1、本科毕业论文（20 届）采煤机实验测试数据采集系统设计DESIGN OF DATA ACQUISITION SYSTEM FOR COAL MININMG EXPERIMENT TEST所在学院 专业班级 矿山机电 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I毕业设计（论文）共 58 页（其中：外文文献及译文 13 页）图纸共 3 张摘要采煤机是综采工作面中的核心机械，担负着割煤、装煤任务，采煤机的工作状态的好坏对煤炭的开采有很大影响。我国能源主要是煤炭，煤炭对于炼钢炼铁和取暖都有着重要的作用，煤炭的开采量可以衡量一个国家的工业水平，因此对于采煤机的研究很重要采煤机井下工作时候的主要节
2、点的应力应变决定采煤机能否正常工作。由于采煤机工作的环境和工作地点的特殊性和复杂性，使采煤机的参数测量与其他大型机械有很大差别现在有很多针对采煤机的各种设计，采煤机各个工作节点的工作参数和受力对于采煤工作的正常有序的进行起着至关重要的作用，因此对于采煤机关键节点工作参数和应力的测试很有意义，本次设计是采煤机实验测试数据采集系统的设计，是针对西安煤机厂制造的 MG500/1130 型采煤机工作时候主要工作节点的应力测试系统的设计，通过在各个重要工作节点安置不同种类的传感器来实现采煤机重要节点工作参数的信息测量，考虑到传感器以及相关测试仪器的强度问题所有信号采用应变输出，将传感器接入无线应变采集模
3、块进行数据的采集，再通过无线传输方式将信息传输至屏幕进行显示和分析。采煤机主要工作节点应力的准确测试能保证采煤机正常有序工作以及工作人员的安全，提高生产效率。关键词: 传感器; 无线应变采集模块; 无线传输; 无线通讯网关; 电桥IIAbstractCoal mining machine is in fully mechanized coal face core machinery, charged with cutting coal and coal, coal mining machine working state of the quality of coal mining has a
4、great influence. Energy in our country are mainly coal, coal for steelmaking and ironmaking and heating have an important role, the amount of coal mining can be a measure of a countrys industrial level and therefore for shearer is very important to study the shearer in underground work time main nod
5、es should stress and strain shearer can work normally.Because of the complexity and particularity of shearer working environment and working place, the coal mining machine parameter measurement and other large machinery are very different now has a lot of coal mining machine design, the working para
6、meters of shearer each node and force for the normal work of the coal mining orderly plays a vital role, therefore the key nodes of shearer parameters and stress test is very meaningful, this design is the design of test data acquisition system of shearer experiment, is based on the type of MG500/11
7、30 coal mining machine manufacturing Xian coal machine factory design force testing system should be the main work time node, information measured by the sensor placement of different kinds in the important all nodes work to achieve an important node working parameters of shearer, considering the st
8、rength of the sensor and the measuring instrument uses all the signal output of the strain, the strain sensor access wireless acquisition module for data acquisition, and then transmit information to the screen display and analysis by the wireless transmission mode. The accurate test of the main wor
9、king nodes of the coal mining machine can ensure the normal order of the coal mining machine and the safety of the staff, improve the production efficiency.Key words: Sensor；Wireless strain acquisition module；Wireless transmission； Wireless communication gateway；Bridge目录1绪论 .11.1 国内外数据采集系统的现状及发展趋势 .
10、11.2 研究背景和研究意义 .21.3 设计目的及内容 .32 数据采集系统硬件研究 .42.1 概述 .42.2 有线数据通讯方式 .42.3 无线数据传输通讯方式 .42.4 存储卡的离线数据通讯方式 .53 数据采集系统硬件方案设计 .63.1 液压拉杠拉力测试分析 .63.1.1 测试内容 .63.1.2 测试原理 .63.1.3 测试方法 .63.2 摇臂关键截面应力应变测试 .83.2.1 测试方案 .83.2.2 测试系统描述 .83.3 摇臂与机身连接销轴受力测试分析 .113.3.1 摇臂与连接架销轴受力测试 .113.3.2 连接架与机身销轴受力测试 .113.3.3 采
