一种数字化闸间隙保护方法、系统、设备、介质及应用

摘要

本发明属于卷扬类负载制动系统保护监测技术领域，公开了一种数字化闸间隙保护方法、系统、设备、介质及应用，所述数字化闸间隙保护系统包括：检测系统，用于将检测距离值转换为CAN通讯信号传给程控系统；程控系统，用于接收距离检测传感器发来的通讯信号，进行程序处理；执行系统，用于通过检测系统和程控系统赋予的最终命令进行操作，执行系统完全独立于卷扬类负载的电控系统；监控系统，用于检测传感器采集到的实时信息，通过程控系统上传到监控系统，生成人机界面；监测人员根据需要随时观察各闸片的工作状态，并在特定权限下手动输入监测临界值和故障动作值。本发明能够准确、稳定的检测闸片与制动闸盘之间的实时距离，并能够数字滤波，清除检测尖峰值后报警输出。

说明书

技术领域

本发明属于卷扬类负载制动系统保护监测技术领域，尤其涉及一种数字化闸间隙保护方法、系统、设备、介质及应用。

背景技术

目前，卷扬类负载的制动系统，是通过液压系统给与制动闸墩制动压力，制动闸片摩擦滚筒，达到相应的制动力矩，使滚筒停止转动。现有技术中的通过数字量干接点行程开关进行闸瓦磨损保护，即干接点行程开关安装于卷扬类负载的每个闸片上，当闸片磨损到一定程度时，行程开关的动作触臂常闭释放，进行保护。但是，通过数字量干接点行程开关只能测定是否距离过大，不能检测距离过小；只能检测是否动作，不能检测实时闸间隙距离；机械式开关误动作率高，影响设备正常运行，影响安全。

现有技术中的通过模拟量位移检测传感器进行数字化闸间隙保护，即模拟量位移检测传感器安装于每个闸片上，检测头正对制动闸片，检测运行时和制动时的距离差，从而测定实际的距离。但是通过模拟量位移检测传感器抗干扰能力差，当外部有大电流产生时，数据不稳定；接线复杂，每一个传感器都要和监测主机单独接线。

因此，亟需一种新的数字化闸间隙保护系统。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)通过数字量干接点行程开关只能测定是否距离过大，不能检测距离过小；只能检测是否动作，不能检测实时闸间隙距离；机械式开关误动作率高，影像设备正常运行，影响安全。

(2)通过模拟量位移检测传感器抗干扰能力差，当外部有大电流产生式，数据不稳定；接线复杂，每一个传感器都要和监测主机单独接线。

解决以上问题及缺陷的难度为：必须有一个安全稳定的CAN总线位移传感器和CAN总线通讯接收器，来执行数据采集和数据接收，并安全可靠的融入系统，不产生任何连接问题和冲突。

解决以上问题及缺陷的意义为：剔除干接点行程开关和模拟量传感器在本系统中的应用，可以更加准确，更加稳定的检测两个有相对运动的物体间的位移变化值，不仅仅局限于本系统中的闸间隙保护。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种数字化闸间隙保护方法、系统、设备、介质及应用。

本发明是这样实现的，一种数字化闸间隙保护方法，所述数字化闸间隙保护方法包括：利用高精度距离检测传感器检测每一个闸片的闸瓦间隙，传递给高速率计算响应PLC，将各个闸片与滚筒的实时间隙显示于触摸屏，并通过程序设定对闸瓦异常间隙进行报警和故障输出。

进一步，所述数字化闸间隙保护方法包括以下步骤：

步骤一，通过检测系统利用IP67CAN总线距离传感器检测每一个闸片的闸瓦间隙，并将实时检测距离值转换为抗干扰的CAN通讯信号传给程控系统；

RTR：远程发送请求位，数据帧中为显性，远程帧中为隐性。

SRR：替代远程请求位(在扩展格式中在RTR位置，所以得此名)，隐性位。此位可判断出标准帧优先于扩展帧。

IDE：标识符扩展位，标准帧-显性，扩展帧-隐性，表示该帧为标准帧还是扩展帧。

R1、R0：保留位。

DLC：数据长度代码，包括DLC3、DLC2、DLC1、DLC0：

CRC段：由CAN控制器自动填充。

CRC分隔符：隐性位。

ACK段：2位，由CAN控制器自动填充。包括应答位和应答界定位。应答界定位紧邻帧结束。在应答域中，发送器发出两个隐性位，当接收器正确的接收到有效的报文，该接收器就会在应答位期间，用一显性位填充应答位作为回应，而应答界定位一直保持为隐性。

帧结束：由7个隐性位组成，由CAN控制器自动填充。

步骤二，通过程控系统利用高速率计算响应PLC，根据CAN总线接收32路距离检测传感器发来的通讯信号，将各个闸片与滚筒的实时间隙显示于触摸屏，并通过程序设定对闸瓦异常间隙进行报警和故障输出；

