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控制裝置組成，如所示。

　　（1）防撕裂輸送帶在輸送帶內(nèi)，沿長度方向，每隔一定距離橫跨輸送帶埋入一個8字閉合線圈，稱為感應(yīng)器。當輸送帶發(fā)生縱向撕裂時，線圈斷裂。因此可以通過輸送帶內(nèi)預(yù)埋線圈的通斷來表示輸送帶是否被撕裂。

　　（2）防撕裂檢測控制裝置由長度計數(shù)器，探測器和工控機組成。長度計數(shù)器安裝在輸送機的被動輥上，與被動輥同軸轉(zhuǎn)動。探測器由探頭構(gòu)成，放在輸送帶下方，距離預(yù)埋線圈適當?shù)奈恢蒙?。當一個完好的8字線圈出現(xiàn)在探測器上方時，產(chǎn)生脈沖信號，傳入工控機。工控機部分包括微機和電源。工控機為雙機冗余結(jié)構(gòu)，分別由MCS－51單片機CPU模板、輸入輸出隔離模板以及抗各種干擾的總線信號匹配模板組成。

　　1.2工作原理

　　這是一種以“計長”為基礎(chǔ)的智能測控系統(tǒng)。系統(tǒng)起動后，輸送帶運行的第一圈，系統(tǒng)自動識別輸送帶內(nèi)每個完好預(yù)埋線圈，并記錄下每個線圈的位置。

　　從第二圈開始，系統(tǒng)按第一圈測得的數(shù)據(jù)（每個完好線圈的位置）進行測控。輸送機的被動輥每轉(zhuǎn)一周，長度計數(shù)器產(chǎn)生n個脈沖，此脈沖信號輸入計算機，可隨時測量輸送帶的運動距離（長度）。探測器的輸出信號也輸入計算機。當探測器發(fā)現(xiàn)在原來完好線圈的位置上出現(xiàn)了線圈斷裂，則工控機立即停機并報警。

　　2系統(tǒng)實現(xiàn)

　　2.1硬件實現(xiàn)

　　2.1.1傳感器設(shè)計

　　預(yù)埋線圈和探測器組成系統(tǒng)的傳感器。

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

　　（2）探測器

　　探測器的主要技術(shù)要求：足夠的靈敏度、強的抗干擾能力、適應(yīng)惡劣工況環(huán)境、無故障工作時間足夠長等。我們研制了一種結(jié)構(gòu)全新的探測器，如所示。

　　當探測器上方有一個完好的反相8字線圈時，探測器和反相8字線圈組成一個振蕩器，對于使用頻率恰好滿足振蕩的相位條件。當探測器上方?jīng)]有出現(xiàn)反相8字線圈時或反相8字線圈斷裂時，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足，無振蕩發(fā)生，探測器處于靜態(tài)，探測器不產(chǎn)生輸出信號。

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

　?、僭谘兄频奶綔y器中，取強振蕩信號作為信號變換的輸入信號，設(shè)計輸入信號超過較高的門限電壓并吸納一定電流時，才產(chǎn)生輸出信號。這一設(shè)計使探測器抗干擾能力大大增強，工作十分可靠。用150A斷續(xù)電弧在距離探測器20cm處燒焊，對探測器毫無影響；

　?、跒榱吮荛_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低。

　　但為了避開無線電廣播、通信等信號的干擾，使用的振蕩頻率也不宜過高；

　?、圯斔蛶峡赡艹霈F(xiàn)的金屬干擾物，對于探測器等效為一個簡單導(dǎo)電回路。因為沒有反相作用，因此傳感器不滿足振蕩的相位條件，探測器處于靜態(tài)，不產(chǎn)生輸出信號；

　?、転榇_保探測器的可靠性，線路設(shè)計最簡化，元件擇優(yōu)選擇，且指標冗余，經(jīng)反復(fù)篩選老化后焊接；

　?、萏綔y器嚴密封固，使其具有良好的防塵、防水性能；

　?、逓榱嗽跍y控軟件中進一步增加抗干擾措施，要求探測器輸出一定寬度的脈沖信號S 1和S 2。

　　2.2軟件實現(xiàn)

