1.1系統(tǒng)組成

　　輸送帶縱向防撕裂系統(tǒng)主要由防撕裂輸送帶和防撕裂檢測(cè)控制裝置組成，如所示。

　?。?）防撕裂輸送帶在輸送帶內(nèi)，沿長(zhǎng)度方向，每隔一定距離橫跨輸送帶埋入一個(gè)8字閉合線(xiàn)圈，稱(chēng)為感應(yīng)器。當(dāng)輸送帶發(fā)生縱向撕裂時(shí)，線(xiàn)圈斷裂。因此可以通過(guò)輸送帶內(nèi)預(yù)埋線(xiàn)圈的通斷來(lái)表示輸送帶是否被撕裂。

　?。?）防撕裂檢測(cè)控制裝置由長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器，探測(cè)器和工控機(jī)組成。長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器安裝在輸送機(jī)的被動(dòng)輥上，與被動(dòng)輥同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。探測(cè)器由探頭構(gòu)成，放在輸送帶下方，距離預(yù)埋線(xiàn)圈適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀．?dāng)一個(gè)完好的8字線(xiàn)圈出現(xiàn)在探測(cè)器上方時(shí)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，傳入工控機(jī)。工控機(jī)部分包括微機(jī)和電源。工控機(jī)為雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，分別由MCS－51單片機(jī)CPU模板、輸入輸出隔離模板以及抗各種干擾的總線(xiàn)信號(hào)匹配模板組成。

　　1.2工作原理

　　這是一種以“計(jì)長(zhǎng)”為基礎(chǔ)的智能測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)起動(dòng)后，輸送帶運(yùn)行的第一圈，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別輸送帶內(nèi)每個(gè)完好預(yù)埋線(xiàn)圈，并記錄下每個(gè)線(xiàn)圈的位置。

　　從第二圈開(kāi)始，系統(tǒng)按第一圈測(cè)得的數(shù)據(jù)（每個(gè)完好線(xiàn)圈的位置）進(jìn)行測(cè)控。輸送機(jī)的被動(dòng)輥每轉(zhuǎn)一周，長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器產(chǎn)生n個(gè)脈沖，此脈沖信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，可隨時(shí)測(cè)量輸送帶的運(yùn)動(dòng)距離（長(zhǎng)度）。探測(cè)器的輸出信號(hào)也輸入計(jì)算機(jī)。當(dāng)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)在原來(lái)完好線(xiàn)圈的位置上出現(xiàn)了線(xiàn)圈斷裂，則工控機(jī)立即停機(jī)并報(bào)警。

　　2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　2.1硬件實(shí)現(xiàn)

　　2.1.1傳感器設(shè)計(jì)

　　預(yù)埋線(xiàn)圈和探測(cè)器組成系統(tǒng)的傳感器。

　　（1）預(yù)埋線(xiàn)圈首先，預(yù)埋線(xiàn)圈形狀的設(shè)計(jì)要能夠和金屬干擾物區(qū)別開(kāi)來(lái)。在中給出了矩形和8字形兩種形狀的線(xiàn)圈。當(dāng)矩形線(xiàn)圈內(nèi)有感應(yīng)電流流過(guò)時(shí)，穿過(guò)其左右兩半的磁力線(xiàn)方向相同，如a.當(dāng)8字形線(xiàn)圈內(nèi)有感應(yīng)電流流過(guò)時(shí)，穿過(guò)左右兩半的磁力線(xiàn)方向相反，如b.對(duì)于按正（余）弦規(guī)律變化的電磁量來(lái)說(shuō)，8字形線(xiàn)圈左右兩半的磁通恰好反相位，因此又稱(chēng)反相8字線(xiàn)圈。對(duì)于探測(cè)器而言，輸送帶上的金屬干擾物（如金屬圈、金屬塊等）的作用與矩形線(xiàn)圈的作用相近。因此，預(yù)埋線(xiàn)圈選用反相8字線(xiàn)圈，以便與金屬干擾物區(qū)分。預(yù)埋線(xiàn)圈需要合理設(shè)計(jì)8字線(xiàn)圈的幾何形狀、尺寸、匝數(shù)和總電阻。同時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)，并采取技術(shù)措施，使預(yù)埋線(xiàn)圈具有良好的抗曲撓性能，保證線(xiàn)圈有足夠的自然壽命。

　　（2）探測(cè)器

　　探測(cè)器的主要技術(shù)要求：足夠的靈敏度、強(qiáng)的抗干擾能力、適應(yīng)惡劣工況環(huán)境、無(wú)故障工作時(shí)間足夠長(zhǎng)等。我們研制了一種結(jié)構(gòu)全新的探測(cè)器，如所示。