CAN总线采集器采集来的数值通过232串口通讯和CPU通讯，将数值传送给程控系统，系统内部通过比较器进行规格化、大小比较和数据整理，将正确的数值进行保存输出，将错误的数值进行报警。

步骤三，通过检测系统和程控系统赋予的最终命令进行操作，执行系统完全独立于卷扬类负载的电控系统且仅与安全回路相关联；

执行器接收到动作指令后，分别切断各个保护位置，准确的实施保护。

步骤四，通过监控系统检测32个传感器采集到的实时信息，并通过程控系统上传到监控系统，生成人机界面；监测人员根据需要随时观察各个闸片的工作状态，并在特定的权限下手动输入监测临界值和故障动作值。

所有的数据，程控系统通过以太网通讯打包发送给上位触摸屏，触摸屏分屏显示数据状态、数据设定参数、安全管理、数据报表等画面。

进一步，步骤二中，所述通过程序设定对闸瓦异常间隙进行报警和故障输出，包括：

(1)通过程序设定对闸瓦异常间隙进行报警

当某个闸片检测传感器输出在闸瓦间隙临界值时，发出警告，蜂鸣器声光报警；当某一组闸座中的一个检测传感器输出大于闸瓦间隙临界值1mm时，发出警告，蜂鸣器声光报警；

(2)通过程序设定对闸瓦异常间隙进行故障输出

当某一组闸座中的两个或两个以上的检测传感器输出大于闸瓦间隙临界值1mm时，持续5秒，发出故障指示，声光报警，切断安全回路。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：利用高精度距离检测传感器检测每一个闸片的闸瓦间隙，传递给高速率计算响应PLC，将各个闸片与滚筒的实时间隙显示于触摸屏，并通过程序设定对闸瓦异常间隙进行报警和故障输出。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：利用高精度距离检测传感器检测每一个闸片的闸瓦间隙，传递给高速率计算响应PLC，将各个闸片与滚筒的实时间隙显示于触摸屏，并通过程序设定对闸瓦异常间隙进行报警和故障输出。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的数字化闸间隙保护方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述的数字化闸间隙保护方法的数字化闸间隙保护系统，所述数字化闸间隙保护系统包括；

检测系统，由32个检测距离为0.8-8mm的IP67CAN总线距离传感器组成，每一个传感器监控一个闸片，将实时检测距离值转换为抗干扰的CAN通讯信号传给程控系统；

程控系统，由一整套高性能的PLC组成，通过一根CAN总线接收32路距离检测传感器发来的通讯信号，进行程序处理；

执行系统，由蜂鸣器和安全回路切断继电器组成，通过检测系统和程控系统赋予的最终命令进行操作，执行系统完全独立于卷扬类负载的电控系统，且仅与安全回路相关联；

监控系统，用于检测32个传感器采集到的实时信息，通过程控系统上传到监控系统，生成人机界面；监测人员根据需要随时观察各个闸片的工作状态，并在特定的权限下手动输入监测临界值和故障动作值。

本发明的另一目的在于提供一种数字化闸间隙保护终端，所述数字化闸间隙保护终端用于实现所述的数字化闸间隙保护方法。

本发明的另一目的在于提供一种运行时闸片到滚筒制动盘的实际距离的监测方法，所述运行时闸片到滚筒制动盘的实际距离的监测方法使用所述的数字化闸间隙保护方法。

本发明的另一目的在于提供一种卷扬类负载制动系统，所述卷扬类负载制动系统用于实现所述的数字化闸间隙保护方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的数字化闸间隙保护系统，能够准确、稳定的检测闸片与制动闸盘之间的实时距离，并能够数字滤波，清除检测尖峰值后报警输出。本发明技术方案带来的有益效果还包括：各个矿区的卷扬类负载机房，设备安全稳定的运行，为闸控系统提供了电控保护前站。

本发明为运行时闸片到滚筒制动盘的实际距离的监测，保证距离恰当，若距离太小，由于闸盘偏摆，闸片会在设备运行时，摩擦制动闸盘，会发生运行速度不稳定、运行电流过大、过电流保护动作设备制动等安全隐患。若距离过大，会影响制动后的制动力矩，制动力矩不够有可能停设备时间过长甚至设备停不下来发生重大事故。所以本系统就是解决闸间隙在1-5mm内的保护装置，使得卷扬类负载的制动系统更加安全稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的数字化闸间隙保护系统结构框图；

图中：1、检测系统；2、程控系统；3、执行系统；4、监控系统。

图2是本发明实施例提供的数字化闸间隙保护方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种数字化闸间隙保护方法、系统、设备、介质及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的数字化闸间隙保护系统包括四个子系统，分别是检测系统1、程控系统2、执行系统3和监控系统4。

检测系统1，由32个检测距离为0.8-8mm的IP67CAN总线距离传感器组成，每一个传感器监控一个闸片，将实时检测距离值转换为抗干扰的CAN通讯信号传给程控系统；

