傳感器在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)中運(yùn)用(共16頁(yè))

1、 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？飘厴I(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告?？飘厴I(yè)實(shí)習(xí)(shx)報(bào)告學(xué) 生 學(xué)習(xí)(xux)中心 專 業(yè) 機(jī)電(jdin)一體化技術(shù)層 次 高起專提交日期 -年-月-日 傳感器在煤礦機(jī)電(jdin)一體化中的應(yīng)用目錄(ml)摘 要3 關(guān)鍵詞4 一、機(jī)電一體化技術(shù)(jsh)概述4 1.1、機(jī)電一體化技術(shù)4 1.2、機(jī)電一體化產(chǎn)品“傳感器”4 二，傳感器煤礦機(jī)電一體化、自動(dòng)化中的應(yīng)用.5 2.1 、傳感器在提升機(jī)中的應(yīng)用 52.2 、傳感器在采煤機(jī)中的應(yīng)用. 72.3 、傳感器在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用 82.4 、傳感器在其他煤礦機(jī)電一體化裝置中的應(yīng)用. 9三、傳感器在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)中的發(fā)展 10四、結(jié)

2、束語(yǔ) 12 五、參考文獻(xiàn) 13傳感器在煤礦機(jī)電(jdin)一體化中的應(yīng)用摘要(zhiyo) 隨著(su zhe)我國(guó)加人世貿(mào)組織，各行各業(yè)抓住機(jī)遇迎接挑戰(zhàn)，競(jìng)相發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在大幅度地提高產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性：提高制造水平，增加產(chǎn)品的應(yīng)變能力：提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約大量能源和材料消耗起著重大作用。特別是煤炭系統(tǒng)認(rèn)識(shí)到高效、安全、機(jī)械化采煤離不開(kāi)機(jī)電一體化技術(shù)，因此利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行舊設(shè)備改造和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品方面取得一定的成效。人們清楚地認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)高效、安全、機(jī)械化采煤和煤礦機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展使得煤炭資源的需求量不斷提升，在“要產(chǎn)

3、量，更要安全”的時(shí)代背景下，機(jī)電一體化在提高煤礦生產(chǎn)量，保證施工安全方面發(fā)揮了巨大的作用，而傳感器則是機(jī)電一體化系統(tǒng)中最為重要的“感受器官”。從某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)功能要求進(jìn)行傳感器設(shè)計(jì)。傳感器的好與壞直接影響到機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制性能， 以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，傳感器是新技術(shù)革命和信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ),是現(xiàn)代科技的開(kāi)路先鋒。本文結(jié)合當(dāng)前煤礦生產(chǎn)情況，對(duì)傳感器在煤礦中的應(yīng)用做了進(jìn)一步的探究，并簡(jiǎn)略分析闡述其發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞 機(jī)電(jdin)一體化技術(shù)；傳感器；應(yīng)用(yngyng)；發(fā)展趨勢(shì)一、機(jī)電(jdin)一體化技術(shù)概述1

4、.1、機(jī)電一體化技術(shù) 機(jī)電一體化技術(shù)顧名思義，“機(jī)電一體化技術(shù)”就是機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息處理和自動(dòng)控制技術(shù)綜合運(yùn)用的復(fù)合技術(shù)，微電子技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械相互滲透而形成的綜合電氣、機(jī)械、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的新興技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)顯示了強(qiáng)大的生命力，它順應(yīng)了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律。而煤炭生產(chǎn)是將煤炭通過(guò)深處采掘運(yùn)送到地面，因此需采用大量的機(jī)電設(shè)備技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效保證是機(jī)電一體化技術(shù)。1.2、機(jī)電(jdin)一體化產(chǎn)品“傳感器”。 機(jī)電(jdin)一體化產(chǎn)品“傳感器”是人們?yōu)榱搜芯孔匀滑F(xiàn)象，僅僅依靠人們的五官獲取外界信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。于是發(fā)明了能夠(nnggu)代替或補(bǔ)充人們的

5、五官的傳感器,工程上也叫“變換器”。由于傳感器總是位于測(cè)試系統(tǒng)的最前端，用于獲取檢測(cè)信息，其性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試的質(zhì)量。因此，傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器技術(shù)是一項(xiàng)當(dāng)今世界令人矚目的迅猛發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)之一，它與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。如果說(shuō)計(jì)算機(jī)是人類大腦的擴(kuò)展,那么傳感器就是人類五官的延伸，當(dāng)集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展時(shí)，人們才逐步認(rèn)識(shí)信息攝取裝置傳感器沒(méi)有跟上信息技術(shù)的發(fā)展而

