專利名稱：基于單片機(jī)的煤礦乳化液泵站自動控制保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基于單片機(jī)MCU的煤礦采煤工作面乳化液泵站系統(tǒng)自動控制保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，煤礦采煤工作面乳化液泵站的操作普遍采用人工控制。操作人員需要完成泵站的啟停操作、乳化液泵曲軸箱溫度檢測、乳化液的配制、乳化液箱水位控制等操作過程。由于操作人員勞動強(qiáng)度大及操作人員操作水平的不同，容易造成乳化液泵吸空、乳化液配比不合理、燒壞乳化液泵曲軸箱等故障。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有煤礦采煤工作面乳化液泵站人工控制的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一套基于單片機(jī)MCU的煤礦乳化液泵站自動控制保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可滿足采煤工作面乳化液泵站的自動控制和保護(hù)要求，而且對采煤工作面乳化液泵站的安全運(yùn)行提供可靠保障。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到一套基于單片機(jī)的煤礦乳化液泵站自動控制保護(hù)系統(tǒng)，以設(shè)置在防爆控制箱內(nèi)的單片機(jī)作為主控器，由電機(jī)軟啟動器，壓力傳感器，溫度傳感器，液位傳感器，電磁閥，顯示屏通過接口電路連接到單片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是乳化液泵站由多臺乳化液泵M組成，所述的多臺乳化液泵均與電機(jī)軟啟動器相連，并由電機(jī)軟啟動器控制多臺乳化液泵中液泵的開啟數(shù)量。
其中，乳化液泵站由三臺乳化液泵組成，其中一臺為正常工作泵，一臺為增壓泵，一臺為備用泵，在乳化液泵站高壓出口處安裝有壓力傳感器。
乳化液泵曲軸箱內(nèi)安裝有溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器，乳化液泵的乳化液箱中安裝有液位傳感器。
防爆控制箱上設(shè)有自動/手動切換開關(guān)、手動控制按鈕和顯示屏。
整個(gè)乳化液泵站的控制由裝在防爆控制箱中的單片機(jī)(MCU)控制系統(tǒng)完成，MCU控制整個(gè)泵站系統(tǒng)的三臺乳化液泵，與MCU相連接的LED顯示屏實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)和工作參數(shù)的顯示，乳化液泵的啟停由操作員通過操作面板發(fā)出指令，由MCU控制與拖動電動機(jī)相連接的軟啟動器來啟動/停止乳化液泵。液位傳感器安裝在乳化液箱中，通過電纜與MCU電連接，自動控制乳化液箱水位在正常范圍內(nèi)。溫度傳感器固定在乳化液泵曲軸箱上通過電纜與MCU電連接，當(dāng)乳化液泵曲軸箱出現(xiàn)溫度超限時(shí)自動停止該泵的工作。潤滑油壓力傳感器安裝在泵乳化液泵曲軸箱壁上通過電纜與MCU電連接，當(dāng)潤滑油壓力下降超過壓力下限時(shí)自動停止該泵的工作。潤滑油液位傳感器安裝在乳化液泵曲軸箱內(nèi)，通過電纜與MCU電連接，當(dāng)潤滑油液位下降超過下限時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示添加滑油。工作面信號供電出現(xiàn)中斷時(shí)，自動控制乳化液泵站停止工作，以保證工作人員安全。
本實(shí)用新型的有益效果是，可以實(shí)現(xiàn)采煤工作面乳化液泵站的全自動控制，保障采煤工作面乳化液泵站的安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)框圖。
圖2是本實(shí)用新型主回路控制圖。
圖3是本實(shí)用新型MCU控制結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本實(shí)用新型MCU級聯(lián)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
