機(jī)械電子工程畢業(yè)論文-礦井提升機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　礦井提升機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成

2、的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 礦井提升機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p

3、><p><b>　　課題意義及目標(biāo)</b></p><p>　　學(xué)生應(yīng)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識，對礦井提升機(jī)的某些部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)監(jiān)測參數(shù)超過預(yù)設(shè)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，這樣以便工作人員及時(shí)停機(jī)進(jìn)行檢修，避免事故的發(fā)生，這為學(xué)生在畢業(yè)后從事礦井技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。</p><p><b>　　主要任務(wù)&

4、lt;/b></p><p><b>　?。?） 文獻(xiàn)查閱；</b></p><p>　　編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告；</p><p>　　根據(jù)提升機(jī)實(shí)際工況，確定需監(jiān)測參數(shù)，進(jìn)行監(jiān)測系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)；</p><p>　　根據(jù)需要選擇合適的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行監(jiān)測系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)；</p><p>

5、　?。?） 監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具有以下主要功能：</p><p>　?、?實(shí)時(shí)顯示被監(jiān)測參數(shù)；</p><p>　?、?當(dāng)被監(jiān)測參數(shù)異常時(shí)，可進(jìn)行聲光報(bào)警；</p><p>　?、?被監(jiān)測參數(shù)的正常與異常范圍可通過軟件進(jìn)行設(shè)置與更改。</p><p>　?。?）撰寫畢業(yè)論文。結(jié)構(gòu)完整，層次分明，語言順暢；避免錯(cuò)別字和錯(cuò)誤標(biāo)點(diǎn)符號；格式符合機(jī)械工程系學(xué)

6、位論文格式的統(tǒng)一要求。</p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1] 陳強(qiáng).機(jī)械系統(tǒng)的微機(jī)控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，1998.</p><p>　　[2] 何希才.傳感器及其應(yīng)用電路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[3] 于學(xué)謙.礦山運(yùn)輸機(jī)械[M]

7、.徐州：中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1989.</p><p>　　[4] 喻萍，郭文川.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[5] 劉建永.礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2009.</p><p><b>　　4、進(jìn)度安排</b></p><p>　　審

8、核人： 年 月 日</p><p>　　礦井提升機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：礦井提升機(jī)是礦井生產(chǎn)的“咽喉”。制動(dòng)系統(tǒng)作為礦井提升機(jī)的重要系統(tǒng)，一旦損壞或出現(xiàn)故障，將直接導(dǎo)致煤礦生產(chǎn)的停滯，還可能引起重大事故的發(fā)生。</p><p>　　本文把計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等結(jié)合起來，基于組態(tài)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)了一

9、套多繩摩擦提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。首先闡述了對礦井提升機(jī)進(jìn)行故障診斷的目的和意義，然后簡述了礦井提升機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和故障機(jī)理，提出了監(jiān)測方法。最后，完成對監(jiān)測系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì), 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在硬件方面，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的傳感器和安裝位置，通過數(shù)據(jù)采集卡，完成對各個(gè)信號的采集；在軟件方面，通過組態(tài)王軟件，達(dá)到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、故障報(bào)警等，以提醒工作人員進(jìn)行維修處理。</p>&

10、lt;p>　　關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)，故障機(jī)理，制動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　Design of Monitoring System for Mine Hoist</p><p>　　Abstract：Mine hoist is the“throat”of mine production.The braking system is regard as the important syst

11、em of mine hoist，once the braking system is breakdown or appears malfunction, which will directly lead to the stagnation of the coal mine production and may also cause great accidents.</p><p>　　The computer

12、technology, database technology and so on are combined together in this article, a set of the braking system state monitor of mulit-rope friction hoist based on configuration software platform is developed. the purpose a

13、nd significance of taking fault diagnosis for mine hoist is firstly described in this design, then the basic structure and fault mechanism of the mine hoist is described, and the monitoring method is put forward. Finally

14、, the design of the overall scheme of the monit</p><p>　　Key words：Mine hoist，F(xiàn)ault principle，Braking system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b><

15、/p><p>　　1.1 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)2</p><p>　　1.1.1制動(dòng)系統(tǒng)2</p><p>　　1.1.2組態(tài)軟件3</p><p>　　1.2 主要研究內(nèi)容3</p><p><b>　　1.3 小結(jié)4</b></p><p>　　2 制動(dòng)系統(tǒng)及其故障機(jī)理

16、分析4</p><p><b>　　2.1 引言4</b></p><p>　　2.2 礦井提升機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)5</p><p>　　2.3 制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介6</p><p>　　2.3.1盤形閘6</p><p>　　2.3.2 液壓站7</p><p>

17、　　2.4 制動(dòng)系統(tǒng)主要故障及評定標(biāo)準(zhǔn)7</p><p>　　2.4.1制動(dòng)系統(tǒng)主要故障及其機(jī)理分析8</p><p>　　2.4.2 制動(dòng)系統(tǒng)主要故障評定標(biāo)準(zhǔn)8</p><p><b>　　2.5 小結(jié)9</b></p><p>　　3 監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)9</p><p><b&

18、gt;　　3.1引言9</b></p><p>　　3.2 監(jiān)測內(nèi)容設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3.1 數(shù)據(jù)采集10</p><p>　　3.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)11</p><p>　　3.4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)16</p><

19、p><b>　　3.5 小結(jié)17</b></p><p>　　4 監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)17</p><p><b>　　4.1 引言17</b></p><p>　　4.2 系統(tǒng)硬件選型設(shè)計(jì)要求17</p><p>　　4.3 系統(tǒng)硬件的選型設(shè)計(jì)18</p><p&g

20、t;　　4.3.1 傳感器的選型和監(jiān)測點(diǎn)的選擇設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.3.2 數(shù)字采集卡的選型設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.3.3 工控機(jī)的選型設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.4 系統(tǒng)硬件連接21</p><p><b>　　4.5小結(jié)21</b></p><p>　　5

21、 監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22</p><p><b>　　5.1 引言22</b></p><p>　　5.2 監(jiān)測軟件開發(fā)平臺(tái)與設(shè)計(jì)22</p><p>　　5.2.1 監(jiān)測軟件開發(fā)平臺(tái)—Kingview22</p><p>　　5.2.2 監(jiān)測界面設(shè)計(jì)23</p><p>　　5.2.3監(jiān)

22、測軟件與外部設(shè)備的連接32</p><p>　　5.2.3.1定義I/O設(shè)備32</p><p>　　5.2.3.2定義數(shù)據(jù)庫變量35</p><p>　　5.2.4 監(jiān)測軟件動(dòng)畫連接設(shè)計(jì)37</p><p>　　5.2.5 監(jiān)測軟件運(yùn)行與調(diào)試38</p><p>　　5.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)38</p&g

23、t;<p><b>　　5.4 小結(jié)39</b></p><p><b>　　6 結(jié)論39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　致謝43</b></p><p><b>　　

24、1 前言</b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)越來越深入我們的生活，我們對設(shè)備的監(jiān)測手段也越來越想以計(jì)算機(jī)為核心的監(jiān)測技術(shù)轉(zhuǎn)移，這樣就可以實(shí)現(xiàn)“預(yù)知維修”，減少事故的發(fā)生和人員的傷亡。而現(xiàn)在采礦企業(yè)還在執(zhí)行的是不合理的兩種維修制度，一種是“定期維修”，這種方式的缺陷是沒有達(dá)到維修效果的最大化，也就是說，由于沒有對即將發(fā)生的故障進(jìn)行合理預(yù)測，所以雖然對一部分故障進(jìn)行維修，但是沒有對隱形故障采取相應(yīng)的措