6、驚呼“大腦發(fā)達(dá)、五官不靈“。 傳感器技術(shù)是精密機(jī)械技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、仿生學(xué)、材料科學(xué)等眾多學(xué)科相互交叉綜合高新技術(shù)之一。 二，傳感器煤礦機(jī)電(jdin)一體化、自動(dòng)化中的應(yīng)用2.1 傳感器在提升機(jī)中的應(yīng)用(yngyng)礦井提升機(jī)是礦山企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)備之一,提升機(jī)的安全、可靠運(yùn)行,直接影響到礦山企業(yè)生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)提升機(jī)在減速與爬行段的速度控制性能(xngnng)較差,常出現(xiàn)減速段速度控制不平穩(wěn),停車位置不準(zhǔn)確，控制方式繁瑣、可靠性低、調(diào)速性能差等現(xiàn)象,給提升系統(tǒng)增加了機(jī)械沖擊,縮短了安全使用壽命,降低生產(chǎn)效率。隨著超聲波

7、傳感器技術(shù)和PLC(可編程控制器)控制技術(shù)的發(fā)展,以超聲波測(cè)距傳感器作為采集信息手段,PLC作為控制核心,研究開(kāi)發(fā)了一種礦井提升機(jī)按恒定的速度單元,克服了傳統(tǒng)提升機(jī)控制系統(tǒng)減速單元凸輪板制作困難、減速度不穩(wěn)定、故障點(diǎn)多等弊病,提高了提升機(jī)減速階段減速性能。礦井提升機(jī)是目前煤礦機(jī)電一體化、自動(dòng)化水平最高的設(shè)備，全數(shù)字化交直流提升機(jī)。尤其是內(nèi)裝式提升機(jī)，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動(dòng)合為一體，機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，充分體現(xiàn)了機(jī)械-電力電子-計(jì)算機(jī)-自動(dòng)控制的綜合體。而全數(shù)字化提升機(jī)高度可靠，采用總線方式，大大簡(jiǎn)化了電器安裝，此外，硬件配置簡(jiǎn)單，互相兼容。采用PLC與變頻器相結(jié)合的控制方案對(duì)傳統(tǒng)電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，

8、變頻調(diào)速是通過(guò)改變定子供電頻率，成功實(shí)現(xiàn)了提升電動(dòng)機(jī)大范圍的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，在運(yùn)行過(guò)程中能隨時(shí)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況，使電機(jī)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，能夠滿足提升機(jī)特殊工作環(huán)境的要求且有著明顯的節(jié)電效果；采用PLC對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，使系統(tǒng)更加安全可靠。變頻調(diào)速系統(tǒng)將是提升機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展方向。2.2 傳感器在采煤機(jī)械中的應(yīng)用（1）、例如(lr)：上海輝格科技發(fā)展有限公司(yu xin n s)研發(fā)生產(chǎn)的SST300傾角(qngjio)傳感器在采煤機(jī)滾筒自動(dòng)調(diào)高實(shí)驗(yàn)裝置及控制中，模擬采煤機(jī)運(yùn)行情況。將傾角傳感器安裝在機(jī)身和搖臂上，位移傳感器安裝在油缸上。機(jī)身和搖臂上的傾角傳感器輸出與相應(yīng)的傾角預(yù)

9、設(shè)值作比較，其差值作為傾角控制器輸入，傾角控制器的輸出作為油缸位移控制器的預(yù)設(shè)值，與油缸位移傳感器的輸出數(shù)據(jù)相比較，其誤差送油缸位移控制器，油缸位移控制器的輸出控制伺服閥的開(kāi)度和方向,實(shí)現(xiàn)滾筒高度調(diào)節(jié)。上海輝格科技發(fā)展有限公司研發(fā)生產(chǎn)的SST300傾角傳感器就能很好的應(yīng)用在該調(diào)節(jié)控制中，它實(shí)現(xiàn)真正意義上的綜合絕對(duì)精度，該產(chǎn)品已經(jīng)得到了廣泛的推廣及應(yīng)用。（2），隨著國(guó)家對(duì)煤炭安全標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善以及煤礦工人安全意識(shí)的不斷提高,煤礦的安全檢測(cè)成為了煤炭安全生產(chǎn)中重中之重,由于井下環(huán)境復(fù)雜,布線問(wèn)題困難,智能、可靠的檢測(cè)設(shè)備可以大大的減少煤礦事故的發(fā)生。瓦斯是煤礦開(kāi)采的伴生物,極大的影響煤礦的安全生產(chǎn)

