CN113003144B - 一种胶带机控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种胶带机控制系统，包括并联连接的电脑集控回路和电话集控回路；所述电话集控回路包括工作面防爆电话、胶带机头防爆电话和电话控制模块；所述工作面防爆电话被拨打后同时向所述胶带机头防爆电话和所述电话控制模块发出拨打信号；所述电话控制模块在所述胶带机头防爆电话的振铃次数达到设定次数后自动接通；所述工作面防爆电话在所述电话控制模块接通后向所述电话控制模块发送操作指令码；所述电话控制模块依据所述操作指令码生成控制指令至胶带机的机头控制器。本申请中的上述方案能够解决现有技术中胶带机控制系统对于计算机网络的依赖同时能够减少人力劳动的需求。

Description

一种胶带机控制系统

技术领域

本申请属于胶带机运输领域，尤其涉及一种胶带机控制系统。

背景技术

随着煤炭自动化开采技术的发展，煤矿胶带运输行业已经进入一个新的发展阶段,但当前煤矿行业广泛使用的胶带机运输系统在实际应用中还存在一些问题。

目前我国煤矿胶带机主要采用人工手动控制和电脑集中控制两种方式，两种控制方式各有利弊：人工手动控制，可靠性较强，出现故障时可及时处理，但是皮带较多时，每部皮带都要有人值守，耗费人力，不符合发展需求；电脑集中控制，可节省人工，但是对网络依赖性强，一旦网络不稳定或出现系统病毒感染等情况会产生皮带无法控制的问题，存在不可规避的短板。

发明内容

本申请旨在提供一种胶带机控制系统，以解决现有技术中耗费人工、对网络依赖性强的技术问题。

为此，本申请一些实施例中提供一种胶带机控制系统，包括并联连接的电脑集控回路和电话集控回路；其中：

所述电话集控回路包括工作面防爆电话、胶带机头防爆电话和电话控制模块；所述工作面防爆电话被拨打后同时向所述胶带机头防爆电话和所述电话控制模块发出拨打信号；所述电话控制模块在所述胶带机头防爆电话的振铃次数达到设定次数后自动接通；所述工作面防爆电话在所述电话控制模块接通后向所述电话控制模块发送操作指令码；所述电话控制模块依据所述操作指令码生成控制指令至胶带机的机头控制器。

本申请一些实施例中所述的胶带机控制系统，所述电话集控回路中还包括电话防火墙：

所述电话防火墙设置于所述工作面防爆电话与所述电话控制模块之间；所述电话防火墙接收所述拨打信号，若根据所述拨打信号确定来电号码为白名单内号码时则将所述拨打信号转发至所述电话控制模块。

