專利名稱：一種礦用傳送帶模擬器的制作方法
技術領域：
一種礦用傳送帶模擬器，采用單片機系統(tǒng)模擬礦井內原煤傳送帶的斷頭、接頭及速度等 運行情況，用于礦用傳送帶監(jiān)測系統(tǒng)的調試和測試。
背景技術：
煤礦的井下傳送帶是開采原煤的唯一輸送通道，傳送帶發(fā)生故障會導致原煤無法輸送至 井上，從而使生產陷于停頓，造成經濟損失。所以隨時掌握傳送帶的運行情況，監(jiān)測傳送帶 的接頭、斷頭，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，避免造成損失。
隨著煤礦自動化技術的進步，出現(xiàn)了采用磁感應方式監(jiān)測傳送帶內鋼絲的接頭、斷頭， 并通過雙絞線或光纖傳送到控制計算機處理的系統(tǒng)。圖1為現(xiàn)有典型的采用光纖作為傳輸介質 的監(jiān)測系統(tǒng)框圖，由傳感器箱1送來的多路并行傳感信號2和速度信號3經信號采集板4送至嵌 入式CPU5處理，在嵌入式CPU 5內轉換為以太信號后由以太網(wǎng)口經以太光收發(fā)器6發(fā)送，以 太光收發(fā)器6輸出的光信號經光纖7送至地面，經以太光收發(fā)器8解出以太信號后送至控制計算 機9，并由控制計算機9進行存儲、分析、顯示。圖l所示系統(tǒng)能自動監(jiān)測傳送帶內鋼絲的接頭、 斷頭和傳送帶的傳送速度，并能計算出接頭、斷頭的位置、長度，為地面指揮中心決策提供 了直觀可靠的依據(jù)。
由于傳送帶一般位于井下，而且每天的運行總時間只有1 2小時，單次運行時間只有十 幾分鐘，使傳送帶監(jiān)測系統(tǒng)的調試和測試很不方便，所以需要一種能夠模擬傳送帶運行情況 的設備，使傳送帶監(jiān)測系統(tǒng)的調試和測試能夠在實驗室或井上進行，減少現(xiàn)場試驗的時間和
故障率。
礦用傳送帶一般長度在1000米以上，由多條IOO米長度的傳送帶連接而成。傳送帶之 間的連接采用"三級搭接"方式，傳送帶內的鋼絲按照圖2所示的方式搭接，然后再通過硫 化的方式固定。由于鋼絲與鋼絲間留有一定的間隙，當傳送帶運行到傳感元件10下方時，在 傳感元件10上就會產生11 14所示的脈沖串，這個脈沖串就可以表示傳送帶的接頭。當傳 送帶存在斷頭時，在傳感元件10上會產生單個或多個脈沖，相應的可以表示傳送帶斷頭。為 了精確知道接頭長度或斷頭位置等信息，需要知道傳送帶的運行速度，所以還需要一個速度 傳感器，產生精確的速度脈沖，通常速度傳感器每lmm產生一個脈沖，當傳送帶速度為 0.5m/s~5m/s時，相應的速度脈沖頻率為0.5KHz 5KHz。
傳送帶模擬器的作用就是產生以上所述的并行傳感脈沖和速度脈沖，模擬傳送帶的實際運行情況。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種礦用傳送帶模擬器，采用單片機系統(tǒng)模擬傳送帶的斷頭、接 頭及速度等運行情況，極大的方便了傳送帶監(jiān)測系統(tǒng)的調試和測試。 為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案
一種礦用傳送帶模擬器，包括一個主控CPU通過RS232串口連接一個控制計算機，其 特征在于所述主控CPU連接一個串行Flash、 一個按鍵顯示電路、 一個速度信號驅動電路， 并通過一個并口擴展電路連接一個并行傳感信號驅動電路；所述主控CPU通過RS232串口 接收來自所述控制計算機的傳送帶傳感信號并存入串行Flash;所述主控CPU將所述串行 Flash中的傳送帶傳感信號由地址數(shù)據(jù)總線輸出至所述并口擴展電路；所述并口擴展電路經所 述并行傳感信號驅動電路輸出32位并行傳感信號；所述速度信號驅動電路將來自所述主控 CPU的一個10 口的方波信號變換為傳送帶速度信號輸出；所述按鍵顯示電路用于實現(xiàn)人機 交互。
所述的主控CPU采用P89V51芯片，芯片內部的T2計數(shù)器可以通過P1.0 口輸出預設頻 率的方波信號。
所述的存入串行Flash的數(shù)據(jù)是實際測量得到的傳送帶傳感信號，并且根據(jù)不同的傳送 帶隨時更換數(shù)據(jù)。