10、。因而做到邊開(kāi)采、邊控制瓦斯溢出量,使用自動(dòng)化的無(wú)線的傳感網(wǎng)絡(luò)代替繁瑣復(fù)雜的布線,已經(jīng)成為目前煤炭行業(yè)研究的熱點(diǎn)。因此，無(wú)線瓦斯傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的自動(dòng)控制。在生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)采集這些數(shù)據(jù)并有效進(jìn)行技術(shù)集成,然后把相關(guān)信息實(shí)時(shí)反饋指令傳遞給采煤機(jī)的支架,確定合理的采煤機(jī)割煤速度及移架速度,可以有效防止工作面瓦斯集聚,保證工作面安全,降低人工操作的失誤,提高生產(chǎn)效率和機(jī)械化開(kāi)采水平。2.3 傳感器在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用(yngyng)帶式輸送機(jī)由于長(zhǎng)距離連續(xù)輸送、輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，已成為煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備。帶式輸送機(jī)的膠帶張力是力學(xué)參數(shù)(cnsh)

11、,要測(cè)試張力信號(hào)的大小,關(guān)鍵是信號(hào)的采集和處理。信號(hào)的采集主要依靠各種類型的傳感器,信號(hào)的處理則依靠各類電子計(jì)算機(jī)。測(cè)試系統(tǒng)就是把張力信號(hào)的物理量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),實(shí)現(xiàn)測(cè)量、記錄和數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，常采用(ciyng)打滑檢測(cè)裝置、跑偏開(kāi)關(guān)及事故拉繩開(kāi)關(guān)等進(jìn)行保護(hù)。所有控制及傳感器信號(hào)輸進(jìn)控制箱，進(jìn)行分析判定，并發(fā)出控制各種設(shè)備的指令，帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)得到完善保護(hù)。保證帶式輸送機(jī)的運(yùn)行安全。2.4 傳感器在其他(qt)煤礦機(jī)電一體化裝置中的應(yīng)用(yngyng)隨著近年來(lái)電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展,采煤技術(shù)設(shè)備的自動(dòng)化也日趨成熟,液壓支架的電液控制也隨之發(fā)展起來(lái)。液壓支架電液控制

12、系統(tǒng)(kn zh x tn)是目前液壓支架最先進(jìn)的控制方式,是集機(jī)械與電子計(jì)算機(jī)等相結(jié)合。在煤礦生產(chǎn)中，液壓支架是煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面的支護(hù)設(shè)備，也是綜采的關(guān)鍵設(shè)備。在國(guó)家煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)的迫切需要下，液壓支架則向電液控制方向發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與液壓控制有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)定壓雙向鄰架或成組自動(dòng)移架，避免對(duì)頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。液壓支架電液控制系統(tǒng)是具有單片機(jī)、傳感器等電子裝置和液壓回路控制部件，其中傳感器部分主要是壓力傳感器和傾角傳感器。壓力傳感器用于檢測(cè)液壓支架前、后支柱及前伸梁的壓力值；傾角傳感器用于檢測(cè)液壓支架水平面X軸和Y軸的傾斜角度值。此外，電液控制裝置還可檢測(cè)支架的工作狀態(tài)。三、

13、傳感器在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)中的發(fā)展趨勢(shì)隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，電子信息種類日益繁多，信息傳遞速度日益加快，信息處理能力日益增強(qiáng)，相應(yīng)的信息采集-傳感技術(shù)也將日益發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)自主研發(fā)生產(chǎn)煤礦機(jī)電一體化設(shè)備具有智能化、程序化、信息化的特點(diǎn)，以及設(shè)備體積小、操作、維護(hù)方便、保護(hù)齊全、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。這些設(shè)備在煤炭生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且極大地提高了煤礦的生產(chǎn)水平和能力，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是，我國(guó)的煤礦機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一定的差距，因此還有很多的工作需要繼續(xù)研究，未來(lái)的傳感器也將無(wú)所不能，無(wú)所不在。傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方

