矿用风门位置传感器

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1、矿用风门位置传感器的设计 第 页 矿用风门位置传感器的系统设计矿用风门位置传感器的系统设计 摘摘 要：要：矿井通风系统中的一个重要组成部分。它属于通风构筑物（通 风构筑物包括风门、密封闭墙、主风井巷口的密闭装置及其它的通风 构筑物） 。由于风门有以上的作用和意义，实现矿用风门的自动化也就 显得势在必行。 关键词关键词：风门传感器，DSPIC33F，风门设计 Abstract:Abstract: The mine ventilation system is an important part. It belongs to the ventilation structures (ventilati

2、on structures, including throttle, tight, wall, the corner of the main air shaft sealingdevice and other ventilation structures). The throttle the role and significance, it appears imperative mining damper automation. Keywords:Keywords: throttle sensor, DSPIC33F, throttle design 矿用风门位置传感器的设计 第 页 目目

3、录录 1前言前言 .3 1.1通风系统概述.3 1.2国内外矿井风门的发展现状.4 1.3安全设施在矿区生产中的重要意义.7 1.3.1安全设施的设计基本原则.7 1.3.2安全生产监控系统结构.8 1.3.3安全生产监控系统原理.9 1.4风门位置传感器.10 1.5风门位置传感器典型产品介绍.10 2系统开发软硬件概述系统开发软硬件概述 .12 2.1矿用自动风门系统的组成及工作原理.12 2.1.1系统组成.12 2.1.2工作原理.13 2.2本次毕业设计的主要内容.15 2.3KEIL编译及调试软件简介 16 2.4DSPIC33F 简介18 3矿用自动风门的门体及传动系统设计矿用自

4、动风门的门体及传动系统设计 .22 3.1门体设计.22 3.2上下导轨设计.25 3.3传动系统的设计.26 3.3.1驱动系统的设计计算.26 3.3.2传动系统的设计计算.31 3.4张紧装置的设计.33 4自动风门的控制系统设计自动风门的控制系统设计 .34 4.1控制系统设计思路.34 4.1.1控制系统的组成.34 4.1.2DSPIC33F采用典型的计算机结构34 4.1.3系统的基本结构框图如下图.35 4.2控制系统的工作过程及流程图.38 4.2.1控制系统的工作过程.38 4.2.2控制系统工作流程图.39 5结束语及致谢结束语及致谢.- 1 - 6参考文献参考文献.-

5、1 - 矿用风门位置传感器的设计 第 页 1 1前言前言 1.1 通风系统概述通风系统概述 而根据矿井安全规程，可知矿井通风是必要的。地面的大气进入矿 井以后，在成分上会发生一系列的变化。这是因为煤和其它物质的氧 化、人的呼吸会使氧气减少和二洋化碳增加；井下煤和岩层中不断放 出沼气（CH4） 、二氧化碳等有害气体在生产过程中也要生成岩尘，煤 尘和炮烟等。其中瓦斯（沼气）和煤尘达到一定浓度遇火时就会引起 爆炸。此外，井下空气由于地热作用、人体和机械的散热，水分的蒸 发等原因，温度和湿度都会显著增加，造成不良的气候条件。因此， 对矿井必须进行通风。 矿井通风的任务：矿井通风的任务： 供给井下人员足

6、够的新鲜空气。 把有害的气体和矿尘稀释到安全浓度以下，并排出矿外。 保证井下有适宜的气候条件，以利于工人劳动和机器运转。 矿井通风工作，对于保证矿井安全生产，创造良好的气候条件，提高 劳动生产率，具有十分重要的意义。 此外，危及矿井安全的重要一项就是瓦斯爆炸。因此，必须采取必 要的措施来防止矿井中的 瓦斯爆炸。而瓦斯爆炸必须具备两个条件。 瓦斯浓度为 56%的混和气体和温度为摄氏 650750的火源来引爆。 矿用风门位置传感器的设计 第 页 为此，预防瓦斯爆炸必须从两个方面考虑。其中防止瓦斯积聚的措施 之一有加强通风。用足够的风量把瓦斯稀释到无害的程度。例如： 采用机械通风（在瓦斯矿井应采用抽