　　要求測控軟件實時、有效、可靠地對撕裂事故做出正確的響應(yīng)，不能有漏報和誤報。測控軟件主要包含三個功能模塊：狀態(tài)識別、檢測處理和撕裂處理。

　　2.2.1INT0中斷子程序

　　該子程序包含兩個分支：狀態(tài)識別和檢測處理。

　?。?）狀態(tài)識別當系統(tǒng)啟動時，先將一個標志置為＃00H.在輸送帶運行的第一圈中，識別出每個完好的預(yù)埋線圈的狀態(tài)，測出它與前一個完好線圈的間距，為每個完好線圈建立一個鏈表的結(jié)點。該結(jié)點中包含了當前線圈的狀態(tài)，它與前一線圈的間距，以及下個線圈結(jié)點的首地址，如所示。當輸送帶運行一圈后，則在內(nèi)存中建立了一個線圈結(jié)點的循環(huán)鏈表。此刻將標志置為＃0FFH，表示識別過程結(jié)束。

　　（2）檢測處理當輸送帶運行完第一圈之后，識別過程結(jié)束，然后轉(zhuǎn)向執(zhí)行檢測處理程序。檢測處理是中斷（INT0）子程序的另一個分支。在檢測處理過程中，每當探測器檢測到一個完好的預(yù)埋線圈，探測器產(chǎn)生中斷INT0請求信號，工控機響應(yīng)INT0中斷請求，執(zhí)行檢測處理程序。

　　2.2.3主程序模塊

　　主機的主程序模塊與從機有所不同。

　　（1）主機主程序模塊的主要功能是：P1.1輸出低電位（通知從機）。自檢，若主機有故障，則執(zhí)行故障處理子程序（顯示主機故障，且向從機發(fā)出INT1中斷請求，以啟動從機）；若無故障，則進入測控狀態(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。

　　（2）從機主程序模塊的主要功能是：延時，檢測P1.1，若為低電位，則僅打開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，先進行自檢，若發(fā)現(xiàn)從機有故障，則顯示從機故障；若無故障，則將從機轉(zhuǎn)變?yōu)闇y控工作狀態(tài)：顯示從機正常，設(shè)置工作模式，初始化數(shù)據(jù)區(qū)，打開INT0中斷和計數(shù)器溢出中斷允許，然后循環(huán)等待。從機進入測控工作狀態(tài)，接替了主機的工作。

　　2.2.4 INT1中斷子程序

　　在從機測控軟件中設(shè)置INT1中斷子程序，當主機出現(xiàn)故障時，主機執(zhí)行故障處理程序，向從機發(fā)出INT1中斷請求信號，從機響應(yīng)INT1中斷，執(zhí)行INT1中斷子程序，實現(xiàn)由熱備份狀態(tài)到測控工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。主機測控軟件中不使用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“看門狗”程序運行監(jiān)視系統(tǒng)；為了防止干擾引起INT0中斷，造成運行錯誤，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)實現(xiàn)的技術(shù)性能

　?。?）系統(tǒng)實時檢測輸送機的輸送帶，一旦輸送帶發(fā)生撕裂，立即停機報警并顯示撕裂位置，具有多位置、智能防撕裂功能。

　?。?）具有系統(tǒng)故障自動檢測功能。

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

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

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

　　（6）系統(tǒng)操作簡單，維修方便。

　　3結(jié)束語

　　強力輸送帶縱向防撕裂系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，經(jīng)過了對工礦現(xiàn)場需求調(diào)研、分析及原理性實驗室研究，系統(tǒng)設(shè)計、組裝、調(diào)試，模擬工礦環(huán)境實驗，直到應(yīng)用于實際生產(chǎn)線，歷時兩年多。該系統(tǒng)首次提出采用先進計長型檢測控制原理，克服了過去常采用的計時型檢測控制原理存在的問題；提出采用全新結(jié)構(gòu)的探測器，大大提高了探測器的靈敏度和抗干擾能力。同時采用了多種抗干擾技術(shù)和雙機冗余結(jié)構(gòu)，保障了系統(tǒng)可靠地運行于惡劣工況環(huán)境之下。強力輸送帶縱向防撕裂系統(tǒng)的成功研制和應(yīng)用，不僅實現(xiàn)了測控的自動化（）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，具有廣闊的市場和巨大的經(jīng)濟效益。