本申请一些实施例中所述的胶带机控制系统，所述电话防火墙根据所述拨打信号确定来电号码不属于所述白名单内号码时则截获所述拨打信号。

本申请一些实施例中所述的胶带机控制系统，所述电话集控回路中还包括电话交换机和接线盒，其中：

所述电话交换机和所述接线盒将所述工作面防爆电话的拨打信号分流后发送至所述电话防火墙和所述胶带机头防爆电话。

本申请一些实施例中所述的胶带机控制系统，所述电话控制模块包括单片机以及与所述单片机连接的振铃检测电路、自动摘挂机电路和解码电路；其中：

所述振铃检测电路接收电话线接口传输的拨打信号后振铃并发送振铃信号至所述单片机；

所述单片机根据所述振铃信号确定振铃次数，在所述振铃次数大于预设次数时控制所述自动摘挂机电路执行摘机动作；

所述解码电路在所述自动摘挂机电路摘机后接收所述电话线接口传输的操作码指令并对所述操作码指令进行解析得到操作码，所述解码电路将所述操作码发送至所述单片机。

本申请一些实施例中所述的胶带机控制系统，所述电话控制模块还包括与所述单片机连接的数据记录单元：

所述单片机提取所述操作码中的密码和指令码，并将所述密码发送至所述数据记录单元；

所述数据记录单元接收所述单片机发送的密码后与所述标准密码进行比对，若比对成功则向所述单片机发送密码有效信号；

所述单片机接收到所述密码有效信号后根据所述指令码生成控制指令至胶带机的机头控制器。

本申请一些实施例中所述的胶带机控制系统，所述数据记录单元在密码与所述标准密码比对失败时向所述单片机发送密码无效信号；

所述单片机接收到所述密码无效信号后控制自动摘挂机电路执行挂机动作。

本申请一些实施例中所述的胶带机控制系统，所述电话控制模块还包括与所述单片机连接的语音提示模块：

所述语音提示模块存储有音频提示信号，所述音频提示信号用于发出输入密码的提示；

所述单片机在所述自动摘挂机电路摘机后向所述语音提示模块发送语音播放指令，所述语音提示模块将所述音频提示信号经所述电话线接口发送至所述工作面防爆电话。

本申请一些实施例中所述的胶带机控制系统，所述电话控制模块还包括：

第一继电器，与所述单片机连接；

第二继电器，与所述单片机连接；

所述单片机在所述控制指令表示启动时控制所述第一继电器吸合，在所述控制指令表示关停时控制所述第二继电器吸合。

本申请一些实施例中所述的胶带机控制系统，所述胶带机的机头控制器配置有启动按键和关停按键；所述第一继电器的输出端与所述启动按键连接，所述第二继电器的输出端与所述关停按键连接。

本申请提供的上述技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：通过为胶带机原有电脑集控回路并联电话集控回路的方法，当电脑集控回路无法正常工作时，利用电话集控回路对胶带机的机头控制器发送控制指令即可。并且，本申请中的电话集控回路中设置有电话控制模块，电话控制模块能够在胶带机防爆电话无人接听时自动接通，并在自动接通后能够接收来自于工作面防爆电话的操作指令码，从而根据操作指令码对机头控制器进行操作，所以胶带机头防爆电话并不一定必须实时人为接听，能够释放出一定的劳动力。因此，本申请中的上述方案能够解决现有技术中胶带机控制系统对于计算机网络的依赖同时能够减少人力劳动的需求。

附图说明

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为本申请一个实施例所述胶带机控制系统的结构示意图；

图2为本申请一个实施例所述电话控制模块的结构框图；

图3为本申请一个实施例所述振铃检测电路的电路图；

图4为本申请一个实施例所述自动摘挂机电路的电路图；

图5为本申请一个实施例所述解码电路的电路图；

图6为本申请一个实施例所述数据记录单元的电路图；

图7为本申请一个实施例所述语音提示模块的电路图；

图8为本申请一个实施例所述单片机的电路图；

图9为本申请一个实施例所述机头控制器的电路图；

图10为本申请一个实施例所述电话控制胶带机的流程图。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在一些实施例中提供一种胶带机控制系统，如图1所示，包括并联连接的电脑集控回路和电话集控回路。所述电脑集控回路中包括集控电脑1，服务器及基站2，集控箱3。要实现胶带机启动时，通过操作集控电脑1发出指令数据，经过服务器及基站2将指令数据送达集控箱3，然后集控箱3将数据指令变换为机头控制器4可读通讯协议(485，232，CAN等)使机头控制器4动作相应继电器使机头电机启动器5远控启动吸合接触器驱动机头电机从而皮带启动。

本申请中，并联的所述电话集控回路包括工作面防爆电话6、胶带机头防爆电话9和电话控制模块11；所述工作面防爆电话6被拨打后同时向所述胶带机头防爆电话9和所述电话控制模块11发出拨打信号；所述电话控制模块11在所述胶带机头防爆电话9的振铃次数达到设定次数后自动接通；所述工作面防爆电话9在所述电话控制模块11接通后向所述电话控制模块11发送操作指令码；所述电话控制模块11依据所述操作指令码生成控制指令至胶带机的机头控制器4。使机头控制器4动作相应继电器使机头电机启动器5远控启动吸合接触器驱动机头电机从而皮带启动。