7、出式通风） 。 正确合理地计算与分配风量，使各采掘工作面，各巷道，各峒室都 供给足够的风量，既不使瓦斯超限又能创造良好的气候条件。 加强风扇管理和风筒的维护，防止漏风，避免循环风流。保证掘进 工作面有足够的新鲜风流，严禁用扩散通风。 正确的选择通风构筑物的位置，加强其维护与管理，防止矿内大量 漏风在瓦斯矿井中，回采工作面，回风巷道都要采用上行通风。 为此，矿井中必须建立比较完善的通风系统。其中矿井用风门就是 矿井通风系统中的一个重要组成部分。它属于通风构筑物（通风构筑 物包括风门、密封闭墙、主风井巷口的密闭装置及其它的通风构筑物） 。 由于风门有以上的作用和意义，实现矿用风门的自动化也就显得势

8、在 必行。 1.2 国内外矿井风门的发展现状国内外矿井风门的发展现状 ( (一一) )国内矿井风门的发展现状国内矿井风门的发展现状 风门是最主要的通风装置之一，风门安设在挡风墙上，为了能保持 该巷道的通行与运输。为了防止风流短路使矿井一部分的即定通风系 统遭到破坏，风门的数目不应少于两个；各风门间的距离应大于列车 矿用风门位置传感器的设计 第 页 的最大长度。如果巷道放设有铁轨，则必须设法防止经过门坎漏风。 连接入风井与排风井的巷道，应设置两个混凝土挡风墙或砖挡风墙， 每道挡风墙上应设两风门。 风门有木制的和铁制的。铁风门在重要的地方采用，例如，在入风 井排风井间的联络巷道里，该处空气压力很大

9、，且有发生短路的危险。 门板一般是用厚不小于 3mm 的钢板覆盖作门面。为了坚固门板上还要 装置角铁。门框处了严密，在门框边缘钉有毛毡或密封条。 目前我国矿井使用的木制风门的地点比较多。这种风门的优点是： 1) 结构坚固、不易损坏、使用年限为 1.52 年。 2) 漏风少。 3) 规格统一，可以在地面上做成成品在井下安装，并可反复使用。 4) 经济，其制造与维修费的总和较一般形式的风门低。 5) 井中，目前也常使用木材和铁板混合制成的风门。这种风门的使用 年限更长，其构造更加严密。 6) 由于矿井通风管理，向自动化方向发展，要求风门能自动关闭。尤 其是在井下运输频繁的地方，风门的自动化更显得重

10、要。 下面介绍几种典型的自动风门： 矿用风门位置传感器的设计 第 页 矿车撞杆式自动风门。 种自动风门一面是靠拉杆连动装置打开风 门的，另一面，则靠矿车撞击缓冲器而打开风门。此风门多用于轨道 上山和轨道下山中。 气阀式自动风门。 这种风门是靠压缩空气（或压力水）推动汽缸 活塞，活塞带动连杆；活塞的往复运动使风门开关，压缩空气（或压 力水）是靠矿车触动开关控制的。 电动自动风门。 这种自动风门的关闭是靠电动机传动件速装置来 完成的。电动机的启动和停止由设在轨道下面或巷道两侧的接触点来 控制。某些矿井利用光电继电器自动控制电动机开闭风门。当矿车 （或电机车）到达时，由于光电的作用，打开风门使矿车通

11、过。矿车 过后风门自动关闭。 ( (二二) )国外矿井风门的发展现状国外矿井风门的发展现状 国外的风门系统较我国起步早，发展成熟。早在八十年代，国外就 开始尝试了矿井风门的自动化研制。到九十年代，新型风门理论已相 当完备，其相应的风门产品已广泛的投入到了市场中。 下面介绍几种典型的自动风门： 矿车撞杆式自动风门。 种自动风门一面是靠拉杆连动装置打开风 门的，另一面，则靠矿车撞击缓冲器而打开风门。此风门多用于轨道 上山和轨道下山中。 矿用风门位置传感器的设计 第 页 气阀式自动风门。 这种风门是靠压缩空气（或压力水）推动汽缸 活塞，活塞带动连杆；活塞的往复运动使风门开关，压缩空气（或压 力水）是