所述的按鍵顯示電路用以實現(xiàn)人機交互界面時可隨時改變傳送帶速度信號，以模擬不同
運行速度的傳送帶。
本發(fā)明具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優(yōu)點
1、采用單片機系統(tǒng)模擬礦用傳送帶的接頭、斷頭及速度等運行情況，便于傳送帶監(jiān)測 系統(tǒng)的調試和測試；2、將實際的傳送帶傳感器輸出的傳感信號和速度信號存入高速串行Flash 存儲器中，并通過單片機系統(tǒng)恢復出來，使傳送帶模擬器產生的信號符合傳送帶的實際運行 情況，并且可以根據(jù)不同的傳送帶隨時更換數(shù)據(jù)；3、通過人機交互界面可以隨時改變傳送帶 速度信號，以模擬不同運行速度的傳送帶。
圖1典型礦用傳送帶監(jiān)測系統(tǒng)框圖。 圖2采用三級搭接的礦用傳送帶接頭。 圖3本發(fā)明的系統(tǒng)結構圖。圖4存儲幀結構。 圖5軟件流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明礦用傳送帶模擬器的優(yōu)選實施例的詳述如下-
參見圖3,主控CPU 17采用的是P89V51芯片，P89V51是51兼容CPU，內部具有64K Flash存儲器和1KRAM存儲器，主控CPU 17通過RS232接口接收來自控制計算機18的并 行傳感信號，并通過fC接口存入串行Flash 15，主控CPU17通過數(shù)據(jù)、地址和控制總線控 制并口擴展電路19，并口擴展電路19輸出的32路并行信號(相當于傳送帶內的32根鋼絲) 輸至由MC1413芯片構成的并行傳感信號驅動電路20，并行傳感信號驅動電路20輸出32路 并行傳送帶傳感信號23。主控CPU 17輸出一定頻率的方波信號，這里要求的方波信號的占 空比為50%，頻率為500Hz 5KHz，方波信號經速度信號驅動電路21后輸出傳送帶速度信號 22。傳送帶模擬器的32路并行傳感信號輸出23和速度信號輸出22直接接到傳送帶監(jiān)測系統(tǒng) 的輸入端，為了符合煤礦本安的要求，傳送帶監(jiān)測系統(tǒng)的輸入端采用光耦隔離外界輸入信號， 由于光耦的驅動電流較大，需要在模擬器的輸入端增加傳送帶并行傳感信號驅動電路20和速 度信號驅動電路21。
圖4為存入傳送帶模擬器串行Flash 15的數(shù)據(jù)幀格式，共8個字節(jié)。前四個字節(jié)B0 B3 為速度信號計數(shù)值24，后四個字節(jié)B4 B7為并行傳感信號25。為了節(jié)約存儲空間，相鄰兩 幀26、 27記錄的是并行傳感信號25的變化值，如并行傳感信號25沒有變化，則不用存儲， 相當于消除了信號的冗余。按這種存儲方式，相鄰兩幀26、 27的速度信號計數(shù)值24有可能 是不連續(xù)的。
傳送帶傳感器的速度信號22和并行傳感信號23都由軟件實現(xiàn)。速度方波信號由主控 CPU 17的P1.0口產生，當主控CPU17內部的T2計數(shù)器工作在可編程時鐘輸出模式時，可 以通過Pl.O 口輸出一定頻率的方波信號，經速度信號驅動電路21后輸出速度信號22，速度 信號22與傳送帶速度傳感器輸出的傳送帶速度傳感信號一致，表示傳送帶的運行速度，如輸 出的方波頻率為lKHz，則對應傳送帶的運行速度為lm/s，如需要輸出更高的傳送帶運行速 度，只需改變T2計數(shù)器的預設值即可。在程序中定義了一個四字節(jié)本地速度信號計數(shù)變量 29，本地速度信號計數(shù)變量29的初值預設為串行Flash 15中第一幀中的速度信號計數(shù)值24， 本地速度信號計數(shù)變量29在P1.0 口觸發(fā)的外部中斷中進行增量操作，每次中斷加1。