　　當(dāng)探測(cè)器上方有一個(gè)完好的反相8字線(xiàn)圈時(shí)，探測(cè)器和反相8字線(xiàn)圈組成一個(gè)振蕩器，對(duì)于使用頻率恰好滿(mǎn)足振蕩的相位條件。當(dāng)探測(cè)器上方?jīng)]有出現(xiàn)反相8字線(xiàn)圈時(shí)或反相8字線(xiàn)圈斷裂時(shí)，由于不存在連續(xù)輸送合適相移的反饋環(huán)節(jié)，振蕩的相位條件不滿(mǎn)足，無(wú)振蕩發(fā)生，探測(cè)器處于靜態(tài)，探測(cè)器不產(chǎn)生輸出信號(hào)。

　　這種結(jié)構(gòu)的探測(cè)器經(jīng)常處于靜態(tài)，僅當(dāng)完好的反相8字線(xiàn)圈出現(xiàn)在它上方時(shí)，才產(chǎn)生振蕩，輸出信號(hào)。因此平均功率損耗較小。這種結(jié)構(gòu)的探測(cè)器具有非常強(qiáng)的抗干擾能力，此外，還采用了多種抗干擾措施：

　　①在研制的探測(cè)器中，取強(qiáng)振蕩信號(hào)作為信號(hào)變換的輸入信號(hào)，設(shè)計(jì)輸入信號(hào)超過(guò)較高的門(mén)限電壓并吸納一定電流時(shí)，才產(chǎn)生輸出信號(hào)。這一設(shè)計(jì)使探測(cè)器抗干擾能力大大增強(qiáng)，工作十分可靠。用150A斷續(xù)電弧在距離探測(cè)器20cm處燒焊，對(duì)探測(cè)器毫無(wú)影響；

　　②為了避開(kāi)工頻及其諧波的干擾，也為了在低功耗下獲得較高的靈敏度，使用的振蕩頻率不宜過(guò)低。

　　但為了避開(kāi)無(wú)線(xiàn)電廣播、通信等信號(hào)的干擾，使用的振蕩頻率也不宜過(guò)高；

　?、圯斔蛶峡赡艹霈F(xiàn)的金屬干擾物，對(duì)于探測(cè)器等效為一個(gè)簡(jiǎn)單導(dǎo)電回路。因?yàn)闆](méi)有反相作用，因此傳感器不滿(mǎn)足振蕩的相位條件，探測(cè)器處于靜態(tài)，不產(chǎn)生輸出信號(hào)；

　?、転榇_保探測(cè)器的可靠性，線(xiàn)路設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)化，元件擇優(yōu)選擇，且指標(biāo)冗余，經(jīng)反復(fù)篩選老化后焊接；

　?、萏綔y(cè)器嚴(yán)密封固，使其具有良好的防塵、防水性能；

　?、逓榱嗽跍y(cè)控軟件中進(jìn)一步增加抗干擾措施，要求探測(cè)器輸出一定寬度的脈沖信號(hào)S 1和S 2。

　　2.2軟件實(shí)現(xiàn)

　　要求測(cè)控軟件實(shí)時(shí)、有效、可靠地對(duì)撕裂事故做出正確的響應(yīng)，不能有漏報(bào)和誤報(bào)。測(cè)控軟件主要包含三個(gè)功能模塊：狀態(tài)識(shí)別、檢測(cè)處理和撕裂處理。

　　2.2.1INT0中斷子程序

　　該子程序包含兩個(gè)分支：狀態(tài)識(shí)別和檢測(cè)處理。

　　（1）狀態(tài)識(shí)別當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，先將一個(gè)標(biāo)志置為＃00H.在輸送帶運(yùn)行的第一圈中，識(shí)別出每個(gè)完好的預(yù)埋線(xiàn)圈的狀態(tài)，測(cè)出它與前一個(gè)完好線(xiàn)圈的間距，為每個(gè)完好線(xiàn)圈建立一個(gè)鏈表的結(jié)點(diǎn)。該結(jié)點(diǎn)中包含了當(dāng)前線(xiàn)圈的狀態(tài)，它與前一線(xiàn)圈的間距，以及下個(gè)線(xiàn)圈結(jié)點(diǎn)的首地址，如所示。當(dāng)輸送帶運(yùn)行一圈后，則在內(nèi)存中建立了一個(gè)線(xiàn)圈結(jié)點(diǎn)的循環(huán)鏈表。此刻將標(biāo)志置為＃0FFH，表示識(shí)別過(guò)程結(jié)束。

　　（2）檢測(cè)處理當(dāng)輸送帶運(yùn)行完第一圈之后，識(shí)別過(guò)程結(jié)束，然后轉(zhuǎn)向執(zhí)行檢測(cè)處理程序。檢測(cè)處理是中斷（INT0）子程序的另一個(gè)分支。在檢測(cè)處理過(guò)程中，每當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到一個(gè)完好的預(yù)埋線(xiàn)圈，探測(cè)器產(chǎn)生中斷INT0請(qǐng)求信號(hào)，工控機(jī)響應(yīng)INT0中斷請(qǐng)求，執(zhí)行檢測(cè)處理程序。