以上方案为胶带机原有电脑集控回路并联电话集控回路，当电脑集控回路无法正常工作时，利用电话集控回路对胶带机的机头控制器4发送控制指令即可。并且，本申请中的电话集控回路中设置有电话控制模块11，电话控制模块11能够在胶带机防爆电话9无人接听时自动接通，并在自动接通后能够接收来自于工作面防爆电话6的操作指令码，从而根据操作指令码对机头控制器4进行操作，所以胶带机头防爆电话9并不一定必须实时人为接听，能够释放出一定的劳动力。因此，本申请中的上述方案能够解决现有技术中胶带机控制系统对于计算机网络的依赖同时能够减少人力劳动的需求。而且，现有的电话通讯系统已经布置在矿井下各主要工作地点，其中就包含工作面和胶带机头处，所以本设计不需要大规模的线路铺设改造成本低。

如图所示，优选地，所述电话集控回路中还可以包括电话防火墙10，所述电话防火墙10设置于所述工作面防爆电话6与所述电话控制模块11之间；所述电话防火墙10接收所述拨打信号，若根据所述拨打信号确定来电号码为白名单内号码时则将所述拨打信号转发至所述电话控制模块11。进一步地，若所述电话防火墙10根据所述拨打信号确定来电号码不属于所述白名单内号码时则截获所述拨打信号。通过设置来电防火墙能有效阻拦外部电话的恶意操作，保证了人员及设备的安全。

以上方案中的胶带机控制系统，所述电话集控回路中还可以包括电话交换机7和接线盒8，所述电话交换机7和所述接线盒8将所述工作面防爆电话6的拨打信号分流后发送至所述电话防火墙11和所述胶带机头防爆电话9。如此，通过电话交换机和接线盒的设置能够接入更多的工作面防爆电话和井下的胶带机的机头控制器，能够实现井下多处防爆电话的无人接听，自动控制胶带机的方案。

在一些实施例中，如图2所示，所述电话控制模块11包括单片机110以及与所述单片机110连接的振铃检测电路111、自动摘挂机电路112和解码电路113；其中：所述振铃检测电路111接收电话线接口传输的拨打信号后振铃并发送振铃信号至所述单片机110；所述单片机110根据所述振铃信号确定振铃次数，在所述振铃次数大于预设次数时控制所述自动摘挂机电路112执行摘机动作；所述解码电路113在所述自动摘挂机电路112摘机后接收所述电话线接口传输的操作码指令并对所述操作码指令进行解析得到操作码，所述解码电路113将所述操作码发送至所述单片机110。振铃次数大于预设次数说明胶带机头防爆电话一直无人接听，而一旦胶带机头防爆电话被接听则振铃结束，此时可以执行无人值守时的自动控制机头控制器的方案。

在一些方案中，所述电话控制模块11还可以包括与所述单片机110连接的数据记录单元114，所述单片机110提取所述操作码中的密码和指令码，并将所述密码发送至所述数据记录单元114；所述数据记录单元114接收所述单片机110发送的密码后与所述标准密码进行比对，若比对成功则向所述单片机110发送密码有效信号；所述单片机110接收到所述密码有效信号后根据所述指令码生成控制指令至胶带机的机头控制器4。所述数据记录单元114在密码与所述标准密码比对失败时向所述单片机110发送密码无效信号；所述单片机110接收到所述密码无效信号后控制自动摘挂机电路执行挂机动作。本方案中，通过内置数据记录功能用来存储操作密码等信息，满足安全需求防止恶意操控。

以上方案中，所述电话控制模块11还可以包括与所述单片机110连接的语音提示模块115，所述语音提示模块115存储有音频提示信号，所述音频提示信号用于发出输入密码的提示；所述单片机110在所述自动摘挂机电路112摘机后向所述语音提示模块115发送语音播放指令，所述语音提示模块115将所述音频提示信号经所述电话线接口发送至所述工作面防爆电话6。通过设计了语音提示功能，在井下视线受到影响时也能使操作人员正常使用，提高了系统的便利性。