程控系统2，由一整套高性能的PLC组成，通过一根CAN总线接收32路距离检测传感器发来的通讯信号，进行程序处理；

执行系统3，由蜂鸣器和安全回路切断继电器组成，通过检测系统和程控系统赋予的最终命令进行操作，执行系统完全独立于卷扬类负载的电控系统，且仅与安全回路相关联；

监控系统4，用于检测32个传感器采集到的实时信息，通过程控系统上传到监控系统，生成人机界面；监测人员根据需要随时观察各个闸片的工作状态，并在特定的权限下手动输入监测临界值和故障动作值。

如图2所示，本发明实施例提供的数字化闸间隙保护方法包括以下步骤：

S101，通过检测系统利用IP67CAN总线距离传感器检测每一个闸片的闸瓦间隙，并将实时检测距离值转换为抗干扰的CAN通讯信号传给程控系统；

RTR：远程发送请求位，数据帧中为显性，远程帧中为隐性。

SRR：替代远程请求位(在扩展格式中在RTR位置，所以得此名)，隐性位。此位可判断出标准帧优先于扩展帧。

IDE：标识符扩展位，标准帧-显性，扩展帧-隐性，表示该帧为标准帧还是扩展帧。

R1、R0：保留位。

DLC：数据长度代码，包括DLC3、DLC2、DLC1、DLC0：

CRC段：由CAN控制器自动填充。

CRC分隔符：隐性位。

ACK段：2位，由CAN控制器自动填充。包括应答位和应答界定位。应答界定位紧邻帧结束。在应答域中，发送器发出两个隐性位，当接收器正确的接收到有效的报文，该接收器就会在应答位期间，用一显性位填充应答位作为回应，而应答界定位一直保持为隐性。

帧结束：由7个隐性位组成，由CAN控制器自动填充。

S102，通过程控系统利用高速率计算响应PLC，根据CAN总线接收32路距离检测传感器发来的通讯信号，将各个闸片与滚筒的实时间隙显示于触摸屏，并通过程序设定对闸瓦异常间隙进行报警和故障输出；

S103，通过检测系统和程控系统赋予的最终命令进行操作，执行系统完全独立于卷扬类负载的电控系统且仅与安全回路相关联；

S104，通过监控系统检测32个传感器采集到的实时信息，并通过程控系统上传到监控系统，生成人机界面；监测人员根据需要随时观察各个闸片的工作状态，并在特定的权限下手动输入监测临界值和故障动作值。

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

1、数字化闸间隙保护系统,利用高精度距离检测传感器检测每一个闸片的闸瓦间隙，并传递给高速率计算响应PLC，将各个闸片与滚筒的实时间隙显示于触摸屏，并通过程序设定对闸瓦异常间隙进行报警和故障输出。

本系统包括四个子系统，分别是检测系统、程控系统、执行系统和监控系统，下面对四个子系统分别进行阐述，具体描述数字化闸间隙保护系统。

一、检测系统：

检测系统由32个检测距离为0.8-8mm的IP67CAN总线距离传感器组成，每一个传感器监控一个闸片，将实时检测距离值转换为抗干扰的CAN通讯信号传给程控系统。

二、程控系统：

程控系统由一整套高性能的PLC组成，通过一根CAN总线接收32路距离检测传感器发来的通讯信号，进行程序处理，处理方式如下：

报警：

当某个闸片检测传感器输出在闸瓦间隙临界值时，发出警告，蜂鸣器声光报警。

当某一组闸座中的一个检测传感器输出大于闸瓦间隙临界值1mm时，发出警告，蜂鸣器声光报警。

故障：

当某一组闸座中的两个或两个以上的检测传感器输出大于闸瓦间隙临界值1mm时，持续5秒，发出故障指示，声光报警，切断安全回路。

三、执行系统：

执行系统由蜂鸣器和安全回路切断继电器组成，通过检测系统和程控系统赋予的最终命令进行操作，执行系统完全独立于卷扬类负载的电控系统，仅与安全回路相关联，避免了两个系统相互影响的问题。

四、监控系统：

监控系统检测32个传感器采集到的实时信息，通过程控系统，上传到监控系统，生成人机界面，监测人员可根据需要随时观察各个闸片的工作状态，并且可以在特定的权限下手动输入监测临界值和故障动作值。

2、本发明各个矿区的卷扬类负载机房，设备安全稳定的运行，为闸控系统提供了电控保护前站。

3、本发明的关键点：闸间隙数值化显示、CAN总线通讯。闸间隙不能超过人为设定值。

本发明为运行时闸片到滚筒制动盘的实际距离的监测，保证距离恰当，若距离太小，由于闸盘偏摆，闸片会在设备运行时，摩擦制动闸盘，会发生运行速度不稳定、运行电流过大、过电流保护动作设备制动等安全隐患。若距离过大，会影响制动后的制动力矩，制动力矩不够有可能停设备时间过长甚至设备停不下来发生重大事故。所以本系统就是解决闸间隙在1-5mm内的保护装置，使得卷扬类负载的制动系统更加安全稳定。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。