楊 林

(1. 貴州省機(jī)械工業(yè)學(xué)校實(shí)訓(xùn)中心，貴陽市 551400；2. 貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，貴陽市 550025)

基于LabVIEW的礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研究

楊 林

(1. 貴州省機(jī)械工業(yè)學(xué)校實(shí)訓(xùn)中心，貴陽市 551400；2. 貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，貴陽市 550025)

隨著我國(guó)對(duì)于生產(chǎn)安全不斷重視以及信息化事業(yè)的不斷發(fā)展，煤炭產(chǎn)業(yè)中對(duì)生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控也成為落實(shí)安全生產(chǎn)政策的重要環(huán)節(jié)在煤礦生產(chǎn)中，礦井提升機(jī)的承擔(dān)的核心功能就是提升才出來的原煤、開采工具、工作人員的裝置，是煤礦正常工作的不可或缺的部分，因此對(duì)礦井提升機(jī)的監(jiān)控顯得尤為重要。本文設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井提升機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有著十分重要的工業(yè)意義。

礦井提升機(jī)，LabVIEW，監(jiān)控系統(tǒng)

0 引言

隨著我國(guó)對(duì)于生產(chǎn)安全不斷重視以及信息化事業(yè)的不斷發(fā)展，煤炭產(chǎn)業(yè)中對(duì)生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控也成為落實(shí)安全生產(chǎn)政策的重要環(huán)節(jié)。礦井提升機(jī)通常被行業(yè)叫做礦山的咽喉，它是礦山最重要的關(guān)鍵設(shè)備之一，同時(shí)它也是地下礦業(yè)作業(yè)過程中與外界世界溝通的唯一通道，肩負(fù)著原始礦產(chǎn)、各類物資、員工等的重要運(yùn)輸責(zé)任。對(duì)提升機(jī)來說，運(yùn)行的安全性與可靠性是至關(guān)重要的。但是傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)面臨調(diào)速性能較弱，在很多方面都存在各種的安全隱患。伴隨著科技的進(jìn)步，其中尤為重要的是計(jì)算機(jī)的發(fā)展和PLC技術(shù)以及虛擬技術(shù)的提升，利用良好的控制技術(shù)在礦井提升機(jī)上，可以使安全性、可靠性以及精度都達(dá)到非常好的效果，因此利用現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)對(duì)礦井提升機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控就顯得非常重要。針對(duì)這一重要性，本文提出了基于LabVIEW以及多功能數(shù)據(jù)采集卡的礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外有很多學(xué)者都將LabVIEW或者監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用于很多領(lǐng)域[1-9]，本文嘗試運(yùn)用LabVIEW實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井提升機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1 礦井提升機(jī)

礦井提升機(jī)是一種應(yīng)用于煤炭等開采行業(yè)的裝置，承擔(dān)著礦井的輸送任務(wù)。礦井提升機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)部分組成的：提升機(jī)的電動(dòng)機(jī)部分、減速器部分、摩擦系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)等。礦井提升機(jī)按照提升鋼絲的工作方式來劃分可以分為：纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)。纏繞式礦井提升機(jī)又因?yàn)榫硗驳膫€(gè)數(shù)可以區(qū)分為：?jiǎn)尉硗埠碗p卷筒兩種。由于礦井提升機(jī)在礦產(chǎn)工業(yè)中占據(jù)著十分重要的安全地位，所以對(duì)于其安全的監(jiān)控，是現(xiàn)代提升機(jī)控制中的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中采用微型計(jì)算機(jī)主要對(duì)于以下參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控：①提升機(jī)在提升過程中各工況參數(shù)監(jiān)視；②各主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；③各傳感器采集的參數(shù)的監(jiān)視。主要為了實(shí)現(xiàn)在各類問題出現(xiàn)之前就可以提前預(yù)判記性處理，盡量減少事故的發(fā)生，并對(duì)各被監(jiān)視參數(shù)進(jìn)行存貯、保留或打印輸出，甚至與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，合并于礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中[11]。

2 虛擬儀器及LabVIEW簡(jiǎn)介

虛擬儀器顧名思義就是用戶在通過在計(jì)算機(jī)上搭建平臺(tái)，根據(jù)對(duì)測(cè)控對(duì)象的需要來定義和設(shè)計(jì)儀器的測(cè)試功能，使用者通過計(jì)算機(jī)上的操作就如果自己在使用測(cè)控儀器一樣對(duì)測(cè)試對(duì)象進(jìn)行測(cè)控。虛擬儀器最為重要的理念就是通過計(jì)算機(jī)的軟件和硬件的結(jié)合，將傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中需要硬件或者電路的技術(shù)虛擬化或者說是軟件化，極大的減少了成本，提高了整個(gè)系統(tǒng)的功能與靈活性。目前，虛擬儀器技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展很快，以美國(guó)NI公司為代表的一批廠商已經(jīng)在市場(chǎng)上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而設(shè)計(jì)的商品化儀器產(chǎn)品。虛擬儀器的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 虛擬儀器結(jié)構(gòu)圖