优选地，所述电话控制模块11还可以包括第一继电器116，与所述单片机110连接；第二继电器117，与所述单片机110连接；所述单片机110在所述控制指令表示启动时控制所述第一继电器116吸合，在所述控制指令表示关停时控制所述第二继电器117吸合。所述胶带机的机头控制器4配置有启动按键和关停按键；所述第一继电器116的输出端与所述启动按键连接，所述第二继电器117的输出端与所述关停按键连接。本方案中，当继电器得电动作就相当于按下了机头控制器的4的按键，此种接线方式的好处是相当于人工开启或停止皮带，不影响原来胶带机所有的保护功能，不会带来安全隐患。

下面针对每一电路的工作原理进行详细说明。

(1)振铃检测电路：

振铃检测电路设计如图3所示，其工作原理为：在电话线路未来铃流前，电话线路由电话交换机提供大约-48V的直流电压。当电话线路被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。供电电压为+48V(正向电位)并且叠加24V、25HZ交流，使其成为72V交流25HZ震荡信号。这样就会震铃了。在本电路检测铃流信号时，以三次铃响为准，即三次振铃后无人摘机，便由单片机控制自动模拟摘机。如图所示，当电话线路未被打入时，电话线路提供-48V电压，光电耦合器不导通，引脚4保持高电平。电话被打入时，电话线路提供+72交流电压，经过C1电容隔直，R2电阻限流，光电耦合器导通，光耦引脚4变为低电平。电话振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。所以等到单片机通过P3.4 I/O口记录3次低电平后(次数可由单片机程序控制)，便由单片机控制自动摘机。

(2)自动摘挂机电路

根据有关标准规定：不论任何电话机，摘机状态的直流电阻应≤300Ω，有“R”键的电子电话机的摘机状态直流电阻应≤350Ω。在挂机状态下，其漏电流≤5μA。当用户摘机时，电话机通过叉簧接上约200Ω的负载，使整个电话线回路流过约30mA的电流。交换机检测到该电流后便停止铃流发送，并将线路电压变为十几伏的直流，完成接续。图4为自动摘挂机电路原理图。其原理为：单片机从光耦引脚4接收到3次低电平，就返回一个低电平信号给P2.2 I/O口。接收到低电平信号，就使摘机指示灯D1亮，由于PNP三极管的特性，使PNP导通。继电器就会从5脚吸合到6脚。然后电话线路1经过电阻R3、变压器、继电器和电话线路2组成一个回路，电阻R3和变压器组成的电阻约300Ω，于是电话摘机。

(3)解码电路

本实施例以DTMF解码电路为例进行说明，采用图5所示的MT8870及外围电路实现。工作原理：MT8870是DTMF信号接收处理专用芯片，其功能是将接收到的DTMF信号解码为4位二进制码，由Q0-Q3直接输出。自动摘机后，双音频信号经过音频专用变压器进入MT8870的-IN引脚。该双音频信号先经过MT8870内部的拨号音滤波器滤除拨号音信号后，再经过前置放大器送入双音频滤波器，将双音频信号按高、低频信号分开，又经高、低频滤波器、幅度检测器送入译码电路，最后从MT8870的数据输出端输出相应的编码。为了获取有效的数据，MT8870的StD接AT89C52的INT1。当StD电平由低到高，经AT89C52检测后通过IO接口接收有效拨号键值码。通过测试，在另一端按下数字键，可以解码出来。