　　2.2.3主程序模塊

　　主機(jī)的主程序模塊與從機(jī)有所不同。

　?。?）主機(jī)主程序模塊的主要功能是：P1.1輸出低電位（通知從機(jī)）。自檢，若主機(jī)有故障，則執(zhí)行故障處理子程序（顯示主機(jī)故障，且向從機(jī)發(fā)出INT1中斷請(qǐng)求，以啟動(dòng)從機(jī)）；若無(wú)故障，則進(jìn)入測(cè)控狀態(tài)：置顯示正常，設(shè)置工作模式，初始化數(shù)據(jù)區(qū)，然后循環(huán)等待。

　?。?）從機(jī)主程序模塊的主要功能是：延時(shí)，檢測(cè)P1.1，若為低電位，則僅打開(kāi)INTT1中斷允許，然后循環(huán)等待（處于熱備份狀態(tài)）；若P1.1為高電位，先進(jìn)行自檢，若發(fā)現(xiàn)從機(jī)有故障，則顯示從機(jī)故障；若無(wú)故障，則將從機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闇y(cè)控工作狀態(tài)：顯示從機(jī)正常，設(shè)置工作模式，初始化數(shù)據(jù)區(qū)，打開(kāi)INT0中斷和計(jì)數(shù)器溢出中斷允許，然后循環(huán)等待。從機(jī)進(jìn)入測(cè)控工作狀態(tài)，接替了主機(jī)的工作。

　　2.2.4 INT1中斷子程序

　　在從機(jī)測(cè)控軟件中設(shè)置INT1中斷子程序，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，主機(jī)執(zhí)行故障處理程序，向從機(jī)發(fā)出INT1中斷請(qǐng)求信號(hào)，從機(jī)響應(yīng)INT1中斷，執(zhí)行INT1中斷子程序，實(shí)現(xiàn)由熱備份狀態(tài)到測(cè)控工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。主機(jī)測(cè)控軟件中不使用INT1中斷。

　　2.2.5軟件抗干擾措施

　　為防止程序跑飛后造成失控，在軟件中的各重要部位使用了冗余指令（NOP）；為使程序跑飛后，能迅速、自動(dòng)地恢復(fù)正常，在所有必要部位設(shè)置了軟件陷阱，并設(shè)置了“看門(mén)狗”程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)；為了防止干擾引起INT0中斷，造成運(yùn)行錯(cuò)誤，在INT0中斷子程序中增加了軟件抗干擾功能。在硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上，再加上這些軟件抗干擾措施，使系統(tǒng)確保不受外部干擾的影響。

　　2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)性能

　　（1）系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)輸送機(jī)的輸送帶，一旦輸送帶發(fā)生撕裂，立即停機(jī)報(bào)警并顯示撕裂位置，具有多位置、智能防撕裂功能。

　　（2）具有系統(tǒng)故障自動(dòng)檢測(cè)功能。

　　（3）系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力和很高的運(yùn)行可靠性，平均無(wú)故障時(shí)間不小于10000h，誤檢率低于5×10－7。

　　（4）系統(tǒng)能適應(yīng)惡劣的工況環(huán)境，環(huán)境溫度＋60℃￣－30℃，相對(duì)濕度100％，能承受振幅2mm，加速度2.5 g以下的機(jī)械振動(dòng)。

　　（5）系統(tǒng)為測(cè)速功能、防輸送帶打滑功能、測(cè)輸送量（即膠帶秤）功能、與上位機(jī)通信功能等設(shè)置了硬件接口，以便擴(kuò)展系統(tǒng)功能或組成集散系統(tǒng)。

　?。?）系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，維修方便。

　　3結(jié)束語(yǔ)

　　強(qiáng)力輸送帶縱向防撕裂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)了對(duì)工礦現(xiàn)場(chǎng)需求調(diào)研、分析及原理性實(shí)驗(yàn)室研究，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試，模擬工礦環(huán)境實(shí)驗(yàn)，直到應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)線(xiàn)，歷時(shí)兩年多。該系統(tǒng)首次提出采用先進(jìn)計(jì)長(zhǎng)型檢測(cè)控制原理，克服了過(guò)去常采用的計(jì)時(shí)型檢測(cè)控制原理存在的問(wèn)題；提出采用全新結(jié)構(gòu)的探測(cè)器，大大提高了探測(cè)器的靈敏度和抗干擾能力。同時(shí)采用了多種抗干擾技術(shù)和雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，保障了系統(tǒng)可靠地運(yùn)行于惡劣工況環(huán)境之下。強(qiáng)力輸送帶縱向防撕裂系統(tǒng)的成功研制和應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了測(cè)控的自動(dòng)化（）和智能化，而且為增加輸送帶的功能、技術(shù)含量和附加值，提供了一條新的有效途徑，具有廣闊的市場(chǎng)和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。