杨立宏
摘 要：随着煤矿自动化程度的不断提高，矿用带式输送机的应用越来越普遍，矿用带式输送机的安全可靠运行是煤矿运煤系统正常运行的重要保障，对保证整个矿井的生产效率有着至关重要的作用。该文介绍一种新型矿用带式输送机综合保护装置，该装置采用ARM系列LPC2388和单片机MSP430双控制器设计，实现了数据采集处理、故障分析处理和数据显示功能的分离，显著提高了数据处理能力。
关键词：矿用带式输送机 综合保护装置 双控制器设计 功能分离 提高数据处理能力
中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）10（a）-0064-03
Abstract： With the continuous improvement of coal mine automation， the application of mine belt conveyor is more and more common. The safe and reliable operation of mine belt conveyor is an important guarantee for the normal operation of coal transportation system in coal mine， and plays a vital role in ensuring the production efficiency of the whole mine. This paper introduces a new type of mine belt conveyor comprehensive protection device. The device adopts arm series lpc2388 and MSP430 dual controller design， realizes the separation of data acquisition and processing， fault analysis and data display functions， and significantly improves the data processing ability.
Key Words： Belt conveyor; Integrated protection device; Double controller design; Functional separation; Improve data processing capacity
随着煤矿机械化程度的不断提高，使得帶式输送机的台数越来越多，对带式输送机综合保护装置的要求越来越高。现有煤矿井下使用的带式输送机保护装置基本上都采用单片机作为处理器，煤矿在逐年提升机械设备的自动化，单靠单片机去处理繁琐的数据、通信和故障保护，越来越难以及时处理故障和保护设备。为了克服上述现有技术的不足，该文介绍了一种基于双控制器的矿用带式输送机综合保护装置，实现了数据采集处理、故障分析处理和数据显示功能的分离，显著提高了数据处理能力。
1 系统工作原理
基于双控制器的矿用带式输送机综合保护装置，包括基于ARM LPC2388芯片和单片机MSP430芯片的双控制器，主控板采用的是LPC2388芯片，显示板采用的是MSP430芯片。基于双控制器的整个系统，具有数据采集、控制和保护、显示、通信等功能。所有传感器把检测到的矿用带式输送机跑偏、张力、温度、烟雾、煤位、撕裂、速度、急停、打滑和断带的各种信号均传送到LPC2388芯片，LPC2388芯片对采集到的数据分析处理，按照设定程序对采集值和预定值进行比较，当采集值超出正常范围，判定出现故障后，按照设定故障保护程序控制带式输送机，启动声光语言报警，并将故障信息通过通信电路传给单片机MSP430芯片，由单片机MSP430芯片控制液晶显示程序设定的参数、当时的工作状态和故障报警的种类，便于工作人员发现故障信息并及时处理，并把该数据经过通信电路上传给带式输送机控制分站。矿用带式输送机系统框图如图1所示。
2 硬件电路设计
矿用带式输送机硬件系统分为双CPU最小工作系统模块、本安电源模块、数据采集模块、按键模块、液晶显示模块、语音报警模块、实时时钟模块、通信模块等。
双CPU最小工作系统模块：该模块包括ARM和单片机最小系统，ARM采用LPC2388芯片，单片机采用MSP430芯片。
本安电源模块：由本安板输出12V的直流电压，AMS1117-5.0把12V电压转换为5V电压向一些需要5V的芯片供电，5V电压继续送到AMS1117-3.3转换为3.3V，供电给主控制芯片和其他的一些需要3.3V的芯片。极性电容220μF，10μF可以滤去电路里的纹波，电路里的高频杂波是靠0.1μF的小电容滤掉，加入电容起到滤波效果，大大提升了电源的供电质量。
数据采集模块：现场传感器检测到的信号分别是模拟信号和开关量信号。撕裂、打滑、断带等是模拟信号，必须通过A/D转换器转换成开关量信号才能传到单片机。LPC2388芯片内置8通道12位ADC，各参数均可以满足此次使用，该设计选用LPC2388芯片内部的ADC。温度、烟雾、速度等为开关量信号，经过光电隔离后即传到LPC2388芯片。由LPC2388芯片将采集信息与设定信息进行比较、判断，并根据编定的程序，控制各设备的运行。
按键模块：由4×4矩阵键盘组成，能够设置皮带机参数以及检查皮带机保存的故障记录。
液晶显示模块：采用汉字图形点阵液晶显示模块，能够显示8×4个16×16点阵的汉字和图形。
语音报警模块：采用语音芯片和音频功放电路，在录音和放音前设定好入口地址，如果判断出现故障，按照对应放音的入口地址，通过音频功放电路将放音送入扬声器，语音报警故障。
实时时钟模块：选择有源晶振，系统晶振输入端是XTAL1、XTAL2引脚，内部实时时钟晶振输入端是RCTX1、RCTX2引脚。通信模块：通信部分采用RS485通信，
RS485具有设计简单、控制方便、成本低廉等优点，通过RS485通信将现场各种数据传送到带式输送机控制分站。
3 软件设计
该设计分为ARM LPC2388芯片软件设计和单片机MSP430芯片软件设计。LPC2388芯片主要包括系统初始化、数据的采集、数据的处理、故障的保护、语音报警、通信处理、显示屏显示，LPC2388芯片流程图如图3所示。
单片机软件设计主要包括清屏、调用显示控制命令程序、调显示程序，如图4所示。
4 结语
该矿用带式输送机综合保护装置，装置采用双控制器设计，改善了带式输送机的运行情况，及时对现场环境数据进行采集、处理和通信，這样就能便于工作人员准确控制和保护带式输送机，提高了带式输送机的可靠性。该系统具有设计成本低、保护功能全面、操作方便等特点，有着显著的经济效益。
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