(4)数据记录电路

数据记录电路的用途是记录操作密码，防止恶意控制设备造成安全隐患。在人员拨打电话控制胶带机启动前，需要输入操作密码，密码只掌握在胶带机司机手里，司机拨通电话后DTMF电路随时处于工作待命状态，并且语音提示司机输入密码，此时司机按下电话按键输入密码。如图6所示为包括AT24C02芯片的数据记录电路，DTMF解码部分将司机输入数字解码传给单片机，单片机接收后通过P2.0和P2.1接口与AT24C02芯片通过I2C协议进行通讯读取AT24C02芯片内预先设置的密码并与DTMF所解的码进行对比，如密码一致方可进行下一步操作，否则单片机将P2.2 I/O口电位至高(自动挂机)，此处选用可断电记忆的EEPROM，24C02上的A0、A1、A2为地址编码脚。

(5)语音提示模块

对于电话远程操作胶带机，视线受限的情况下，语音提示就显得格外重要，如图7所示，本方案选用既可进行I/O口操作也可进行串行通讯控制的JQ8900型语音模块，此模块内置虚拟U盘可通过电脑进行音频文件的直接储存，并且模块内置小功率功放模块可直接驱动喇叭省去了外围的功放电路，工作时由单片机通过P3.0和P3.1串行通讯端口进行通讯并控制模块所播放语音片段。

(6)单片机

图8给出了单片机电路，其工作原理：P3.4接光耦第四脚，当单片机接收到低电平并累计3次，就控制P2.2输出一个低电平信号到摘机继电器控制三极管基极。使继电器吸合摘机。P1.0-P1.3接MT8870的QO-Q3脚，接收4位二进制码。然后P3.0和P3.1接JQ8900的通讯脚,以便与89C52进行串行通信时控制JQ8900模块播放相应语音提示。P2.0和P2.1接AT24C02 I2C通讯脚读取和存储密码。由89C52的P1.7提供SPI接口的时钟脉冲到ISD4004的SCLK引脚。P2.0-P2.3接MT8870的QO～Q3脚，接收4位二进制码。P2.3和P2.4接两个输出继电器的控制三极管，低电平时可吸合继电器。

(7)机头控制器

以图9所示的控制器为例，开皮带需要按下键盘上4#按键(此时皮带保护正常皮带可以开启)，按下8#按键皮带停止。所以根据4*4矩阵键盘原理可得如图9的继电器控制按键电路。本方案中附加的电话集控回路包含部件如下：(a)BOX-128型电话来电防火墙模块；(b)胶带机电话控制模块；(c)电话线若干米(从机头电话到控制器)；(d)本安接线盒一个。装设方法：在机头防爆电话机进线处加一个本安接线盒内部并联分出一路电话线路，将电话线路引入机头控制器内，接在放在控制器箱体内的BOX-128型电话来电防火墙进线口，再将防火墙的出线接到电话拨号控制模块的电话线接口处。从机头控制器内部的操作按键板排线上找到4#按键及8#按键的线路(按键为常开触点)并分别接到电话控制模块的两个输出继电器上，当继电器得电动作就相当于按下了控制器的4#按键或8#按键，相当于人工开启或停止皮带。最后从控制器内部取5VDC电源给电话拨号控制模块供电，如此便完成了控制线路的安设。

参考图10所示的电话控制胶带机逻辑，使用时拨打胶带机头电话号码，响铃3声后，语音提示输入密码，密码输入正确可后按*1键开启皮带，按*2停止皮带，操作结束后按#键挂机。本申请以上方案的应用，弥补了当前胶带机控制方法的不足，电话控制模块内置密码一定程度上保证了不发生误操作。以上方案能够取得经济效益，具体如下：减少生产班每班安排的皮带巡视工2人/天，全年人工费节约2*20＝40万；皮带偷停或者断网影响全月按照6次计算，每次可节约20分钟，全月可赢得掘进时间2小时合计进尺约20米，全年创效20米*600元/米*12个月＝25.2万元；综上仅一个掘进队可创效65.2万元，全矿8个掘进队月521.6万元，若矿井主运系统也投用，效益更客观。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种胶带机控制系统，其特征在于，包括并联连接的电脑集控回路和电话集控回路；其中：