25、施，不可避免地在以后運(yùn)行過程中還要發(fā)生事故，所以此方法不可??；另一種是“過期維修”，這種方法是在設(shè)備還處于正常運(yùn)行期間卻因?yàn)榈搅酥付ňS修時(shí)間不得不進(jìn)行檢修，這顯然造成了人力、物力、財(cái)力浪費(fèi)，極大影響了工作效率，所以也不可取?！邦A(yù)知維修”的應(yīng)用，可以極大解決上述問題，并越來越成為保證采礦企業(yè)安全生產(chǎn)的重要技術(shù)。采用這種技術(shù)，可以對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并在故障發(fā)生前發(fā)出報(bào)警信號，不僅提高了維修效率，還使維修費(fèi)用減少百分之三十到百分之四十

26、。</p><p>　　礦井提升機(jī)是采礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)從采礦到分析加工的重要的中間設(shè)備，還可以提升設(shè)備和作業(yè)人員，是礦上和礦下溝通的橋梁。作為礦井生產(chǎn)的“咽喉”，提升機(jī)發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用。因此，礦井提升設(shè)備狀態(tài)的好壞不僅僅關(guān)系到煤礦的生產(chǎn)加工能力以及國家社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益，更關(guān)系到井下作業(yè)人員的生命安全。萬一提升機(jī)出現(xiàn)故障，不僅影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，帶來經(jīng)濟(jì)損失，更重要的是有可能造成不必要的人員傷亡。國家這幾年對于企業(yè)的安

27、全生產(chǎn)也提出和采取了一系列措施，將人的安全放在首要地位，比如首次提出可靠性系統(tǒng)工程的概念，切實(shí)可行地是企業(yè)認(rèn)識到安全無小事。對設(shè)備實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修，不但可延長設(shè)備安全運(yùn)行時(shí)間，更重要的是還可以預(yù)知故障的發(fā)生，從而減少了很多突發(fā)故障。這對提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效益具有重大意義。實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修的關(guān)鍵技術(shù)是對設(shè)備的動(dòng)態(tài)監(jiān)測與運(yùn)行過程中故障的在線診斷。</p><p>　　基于此，研究人員研究出了設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷技術(shù)

28、，在實(shí)踐生產(chǎn)中取得了不錯(cuò)的反響，并被廣泛應(yīng)用。這套技術(shù)把提升機(jī)的安全可靠性放在突出重要的位置。它能實(shí)現(xiàn)①對設(shè)備故障的發(fā)展可以作出早期預(yù)警；②對故障原因、發(fā)生故障部位、故障的危險(xiǎn)程度等進(jìn)行判斷和評價(jià)；③掌握故障的發(fā)展動(dòng)向，將影響安全生產(chǎn)的不穩(wěn)定因素消滅在萌芽之中[1]。</p><p>　　提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量可以說對安全生產(chǎn)直接相關(guān)。就像汽車剎車一樣，若不能及時(shí)制動(dòng)，后果不堪設(shè)想。根據(jù)剎車系統(tǒng)故障造成事故的統(tǒng)計(jì)分

29、析我們可以看出，這種類型的故障引起的事故約占所有提升事故的百分之六十以上[2]．到目前為止，全國的煤礦機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)失效導(dǎo)致了許多重大事故的發(fā)生。如：淮北礦務(wù)局的緊急制動(dòng)斷繩事故；石臺(tái)煤礦重載箕斗墜入井底事故，這都給企業(yè)安全生產(chǎn)敲響了警鐘[3]。 </p><p>　　本文研究的目的和意義在于：通過對引起提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)故障的主要變量進(jìn)行監(jiān)測，可以在提升機(jī)故障發(fā)生之前發(fā)現(xiàn)和判斷礦井提升設(shè)備或者制動(dòng)系統(tǒng)是否存在故障。若存

30、在故障，則及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，維修工作人員會(huì)根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)軟件和相關(guān)故障機(jī)理分析判斷出可能發(fā)生故障的部位并提前采取相應(yīng)的措施，這樣就可以避免或減少事故的發(fā)生，提高加工生產(chǎn)效率，從而減少事故給企業(yè)或國家?guī)淼木薮筘?cái)產(chǎn)損失，最重要的是一定程度上保障了礦井作業(yè)人員的生命安全。本文研究實(shí)現(xiàn)了按狀態(tài)維修，克服了“定期維修”，的不足，通過延長檢修周期提高了設(shè)備的維修管理水平；通過縮短檢修時(shí)間提高了檢修質(zhì)量，最大程度發(fā)揮出了“預(yù)知維修”的效果。</

31、p><p>　　1.1 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)</p><p><b>　　1.1.1制動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　國內(nèi)目前制動(dòng)系統(tǒng)廣泛采用油壓盤式閘制動(dòng)系統(tǒng)。包括制動(dòng)器和主要由溢流閥控制的液壓站。溢流閥是一種壓力控制閥，對油液抗污染能力較差，在實(shí)際工作過程中容易出現(xiàn)阻尼孔和閥口堵塞情況，造成調(diào)壓失靈。另一方面由于溢流閥采用噴嘴擋板式調(diào)壓結(jié)構(gòu)，壓力

32、由十字彈簧控制，加上本身體積比較大的緣故，會(huì)造成動(dòng)作遲緩，給生產(chǎn)留下一定的安全隱患。所以，這種裝置故障常表現(xiàn)為①殘壓過高，制動(dòng)力矩不夠；②達(dá)不到對油壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)的目的?；谏鲜鋈秉c(diǎn)，從更好、更快、更精確地發(fā)揮制動(dòng)系統(tǒng)的功能這個(gè)角度出發(fā)，許多企業(yè)對礦井提升機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行改良，由于彈簧調(diào)壓的不穩(wěn)定性，所以變?yōu)橛呻姶盆F+溢流閥的形式進(jìn)行調(diào)壓，即電液比例溢流閥調(diào)壓，這種形式的調(diào)節(jié)裝置在液壓控制系統(tǒng)充當(dāng)先導(dǎo)閥的角色,并通過輸入電流比例控制壓力.這

33、種裝置較前一種裝置比起來壓力調(diào)節(jié)較為穩(wěn)定精確、線性度和動(dòng)態(tài)性能良好、作用跟隨時(shí)間短。因此得到了廣泛應(yīng)用。</p><p>　　在制動(dòng)原理方面，現(xiàn)在我們我們還是采用不變力矩的方法，不管提升機(jī)處于什么樣的速度，也不管提升機(jī)提升多大重量的物體，制動(dòng)力矩是不隨外界環(huán)境變化而變化的。而由于受各種外界因素的影響，安全制動(dòng)力矩是在整定值附近上下變動(dòng)的，存在安全隱患，而且有些情況下增加不必要的額外支出。</p>&

34、lt;p>　　基于恒力矩控制存在的上述缺陷，國外技術(shù)不斷改進(jìn)，目前日趨先進(jìn)和成熟。比如70年代末研制出的減速度可控安全制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)具有成型產(chǎn)品，并由模擬量控制。隨著技術(shù)的進(jìn)步，國外又采用了以模擬電路為主的PLC參與控制，它的特點(diǎn)是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，體積小，重量輕，能耗低。代表產(chǎn)品：SIEMENS公司的S3配套液壓控制系統(tǒng)。</p><p>　　目前，世界上越來越多的國家采用恒減速制動(dòng)系統(tǒng)來改善制動(dòng)性能