14、面：（1）加速開(kāi)發(fā)(kif)新型敏感材料開(kāi)發(fā)(kif)，各學(xué)科，各種新技術(shù)的互相滲透(shntu)和綜合利用，可望研制出帶有新型敏感材料的傳感器。向集成化高精度發(fā)展：開(kāi)發(fā)研制靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動(dòng)化的可靠性。 （3）向微型化發(fā)展：通過(guò)發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器微型化將是近年熱點(diǎn)。 （4）向多功能傳感器：隨著傳感器技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，為了能夠完美而準(zhǔn)確地反映(fnyng)客觀事物和環(huán)境，往往需要同時(shí)測(cè)量大量的物理量。用單獨(dú)一個(gè)傳感器系統(tǒng)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種傳感器的功能。 （5）向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、計(jì)算技

15、術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)、信息處理技術(shù)等，能夠通過(guò)各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)(sh sh)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，對(duì)信息進(jìn)行處理后將所感知(gnzh)信息傳送到用戶終端，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制目的。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中的信息傳遞問(wèn)題，系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更順暢，系統(tǒng)各部分有機(jī)地結(jié)合，形成完整的系統(tǒng)。傳感器技術(shù)是在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，傳感器技術(shù)的研究也必然促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。四、結(jié)束語(yǔ)傳感器有著十分廣泛的應(yīng)用前景，它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域有具有巨大的運(yùn)用(ynyng)價(jià)值，在未來(lái)還將在許多新興

16、領(lǐng)域體現(xiàn)其優(yōu)越性，如家用、保健、交通等領(lǐng)域。我們可以大膽的預(yù)見(jiàn)，將來(lái)傳感器將無(wú)處不在，將完全融入我們的生活。傳感器網(wǎng)絡(luò)將是未來(lái)的一個(gè)無(wú)孔不入的十分龐大過(guò)程(guchng)，其應(yīng)用可以涉及到人類日常生活和社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的所有領(lǐng)域。但是，我們還應(yīng)該清楚的認(rèn)識(shí)到，傳感器才剛剛開(kāi)始發(fā)展(fzhn)，它的技術(shù)、應(yīng)用都還還遠(yuǎn)談不上成熟，但我們相信未來(lái)傳感器一定推動(dòng)整個(gè)社會(huì)行業(yè)的發(fā)展。其應(yīng)用可以涉及到人類生活和社會(huì)活動(dòng)的所有領(lǐng)域。目前，成熟的通信技術(shù)都可能經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)用到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，形成新的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)，創(chuàng)造無(wú)線通信的新天地。近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)

17、化技術(shù)的飛快發(fā)展，信息流成為機(jī)電一體化的主要特色。其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化，在性能和功能方面均實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。因此，機(jī)電一體化技術(shù)是企業(yè)信息化的重要支撐技術(shù)，是礦山綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運(yùn)裝備的應(yīng)用和推廣，極大地提升了我國(guó)煤礦生產(chǎn)的綜合實(shí)力，為實(shí)現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。 傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳感器是新技術(shù)革命和信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ),是現(xiàn)代科技的開(kāi)路先鋒，當(dāng)前技術(shù)水平下的傳感器系統(tǒng)正向著微小型化、智能化、多功能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。今后，隨著CAD技術(shù)、MEMS技術(shù)、信息理論及數(shù)據(jù)分析算法的繼續(xù)向前發(fā)展，未來(lái)的傳感器系統(tǒng)必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統(tǒng)化。在各種新興科學(xué)技術(shù)呈輻射狀廣泛滲透的當(dāng)今社會(huì)，作為現(xiàn)代科學(xué)“耳目”的傳感器系統(tǒng)，作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎(chǔ)，必將進(jìn)一步得到社會(huì)各界的普遍關(guān)注。五、參考文獻(xiàn)：1機(jī)電(jdin)一體化實(shí)用手冊(cè) 北京(bi jn)：科學(xué)出版社。20072李瑞琴, 鄒慧君. 機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)理論研究現(xiàn)狀與發(fā)展(fzhn)展望 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究(ynji), 2003,(03) 3程煒。無(wú)人化是煤炭(mitn)信息