提升机闸瓦在线监测系统的应用
山西新富升自动化工程有限公司张清正
摘要
本文主要介绍了实时监测提升机闸瓦间隙、闸盘温度、闸盘偏摆、弹簧压力等数据的原理及特点，其性能可靠、画面直观、检测精确高等优点，克服了传统人工检测的弊端，更好的实现《煤矿安全规程》的相关规定要求。
关键词：闸瓦数据、在线实时监测；
一、引言
提升机是煤矿安全生产的重要设备之一，其中闸间隙是衡量制动系统能否安全、可靠工作的关键参数，决定提升机的制动性能。
《煤矿安全规程》中做了明确的规定：“盘式制动闸的闸瓦与制动盘之前的间隙应不大于2mm”。
而间接影响闸间隙的有闸盘温度、闸盘偏摆、碟形弹簧的疲劳程度等因素。
目前，国内大部分矿山采用传统的手工测量方法，对其主要参数不能及时地获取或监测到的数据精度低，很难对设备状况做到准确把握，这势必为生产安全留下隐患。
提升机闸瓦在线监测系统可以实时监测每副闸瓦间隙、闸盘的温度、闸盘偏摆、蝶形弹簧压力数据，维护人员只需查看监控画面各传感器实时显示值便可以判断设备状态，当系统局部发生异常情况时，监控系统能够及时报警提示，这很大程度上避免了异常情况的进一步扩大，保障了设备的运行安全。
二、系统原理结构、性能及特点
2.1、系统原理结构
系统由信号采集部分、信号处理部分、数据分析处理部分三部分构成，如下图所示。
2.2、性能及特点
2.2.1、信号采集部分主要由高精度非接触闸间隙传感器、闸盘偏摆传感器、闸盘红外温度传感器和蝶簧压力传感器组成，通过传感器将采集的数据转换为0-20mA/4-20mA模拟量信号与信号处理部分的模拟量测量模块连接。
①、非接触式闸盘偏摆、闸间隙传感器技术规范：
额定检测距离Sn：1-7mm ；标准检测体：铁；
工作电压U：15-30VDC；空载电流：≤10mA；
重复精度：≤2%；响应频率：200Hz；
电流输出：0-20mA；负载电阻：≤500Ω；
温度范围：-10-70℃；温度误差：±5%；
线性误差：±3%；防护等级：IP67；
感应面材料：耐热ABS；
附实物图片：
②、闸盘红外温度传感器技术规范：
测温范围：0-300℃；环境温度：-10-70℃；
储存温度：-20-100℃；响应时间:300ms；
距离系数：8:1；电源： 24VDC；
信号输出：标准4-20mA；尺寸：M18mm×96mm(L)
附实物图片：
③、蝶簧压力传感器技术规范：
额定载荷: 2.5t/4t/5t /10t；输出信号: 4—20mA；非线性: ≤0.1 %F.S；滞后误差:≤0.1%F.S；
重复性误差:≤0.1%F.S；零点输出:≤0.05%F.S；
工作电压: 24VDC；使用温度范围:-30—+60℃；
绝缘电阻:大于2000 MΩ；安全过载:150%；
附实物图片：
2.2.2、信号处理部分主要由山东力创科技有限公司EDA90系列模拟量测量模块和继电器模块组成，将采集的数据通过模块RS-485接口将模拟量0-20mA/4-20mA与数据分析处理部分的工控机及组态软件进行通讯，减少了现场的连接电缆。
模拟量测量模块功能特点：
①、输入信号：电流0-20mA或4～20mA及0～10V电压；
处理：16位A/D采样；采样速率: 3000次采样/S。
输出真有效值；
测量周期：每通道0.1秒，12通道循环测量；
过载能力：1.2倍量程可正确测量；过载 3倍量程输入1s不损坏；
隔离：信号输入与通讯接口输出之间隔离，隔离电压1000V DC；A/T、B/R、VCC、GND为输出端，与GND端共地；12路信号输入共地端为AGND端子；电流通道：输入阻抗 110Ω；电压通道：输入阻抗 > 100KΩ。
②、通讯输出：接口：RS-485接口，二线制，±15KV ESD保护；或RS-232接口，±2KV ESD保护；
协议：MODBUS-RTU、ASCII码、十六进制LC-02协议3种；
速率：1200、2400、4800、9600、19200 Bps ,可软件设定；
模块地址：00～FFH可软件设定。
③、测量精度：电流、电压：0.2级或更高。
④、模块电源：+ 8～30V DC；功耗：典型电流消耗为15 mA。
⑤、工作环境：工作温度：-20℃～+70℃；相对湿度：5%～95%不结露；继电器模块功能特点：
①、开关量输入/开关量输出：采用无源空触点输入或逻辑电平0：0～
+0.5V或短接，逻辑电平1：+3V～+30V或开路，输入信号与电源地隔离，隔离电压1000VDC；继电器输出，常开2触点及常开常闭3触点。
输出触点容量为8A 125VAC（5A 250VAC 5A 30VDC）；
③、通讯接口：接口：RS-485接口,二线制 , ±15KV ESD保护；
协议：双协议，ACSII码格式与LC-02十六进制格式；
速率：1200、2400、4800、9600、19200 Bps可软件设定；
模块地址：00～FF可软件设定。
④、模块电源: +8～30V DC *最大功耗：＜1.5W，典型功耗＜0.3W。
⑤、工作环境：工作温度：-20℃～+70℃；相对湿度：5%～95%不结露；附实物图片：
2.2.3、数据分析处理部分由嵌入式研华工控机和17寸触摸显示器及
MGCS6.2开发版组态软件组成，将所有的模拟量信号通过RS-485接口与工控机进行通讯，使用组态软件内部进行数据分析、运算处理、软件编程，最后通过显示器直观显示每副闸瓦间隙、闸盘温度、闸盘偏摆、弹簧压力等实时数据、曲线及故障报警，同时具有数据记录、故障报警记录及打印功能。
附组态软件画面：
三、结语
随着计算机及现代通讯技术的发展，提升机控制技术也将步入一个新的时代。
本系统采用了高精度非接触位移传感器和应变式压力传感器对提升机的闸瓦间隙、压力及相关数据进行采集，通过模块RS-485接口与工控
机和MCGS组态软件连接，将数据集中分析、运算处理，软件编程，使用液晶显示器进行实时显示，实现了闸间隙的自动控制，保证了提升机的运行的安全性、可靠性。
参考文献
1、《煤矿安全规程》。
2、《计算机控制技术》清华大学出版社。
3、《传感器原理与应用》北京理工大学出版社。
4、《模块说明书》山东力创科技有限公司。