整個(gè)系統(tǒng)分為主機(jī)控制和乳化液箱控制兩部分主機(jī)控制的控制分為自動、手動和檢修狀態(tài)。自動狀態(tài)下3臺泵的控制完全由MCU進(jìn)行控制，手動狀態(tài)下由操作員通過相應(yīng)的按鈕控制控制泵站，檢修狀態(tài)下乳化液泵站不能啟動。
乳化液泵的拖動電機(jī)啟動和停車通過軟啟動實(shí)現(xiàn)，以減小對電網(wǎng)的沖擊和節(jié)省電能。
根據(jù)乳化液泵站功能，整個(gè)乳化液泵站系統(tǒng)中，有一臺乳化液泵始終處于正常工作狀態(tài)，一臺乳化液泵在系統(tǒng)出口壓力不足時(shí)作為補(bǔ)充，一臺乳化液泵作為系統(tǒng)的備用泵，在有泵發(fā)生故障時(shí)投入運(yùn)行，保證系統(tǒng)正常工作。
在自動工作狀態(tài)下，在操作面板上按下“ON”按鈕，1#泵啟動，間隔一定時(shí)間，泵進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)為工作面輸送乳化液。當(dāng)工作面用液量增大，壓力傳感器檢測到系統(tǒng)口壓力小于設(shè)定時(shí)，MCU啟動2#泵給系統(tǒng)增壓。當(dāng)工作面用液量減小，系統(tǒng)壓力升高超出正常工作范圍時(shí)，MCU停止2#泵工作，且打開卸載管路的電磁閥，使乳化液回流到乳化液箱以便減壓。3#泵為備用泵，當(dāng)1#泵或2#泵出現(xiàn)故障時(shí)，MCU控制3#泵自動啟動保證系統(tǒng)正常工作。
另外為了保證3臺泵的使用壽命及減小檢修量，控制系統(tǒng)在每次啟動泵站時(shí)在3臺泵中輪換啟動。如泵站第一次啟動時(shí)，1#泵首先啟動，2#泵作為增壓用泵，3#泵為備用泵。在泵站停止運(yùn)行后再次啟動時(shí)，控制系統(tǒng)會選擇2#泵首先啟動，3#泵作為增壓用泵，1#泵為備用泵。
對泵的保護(hù)控制主要是對泵冷卻潤滑油油溫、油位、油壓的檢測，若溫度傳感器檢測到泵的溫度升高到一定值，系統(tǒng)將發(fā)出聲光報(bào)警，并提示檢修；當(dāng)溫度繼續(xù)升高，達(dá)到極限時(shí)，MCU會停止泵站工作，以保證泵本身不產(chǎn)生機(jī)械損傷。同樣的，對冷卻潤滑油的油位和油壓的檢測，在低限時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提示進(jìn)行檢修，在高限時(shí)停止泵站工作，保護(hù)設(shè)備。
對于乳化液箱的控制，乳化液箱中的液位設(shè)置3個(gè)閾值，分別為高位、低位和低極限位。當(dāng)液位傳感器檢測到乳化液箱液位低于低位值時(shí)，MCU控制電磁閥打開，高壓水經(jīng)過噴射配比泵與油混合，配制乳化液，補(bǔ)充到乳化液箱。當(dāng)乳液位上升到高位值時(shí)，MCU電磁閥關(guān)閉，停止配液。在配液或管路部分出現(xiàn)故障，不能正常補(bǔ)充乳化液時(shí)，如果乳化液箱液位低于低極限值時(shí)，自動停止泵站工作，保護(hù)泵的設(shè)備安全。
圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)框圖主控制器芯片為PHILIPS的P87LPC768單片機(jī)，其中三片MCU分別負(fù)責(zé)三臺乳化液泵的運(yùn)行和數(shù)據(jù)采集，一片MCU作為整個(gè)系統(tǒng)的主體控制。施耐德ATS48軟啟動器用于啟動/停止泵的拖動電機(jī)，三臺泵實(shí)用一臺軟啟動器，ATS48和MCU控制系統(tǒng)通過電纜電連接。安裝在泵高壓出口的壓力變送器通過電纜與MCU電連接，用于本實(shí)用新型系統(tǒng)的檢測出口壓力，供MCU判斷實(shí)用泵的臺數(shù)。安裝在泵體上的溫度傳感器Pt100熱電阻，壓力變送器，液位傳感器于MCU電連接，用于泵體冷卻潤滑系統(tǒng)檢測的狀況，以保護(hù)設(shè)備。
安裝在乳化液箱上的西門子SITRANS LR 300液位傳感器，與MCU電連接，用于乳化液箱的液位檢測，供MCU決定何時(shí)開始配液補(bǔ)液。