11、煤机摇臂受力分析 .123.3.4 测试原理和方法 .133.3.5 测试系统描述 .143.4 滚筒扭矩测试分析 .183.4.1 概述 .183.5 截齿三向力测试 .223.6 导向滑靴受力测试 .263.6.1 导向滑靴销轴受力测试分析 .263.7 平滑靴力学测试 .303.8 采煤机电参量 .353.9 采煤机 CAN 参数 .363.10 举升油缸压力测试 .374 数据传输通讯方案 .424.1 无线数据通讯方式 .424.2 BeeData 数据分析软件介绍 .444.2.1 必创 BeeData 软件单机版体系结构 .444.2.2 必创 BeeData 软件单机版工作原理
12、 .454.2.3 主程序接口说明 .454.2.4 采集数据显示 .465 传感器与测试电桥设计 .495.1 传感器概述 .495.1.1 传感器的分类 .495.2 测试电桥 .506 经济技术分析 .547 结论 .55致谢 .56参考文献 .57附录 A 采煤机整体结构图 .59附录 B 采煤机工作状态整体测试方案 .60附录 C 译文 .61附录 D 外文文献 .66辽宁工程技术大学毕业设计（论文）11 绪论1.1 国内外数据采集系统的现状及发展趋势数据采集系统起始于 20 设计 50 年代，1956 年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标 是测试中不依靠相关的测试文件，由非熟
13、练人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。1由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大约在 60 年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集设备和系统多属于专业的系统。 20 世纪 70 年代中后期，随着微型的发展，诞生了采集器，仪表同计算机溶于一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自是这一类的典型代表。这种接口系统采用积木式结构，把相应的接口卡装在专用的机箱内，然后由一台计算机控制。第二类系统在工业现场应用较多。这两种系统中，如果采集测试任务改变
14、，只需将新的仪用电缆接入系统，或将新卡在添加的专业的机箱里即可完成硬件平台中建，如果采集测试任务改变，只需将新的仪用电缆接入系统，或将新卡再添加到专用的机箱即可完成硬件平台重建，显然，这种系统比专用系统灵活得多。20 世纪 80 年代后期，数据采集系统发生了极大的变化，工业计算机，单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，使系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。20 世纪 90 年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事，航空电子设备及宇航技术，工业等领域被广泛应用。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能，高可靠性的单片数据采集系统（DAS）。目前有
15、的 DAS 产品精度已达 16 位，采集速度每秒达到几十万次以上。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速地组成一个新的系统。该阶段并行总线数据采集系统高速，模块化和即插即用方向发展，典型系统有 VXI 总线系统，PCI,PXI 总线系统等，数据位以达到 32 位总线宽度，采用频率可以达到 100MSps。由于采用了高密度，屏蔽型，针孔式的连接器和卡式模块，可以充分保证其隐定性急可靠性，但其昂贵的价格是阻碍它在自动化领域取得了成功的应用。目前国
16、内数据采集系统已经较国内起初有了很大的发展，但是较国外的数据采集系统来说还是比较落后的，原因是因为微机技术较国外有一定差距，并且传感器在比较精确方面2的数据采集来说还有待完善，数据采集系统在最近几年中得到迅猛发展的条件有两个：一是需要科学需要与工业控制向高度自动化发展，二是可能，即微电技术的发展为数据采集系统提供了良好的物质基础，从而使器件像但片化和模块化发展，使仪器本身像智能化发展，而整个系统向着测量与控制一体化发展。进入 21 世纪以来科学技术发展迅猛尤其是计算机技术达到了空前的发展，多种科学技术的发展就要求工业上有更高要求的数据采集系统，今后微机技术会不断发展与完善，这回促进数据采集系统
17、向着智能化方向发展，数据采集方法多样化，采集信号保存完好性，可分析性。测试器件将向着模块化和单点片化发展，仪器向着智能化发展，软件向着实时高级语言智能化发展，接口向着标准化发展，系统向着测量与控制一体化发展。1.2 研究背景和研究意义随着社会经济技术的发展，现代工业也迅速的发展了起来，特别是进入 21 世纪以来工业的发展带动一个国家的整体的经济发展，提高生活质量。2煤炭作为不可再生资源是一个国家隐形的财富，工业的发展离不开煤炭的作用，煤炭对于不一个国家工业的发展有着很重要的作用工业发展对于煤炭的开采量有了越来越搞得要求。并且随着社会得进步越来越要求煤矿井下的工作环境和煤矿工作人员的安全，采煤机
18、是煤炭开采低分主要设备，其工作效率决定采煤的质量和效率。采煤机关键工作节点的数据采集是关乎采煤机是否正常工作的重要指标，所以对于采集器工作节点的主要应力应变至关重要。3本次设计是针对采煤机关键节点数据的采集系统的设计，这次设计对于煤矿井下煤炭的开采很有帮助，数据采集系统可以实时的将采煤机工作时的各个节点参数传送到井上上位机，进行实时的数据采集与检测，有助于采煤机的安全高效生产和井下工作人员的人身安全，提高井下作业的工作环境。对于现代井下采煤来说采煤机各个节点的工作参数的测量时必不可少的，因此本设计具有普适性对于煤矿生产很有意义。4当今，工业发展过程中不管是煤炭行业还是其他工业工厂生产过程中，对于主要生产机械和其他机械来说，数据采集也都是非常重要的一点，本设计的设计思路和设计方法，也可以为其他工业生产作为参考借鉴，为其他工业的机械生产带来方便。本次设计所采用的传感器都是比较经典的传感器，通过普通的传感器技术便可以实现这种发杂的数据测试及采集，因此也是具有经济性能和使用性能的。本次设计在工业化地今天工业的机械化生产中尤其在综合开采工作面的采煤过程中意义重大。
