矿用提升机安全监控系统可靠性的探讨

1、    矿用提升机安全监控系统可靠性的探讨    矿用提升机安全监控系统可靠性的探讨    类别：传感与控制      作者：太原理工大学信息工程学院    方明煌    来源：电子技术应用         矿用提升机安全监控系统可靠性的探讨 

2、60;   摘 要：    应用现代可靠性理论，从设计、工艺、技术等方面对矿用提升机监控系统进行了可行性探讨，提出了增强系统可靠性的一些措施。    关键词： 可靠性 容错技术 冗余技术    目前，我国一些大中煤矿所使用的矿用提升机和绞车，都配备了各种安全监控系统，虽然起步较晚，但经过多年的努力，整体技术和工艺水平已经有了很大的提高，而且日趋成熟。这些监控系统的功能主要包括：     自动减速功能； &#

3、160;   超速保护功能；     提升容器的行程和速度显示；     减速段限速保护及2ms保护功能；    深度指示器失效保护；    卡箕斗保护；    过卷保护功能；    自检功能；    提升勾计数；    提升信号显示，并记忆上次提升信号；&#

4、160;   提升方向显示及闭锁；        安全回路等主要故障点监测显示、记忆和报警等。    这些系统的结构主要由总线工业控制计算机、系统安全控制、系统监测三部分组成。由于监控系统中集中了大量不同规格、不同耐压和不同功率的电子元器件，为确保整个监控系统（以下简称系统）工作的可靠性，必须提出相应的要求和采取必要的可靠性措施。     提高系统设计的可靠性    

5、提高系统设计的可靠性通常是采用可靠度高的元器件进行完善设计，万一系统出现故障，可用诊断的方法确定故障位置并迅速排除，这时，一般要求中断系统能正常工作。    在完善设计的思想指导下，为保证系统的高可靠性，要求在设计和生产的全过程对元器件进行严格的筛选。考虑元器件参数时要留有充分的余地，对工艺过程严格把关，对成品和半成品进行严格的例行实验。可以说，完善设计是一种已被广泛接受的常规设计思想。    然而，若只限于用常规设计实现系统的可靠性，那么到一定程度时不但造价会迅速上升，而且大幅提高可靠性的效果也不会显著。应运而生

6、的另一种设计思想就是容错技术。它的指导思想是：首先承认故障的存在是客观事实，然后通过外加硬件或软件来消除、抑制其影响，达到使系统工作稳定、可靠的目的。在实际的系统可靠性设计中，上述两种思想要结合起来，实现系统在使用中功能适中、成本适中和足够可靠。     提高系统可靠性的工艺措施    主机的选用     采用质量稳定、可靠性已被普遍承认的SDT总线工业计算机作为系统的主机。     可靠的元器件质量   

7、 使用质量可靠并有稳定货源的元器件来组装系统。要注意以下几点：     尽量使用集成度高的组件，以减少元器件的个数。这样可减少器件间的连线和焊点数，从而大幅度降低系统的失效率；     认真做好元器件的筛选、老化处理，及时淘汰处于早期失效的不合格产品；     降频使用元器件有利于减轻器件的负载和降低其工作时的温升，也可避免因瞬间过载造成的过流过压冲击，减少偶然事故的发生。     适当采用冗余的硬件结构  

8、;  两路并联冗余     串联支路中任一元器件失效都会造成整个系统的失效；而并联支路的冗余结构则有利于可靠性的提高。设单个元器件的可靠度为R0.70，则相同的两个元器件组成的并联支路，其可靠度为Rs：    Rs1（1R）·（1R）10.91    可见，在较重要的地方采用并联冗余结构可以明显改善和提高可靠性。     器、部件级或子系统级的待命储备冗余    在检

9、出正处于工作状态的模块出现故障后，待命的冗余模块可按预定方案立即切换而投入工作，以保证系统正常、连续工作，替换下的故障模块可在脱离系统后进行修复，以便下次使用。对于比较通用的模块，采用这种待命储备的冗余结构，能够在成本增加不多的情况下，较好地改善系统的可靠性。     提高系统可靠性的技术措施     采用抗干扰的电源结构    可由LC网络组成抗干扰电源滤波器，它可阻隔来自电源一侧引入的高、中频电磁干扰，也可减弱系统内部电子器件、设备之间的相互干扰。  

10、  采用大电流LED供电结构    图1是某系统模拟量LED显示供电图。以LED各段的平均电流为5mA计算，如果各个位的所有段全部点亮，最大的驱动电流为5×8×7280mA。为此，可在输入端串接10H的高频扼流圈L，以抑制大的动态电流对集成电路和液晶显示块的冲击。由并联的大容量电容C提供动态电流，确保监测信号的正常工作。     合理地设计印刷电路板    在印刷电路板的设计中，对元器件布置应使相关的器件靠近一些，把易发生电磁干扰的器件

11、单独制成电路板或加以屏蔽。特别要注意地线的制作应符合规范，如共地和地屏蔽，保证系统能在复杂的现场正常工作。     减少系统连接中各部件之间的干扰    系统连接是指插件、底板、机框之间的信号连接。双绞线不易受电磁感应的影响，信号线可采用双绞线；为避免强电对弱电的干扰，这两种信号线可分别独立配线，相互间隔一定距离；短距离的信号线连接可采用插接件，若插针之间需采用抗干扰措施，以每一信号针两侧都是接地针为好。     系统中充分利用软件抗干扰技术   

12、; 软件抗干扰技术是指用程序设计手段排除进入系统的电磁干扰。其实质是发挥计算机的存储、高速运算和判断能力，使系统能识别错误的状态与信息，进而做适当的处理使系统保持正常。     软件冗余技术     软件冗余技术是在系统的数据处理、传输过程中增加一定的冗余位，以提高检错能力。例如：可采用奇偶校验或指令复执技术。图2是复执技术流程图。在具有查错能力的系统中，一旦查出错误，软件能立即命令重新运算一次。如果是瞬间干扰造成的，则可通过二次运行得到纠正，避免了误动作。    

13、 定时监视技术        在系统的关键部位可采用定时监视器（也称WatchDog    Time简称WDT）来监督系统的运行。WDT是硬件计数器，以时钟脉冲为输入信号所以计数亦即计时。正常时WDT由程序控制有规律地复位，再预置数，并重新计数。一旦当程序受到外部干扰脱离正常序列时，计算机将不能对WDT进行复位，此时CPU接收不到复位信号而认为有故障出现，随即命令停机保护。     输入、输出数据的软件处理技术     为保证数据传输的可靠性，对数据采用软件滤波的方法提高可信度。如对平滑信号采用平均值算法消除干扰的影响，即采样N次后，先去掉一个最大值和最