圖5為傳送帶傳感信號23的輸出軟件流程，在程序初始化時，步驟30讀取第一幀的速度信號計數(shù)值24和并行傳感信號25，步驟31將在程序循環(huán)中將第一幀的速度信號計數(shù)值24 存入本地速度信號計數(shù)變量29。步驟32 34為主循環(huán)，步驟32將本地速度信號計數(shù)變量29 和由存儲器讀取的速度信號計數(shù)值24進行比較，當兩者相等時，步驟33將由存儲器讀取的 并行傳感信號25由并口擴展芯片19輸出，步驟34讀取下一幀信號用以繼續(xù)進行比較。由于 本地速度信號計數(shù)變量29是在P1.0 口輸出的速度信號22觸發(fā)的外部中斷中進行增量的，所 以主程序循環(huán)中本地速度信號計數(shù)變量29和由存儲器讀取的速度信號計數(shù)值24間的比較實 際上是由速度信號22控制的，使根據(jù)存儲器讀取的并行傳感信號25輸出的并行傳感信號23 符合傳送帶傳感器的速度信號22的時序。存入串行Flash 15的傳送帶數(shù)據(jù)幀是由控制計算機18通過RS232串口輸入主控CPU 17 的。傳送帶數(shù)據(jù)幀是由實際的礦用傳送帶傳感器監(jiān)測的傳送帶數(shù)據(jù)，這樣更加符合傳送帶的 實際運行情況，并且可以根據(jù)不同的傳送帶隨時更換數(shù)據(jù)。圖3中的按健顯示模塊16的作用是通過人機交互，實現(xiàn)某些參數(shù)的顯示和控制，如速 度信號22輸出頻率的調節(jié)。由以上敘述可以看出，本發(fā)明采用單片機系統(tǒng)實現(xiàn)了礦用傳送帶的模擬器，系統(tǒng)軟硬件 簡單。模擬器輸出的傳送帶傳感數(shù)據(jù)信號完全由真實的傳送帶信號轉換而來，使本發(fā)明構成 的礦用傳送帶模擬器的輸出能夠更加真實的模擬礦用傳送帶的接頭、斷頭及速度等運行情況， 這里通過參考具體的實施例對本發(fā)明進行了詳細描述，但這僅僅是應用舉例，應該清楚本領 域的普通技術人員在不脫離本發(fā)明的范圍和實質的情況下可做出各種修改和變化。
權利要求
1.一種礦用傳送帶模擬器，包括一個主控CPU(17)通過RS232串口連接一個控制計算機(18)，其特征在于所述主控CPU(17)連接一個串行Flash(15)、一個按鍵顯示電路(16)、一個速度信號驅動電路(21)，并通過一個并口擴展電路(19)連接一個并行傳感信號驅動電路(20)；所述主控CPU(17)通過RS232串口接收來自所述控制計算機(18)的傳送帶傳感信號并存入串行Flash(15)；所述主控CPU(17)將所述串行Flash(15)中的傳送帶傳感信號由地址數(shù)據(jù)總線輸出至所述并口擴展電路(19)；所述并口擴展電路(19)經所述并行傳感信號驅動電路(20)輸出32位并行傳感信號(23)；所述速度信號驅動電路(21)將來自所述主控CPU(17)的一個IO口的方波信號變換為傳送帶速度信號(22)輸出；所述按鍵顯示電路(16)用于實現(xiàn)人機交互。
2. 根據(jù)權利要求1所述的礦用傳送帶模擬器，其特征在于主控CPU(17)采用P89V51芯片， 芯片內部的T2計數(shù)器可以通過P1.0 口輸出預設頻率的方波信號。
3. 根據(jù)權利要求1所述的礦用傳送帶模擬器，其特征在于存入串行Flash (15)的數(shù)據(jù)是實 際測量得到的傳送帶傳感信號，并且根據(jù)不同的傳送帶隨時更換數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的礦用傳送帶模擬器，其特征在于按鍵顯示電路(16)在實現(xiàn)人機交 互界面時可隨時改變傳送帶速度信號(22)，以模擬不同運行速度的傳送帶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種礦用傳送帶模擬器。它包括主控CPU、控制計算機、并口擴展電路、串行Flash、按鍵顯示電路、速度信號驅動電路和并行傳感信號驅動電路。主控CPU通過并口擴展電路和兩個信號驅動電路輸出傳送帶速度信號和并行傳感信號，以模擬傳送帶的運行情況。本發(fā)明利用單片機系統(tǒng)模擬礦用傳送帶的接頭、斷頭及速度等運行情況，極大的方便了礦用傳送帶監(jiān)測系統(tǒng)的調試和測試。
文檔編號G09B25/02GK101303814SQ20081003941
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權日2008年6月24日
發(fā)明者佳 丁, 盧旌平, 宋英雄, 張俊杰, 李迎春, 健 陳, 韓盛杰 申請人:上海大學