12、靠矿车触动开关控制的。 电动自动风门。 这种自动风门的关闭是靠电动机传动件速装置来 完成的。电动机的启动和停止由设在轨道下面或巷道两侧的接触点来 控制。某些矿井利用光电继电器自动控制电动机开闭风门。当矿车 （或电机车）到达时，由于光电的作用，打开风门使矿车通过。矿车 过后风门自动关闭。 新兴的“PLC 风门” 。 进入 80 年代以来，随着大规模和超大规 模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以 16 位和少数 32 位微处理器 构成的微机化 PLC 得到了惊人的发展。与此同时，矿用风门系统也成 此东风，展开了长足的发展。直至目前而言，由于其出色的性假比及 稳定的工作性能， “PLC 风门”仍引领

13、着国外矿用风门的潮流。 1.3 安全设施在矿区生产中的重要意义安全设施在矿区生产中的重要意义 1.3.11.3.1 安全设施的设计基本原则安全设施的设计基本原则 1.开放性原则：设计的现场总线结构是开放性系统， 实现与未来设备的更多互连和互操作，且能方便地融 于煤炭管理局信息网络中。 2.先进性：煤矿监控系统应尽量采用先进技术产品 矿用风门位置传感器的设计 第 页 设备，只有采用先进技术设备，才能保证系统先进性。 3.可靠性：系统的可靠性是第一位的，在方案设计 中充分考虑系统的安全，依照安全国家标准采取安全 管理措施，保证监控系统安全可靠运行。 4.经济性：系统的经济性是一个重要因素，使系统

14、具有良好的性能价格比是共缆监控系统设计的一个重要 原则。 5 可扩展性：在系统需要扩展时，前端设备数量将灵 活增加，不改变系统的运行方式，以保证用户的投资安 全。 6.实用性：采用高科技手段，进行智能化设计，尽 量减少系统操作的复杂性，并做到系统工作稳定可靠， 维护简单；软件使用界面好用，完全达到智能化控制。 本设计选用的重庆煤炭科学研究院的 KJ90NA 型煤矿 安全生产监控系统都能达到以上标准。 1.3.21.3.2 安全生产监控系统结构安全生产监控系统结构 重庆煤炭科学研究院的 KJ90NA 型煤矿安全生产监控 系统由地面中心站、调制解调器、井下分站、井下电源、 各种矿用传感器和矿用机电

15、控制设备及 KJ90NA 型煤矿安 全生产监测软件组成。具体结构如下图： 矿用风门位置传感器的设计 第 页 1.3.31.3.3 安全生产监控系统原理安全生产监控系统原理 以煤矿安全生产监控系统为例，首先建立地面中心 站，中央控制主机由工控计算机组成，系统是按“主机 分站传感器”体系结构设计的，地面中心 站是整个系统的控制中心，安装在矿调度室中心机房。 井上下部分包括：KDF 型分站、各种安全生产监测传感器 和断电仪等，传感器对矿井各种安全、生产参数进行实 时监测和处理，并将安全生产参数及时传输到地面中心 站。各种数据由分站各中心站处理，并能按要求直接发 出声，光报警和断电控制信号。地面中心站

16、经过调制解 调器（MODEM）采用专用通讯电缆与井上下分站联结通讯。 地面主机处理数据并将处理后的数据通过地面网络发送 到各级领导办公室及各部门使用的多功能终端、多媒体 工作站。 地面监测设施：地面监测中心设在矿调度室，其内 矿用风门位置传感器的设计 第 页 分设有监控中心室、监测调试维修间、监控调度值班室。 监控中心室配备有工控机 2 台一用一备，联想电脑一台， 主要用做图形工作站。井下分站与地面中心站的数模转 换主要通过调制解调器（MODEM）装置进行。各种设施进 行了接地防雷，使用环境良好。监测调试维修间主要进 行一些分站、传感器的标校调试使用。监控中心通过网 络与矿长、总工、安全矿长、机电矿长、生产矿长办公 室相连以便及时了解掌握、管理指挥安全与生产。 1.4 风门位置传感器风门位置传感器 1）安设要求 矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门必须设置风门传感器。当两 道风门同时打开时，发出声光报警信号。 2）设置地点 井下所有双向风门和安全出口双向风门均设置风门开闭传感器。当两 道