圖2為本實(shí)用新型主回路控制圖泵站啟動時(shí)，在操作面板上按下“ON”按鈕，經(jīng)MCU延時(shí)后，輸出一個(gè)500ms的脈沖啟動信號給AST48的“RUN”端，軟啟動器被允許啟動，AST48內(nèi)部繼電器R1吸合，1#泵的主接觸器KM11吸合，ATS48按照設(shè)置的啟動時(shí)間啟動；啟動結(jié)束后，ATS48內(nèi)部繼電器R2吸合，1#泵的旁路接觸器KM12吸合，此時(shí)KM11和KM12同時(shí)吸合；在較短的一段時(shí)間內(nèi)，R2在R1后釋放，KM11釋放，泵繼續(xù)由KM12供電，完成整個(gè)啟動過程，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。同理可以啟動2#和3#泵。
泵站停止時(shí)，在操作面板上按下“OFF”按鈕，經(jīng)MCU延時(shí)后，輸出一個(gè)500ms的脈沖信號給ATS48的L13端，軟啟動器級聯(lián)控制被激活，ATS48內(nèi)部繼電器R1、R2吸合，于是主接觸器KM11吸合，ATS48與正在運(yùn)行的電機(jī)接上；L13脈沖信號下降沿經(jīng)MCU延時(shí)后，輸出一個(gè)500ms的負(fù)脈沖信號給ATS48的STOP端，ATS48的內(nèi)部繼電器R2斷開，于是旁路接觸器KM12斷開，ATS48軟啟動器按已設(shè)置的停止時(shí)間使泵停車，停車完成后，ATS48內(nèi)部繼電器R1斷開，于是主接觸器KM11斷開，完成整個(gè)停車過程。同理可以停止2#和3#泵。
權(quán)利要求1.一套基于單片機(jī)的煤礦乳化液泵站自動控制保護(hù)系統(tǒng)，以設(shè)置在防爆控制箱內(nèi)的單片機(jī)作為主控器，由電機(jī)軟啟動器，壓力傳感器，溫度傳感器，液位傳感器，電磁閥，顯示屏通過接口電路連接到單片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是乳化液泵站由多臺乳化液泵組成，所述的多臺乳化液泵均與電機(jī)軟啟動器相連，并由電機(jī)軟啟動器控制多臺乳化液泵中液泵的開啟數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的煤礦乳化液泵站自動控制保護(hù)系統(tǒng)，其特征是乳化液泵站由三臺乳化液泵組成，其中一臺為正常工作泵，一臺為增壓泵，一臺為備用泵，在乳化液泵站高壓出口處安裝有壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的煤礦乳化液泵站自動控制保護(hù)系統(tǒng)，其特征是乳化液泵曲軸箱內(nèi)安裝有溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器，乳化液泵的乳化液箱中安裝有液位傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的煤礦乳化液泵站自動控制保護(hù)系統(tǒng)，其特征是防爆控制箱上設(shè)有自動/手動切換開關(guān)、手動控制按鈕和顯示屏。
專利摘要本實(shí)用新型涉及基于單片機(jī)的煤礦乳化液泵站自動控制保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以設(shè)置在防爆控制箱內(nèi)的單片機(jī)作為主控器，電機(jī)軟啟動器，壓力傳感器，溫度傳感器，液位傳感器，電磁閥，LED顯示屏通過接口電路連接到單片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是乳化液泵站由多臺乳化液泵組成，所述的多臺乳化液泵均與電機(jī)軟啟動器相連，并由電機(jī)軟啟動器控制多臺乳化液泵中液泵的開啟數(shù)量，乳化液泵曲軸箱內(nèi)上安裝有溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器，乳化液泵的乳化液箱中安裝有液位傳感器，且防爆控制箱設(shè)有LED顯示屏。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)采煤工作面乳化液泵站的全自動控制，保障采煤工作面乳化液泵站的安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號E21B44/00GK2911755SQ200620070020
公開日2007年6月13日 申請日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者張廣明, 唐桂忠, 李澄 申請人:南京工業(yè)大學(xué)