所述电脑集控回路中包括集控电脑，服务器、基站和集控箱；胶带机启动时，通过操作集控电脑发出指令数据，经过服务器及基站将指令数据送达集控箱，集控箱将数据指令变换为机头控制器可读通讯协议使机头控制器动作相应继电器使机头电机启动器远控启动吸合接触器驱动机头电机从而皮带启动；

所述电话集控回路包括工作面防爆电话、胶带机头防爆电话和电话控制模块；所述工作面防爆电话被拨打后同时向所述胶带机头防爆电话和所述电话控制模块发出拨打信号；所述电话控制模块在所述胶带机头防爆电话的振铃次数达到设定次数后自动接通；所述工作面防爆电话在所述电话控制模块接通后向所述电话控制模块发送操作指令码；所述电话控制模块依据所述操作指令码生成控制指令至胶带机的机头控制器；

电脑集控回路无法正常工作时，利用电话集控回路对胶带机的机头控制器发送控制指令；

所述电话控制模块包括单片机以及与所述单片机连接的振铃检测电路、自动摘挂机电路和解码电路；其中：

所述振铃检测电路接收电话线接口传输的拨打信号后振铃并发送振铃信号至所述单片机；

所述单片机根据所述振铃信号确定振铃次数，在所述振铃次数大于预设次数时控制所述自动摘挂机电路执行摘机动作；

所述解码电路在所述自动摘挂机电路摘机后接收所述电话线接口传输的操作码指令并对所述操作码指令进行解析得到操作码，所述解码电路将所述操作码发送至所述单片机；

所述电话控制模块还包括与所述单片机连接的数据记录单元：

所述单片机提取所述操作码中的密码和指令码，并将所述密码发送至所述数据记录单元；

所述数据记录单元接收所述单片机发送的密码后与标准密码进行比对，若比对成功则向所述单片机发送密码有效信号；

所述单片机接收到所述密码有效信号后根据所述指令码生成控制指令至胶带机的机头控制器；

所述数据记录单元在密码与所述标准密码比对失败时向所述单片机发送密码无效信号；

所述单片机接收到所述密码无效信号后控制自动摘挂机电路执行挂机动作；

所述电话控制模块还包括：

第一继电器，与所述单片机连接；

第二继电器，与所述单片机连接；

所述单片机在所述控制指令表示启动时控制所述第一继电器吸合，在所述控制指令表示关停时控制所述第二继电器吸合；

所述胶带机的机头控制器配置有启动按键和关停按键；所述第一继电器的输出端与所述启动按键连接，所述第二继电器的输出端与所述关停按键连接。

2.根据权利要求1所述的胶带机控制系统，其特征在于，所述电话集控回路中还包括电话防火墙：

所述电话防火墙设置于所述工作面防爆电话与所述电话控制模块之间；所述电话防火墙接收所述拨打信号，若根据所述拨打信号确定来电号码为白名单内号码时则将所述拨打信号转发至所述电话控制模块。

3.根据权利要求2所述的胶带机控制系统，其特征在于：

所述电话防火墙根据所述拨打信号确定来电号码不属于所述白名单内号码时则截获所述拨打信号。

4.根据权利要求2所述的胶带机控制系统，其特征在于，所述电话集控回路中还包括电话交换机和接线盒，其中：

所述电话交换机和所述接线盒将所述工作面防爆电话的拨打信号分流后发送至所述电话防火墙和所述胶带机头防爆电话。

5.根据权利要求3或4所述的胶带机控制系统，其特征在于，所述电话控制模块还包括与所述单片机连接的语音提示模块：

所述语音提示模块存储有音频提示信号，所述音频提示信号用于发出输入密码的提示；

所述单片机在所述自动摘挂机电路摘机后向所述语音提示模块发送语音播放指令，所述语音提示模块将所述音频提示信号经所述电话线接口发送至所述工作面防爆电话。