35、，它的特點(diǎn)是安全高效地制動(dòng)技術(shù)---通過在制動(dòng)狀態(tài)下根據(jù)檢測到的減速值提供不同的油壓值使制動(dòng)力矩可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，不受不平衡負(fù)載影響，最后達(dá)到制動(dòng)減速度恒定的目標(biāo)。恒減速制動(dòng)系統(tǒng)還能在自身失靈后轉(zhuǎn)變?yōu)槎壷苿?dòng)，使緊急制動(dòng)時(shí)對設(shè)備和罐籠內(nèi)人員的強(qiáng)烈沖擊現(xiàn)象有較大改善，大大延長了提升設(shè)備的壽命，給企業(yè)安全生產(chǎn)帶來保證。</p><p><b>　　1.1.2組態(tài)軟件</b></p>&

36、lt;p>　　組態(tài)軟件的發(fā)展在我國起步較晚，但發(fā)展較快，如北京亞控公司生產(chǎn)的“組態(tài)王”。而國外的組態(tài)軟件發(fā)展較為先進(jìn)，可靠穩(wěn)定的性能給企業(yè)生產(chǎn)帶來了很多效益，技術(shù)上領(lǐng)先于國內(nèi)的軟件，而且作為配套軟件或通用軟件，在市場上形成了很強(qiáng)的競爭力。如美國Wonder ware公司的INTOUCH。但由于國外軟件功能復(fù)雜，給操作人員的設(shè)計(jì)安裝和維修故障帶來很多不便，很多小型企業(yè)無法承擔(dān)高昂的費(fèi)用放棄國外的軟件；而且有些軟件是外文界面，操作起來

37、也不是十分方便?；诖耍瑖獾能浖€需要針對中國的具體狀況作出一些改進(jìn)</p><p>　　1.2 主要研究內(nèi)容</p><p>　　本文研究的主要內(nèi)容有：設(shè)計(jì)一種礦井提升機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)。</p><p>　　監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具有以下主要功能：</p><p>　?、?實(shí)時(shí)顯示被監(jiān)測參數(shù)； </p><p>　?、?當(dāng)被監(jiān)測參數(shù)

38、異常時(shí)，可進(jìn)行聲光報(bào)警； </p><p>　　③ 被監(jiān)測參數(shù)的正常與異常范圍可通過軟件進(jìn)行設(shè)置與更改。</p><p>　　因此，通過分析此次課題設(shè)計(jì)目的和系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，確定大致環(huán)節(jié)如下：</p><p>　　（1）分析礦井提升機(jī)系統(tǒng)組成和各個(gè)系統(tǒng)的典型故障；</p><p>　?。?）針對礦井提升機(jī)故障，分析故障機(jī)理并結(jié)合實(shí)際工況，確

39、定需監(jiān)測參數(shù)；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的基本框架；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)；</p><p>　　（5）設(shè)計(jì)與上述硬件結(jié)構(gòu)配套的軟件的開發(fā)及其成效的實(shí)現(xiàn)；</p><p><b>　　1.3 小結(jié)</b></p><p>　　本章

40、為緒論部分。首先針對研究課題了解了背景，從安全角度出發(fā)說明了研究意義，其次，闡明了國內(nèi)外在該課題研究上所作出的努力和貢獻(xiàn)，最后通過分析此次課題設(shè)計(jì)目的和系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能．確定該課題研究的大致流程。</p><p>　　2 制動(dòng)系統(tǒng)及其故障機(jī)理分析</p><p><b>　　2.1 引言</b></p><p>　　多繩摩擦式提升機(jī)的基本結(jié)構(gòu)主

41、要由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成?；窘Y(jié)構(gòu)如圖2.1所示。</p><p>　　工作機(jī)構(gòu)——主軸裝置和主軸承</p><p><b>　　制動(dòng)器</b></p><p><b>　　制動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p><b>　　液壓傳動(dòng)裝置</b></p>&

42、lt;p><b>　　聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p><b>　　減速器</b></p><p>　　潤滑系統(tǒng)——潤滑油站</p><p><b>　　操作臺(tái)</b></p><p

43、><b>　　多繩摩擦提升機(jī)</b></p><p>　　觀測和操縱系統(tǒng) 深度指示器</p><p><b>　　測速發(fā)電機(jī)裝置</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　電氣系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)</p><p>&

44、lt;b>　　供電系統(tǒng)</b></p><p><b>　　司機(jī)椅子</b></p><p>　　輔助部分 機(jī)座、機(jī)架</p><p>　　導(dǎo)向輪裝置、車槽裝置</p><p>　　圖2.1 多繩摩擦式提升機(jī)基本結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　2.2 礦井提升機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)&l

45、t;/p><p>　　本課題所用提升機(jī)型號：JKM 2.8*6(I)A；查閱資料知為JKM系列塔式摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房設(shè)在井筒頂部塔架上）如圖2.2所示</p><p>　　圖2.2 井塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)提升系統(tǒng)示意圖</p><p><b>　　其余參數(shù)如下：</b></p><p>　　電機(jī)型號：YR800-12

46、/1430，額定功率800kW,定子電壓600V，定子電流100A，轉(zhuǎn)子電壓900V，轉(zhuǎn)子電流555A，額定轉(zhuǎn)速492r/min，同步轉(zhuǎn)速500 r/min；</p><p>　　減速器參數(shù)：型號XP1120，速比 11.5，傳動(dòng)效率0.92，最大扭矩400KN.M；</p><p>　　卷筒參數(shù)：卷筒直徑2800mm，寬度為2022mm；</p><p>　　導(dǎo)向

47、輪參數(shù)：直徑2500mm；</p><p>　　主軸軸承參數(shù)：型號23296，規(guī)格 480×870×310，節(jié)圓直徑D=634mm，滾動(dòng)體直徑d=86mm，滾動(dòng)體數(shù)目Z=16（單列），內(nèi)圈滾道半徑r1=276mm，外圈滾道半徑r2=359mm，接觸角。</p><p>　　液壓站參數(shù)：額定工作油壓6.3MPa，油泵最大總流量12L/min，油箱容積600升，允許最高油溫

48、70℃，采用#32號抗磨液壓油；</p><p>　　調(diào)速方式：交直交變頻調(diào)速。</p><p>　　2.3 制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介</p><p><b>　　2.3.1盤形閘</b></p><p>　　盤形閘作為制動(dòng)系統(tǒng)的一部分，分為塊閘和盤閘，目前盤閘應(yīng)用較多，它有工作平穩(wěn)可靠，制動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。</p>

49、<p>　　盤閘制動(dòng)系統(tǒng)包括盤閘制動(dòng)器和液壓站兩部分。本課題所研究的提升機(jī)也是這一類型的制動(dòng)系統(tǒng)，如圖2.4所示．工作過程如下：</p><p>　　當(dāng)液壓站通過溢流閥提供給制動(dòng)器油壓小于彈簧彈力Fl時(shí)，彈簧力Fl會(huì)起主導(dǎo)作用，推動(dòng)閘瓦，進(jìn)而在制動(dòng)盤與提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部分摩擦作用下減速最后停止，達(dá)到制動(dòng)效果；反之，當(dāng)大于彈簧彈力時(shí)，液壓站油壓力F2起主導(dǎo)作用，減少彈簧變形量，此時(shí)閘瓦在彈簧拉力作用下回縮，解

50、除與提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的摩擦作用，達(dá)到松閘的目的。如圖2.3所示</p><p>　　圖2.3 制動(dòng)閘工作原理圖 圖2.4 多繩摩擦式礦井提升機(jī)盤形閘</p><p><b>　　2.3.2 液壓站</b></p><p>　　液壓站是制動(dòng)系統(tǒng)的另一部分，是對油壓的調(diào)節(jié)裝置，通過對油壓控制可以間接實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的制動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)速

