基于DSP芯片TMS320F2812的帶式輸送機多路溫度檢測

　　帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續運輸設備，與其他運輸設備(如機車(chē)類(lèi))相比，具有輸送距離長(cháng)、運量大、連續輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運行可靠，易于實(shí)現自動(dòng)化和集中化控制，尤其對高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機已成為煤炭開(kāi)采機電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設備。由于煤礦井下環(huán)境惡劣，帶式輸送機設備易損壞，一旦輸送帶與滾筒之間發(fā)生打滑及輸送帶溫度升高會(huì )嚴重威脅井下人員生命安全，目前國內對輸送帶溫度精確檢測問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好解決。

　　隨著(zhù)DSP芯片技術(shù)與新型非接觸式紅外溫度傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展以及總線(xiàn)控制系統(FCS)逐漸取代傳統集散控制系統(DCS)為設計一種新型井下帶式輸送機溫度檢測系統提供了可能。本系統采用TMS320F2812作為信號采集和處理的核心，外接CAN收發(fā)器TJAl050。當溫度傳感器檢測到滾筒溫度過(guò)高時(shí)，DSP2812對溫度信號進(jìn)行處理并通過(guò)CAN總線(xiàn)傳輸給遠程監控站，現場(chǎng)子站PLC降低輸送機轉速同時(shí)打開(kāi)噴淋系統降低輸送帶溫度。

　　1 系統的硬件結構

　　1．1 系統結構組成

　　帶式輸送機多路溫度檢測系統結構示意圖示于圖1。

　　1．2 核心控制器TMS320F2812

　　TMS320F2812是TI公司生產(chǎn)的32位DSP芯片，是目前控制領(lǐng)域最高性能的處理器，精度高、速度快，特別適用于需要大批量處理數據的測控場(chǎng)合。 DSP2812內置快速A／D轉換器、增強的CAN模塊、事件管理器、正交編碼電路接口等外設。特別適用于井下復雜電磁環(huán)境的使用。DSP2812外設接口示意圖如圖2所示。

　　DSP2812芯片內部集成了32位完全功能的CAN控制器eCAN控制器模塊。當采用DSP2812處理器作為CAN總線(xiàn)的智能節點(diǎn)時(shí)，只要在CAN總線(xiàn)與處理器之間增加CAN收發(fā)器即可接入網(wǎng)絡(luò )。

　　DSP2812芯片內部還集成了一個(gè)12位帶流水線(xiàn)的模數轉換器(ADC)模塊。ADC模塊共有16個(gè)通道，可配置為兩個(gè)獨立的8通道模塊，分別服務(wù)于事件管理器A和B，也可級聯(lián)構成一個(gè)16通道模塊。ADC模塊可以對采樣序列進(jìn)行自動(dòng)排序，每當ADC模塊收到開(kāi)始轉換請求能夠自動(dòng)完成多路轉換，此外也可以對同一通道進(jìn)行多次采樣，可以有效提高轉換的精度。當發(fā)現某一探測區域溫度異常時(shí)調整設置即可對該區域進(jìn)行連續監測。

　　1．3 紅外熱電偶溫度傳感器

　　由實(shí)驗可知當帶式輸送機滾筒打滑40min后輸送帶溫度可達到300℃左右，此時(shí)溫度已接近輸送帶燃點(diǎn)，輸送帶開(kāi)始冒煙。由于輸送帶滾筒是一個(gè)滾動(dòng)的機構，所以必須使用非接觸式溫度傳感器探測其溫度。目前國內常見(jiàn)的非接觸式帶式輸送機溫度傳感器主要有：a．電磁感應式傳感器，滾筒溫度改變引起測溫元件阻值改變，此方法測溫準確，抗干擾性強但反應速度慢，設備結構復雜，不適用于井下安裝調試。b．熱電阻式傳感器，將集成式溫度元件澆注在鐵殼內貼近滾筒安放。此方法安裝簡(jiǎn)便，但反應時(shí)間長(cháng)，也無(wú)法準確探測滾筒表面溫度。c．熱釋電式傳感器，在熱電元件受熱時(shí)由于晶體受熱引起晶體自發(fā)極化反應從而得到電壓信號。此方法對可以對溫度變化做出反應，但設備結構復雜，易損壞，也不適用于煤礦井下環(huán)境。

　　本系統選用西安永泰公司C-50-B-1型低溫紅外熱電偶探頭。此種傳感器既具有傳統熱電偶傳感器結構簡(jiǎn)單、制造方便、測溫范圍寬、準確度高、信號易于遠傳的優(yōu)點(diǎn)，又實(shí)現非接觸式測溫，具有抗干擾能力強、便于安裝的特點(diǎn)。C-50-B-l型低溫紅外熱電偶探頭具有0～300℃的測溫范圍，分辨率可達 O．1℃，響應時(shí)間200ms，以0～5V標準信號輸出，便于DSPADC模塊采集。由于目前礦用帶式輸送機皮帶寬帶大多在l～1．4m，且紅外溫度探頭距離系數為16：l，為防止漏檢漏報，采用八路溫度傳感器同時(shí)采樣，保證了對滾筒溫度的均勻測量。當某一測溫區域內溫度超過(guò)報警閾值時(shí)即發(fā)出報警信號。滾筒溫度探測示意圖如圖3所示。

　　1．4 CAN現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統

　　現場(chǎng)總線(xiàn)系統(FCS)相比傳統的DCS系統具有系統結構簡(jiǎn)單、抗干擾能力強、節省連接電纜與維護費用的特點(diǎn)。作為生產(chǎn)現場(chǎng)最前端的現場(chǎng)總線(xiàn)可以支持雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纜等連線(xiàn)，具有較強的抗干擾性，可以滿(mǎn)足本征防爆安全要求，特別適合在井下使用。CAN總線(xiàn)作為一種實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)最大通信距離可達10km，最大可達通信碼速1Mb／s，最多可連接110個(gè)設備，具有極高的可靠性、實(shí)時(shí)性，特別適合工業(yè)現場(chǎng)監控設備互連。CAN總線(xiàn)數據協(xié)議已經(jīng)集中到各種芯片中，由于DSP2812芯片已經(jīng)集成了CAN控制器，只要在芯片與CAN總線(xiàn)之間增加高速CAN收發(fā)器TJAl050。DSP2812與 TJAl050的連接如圖4所示。

　　2 系統軟件設計

　　系統主站主要完成遠程監控與數據存儲、打印、顯示，與下位機通訊顯示輸送機溫度，轉送，故障報警等功能?，F場(chǎng)DSP程序主要包括兩部分功能：溫度檢測 ADC轉換與CAN總線(xiàn)通信。DSP2812溫度采集與傳輸流程圖如圖5所示。CAN總線(xiàn)通信時(shí)各智能節點(diǎn)通過(guò)CAN總線(xiàn)不斷向上位機發(fā)送測試數據，上位機通過(guò)指令方式設置溫度上下限并對報警溫度做出處理。

　　3 結論

　　基于DSP2812的帶式輸送機多路溫度檢測系統充分利用了DSP2812的強大運算能力，結合新型紅外熱電偶溫度探測器改進(jìn)了傳統帶式輸送機滾筒溫度測量精度不高、測量數據不可靠的問(wèn)題。高速CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )大大提高了數據傳輸速率，增強了系統監控的實(shí)時(shí)性。由于各智能節點(diǎn)均掛載于同一總線(xiàn)上，節省了井下布線(xiàn)工作量，采用光纖作為傳輸介質(zhì)可以保證數據抗干擾與安全生產(chǎn)的需要。