1.1系統組成

　　輸送帶縱向防撕裂系統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，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，稱為感應器。當輸送帶發生縱向撕裂時，線圈斷裂。因此可以通過輸送帶內預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器，探測器和工控機組成。長度計數器安裝在輸送機的被動輥上，與被動輥同軸轉動。探測器由探頭構成，放在輸送帶下方，距離預埋線圈適當的位置上。當一個完好的8字線圈出現在探測器上方時，產生脈沖信號，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構，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”為基礎的智能測控系統。系統起動后，輸送帶運行的第一圈，系統自動識別輸送帶內每個完好預埋線圈，并記錄下每個線圈的位置。

　　從第二圈開始，系統按第一圈測得的數據（每個完好線圈的位置）進行測控。輸送機的被動輥每轉一周，長度計數器產生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。當探測器發現在原來完好線圈的位置上出現了線圈斷裂，則工控機立即停機并報警。

　　2系統實現

　　2.1硬件實現

　　2.1.1傳感器設計

　　預埋線圈和探測器組成系統的傳感器。

　　（1）預埋線圈首先，預埋線圈形狀的設計要能夠和金屬干擾物區別開來。在中給出了矩形和8字形兩種形狀的線圈。當矩形線圈內有感應電流流過時，穿過其左右兩半的磁力線方向相同，如a.當8字形線圈內有感應電流流過時，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，預埋線圈選用反相8字線圈，以便與金屬干擾物區分。預埋線圈需要合理設計8字線圈的幾何形狀、尺寸、匝數和總電阻。同時，應選擇適當的材質，并采取技術措施，使預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

　　探測器的主要技術要求：足夠的靈敏度、強的抗干擾能力、適應惡劣工況環境、無故障工作時間足夠長等。我們研制了一種結構全新的探測器，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。當探測器上方沒有出現反相8字線圈時或反相8字線圈斷裂時，由于不存在連續輸送合適相移的反饋環節，振蕩的相位條件不滿足，無振蕩發生，探測器處于靜態，探測器不產生輸出信號。

　　這種結構的探測器經常處于靜態，僅當完好的反相8字線圈出現在它上方時，才產生振蕩，輸出信號。因此平均功率損耗較小。這種結構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：

　　①在研制的探測器中，取強振蕩信號作為信號變換的輸入信號，設計輸入信號超過較高的門限電壓并吸納一定電流時，才產生輸出信號。這一設計使探測器抗干擾能力大大增強，工作十分可靠。用150A斷續電弧在距離探測器20cm處燒焊，對探測器毫無影響；

　　②為了避開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；

　　③輸送帶上可能出現的金屬干擾物，對于探測器等效為一個簡單導電回路。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，不產生輸出信號；

　　④為確保探測器的可靠性，線路設計最簡化，元件擇優選擇，且指標冗余，經反復篩選老化后焊接；

　　⑤探測器嚴密封固，使其具有良好的防塵、防水性能；

　　⑥為了在測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

　　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，不能有漏報和誤報。測控軟件主要包含三個功能模塊：狀態識別、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：狀態識別和檢測處理。

　　（1）狀態識別當系統啟動時，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埋線圈的狀態，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點。該結點中包含了當前線圈的狀態，它與前一線圈的間距，以及下個線圈結點的首地址，如所示。當輸送帶運行一圈后，則在內存中建立了一個線圈結點的循環鏈表。此刻將標志置為＃0FFH，表示識別過程結束。

　　（2）檢測處理當輸送帶運行完第一圈之后，識別過程結束，然后轉向執行檢測處理程序。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埋線圈，探測器產生中斷INT0請求信號，工控機響應INT0中斷請求，執行檢測處理程序。

　　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，則執行故障處理子程序（顯示主機故障，且向從機發出INT1中斷請求，以啟動從機）；若無故障，則進入測控狀態：置顯示正常，設置工作模式，初始化數據區，然后循環等待。

　　（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，然后循環等待（處于熱備份狀態）；若P1.1為高電位，先進行自檢，若發現從機有故障，則顯示從機故障；若無故障，則將從機轉變為測控工作狀態：顯示從機正常，設置工作模式，初始化數據區，打開INT0中斷和計數器溢出中斷允許，然后循環等待。從機進入測控工作狀態，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置INT1中斷子程序，當主機出現故障時，主機執行故障處理程序，向從機發出INT1中斷請求信號，從機響應INT1中斷，執行INT1中斷子程序，實現由熱備份狀態到測控工作狀態的轉變。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、自動地恢復正常，在所有必要部位設置了軟件陷阱，并設置了“看門狗”程序運行監視系統；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上，再加上這些軟件抗干擾措施，使系統確保不受外部干擾的影響。

　　2.3系統實現的技術性能

　　（1）系統實時檢測輸送機的輸送帶，一旦輸送帶發生撕裂，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。

　　（2）具有系統故障自動檢測功能。

　　（3）系統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。

　　（4）系統能適應惡劣的工況環境，環境溫度＋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置了硬件接口，以便擴展系統功能或組成集散系統。

　　（6）系統操作簡單，維修方便。

　　3結束語

　　強力輸送帶縱向防撕裂系統的設計開發，經過了對工礦現場需求調研、分析及原理性實驗室研究，系統設計、組裝、調試，模擬工礦環境實驗，直到應用于實際生產線，歷時兩年多。該系統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；提出采用全新結構的探測器，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和雙機冗余結構，保障了系統可靠地運行于惡劣工況環境之下。強力輸送帶縱向防撕裂系統的成功研制和應用，不僅實現了測控的自動化（）和智能化，而且為增加輸送帶的功能、技術含量和附加值，提供了一條新的有效途徑，具有廣闊的市場和巨大的經濟效益。