51、，在提升機(jī)運(yùn)行過程中發(fā)揮了重要的作用。其主要功能是：</p><p><b>　　1．工作制動(dòng)</b></p><p>　　2．井中二級安全制動(dòng)</p><p>　　在提升機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可以快速的使油壓下降到某一特定值，以快速制動(dòng)，然后在制動(dòng)器延時(shí)作用下，油壓再變?yōu)?，使設(shè)備狀態(tài)處于全制動(dòng)。</p><p>　　3. 井

52、口一級安全制動(dòng)</p><p>　　和二級安全制動(dòng)不同之處在于可以直接實(shí)現(xiàn)全制動(dòng)，即油壓值可以迅速回到0</p><p>　　2.4 制動(dòng)系統(tǒng)主要故障及評定標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障占全部故障的60%以上[2]。因此，分析提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)常見故障是非常必要的。</p><p>　　2.4.1制動(dòng)系統(tǒng)主要故障及其機(jī)理分

53、析</p><p>　　提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)故障主要來自于制動(dòng)力矩失效，下面對其進(jìn)行故障機(jī)理分析。</p><p>　　第一，當(dāng)液壓盤式制動(dòng)器在機(jī)械設(shè)備中運(yùn)行一段時(shí)間后，閘瓦會(huì)發(fā)生磨損，從而導(dǎo)致閘瓦與制動(dòng)盤之間的間隙變大，使得制動(dòng)器中的碟型彈簧組的預(yù)壓縮量變小，閘瓦作用在制動(dòng)盤上的正壓力值也會(huì)變小，從而導(dǎo)致液壓盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩不足。</p><p>　　第二，當(dāng)液壓

54、盤式制動(dòng)器的油缸內(nèi)的油的質(zhì)量太差或是因?yàn)橛褪芪廴镜纫蛩卦斐傻挠吐范氯?，從而?dǎo)致油路管道的阻力過大使得液壓盤式制動(dòng)器里的油液不能夠完全的回流到油箱內(nèi)，從而導(dǎo)致液壓盤式制動(dòng)器的工作腔內(nèi)的殘壓過大，使得閘瓦作用在制動(dòng)盤上的正壓力減小，制動(dòng)力矩也減小造成液壓盤式制動(dòng)器的失效。</p><p>　　第三，液壓站是通過液壓油的壓力調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)或松閘。影響液壓油制動(dòng)性能的重要因素是溫度，當(dāng)溫度過高時(shí)，油壓不能穩(wěn)定可靠地調(diào)節(jié)，所

55、以不能進(jìn)行安全制動(dòng)。</p><p>　　2.4.2 制動(dòng)系統(tǒng)主要故障評定標(biāo)準(zhǔn)[13]</p><p>　　根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和法律規(guī)程和機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：</p><p>　　1.制動(dòng)器的閘瓦間隙不得大于2mm；</p><p>　　2.液壓站油溫溫升≦34℃，最高油溫≦70℃；</p><p>　　3. 分兩部分：最大工

56、作油壓標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合實(shí)際工況，并按一級制動(dòng)和二級制動(dòng)分開計(jì)算，突出全面性、實(shí)際性、準(zhǔn)確性；殘壓按規(guī)程里的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：若大于規(guī)程里的最大值，判定為殘壓過大故障，若小于規(guī)程里的最小值，判定為殘壓過小故障。</p><p>　?。?)采用一級制動(dòng)方式工作油壓的計(jì)算</p><p>　?、佼?dāng)0.923<f<1.33時(shí)，假設(shè)最大工作油壓P，則</p><p>　　P=+P

57、1+P2+P3 </p><p>　?、诋?dāng)提升系統(tǒng)質(zhì)量模數(shù)為f>1.33時(shí)，最大油壓P的計(jì)算取值為：</p><p>　　P=+P1+P2+P3 </p><p>　　n------表示提升機(jī)閘瓦副數(shù)；</p><p>　　u------表示閘瓦對制動(dòng)盤的摩擦系數(shù)；</p&

58、gt;<p>　　Rz------表示制動(dòng)盤制動(dòng)半徑，m；</p><p>　　A------表示制動(dòng)缸活塞有效作用面積，mm2；</p><p>　　f------表示提升系統(tǒng)質(zhì)量模數(shù)</p><p><b>　　f=</b></p><p>　　式中：M------提升機(jī)最大靜阻力距，Nm;</p

59、><p>　　P1------保證全松閘時(shí)閘瓦間隙所需油壓，Mpa;</p><p><b>　　P1=K</b></p><p>　　式中：K------盤形彈簧剛度，N/mm;</p><p>　　D------全松閘時(shí)閘瓦與制動(dòng)盤間的間隙；</p><p>　　m------制動(dòng)缸內(nèi)盤形彈簧片數(shù)

60、；</p><p>　　P2------油缸密封等阻力折算油壓，取p2 =0.3～0.4Mpa;</p><p>　　P3------油壓系統(tǒng)殘壓，即液壓站工作時(shí)最低油壓值，取p3 =0.5Mpa。</p><p>　?。?)采用二級制動(dòng)方式工作油壓的計(jì)算</p><p>　　最大工作油壓 P+P1+P2+P3

61、 </p><p><b>　　2.5 小結(jié)</b></p><p>　　本章首先分析了提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和介紹了技術(shù)參數(shù)，然后對制動(dòng)系統(tǒng)的主要故障即制動(dòng)力矩失效的故障機(jī)理進(jìn)行了分析，然后參考相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)文獻(xiàn)提出了制動(dòng)系統(tǒng)主要故障評定標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　3 監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p&g

62、t;<p><b>　　3.1引言</b></p><p>　　監(jiān)測系統(tǒng)方案需要對該監(jiān)測系統(tǒng)需要確定監(jiān)測參數(shù)并對硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對監(jiān)測系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能對需要用到的軟件系統(tǒng)進(jìn)行闡述，并將兩大系統(tǒng)聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)對提升設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測。</p><p>　　3.2 監(jiān)測內(nèi)容設(shè)計(jì)</p><p>　　提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測的主要內(nèi)容有以下

63、三個(gè)方面：</p><p><b>　　（1）閘瓦間隙監(jiān)測</b></p><p>　　閘瓦間隙是監(jiān)測制動(dòng)系統(tǒng)需要監(jiān)測的最重要的變量，因?yàn)殚l瓦間隙的大小直接關(guān)系著制動(dòng)效果的好壞。通過監(jiān)測閘瓦間隙并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以為后面故障診斷提供有力的依據(jù)。閘瓦間隙過大或過小都會(huì)造成運(yùn)行不安全，因此，必須對閘瓦間隙進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，間隙過大或過小必須馬上調(diào)整。</p>&

64、lt;p><b>　?。?）油壓監(jiān)測</b></p><p>　　監(jiān)測油壓，即對一次提升過程中制動(dòng)器實(shí)際工作需要的最大工作油壓和殘壓兩部分進(jìn)行監(jiān)測，以判斷液壓站提供的油壓是否失效。制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)是通過調(diào)節(jié)油壓實(shí)現(xiàn)的，若油壓不能達(dá)到相應(yīng)的最大工作油壓，則液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障。另外，殘壓影響制動(dòng)系統(tǒng)對制動(dòng)盤正壓力的大小，過大過小制動(dòng)系統(tǒng)不能進(jìn)行安全制動(dòng)或松閘，因此需要對油壓進(jìn)行監(jiān)測。<

65、/p><p><b>　?。?）油溫監(jiān)測</b></p><p>　　由第二章的相關(guān)內(nèi)容可知，對液壓系統(tǒng)的油溫和油壓進(jìn)行監(jiān)測，是實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)的可靠保障。</p><p>　　3.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 數(shù)據(jù)采集</p><p>　　數(shù)據(jù)采集是對故障分析的第一步，準(zhǔn)確采集數(shù)

