基于ARM的提升机载荷监测系统研究

发布时间：2020-06-02 17:02

【摘要】：过卷、卡罐、断绳等是影响提升运行安全的主要事故,超载是诱发上述事故的重要原因之一,《煤炭安全规程》对提升超载提出了相关要求。目前装载阶段难以准确、快速的获取载重量,提升阶段钢丝绳张力获取理论仍丞待研究,同时对硬件处理能力亦提出了较高要求。现有载荷监测装置下位机处理能力较小,大部分处理功能都是在上位机上所实现的,导致采集数据量多、处理数据量少,载荷算法实现、系统时效性、保密性等问题都丞待待解决。因此本文结合ARM处理器芯片对载荷监测系统进行了较为系统的研究,以提高载荷数据获取的稳定性、准确性、实时性、保密性为目标,以系统动态特性分析为理论基础,以硬件设计、软件设计、算法研究为手段,完成对基于ARM的提升机载荷监测系统的研究。首先,对快速、准确获取动态载荷方法进行了研究。建立了装载与提升运行阶段模型,采用Matlab进行模型求解与函数拟合,分析了装载阶段载荷信号组成成分,提出了装载阶段载重量快速、准确的获取方法。并提出了提升运行阶段钢丝绳张力的变化特性,和准确获取张力的方法。其次,对监测系统的软硬件进行了设计。构建了以ARM处理器为核心的硬件系统,系统包括下位机采集发送装置、信号接收装置、上位工控机三个部分,对所涉及的模拟量隔离变送电路、数字量隔离电路等进行了设计,对无线通讯元件进行了选型,对影响稳定性的电源部分进行了分析。在软件方面设计了下位机软件、上位机软件,提高了系统的实时性和保密性。最后,对信号采集处理进行了验证。搭建了模拟量隔离变送电路测试实验平台,对模拟量隔离变送电路线性度进行了实验,对提升运行阶段模型进行了adams仿真验证,并对现场实验数据进行了分析,结果表明本研究的装载量和钢丝绳张力获取算法可行。
【图文】：

原理图,滚轮法,原理图

1 绪论会影响提升机的运行的连贯性。通过查阅相关文献目前主要采用的静态波法[16]、三滚轮法[17]、压轮-力转换法[18]、标记法[19]、flex-cable 法、弯以下针对研究相对较多的前四种方法进行详细的分析。波法的基本原理是利用冲击力垂直打击钢丝绳产生的横向振动波的周期张力[21]。具有技术简单，可以通过测量得到频率直接换算钢丝绳张力环利用等优点。然而存在难以实现在线监测、测量精度差等问题[22,23]。振波法的基础上，太原理工大学杜帆、杨兆建等人，对非正弦振动的振关的研究。并在绳长 476 米，载重 5338.13 千克的情况下，测试误差为%[24]。该方法在深井中的应用、以及测量精度、实时监测等方面都亟待滚轮法采用三个滚轮对钢丝绳施加横向夹持力，，钢丝绳的拉力会使中间产生位移量，根据钢丝绳拉力和横向力、位移量间的关系可实现对载荷滚轮法原理图如图 1-1 所示，将检测位置上的３个轮与钢丝绳被测表面定的横向力使钢丝绳产生类似于三点弯曲的局部变形。

转换法,压轮

图 1-2 压轮—力电转换法Figure 1-2 Press-electromechanical Conversion Method般应用于调节钢丝绳中的张力不平衡，该方法不需要测力半径差及其引起的张力差，属间接测量方法[31]。一般的标高差的方式实现，但钢绳上的标高差，不仅与钢绳的刚度大小、摩擦轮直径等很多因素有关，很难判断该方法的测定半径差引起的绳间张力差，而不能测量绳长差引起的绳间免绳长差的干扰，通常在使用该方法之前，必须先调绳，周期，且难以一次调整成功，不方便在现场使用[32]。青岛记法对摩擦提升机钢丝绳张力检测进行了相关研究，建立差和绳槽半径差的数学模型，理论上提供了一种用于摩擦动态监测方法[33]。同时开发设计了动态磁标记系统的硬件件系统，从而在提升过程中，可实现实时动态张力差的监方法在实时监测过程中由于励磁方式较为复杂、时间较长
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD534

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