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1、·126·煤礦機(jī)電2014年第3期文章編號：1001—0874(2014)03—0126—02一種新型定量斗煤量稱重儀范曉麗1，褚衛(wèi)忠2，陳鵬3，于佑飛3，鄭豐隆3(1．上海大屯能源股份有限公司孔莊煤礦，江蘇徐州221600：2．中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司，江蘇常州213015；3．山東科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，山東青島266590)中圖分類號：TP342+．3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B我國煤礦的煤炭多數(shù)使用箕斗來提升，為了確保提升過程的安全高效，必須對提升箕斗中的煤量進(jìn)行有效的控制。煤量過多可能導(dǎo)致提升機(jī)提不動，或者提升過程中箕斗下滑，發(fā)生事故；煤量過少則降低了提煤效率。主井井下設(shè)置
2、定量斗，其控制煤量的方法主要有定容和定重兩種方式，但由于提升的煤主要有煤、水甚至矸石等混合物，所以定容控制不可靠，采用定重控制的方式，不論提升物含有多少水或矸石，每次提升重量是限定的，能有效保證提升安全，只要通過合理設(shè)定提升重量，可充分發(fā)揮提升能力，有效保證提升效率。定量斗煤量稱重儀簡稱“稱重儀”，它采用液晶屏顯示裝卸載工況提升機(jī)動態(tài)模擬圖，并增加了定量斗空載、滿載和超載控制接點(diǎn)輸出信號，可與提升系統(tǒng)組成一套完善的定量斗定重自動裝卸載控制系統(tǒng)，可以有效地提高主井提升的自動化程度。l系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)以A謂9S52型單片機(jī)作為控制器，系統(tǒng)包括：設(shè)備開停傳感器、稱重傳感器、EEPROM數(shù)
3、據(jù)存儲電路、限位開關(guān)以及液晶屏等，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。工作原理是：首先設(shè)置系統(tǒng)的傳感器常數(shù)、稱重滿載設(shè)定值、空載設(shè)定值等，單片機(jī)收到設(shè)置數(shù)據(jù)后將其保存在存儲器中，可保證系統(tǒng)隨時(shí)開機(jī)，隨時(shí)調(diào)用設(shè)置數(shù)據(jù)，不需每次送電后都要初始化設(shè)置，稱重儀仍然依照先前保存好的設(shè)置值稱重、顯示、控制輸出。該稱重儀將兩定量斗中的煤重及各傳感器狀態(tài)實(shí)時(shí)接受并處理，并由液晶屏動態(tài)直觀顯示。J稱重傳感器卜_一顯示屏l設(shè)備開停傳感器卜_萱一空倉接點(diǎn)輸出l片限位開關(guān)卜_機(jī)一滿倉接點(diǎn)輸出llEEPRoM數(shù)據(jù)存儲電路卜_一超限接點(diǎn)輸出l2硬件電路設(shè)計(jì)1)電源電路圖1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)中傳感器和輸出控制端口電
4、壓為12V，控制器和其他模塊為5V電壓，而給系統(tǒng)提供的開關(guān)電源為12V，由于12V與5V電壓差比較大，而且系統(tǒng)輸出電流比較大，故選用7805型穩(wěn)壓芯片，這樣12V電壓經(jīng)過降壓電路，可以穩(wěn)定的輸出誤差范圍±4％的5V電壓。2)多路信號選通電路單片機(jī)需要接收多路傳感器輸入的信號，系統(tǒng)共有8個(gè)傳感器的8路信號輸入，故選用了cD4051型數(shù)字控制模擬開關(guān)控制輸入。cD4051型數(shù)字控制模擬開關(guān)具有較低的導(dǎo)通阻抗和截止漏電流，并具有3個(gè)輸入的3位地址碼A、B和c，輸入的任意一個(gè)組合可選擇8通道的任何一路開關(guān)。當(dāng)INH=l時(shí)，關(guān)閉所有的通道。系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)檢測信號，故CD405l的INH端口接
5、地。每隔ls，選通一路通道，接收其輸人信號。3)稱重傳感器電路稱重傳感器信號接收電路如圖2所示。選用稱重傳感器輸出的信號為頻率信號，其輸出頻率與傳感器所受壓力成正比。輸入信號經(jīng)濾波后輸入光電耦合器，經(jīng)光電耦合器4N25輸出可接人單片機(jī)的TTL電平。圖2稱重傳感器信號接收電路4)存儲電路稱重儀在工作過程中需要對設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行存儲，并要保證在斷電或復(fù)位后仍能繼續(xù)使用之前保存的各種數(shù)據(jù)而不需要重新設(shè)置，在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了串行EEPROM讀寫電路，它采用ATMEL公司的93C46，具有1KB的存儲容量讀寫方便。單片機(jī)把數(shù)據(jù)寫到EEPROM里面，上電的時(shí)候就可以把EEPROM里的數(shù)據(jù)讀出來繼續(xù)
6、使用。5)顯示屏通信電路采用北京迪文科技有限公司出產(chǎn)的K600+液晶屏，采用全雙工異步串口(UART)，串口模式為8N1模式。該液晶屏采用RS-232協(xié)議與單片機(jī)進(jìn)行通信。采用單電源電平轉(zhuǎn)換芯片MA)(232，可使用+5V單電源供電。如圖3所示，觸摸屏與控制器之間使用Rs-232通信的接口電路。+5Vcl
7、
8、C．+VCC知q。k廠1畸r■jf．一V+，16L，46L42U5(1，+V一1057)153V(1，一GND上80^1l14=4V≮D：×J、2I卜0UT┃80UTRrN(X232液晶屏通信電路2014年第3期煤礦機(jī)電·127·6)看門狗復(fù)位電路在單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中，處理器
9、如果受到來自外界電磁場的干擾，可能會造成程序的跑飛，陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行將被打斷，大大地影響了系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。使用二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器cD4060制作的看門狗電路可以非常有效地滿足需求，在死機(jī)或程序跑飛時(shí)復(fù)位控制器。3軟件設(shè)計(jì)1)軟件功能軟件設(shè)計(jì)主要是對各傳感器信號進(jìn)行接收處理并發(fā)送到液晶屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并對空載、滿載、超載三個(gè)接點(diǎn)進(jìn)行控制。稱重傳感器將重量數(shù)據(jù)傳輸給控制器，當(dāng)稱重儀測得重量小于空載設(shè)定值時(shí)，空載接點(diǎn)閉合；當(dāng)重量大于或等于滿載設(shè)定值時(shí)，滿載接點(diǎn)閉合；當(dāng)重量大