66、據(jù)才能更準(zhǔn)確地判斷故障發(fā)生的位置，進(jìn)而可以根據(jù)數(shù)據(jù)的變化過程對故障的發(fā)展趨勢做出預(yù)報(bào)，對故障維修具有重要的意義?；诮M態(tài)王的總體方案如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 基于組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　系統(tǒng)硬件由工控機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡組成，軟件主要是由組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)庫軟件組成。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集過程如下

67、：</b></p><p>　　（1）傳感器測量物理信號，將其轉(zhuǎn)換為電量信號；</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)采集卡收集到電信號，并進(jìn)行放大或其他形式的處理，以便于計(jì)算機(jī)能處理這些模擬信號；</p><p>　?。?）通過采集程序，數(shù)字信號被讀入計(jì)算機(jī)；</p><p>　?。?）在組態(tài)軟件平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和顯示，完成對

68、設(shè)備的實(shí)時(shí)工況監(jiān)測。</p><p>　　3.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是在服務(wù)器數(shù)據(jù)方面實(shí)現(xiàn)組態(tài)王軟件與其他ODBC數(shù)據(jù)庫的交換和調(diào)用功能。這個(gè)功能是利用組態(tài)王的SQL訪問功能并進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　完成組態(tài)王與SQL數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換，需經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：</p><p><b>　　創(chuàng)建表

69、格模板</b></p><p>　　打開組態(tài)王工程瀏覽器界面，在左側(cè)大綱項(xiàng)找到“SQL訪問管理器”，并雙擊其中的“表格模板”選項(xiàng)，然后在右邊的界面內(nèi)雙擊“新建”選項(xiàng)，這時(shí)會(huì)彈出一個(gè)“創(chuàng)建表格模板”對話框（如圖3.2所示），將模板名稱和所要填的定義字段各項(xiàng)都填寫完整后，點(diǎn)擊“確認(rèn)”完成表格模板的創(chuàng)建。</p><p>　　圖3.2 表格模板的創(chuàng)建</p><p

70、><b>　?。?）創(chuàng)建記錄體</b></p><p>　　用和創(chuàng)建表格模板相似的方法，繼續(xù)在組態(tài)王工程瀏覽器界面，在左側(cè)大綱項(xiàng)找到“SQL訪問管理器”，并雙擊其中的“記錄體”選項(xiàng)，然后在右邊的界面內(nèi)雙擊“新建”選項(xiàng)，這時(shí)會(huì)彈出一個(gè)“創(chuàng)建記錄體”對話框（如圖3.3所示），將記錄體名稱和所要填的定義記錄體各項(xiàng)包括字段名稱和與組態(tài)王相關(guān)聯(lián)變量都填寫完整，需注意的是記錄體里的字段名稱和增加字

71、段的順序與表格模板是完全一致的，點(diǎn)擊“確認(rèn)“完成記錄體的的創(chuàng)建。</p><p>　　圖3.3 記錄體的創(chuàng)建</p><p><b>　　（3）定義數(shù)據(jù)源</b></p><p>　　在計(jì)算機(jī)控制面板里找到“管理工具”，在“管理工具”的選項(xiàng)中找到“數(shù)據(jù)源選項(xiàng)”，雙擊它，會(huì)彈出一個(gè)“ODBC數(shù)據(jù)源管理器對話框”。在對話框上端找到“系統(tǒng)DSN”選項(xiàng)

72、。再點(diǎn)擊“添加”選項(xiàng)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè) “創(chuàng)建新數(shù)據(jù)源”界面，在這兒可以選擇想為其安裝數(shù)據(jù)源的驅(qū)動(dòng)程序，在下拉列表中找到名為“Microsoft Access Driver（*.mdb）”的選項(xiàng)后，選好后點(diǎn)擊“完成”。這時(shí)屏幕上會(huì)出現(xiàn)一個(gè) “ODBC Microsoft Access安裝”對話框，填寫數(shù)據(jù)源名稱 tishengji，，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)庫的“選擇”選項(xiàng)，在系統(tǒng)中選擇組態(tài)王要連接的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，設(shè)置登錄數(shù)據(jù)庫的登錄ID和密碼，選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

73、時(shí)的數(shù)據(jù)庫，并完成數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動(dòng)安裝。安裝完之后，安裝完之后測試數(shù)據(jù)源是否配置成功，若顯示如圖3.4的結(jié)果，則說明配置成功。點(diǎn)擊“確定”結(jié)束本過程。</p><p><b>　　圖3.4 測試成功</b></p><p>　?。?）對數(shù)據(jù)庫的操作</p><p><b>　?、?連接數(shù)據(jù)庫</b></p>&l

74、t;p>　　本過程需在組態(tài)王中使用函數(shù)SQLConnect( DeviceID, "dsn=;uid=;pwd=")編寫程序來實(shí)現(xiàn)， DeviceID是SQLConnct()產(chǎn)生的連接號。 </p><p>　　如圖3.5所示，在組態(tài)王啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行SQLConnect( DeviceID, "dsn=tishengji;uid=;pwd= ")這條語句，就能實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和

75、數(shù)據(jù)庫的連接，連接成功與否，我們可以通過組態(tài)王信息窗口來查看，如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.5 連接數(shù)據(jù)庫</p><p>　　圖3.6 連接數(shù)據(jù)庫成功</p><p><b>　?、?創(chuàng)建表格</b></p><p>　　在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建表格需用到函數(shù)SQLCreateTable(DeviceID,&quo

76、t;TableName", "TemplateName" )，其中，DeviceID 是SQLConnct()產(chǎn)生的連接號。</p><p>　　如圖3.7所示，在組態(tài)王啟動(dòng)時(shí)，執(zhí)行SQLCreateTable( DeviceID, "zhidong", "制動(dòng)table" )這條語句，那么就會(huì)在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建一個(gè)名為“zhidong”的表格。&

77、lt;/p><p>　　圖3.7創(chuàng)建表格語句</p><p>　　③ 保存數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫</p><p>　　在數(shù)據(jù)庫的表格中插入一條記錄需用到函數(shù)SQLInsert( DeviceID,"TableName", "BindList")，其中，DeviceID是SQLConnct()產(chǎn)生的連接號，TableName 是數(shù)據(jù)庫的表格名

78、，BindList是記錄體名。</p><p>　　如圖3.8所示，在“zhidong”表格里插入一條記錄，記錄體名為“制動(dòng)bind”，在事件命令語言中，編寫SQLInsert( DeviceID, "zhidong", "制動(dòng)bind" )語句，組態(tài)王運(yùn)行時(shí)會(huì)自動(dòng)向數(shù)據(jù)庫“zhidong”表格中插入一條記錄。</p><p>　　圖3.8 插入記錄

79、語句</p><p><b>　　④ 斷開數(shù)據(jù)庫</b></p><p>　　斷開與數(shù)據(jù)庫的連接使用函數(shù)SQLDisconnect(DeviceID)，DeviceID是SQLConnct()產(chǎn)生的連接號。 </p><p>　　3.4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）在線數(shù)據(jù)監(jiān)測：這是該系統(tǒng)最基本的功能，監(jiān)測的

80、數(shù)據(jù)為模擬量。所設(shè)計(jì)的界面要求能夠真實(shí)地描繪現(xiàn)場的狀態(tài)，并與實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)同步。在線監(jiān)測方式的優(yōu)點(diǎn)就是能夠?qū)崟r(shí)采集并對采集的信號能夠進(jìn)行分析處理，維修人員根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)判斷設(shè)備所處的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而進(jìn)行故障診斷，最大程度地發(fā)揮整個(gè)系統(tǒng)的“預(yù)知維修”的功能；</p><p>　?。?）趨勢圖功能：本課題趨勢圖即液壓站的溫度信號、壓力信號以及閘瓦間隙值的實(shí)時(shí)曲線圖。曲線圖的縱坐標(biāo)為模擬量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測值。曲線圖能直觀地描述

