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基于DSP2812的带式输送机多路温度检测系统设计

• 摘要：针对以往矿用带式输送机电感器厂家滚筒温度检测系统的不足，本文设计了一种新型带式输送机滚筒温度检测系统，该系统以TMS320F2812芯片为控制核心，将红外热电偶探测器获取的温度，处理后通过CAN总线与上位机通信。研究结果表明，高速DSP芯片与CAN总线的结合特别适用于煤矿井下数据采集与控制，对于在煤矿中的应用具有广泛的前景。
  关键词：温度探测器；TMS320F2812；CAN总线；滚筒

  0 引言
  带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备(如机车类)相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。由于煤矿井下环境恶劣，带式输送机设备易损坏，一旦输送带与滚筒之间发生打滑及输送带温度升高会严重威胁井下人员生命安全，目前国内对输送带温度精确检测问题一直没有得到很好解决。
  随着DSP芯片技术与新型非接触式红外温度传感器技术的不断发展以及总线控制系统(FCS)逐渐取代传统集散控制系统(DCS)为设计一种新型井下带式输送机温度检测系统提供了可能。本系统采用TMS320F2812作为信号采集和处理的核心，外接CAN收发器TJAl050。当温度传感器检测到滚筒温度过高时，DSP2812对温度信号进行处理并通过CAN总线传输给远程监控站，现场子站PLC降低输送机转速同时打开喷淋系统降低输送带温度。

  1 系统的硬件结构
  1．1 系统结构组成
  带式输送机多路温度检测系统结构示意图示于图1。

  

  
  1．2 核心控制器TMS320F2812
  TMS320F2812是TI公司生产的32位DSP芯片，是目前控制领域最高性能的处理器，精绕行电感器度高、速度快，特别适用于需要大批量处理数据的测控场合。DSP2812内置快速A／D转换器、增强的CAN模块、事件管理器、正交编码电路电感器生产厂家接口等外设。特别适用于井下复杂电磁环境的使用。DSP2812外设接口示意图如图2所示。

  

  
  DSP2812芯片内部集成了32位完全功能的CAN控制器eCAN控制器模块。当采用DSP2812处理器作为CAN总线的智能节点时，只要在CAN总线与处理器之间增加CAN收发器即可接入网络。
  DSP2812芯片内部还集成了一个12位带流水线的模数转换器(ADC)模块。ADC模块共有16个通道，可配置为两个独立的8通道模块，分别服务于事件管理器A和B，也可级联构成一个16通道模块。ADC模块可以对采样序列进行自动排序，每当ADC模块收到开始转换请求能够自动完成多路转换，此外也可以对同一通道进行多次采样，可以有效提高转换的精度。当发现某一探测区域温度异常时调整设置即可对该区域进行连续监测。
  1．3 红外热电偶温度传感器
  由实验可知当带式输送机滚筒打滑40min后输送带温度可达到300℃左右，此时温度已接近输送带燃点，输送带开始冒烟。由于输送带滚筒是一个滚动的机构，所以必须使用非接触式温度传感器探测其温度。目前国内常见的非接触式带式输送机温度传感器主要有：a．电磁感应式传感器，滚电感器参数筒温度改变引起测温元件阻值改变，此方法测温准确，抗干扰性强但反应速度慢，设备结构复杂，不适用于井下安装调试。b．热电阻式传感器，将集成式温度元件浇注在铁壳内贴近滚筒安放。此方法安装简便，但反应时间长，也无法准确探测滚筒表面温度。c．热释电式传感器，在热电元件受热时由于晶体受热引起晶体自发极化反应从而得到电压信号。此方法对可以对温度变化做出反应，但设备结构复杂，易损坏，也不适用于煤矿井下环境。
  本系统选用西安永泰公司C-50共模电感器-B-1型低温红外热电偶探头。此种传感器既具有传统热电偶传感器结构简单、制造方便、测温范围宽、准确度高、信号易于远传的优点，又实现非接触式测温，具有抗干扰能力强、便于安装的特点。C-50-B-l型低温红外热电偶探头具有0～300℃的测温范围，分辨率可达O．1℃，响应时间200ms，以0～5V标准信号输出，便于DSPADC模块采集。由于目前矿用带式输送机皮带宽带大多在l～1．4m，且红外温度探头距离系数为16：l，为防止漏检漏报，采用八路温度传感器同时采样，保证了对滚筒温度的均匀测量。当某一测温区域内温度超过报警阈值时即发出报警信号。滚筒温度探测示意图如图3所示。

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