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了選煤廠帶式輸送機(jī)的綜合保護(hù)，不但使生產(chǎn)成本降低，而且有利于后期的擴(kuò)展。該保護(hù)裝置具有采集輸送機(jī)傳感器信號(hào)、電機(jī)運(yùn)行參數(shù)、控制灑水裝置、通過按鍵設(shè)置參數(shù)、LCD顯示、故障報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線CAN與調(diào)度室通信等功能，對(duì)于提高選煤廠的綜合自動(dòng)化水平有著重要意義。

[1] 中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì).帶式輸送機(jī)安全規(guī)范：GB 14784—2013[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[2] 中國煤炭建設(shè)協(xié)會(huì).帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50431—2008[S]. 北京：中國計(jì)劃出版社，2008.

[3] 中國煤炭建設(shè)協(xié)會(huì).煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50359—2005[S]. 北京：中國計(jì)劃出版社，2005.

[4] 蘇奎峰，呂 強(qiáng)，常天慶，等. TMS320X281x DSP原理及C程序開發(fā)：第2版[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.

[5] 王榮華，王士敏. TMS320C28X處理器在交流采樣中的應(yīng)用[J]. 電測(cè)與儀表，2005，42(3).

[6] 劉和平，鄧 力，江 渝，等．?dāng)?shù)字信號(hào)處理器原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用基礎(chǔ)-TMS320F28x[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[7] 饒運(yùn)濤，鄒繼軍，王進(jìn)宏，等. 現(xiàn)場(chǎng)總線CAN原理與應(yīng)技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[8] 鞠玉翔. 基于CAN的一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]：上海：東華理工學(xué)院，2004.

[9] 黃 鑫, 宋 洋. 軟件抗干擾技術(shù)及其在單片機(jī)上的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2007, 30(9)：90-92.

[10] 王幸之，王雷翟，成王閃. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.