81、動(dòng)態(tài)信號的變化趨勢，根據(jù)變化趨勢就能夠判斷設(shè)備是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)；</p><p>　?。?）報(bào)警功能：在報(bào)警配置中，記錄報(bào)警事件到指定的文件中或數(shù)據(jù)庫中，方便打印和查看；另一方面，報(bào)警窗口的列中包括報(bào)警日期、報(bào)警時(shí)間、變量名、報(bào)警類型、報(bào)警值、報(bào)警組名、優(yōu)先級等，操作員可在報(bào)警窗口中看到最近發(fā)生的報(bào)警、過去已確認(rèn)的報(bào)警、未被認(rèn)知的報(bào)警和最高優(yōu)先級的報(bào)警。當(dāng)設(shè)備的振動(dòng)監(jiān)測量超過了限值，報(bào)警信息就會(huì)顯示到報(bào)警窗

82、口中，并產(chǎn)生報(bào)警記錄；</p><p>　?。?）歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能：組態(tài)王可以對監(jiān)測設(shè)備的歷史運(yùn)行過程的各參數(shù)的實(shí)際值進(jìn)行保存，方便用戶調(diào)取和研究。在歷史庫配置中，設(shè)置歷史數(shù)據(jù)的保存天數(shù)以及存儲(chǔ)路徑，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所處的磁盤空間不足時(shí)則給予報(bào)警提示；</p><p>　?。?）報(bào)表查詢和打印：組態(tài)王強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫查詢功能還具有按照用戶指定的時(shí)間范圍將被監(jiān)測量以報(bào)表的形式呈現(xiàn)給用戶，用戶可以根據(jù)需

83、要導(dǎo)出或下載打印指定監(jiān)測量在歷史運(yùn)行一段時(shí)間內(nèi)的報(bào)表，以便存檔或供領(lǐng)導(dǎo)查看；</p><p><b>　?。?）幫助功能</b></p><p>　　用戶通過查看幫助文件，能很快地了解該系統(tǒng)的用途，并且能夠正確的操作和使用該系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.5 小結(jié)</b></p><p>　

84、　本章針對該監(jiān)測系統(tǒng)首先確定了監(jiān)測內(nèi)容，并對系統(tǒng)基于組態(tài)王的整體方案以框圖的形式給出，包括數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，對這兩部分的實(shí)現(xiàn)過程要采取的相關(guān)計(jì)算機(jī)設(shè)置分別給予了全面地介紹。通過前者方案的實(shí)現(xiàn)，為計(jì)算機(jī)提供了設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行的數(shù)據(jù)。利用組態(tài)王的SQL訪問功能，完成了組態(tài)王和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換。最后，對該系統(tǒng)所具備的功能作了詳細(xì)的說明。 </p><p>　　4 監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p&g

85、t;<b>　　4.1 引言</b></p><p>　　一個(gè)相對比較完整的監(jiān)控和診斷系統(tǒng)相應(yīng)的監(jiān)控軟件和硬件系統(tǒng)必須安裝。在該系統(tǒng)中，重要部分在于監(jiān)控軟件系統(tǒng)。對軟件進(jìn)行監(jiān)控的目的在于系統(tǒng)獲得外界信號并對其進(jìn)行處理、分析，從而可以比較方便地達(dá)到監(jiān)測和診斷現(xiàn)場設(shè)備（礦井提升機(jī)）的運(yùn)行狀況，最終實(shí)現(xiàn)“預(yù)知維修”或“狀態(tài)維修”。另一大系統(tǒng)---硬件系統(tǒng)是為監(jiān)控軟件提供信息，不僅是軟件系統(tǒng)外部信息

86、的主要來源，而且是系統(tǒng)監(jiān)控軟件的基礎(chǔ)操作。因此，設(shè)計(jì)一套對外界環(huán)境抗干擾能力強(qiáng)，能比較精確地監(jiān)測到所要監(jiān)測的量且滿足實(shí)際生產(chǎn)需要的硬件系統(tǒng)是十分必要的，對于監(jiān)測到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)用來進(jìn)行故障判斷和分析是非常有幫助的。硬件系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)包括傳感器的選型和安裝位置的選擇，數(shù)據(jù)采集卡的選型，工控機(jī)的選型。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)硬件選型設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1、礦井提升機(jī)和低速重負(fù)荷

87、的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其工作環(huán)境不好，所以系統(tǒng)硬件必須具備較強(qiáng)的耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，高可靠性，抗干擾能力強(qiáng)，避免頻繁的檢查和更換，造成人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)；</p><p>　　2、礦井提升機(jī)在處于加速、恒定速度、減速和蠕變周期運(yùn)行時(shí)，其電動(dòng)機(jī)阻力和功率也在不斷的發(fā)生變化，即提升機(jī)一直處于非平穩(wěn)變速和變負(fù)載的狀態(tài)，因此，需要監(jiān)測設(shè)備可以確定其工作狀態(tài)并根據(jù)線索給予相應(yīng)的提示信號。</p><p>

88、;　　4.3 系統(tǒng)硬件的選型設(shè)計(jì)</p><p>　　傳感器作為測試系統(tǒng)的五官，對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集發(fā)揮關(guān)鍵作用。在進(jìn)行提升機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)傳感器的采購時(shí)，必須綜合考慮，不能只看價(jià)格，忽略了靈敏度、準(zhǔn)確性，否則，人類感官的延伸，就失去了它應(yīng)有的效果。將測得的實(shí)時(shí)值與軟件設(shè)定的值進(jìn)行比較，若在規(guī)定范圍內(nèi)，屬于安全狀態(tài)，超過設(shè)定范圍則屬于故障狀態(tài)。</p><p>　　4.3.1 傳感器的選型和監(jiān)測

89、點(diǎn)的選擇設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、閘瓦間隙的監(jiān)測</b></p><p>　　類型：電渦流位移傳感器；</p><p>　　傳感器型號：上海歐多儀器電子有限公司專業(yè)生產(chǎn)的OD-Y911801一體化傳感器；</p><p>　　安裝位置: 傳感器固定在閘盤上，考慮到監(jiān)測的方便性和數(shù)據(jù)的直觀性，應(yīng)選擇將探頭對準(zhǔn)制

90、動(dòng)盤。</p><p>　　它的性能指標(biāo)為:量程:0-20mm；被測材料:45 #鋼:供電: ：+12VDC～ +30VDC,雙向電源；輸出：4～20MA；接線:3線制</p><p><b>　　2、油溫的監(jiān)測</b></p><p>　　溫度傳感器，安裝在制動(dòng)液壓站油箱里。溫度傳感器選用了上海坦?jié)娗餇栯娖骺萍加邢薰镜腜t100/Pt100

91、0溫度傳感器. 采用用德國原裝進(jìn)口PT100感溫芯，精度高、穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)，產(chǎn)品壽命長，能夠滿足各類現(xiàn)場的應(yīng)用。此系列傳感器是螺紋安裝無接線盒引線式的溫度傳感器。</p><p>　　Pt100/Pt1000傳感器的性能指標(biāo): 量程：-50～+200℃：安裝方式：螺紋固定；輸出：0～5V;供電：DC 24V;接線：3線制。</p><p><b>　　3、油壓傳感器</

