基于EPA的带式输送机故障监控系统设计

牟学鹏

(承德石油高等专科学校计算机与信息工程系，河北承德 067000)

基于EPA的带式输送机故障监控系统设计

牟学鹏

(承德石油高等专科学校计算机与信息工程系，河北承德 067000)

针对目前煤矿带式输送机故障监控系统的发展趋势，提出了一种基于EPA实时以太网技术的带式输送机故障监控系统，该系统对矿井下带式输送机进行实时监控，对各种故障第一时间进行报警，有效提高了带式输送机运行的稳定性与安全性。

煤矿;带式输送机;EPA

带式输送机是煤矿井下广泛使用的一种连续性的煤炭运输设备，是现代煤矿煤炭运输系统的中枢。带式输送机能否稳定、安全的运行直接决定了煤矿的煤炭产量。带式输送机运行过程中可能出现的打滑、跑偏、堆煤和断带等故障，如不及时处理，将进一步造成损失，影响生产。基于EPA的带式输送机故障监控系统是一种基于EPA实时以太网技术实现的计算机智能故障监测系统，用于对井下煤炭运输系统中的带式输送机的运行情况的实时监测，第一时间获取输送机故障的类型与位置，以直观的动画形式显示。在实际的应用中，该系统实时性好、可靠性高，有效减少人力资源投入，提高了带式输送机运行的稳定性与安全性，在现代煤矿企业具有良好的推广前景。

1 带式输送机故障监控系统控制层构成

带式输送机故障监控系统的控制层由控制器、各种传感器和执行机构等设备构成，负责对带式输送机运行情况进行实时数据采集，对上位机的命令利用各种执行机构执行对应的操作，完成对数据的采集和信息的传递。带式输送机四种常见故障判断如下。

1.1 打滑故障

带式输送机的打滑保护由安装在滚筒上的测速传感器及启动信号共同实现，主要原理是当启动信号有效后10 s，打滑保护开始工作，此时从动滚筒若出现连续不运转达到或超过特定的时间后，监控计算机诊断发生了打滑故障，开始出现报警信号。

1.2 堆煤故障

带式输送机是否发生堆煤故障主要通过煤位传感器采集信号，煤位传感器由外壳及内部放大电路、基准电路等构成，安装于皮带机头或煤仓落煤处的附近。当发生堆煤时，煤接触到传感器的信号端，主机发出报警信号并关闭主拖动电机电源。

1.3 断带故障

断带故障主要依靠张力传感器完成诊断，当断带故障发生时，皮带张力值骤减，如果获取的皮带张力值低于200 kg时，计算机诊断为发生断带故障，立即给出报警信号并关闭主拖动电机电源，避免故障影响的进一步扩大。

1.4 跑偏故障

跑偏故障是指带式输送机运转过程中输送带中心线偏离输送机中心线的现象。跑偏故障诊断是由安装于皮带机两侧的若干只串联传感器等完成。当其中一只发生跑偏，计算机监测到后发出报警信号，可以实现第一时间的校正。

2 基于EPA实时以太网的通信网络

目前随着煤矿企业的信息化与自动化程度日益提高，各类系统中需要传输的各类数据与控制信息也日趋复杂，系统总线所负担的工作也越来越重，传统RS485或FSK总线的传输能力已经捉襟见肘。为了解决这样的问题，本系统采用EPA(Ethernet for Plant Automation)实时以太网作为通信网络，保证数据稳定、实时传输。EPA是一种全新的适用于工业现场设备的开放性实时以太网标准，EPA技术将控制现场划分为若干个控制区域，每个区域通过一个EPA网桥互相分隔，将本区域内设备间的通信流量限制在本区域内，不同控制区域间的通信由EPA网桥进行转发，由此避免了碰撞，保证了EPA设备间通信的确定性和实时性。

EPA技术的另一个优点是可以实现煤矿企业从现场设备层到上面的控制层、管理层的通信网络平台的统一，利用EPA标准可以实现传统集散控制系统与基于EPA的现场总线控制系统之间的信息无缝集成，使得现场设备中的信息能够无缝地传递到控制层和企业管理层系统，实现煤矿企业高效智能化管理。基于EPA的输送机监控系统网络模型如图1所示。

3 上位机监控软件的设计

3.1 通信方式的设计

由于井下都是多台带式输送机协同工作，运输煤炭，所以带式输送机监控系统需要同时监控多台带式输送机的运转情况，是一种一对多的通信方式，为保证上下通信协调顺畅，减少冲突，本系统采用上位机循环向下发送包括下位机编号在内的点名数据，只有接受到点名数据的下位机才有权上传自身的数据，这样避免了多台下位机无序上传数据时产生冲突的现象，保证了通信的稳定。

3.2 协议设计

根据上位机实际需要获取的信息，设计上传的数据为5个字节，主要包括起始位，带式输送机编号，4类故障信息，输送机的启、停运行状态，校验和信息，具体5个字节的协议设计如表1。

表1 上位数据5个字节的协议

第3个字节数据表示4种不同的故障信息，具体协议设计如表2。

表2 第3个字节数据表示的故障信息

3.3 核心代码实现

程序设计方面，使用MSComm串行通信控件，以事件驱动的方式捕捉上传的数据。MSComm控件提供了功能完善的串口数据接收和发送功能，在VB、VC等均可使用。以VB语言为例，判断四种故障的核心代码如下:

4 结语

根据目前煤矿带式输送机监控系统的发展趋势，提出了一种基于EPA实时以太网的带式输送机故障监控系统的网络模型与实现方法，该系统完成了带式输送机运转情况的实时监控与故障的实时报警处理，可以有效提高带式输送机运转的稳定性与安全性，提高生产效率，在各类煤矿企业具有良好的推广前景。

［1］ 谢昊飞，郭黎明，王平.EPA通信卡数据掉电保护的研究与实现［J］.自动化与仪表，2010(5):14－17.

［2］ 王冬梅.基于PLC和智能传感模块的矿井安全参数监测系统［J］.矿山机械，2010(18):67－70.

［3］ 成建生，杨帅，薛岚等 基于LonWorks技术矿山生产监控系统的设计［J］.矿业安全与环保，2010(5):34－37.

［4］ 郑晓亮，祝龙记.煤矿胶带输送机智能控制保护系统［J］.煤矿机械，2008(2):123－125.

Design of Belt Conveyer’s Fault Monitoring System Based on EPA Technology

MU Xue-peng
(Department of Computer and Information Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

According to the future of the belt conveyer’s fault monitoring system in colliery.A new kind of monitoring system is proposed based on EPA.This system can be available for real monitor and control of the conveyer on ground.If an error appears，the system will alarm immediately to strengthen the stability and safety of the belt conveyer.

colliery;belt conveyer;EPA

TE254

B

1008-9446(2011)02-0046-03

承德市科研项目(煤矿带式输送机故障监控软件系统):201021136。

2011-05-10

牟学鹏(1979－)，男，辽宁营口人，承德石油高等专科学校计算机与信息工程系讲师，从事计算机控制专业教学工作。