虛擬市場(chǎng)上最為出名的就是美國(guó)NI公司推出最為流行的虛擬儀器編程語言LabVIEW，LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)）是美國(guó)National Instruments公司推出的一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具，帶有大量的內(nèi)置功能，能夠完成仿真、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測(cè)量分析和數(shù)據(jù)顯示等任務(wù)。其內(nèi)部集成了上千種儀器和測(cè)量設(shè)備驅(qū)動(dòng)。通過優(yōu)化代碼，可將程序的執(zhí)行速度提高到與編譯C語言程序相當(dāng)?shù)某潭取Ｔ贚abVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境下，無需編寫代碼文本命令行即可獲得強(qiáng)大的開發(fā)工具，大大提高了編程效率。它的工作原理就是把測(cè)控對(duì)象與各種儀器連接，然后最后將所測(cè)得的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，最后通過計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，來得以對(duì)測(cè)控對(duì)象進(jìn)行測(cè)量控制以及監(jiān)控。

3 礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

基于LabVIEW軟件的礦井提升監(jiān)控系統(tǒng)是采用模塊化的構(gòu)思來進(jìn)行組建的。首先，建立一個(gè)主模塊，其他子模塊將通過主模塊入口來進(jìn)行調(diào)用，通過各類傳感器對(duì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后進(jìn)行處理，最終以曲線的顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，并且包括數(shù)據(jù)記錄，監(jiān)控信息等功能。根據(jù)礦井提升機(jī)監(jiān)控實(shí)際需求，我們確定了監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如圖2所示。用戶可以在監(jiān)控指揮中心查看實(shí)時(shí)的監(jiān)控情況，通過顯示器可以得知監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)情況。整個(gè)系統(tǒng)從功能上來劃分，如圖3所示具有以下幾個(gè)子系統(tǒng)：傳感器數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、報(bào)警子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)、故障應(yīng)對(duì)子系統(tǒng)。其中故障應(yīng)對(duì)子系統(tǒng)中包括故障原因的提示以及簡(jiǎn)單的故障處理辦法，如果比較嚴(yán)重的故障，將會(huì)啟動(dòng)緊急停止程序，將會(huì)終止機(jī)器的運(yùn)行，并且發(fā)出警報(bào)通過無線技術(shù)通知相關(guān)負(fù)責(zé)人員進(jìn)行處理。其中礦井提升機(jī)比較常發(fā)的故障有如下幾類情況：1、設(shè)備溫度過高；2、減速器齒輪突然斷裂；3、液壓缸漏油、油壓不穩(wěn)定等[12]。故障應(yīng)對(duì)子系統(tǒng)還具有對(duì)數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行查詢的功能，可以獲得所連接設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并可對(duì)故障的內(nèi)容進(jìn)行輸出（打印或者電子版本），為分析事故原因、調(diào)查設(shè)備故障等提供參考。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)以及子系統(tǒng)

4 結(jié)論

綜上所述，在充分理解礦井提升機(jī)運(yùn)行原理之上，開發(fā)了基于LabVIEW的礦井提升機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相比，具有較大的優(yōu)越性，因此，本文提出的基于LabVIEW的礦井提升機(jī)的控制系統(tǒng)具有很有的工業(yè)價(jià)值，實(shí)際運(yùn)行表明，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，提升了企業(yè)的安全保障系數(shù)。

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Study on Monitoring System for Mine Hoist Based on LabVIEW

YANG Lin
(1. School of mechanical engineering, Guizhou University, Guiyang, China; 2. Training Center, Guizhou Machinery Industry School, Guiyang, China)

With the constant attention to the safety of production and the continuous development of information technology, the coal industry in the production of all aspects of real-time monitoring has become an important part of implementing the policy of production safety in coal production. In the coal mine production, the main function of mine hoist is to rise the raw coal, mining tools, staff is an important part of the normal work of the mine industry, so monitoring of the mine hoist is very important. In this paper, the mine hoist monitoring system based on LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) is proposed, which perform the real-time monitoring of mine hoist, have meaningful industrial significance.

Mine hoist; LabVIEW; Monitoring system

TP311

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.12.017

楊林，女，(1988-)，本科雙學(xué)士學(xué)位，碩士研究生在讀，講師，主要研究方向：機(jī)電一體化。

本文著錄格式：楊 林. 基于LabVIEW的礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]. 軟件，2016，37（12）：74-76