92、b></p><p>　　這里監(jiān)測最大工作油壓和殘壓用同一個(gè)傳感器。油壓傳感器通過外螺紋連接在液壓站的出口，選用上海坦?jié)娗餇栯娖骺萍加邢薰緦I(yè)生產(chǎn)的CYB型壓力傳感器，該傳感器采用特殊合金鋼彈性元件設(shè)計(jì)，測量精度高；密封性能好、性能穩(wěn)定可靠；不銹鋼外殼外觀漂亮，標(biāo)準(zhǔn)信號輸出等特點(diǎn)，廣泛用于無腐蝕性氣體、液體等方面的壓強(qiáng)力測量。此傳感器的性能指標(biāo)為：量程：0～50MPa;輸出：0～5V或4～20MA:供電：

93、DC 24V;接線：三線制。</p><p>　　4.3.2 數(shù)字采集卡的選型設(shè)計(jì)</p><p>　　在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，數(shù)字采集卡將計(jì)算機(jī)與外部裝置緊密聯(lián)系起來，是二者進(jìn)行信息交流的橋梁，在硬件系統(tǒng)中扮演著重要角色。各路信號都必須通過數(shù)字采集卡采集到計(jì)算機(jī)中才能對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和分析，因此，數(shù)字采集卡是整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵的角色。</p><p>　　為了能夠使系統(tǒng)得

94、到更加穩(wěn)定可靠的信號，并且抗干擾能力強(qiáng)，該系統(tǒng)選用高性能的研華PCI-1713的A/D卡。采集頻率為100Ks/s，32路，12位。</p><p>　　PCI–1713的主要特點(diǎn)[4,5]：</p><p>　?。?）靈活的輸入類型和范圍；</p><p>　　（2）高速數(shù)據(jù)采集；</p><p>　?。?）滿足隔離保護(hù)要求；</p&

95、gt;<p>　　（4）工業(yè)過程監(jiān)測與控制；</p><p>　　（5）變送器/傳感器接口；</p><p>　?。?）多路直流電壓測量。</p><p>　?。?）可以對每一個(gè)通道的輸入范圍，即量化單位進(jìn)行編程；</p><p>　　PCI–1713管腳定義如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1

96、 PCI–1713管腳圖</p><p>　　性能指數(shù)如下[5,6]：</p><p>　?。?）2500V電壓隔離；</p><p>　　（2）A/D轉(zhuǎn)換的分辨率為12位；</p><p>　　（3）最高采樣速度可達(dá)100，000次/秒；</p><p>　?。?）在線的4K的采樣先入先出緩存；</p>

97、<p>　　（5）支持軟件、外部、內(nèi)部的同步觸發(fā)；</p><p>　?。?）A/D板的轉(zhuǎn)換時(shí)間為2.5us；</p><p>　　（7）輸入的電壓范圍為：</p><p>　　雙端輸入： ±10V，±5V，±2.5V，±1.25V，±0.625V；</p><p>　　單端輸入:

98、 0～10V， 0～5V， 0～2.5V， 0～1.25V；</p><p>　?。?）允許的最大輸入電壓: ±30 V。</p><p>　　4.3.3 工控機(jī)的選型設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到工控機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境，工業(yè)控制機(jī)必須要求能夠在惡劣環(huán)境下運(yùn)行，而且抗干擾，對數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，本系統(tǒng)選用研華610工控機(jī)。</p><p

99、>　　另外，為了更方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)測功能，系統(tǒng)的主機(jī)還連接有打印機(jī)、報(bào)警系統(tǒng)以及“組態(tài)王”硬件加密狗和其他設(shè)施。考慮到系統(tǒng)需要打印的報(bào)表較為簡單比如一些日常的采集數(shù)據(jù)報(bào)表和診斷結(jié)果報(bào)表，這里只選用HF Laser Jet 6L打印機(jī)即可;還有提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在必要時(shí)進(jìn)行報(bào)警.所以系統(tǒng)配備了聲卡、音箱;最后，由于系統(tǒng)開發(fā)所用監(jiān)測軟件為組態(tài)王，為了防止盜版，本課題通過硬件加密的相關(guān)措施，選用256點(diǎn)開發(fā)版、128點(diǎn)運(yùn)行版、以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

100、功能的NetView版的加密狗。</p><p>　　4.4 系統(tǒng)硬件連接</p><p>　　將系統(tǒng)的傳感器，數(shù)據(jù)采集卡等各個(gè)硬件部分進(jìn)行連接形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，可以完成該監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計(jì)，具體連接如圖4.2所示</p><p>　　圖4.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　4.5小結(jié)</b><

101、;/p><p>　　本章首先介紹了系統(tǒng)硬件的要求和硬件設(shè)備的選用原則，并通過分析制動(dòng)系統(tǒng)主要的故障，從而確定了該監(jiān)測系統(tǒng)的測試對象和測試部位。針對該監(jiān)測系統(tǒng)所測試的各個(gè)信號的特點(diǎn)，并根據(jù)系統(tǒng)硬件傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、工控機(jī)和其他硬件的選用標(biāo)準(zhǔn)，對系統(tǒng)硬件的選擇、主要參數(shù)性能以及安裝部位進(jìn)行了詳細(xì)闡述。最后，通過結(jié)構(gòu)框圖將所有的硬件連接起來，這樣就組成了該監(jiān)測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。</p><p>　　

102、5 監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1 引言</b></p><p>　　本章主要對監(jiān)測系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。軟件系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)包括監(jiān)測軟件的開發(fā)平臺(tái)與設(shè)計(jì)和監(jiān)測界面設(shè)計(jì)等。能否設(shè)計(jì)出一套和硬件相符合的軟件系統(tǒng)，對監(jiān)測系統(tǒng)方案的成功實(shí)現(xiàn)起了決勝的作用。本課題選用的軟件為組態(tài)王6.53，并作為整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的基本平臺(tái)，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對礦井

103、提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并能比較客觀地反映出現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，真正使得客戶端、計(jì)算機(jī)和設(shè)備成為了一體。</p><p>　　5.2 監(jiān)測軟件開發(fā)平臺(tái)與設(shè)計(jì)</p><p>　　5.2.1 監(jiān)測軟件開發(fā)平臺(tái)—Kingview</p><p>　　組態(tài)王大致由3部分組成，由工程管理器、工程瀏覽器以及組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)這3部分組成。</p>

104、<p>　　工程管理器（ProjManager）是組態(tài)王軟件的管理系統(tǒng)，對于許多用戶來講，開發(fā)人員可能要儲(chǔ)存多個(gè)組態(tài)王工程，從這一層面上講，組態(tài)王軟件系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)集成商的系統(tǒng)。在集中管理這些組態(tài)王工程的過程中，可能會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間，也會(huì)變得較為繁瑣，因?yàn)檫@些項(xiàng)目工程的研究和新開發(fā)工程中的項(xiàng)目備份的開發(fā)工作相對來說比較復(fù)雜。工程管理器可以實(shí)現(xiàn)集中管理的各種版本的配置工程，越來愈多的工程數(shù)目多的組態(tài)王用戶在項(xiàng)目開發(fā)和管理 以及工

105、程備份，數(shù)據(jù)詞典的管理上方便了許多。工程管理器的主要作用是為用戶集中管理這臺(tái)機(jī)器的所有組態(tài)王的配置工作。具體說來，主要功能有：新建工程，刪除工程，搜索指定路徑下的所有組態(tài)王工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出，切換到配置的開發(fā)或操作環(huán)境等，具有很強(qiáng)大的管理功能。</p><p>　　工程瀏覽器（Explorer）工程瀏覽器是組態(tài)王的重要組成部分，是開發(fā)功能的地方主要完成對組態(tài)王畫面的開發(fā)，它

106、將畫面，命令，報(bào)警等設(shè)置集中管理，界面設(shè)計(jì)簡單，操作方便。在工程瀏覽器界面，我們可以創(chuàng)建畫面、建立組態(tài)王變量，可以連接相應(yīng)的設(shè)備，當(dāng)把組態(tài)王的功能開發(fā)完以后，可以點(diǎn)擊view或右擊選擇 切換到view也就是切換到運(yùn)行系統(tǒng)。 </p><p>　　運(yùn)行系統(tǒng)TouchView是組態(tài)王軟件的運(yùn)行環(huán)境，在運(yùn)行系統(tǒng)里面，可以有相應(yīng)的數(shù)字的動(dòng)畫的輸出，相應(yīng)的動(dòng)畫，曲線以及常用的報(bào)表。</p><p>

107、　　5.2.2 監(jiān)測界面設(shè)計(jì)</p><p>　　礦井提升機(jī)制動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)是基于Kingview軟件設(shè)計(jì)的，開發(fā)的整個(gè)監(jiān)測界面的結(jié)構(gòu)框架圖如圖5.1所示。</p><p>　　圖5.1 監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測界面的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　由圖5-1可知，開發(fā)的監(jiān)測界面主要有：用戶登錄界面、制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測主界面、制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)界面、幫助界面、數(shù)據(jù)報(bào)表界面、歷史數(shù)據(jù)查詢界面、

108、報(bào)警窗口界面以及返回主監(jiān)測界面和返回登錄界面。</p><p>　　（1）主監(jiān)測界面設(shè)計(jì)</p><p>　　主監(jiān)測界面主要是對制動(dòng)系統(tǒng)液壓站油溫、油壓和閘瓦間隙進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并分別進(jìn)行超限報(bào)警，界面設(shè)計(jì)如圖5.2所示。</p><p>　　圖5.2 主監(jiān)測界面</p><p><b>　?。?）登錄界面</b><

109、/p><p>　　在切換到組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)或進(jìn)入企業(yè)的監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)，首先看到的是登錄界面，這個(gè)界面設(shè)置有四個(gè)按鈕，它們分別是用戶登錄、用戶管理、登錄系統(tǒng)、退出系統(tǒng)。在組態(tài)王的開發(fā)環(huán)境下，在用戶管理中配置每個(gè)用戶的用戶名、用戶密碼、優(yōu)先級和安全區(qū)，同時(shí)也給每個(gè)需要授權(quán)的控制對象設(shè)置優(yōu)先級和安全級。比如在用戶登錄時(shí)，若用戶的優(yōu)先級低于登錄系統(tǒng)按鈕的優(yōu)先級或用戶的安全區(qū)不在登錄系統(tǒng)按鈕安全區(qū)的范圍之內(nèi)，那么此用戶不能通過點(diǎn)擊登

110、錄系統(tǒng)按鈕進(jìn)入該系統(tǒng)。若點(diǎn)擊退出系統(tǒng)按鈕，則退出運(yùn)行系統(tǒng)。</p><p>　　圖 5.3 登錄界面</p><p>　?。?）技術(shù)參數(shù)界面設(shè)計(jì)</p><p>　　制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)界面如圖5.4所示，包括液壓站和制動(dòng)器參數(shù)。</p><p>　　圖5.4 技術(shù)參數(shù)界面</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)

111、報(bào)表設(shè)計(jì)</b></p><p>　　數(shù)據(jù)報(bào)表界面設(shè)計(jì)如圖5.5所示，主要由報(bào)表窗口、文件操作菜單、讀取報(bào)表按鈕和下拉列表框組成，在文件操作菜單中，有打印、打印預(yù)覽、頁面設(shè)置和保存報(bào)表的功能，單擊保存報(bào)表后，報(bào)表會(huì)自動(dòng)保存到指定的目錄下，報(bào)表名是以年/月/日/時(shí)/分/秒命名的，后綴為.rtl格式，當(dāng)點(diǎn)擊讀取報(bào)表按鈕時(shí)，保存的報(bào)表則會(huì)出現(xiàn)在右邊的下拉列表框內(nèi)，如圖5.6所示，從列表框中根據(jù)日期時(shí)間選擇想

112、要查看的報(bào)表，并自動(dòng)填寫到報(bào)表窗口中，還可打印該報(bào)表。</p><p>　　圖5.5 數(shù)據(jù)報(bào)表設(shè)計(jì)界面</p><p>　?。?）歷史數(shù)據(jù)查詢界面設(shè)計(jì)</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的查詢，首先需對歷史庫進(jìn)行配置，如圖5.7所示，設(shè)置數(shù)據(jù)保存的天數(shù)，最長為八千天，最短為1天，當(dāng)達(dá)到設(shè)置的天數(shù)時(shí)，軟件本身可以格式化掉最早的歷史記錄文件；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所在的磁盤空間如果

113、小于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)給出如圖5.8所示的提示，最后選擇歷史庫的存儲(chǔ)路徑，可以選擇當(dāng)前工程路徑，也可以自定義存儲(chǔ)路徑。</p><p>　　圖5.7 歷史庫配置</p><p>　　圖5.8 磁盤空間小于1000M時(shí)的提示</p><p>　　歷史庫配置完后，要對變量做歷史記錄，組態(tài)王的歷史記錄形式有定時(shí)記錄、數(shù)據(jù)變化記錄、每次采集記錄等，如圖5.9所示，針對要采集的數(shù)

114、據(jù)變化快慢的不同，軟件設(shè)有數(shù)據(jù)變化記錄和定時(shí)記錄兩種方式。前者適用于要采集的數(shù)據(jù)變化快的情形，而且需注意的是當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化一段時(shí)間時(shí)，變化量要大于該軟件的靈敏度時(shí)數(shù)據(jù)才能被記錄下來；后者適用于要采集的數(shù)據(jù)變化慢的情形，時(shí)間最短間隔為1分鐘；每次采集記錄建議慎用，因?yàn)楫?dāng)變量采集的頻率比較快時(shí)，歷史數(shù)據(jù)量會(huì)消耗掉很大的磁盤空間，對于提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)油溫等進(jìn)行歷史記錄，需選用數(shù)據(jù)變化記錄方式，因?yàn)橛蜏氐牟杉l率較快，即數(shù)據(jù)變化較快。</p

115、><p>　　圖5.9 記錄屬性設(shè)置</p><p>　　在歷史庫和歷史記錄方式都配置完成后，點(diǎn)擊確定就完成了相關(guān)的設(shè)置工作，這時(shí)就可以能對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。使用組態(tài)王報(bào)表查詢歷史數(shù)據(jù)時(shí)，需用到報(bào)表歷史數(shù)據(jù)查詢函數(shù)ReportSetHistData2()，如圖5.10所示，當(dāng)按下查詢歷史數(shù)據(jù)按鈕時(shí)，彈出報(bào)表歷史查詢對話框，選擇起止時(shí)間和間隔時(shí)間，最短間隔時(shí)間為1秒，然后選擇需要查詢的歷史變量，

116、如圖5.11所示，點(diǎn)擊歷史庫變量按鈕，彈出變量屬性對話框，從“記錄的變量”框里選擇需要查詢的歷史變量，并添加到“選擇的變量”框中，點(diǎn)擊確定完成歷史數(shù)據(jù)的查詢功能。</p><p>　　圖5.10 按日期時(shí)間查詢</p><p>　　圖5.11 選擇變量</p><p>　?。?）報(bào)警窗口界面設(shè)計(jì)</p><p>　　對某個(gè)監(jiān)測值進(jìn)行發(fā)出報(bào)警信