防恐電子擋車器設(shè)計——擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計,防恐電子擋車器設(shè)計——擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計,電子,擋車,設(shè)計,總體,整體,控制系統(tǒng) 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 王鋒 學(xué) 號 0501510137 指導(dǎo)教師 張衛(wèi) 張少文 選題情況 課題名稱 防恐電子擋車器設(shè)計——擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工作量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化的要求 任務(wù)書 有 √ 無 開題報告 有 √ 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 一般 √ 差 工作進度 快 按計劃進行 √ 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 √ 差 中期成績評定：中 所在專業(yè)意見： 學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，基本按進度和規(guī)定要求完成設(shè)計任務(wù)。 負(fù)責(zé)人： 2009年 4 月1 日 南 京 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學(xué) 生 姓 名： 王鋒 學(xué) 號： 0501510137 設(shè)計(論文)題目： 防恐電子擋車器設(shè)計 擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計 起 迄 日 期: 2009年3月9日～ 2009年6月14日 設(shè)計(論文)地點: 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師: 張衛(wèi) 張少文 專業(yè)負(fù)責(zé)人: 龔光容 發(fā)任務(wù)書日期: 2009年2月26日  任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、學(xué)院（系）領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生； 2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及學(xué)院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院（系）”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號（2000級為10位數(shù)），不能只寫最后2位或1位數(shù)字； 5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 本課題擬設(shè)計一種剛性擋車器，在重點進行抗沖撞設(shè)計的同時，充分發(fā)揮計算機控制技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。要求學(xué)生在對剛性擋車器的工作條件和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好擋車器總體方案設(shè)計及控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計。通過這一典型機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)知識設(shè)計開發(fā)新產(chǎn)品及解決工程實際問題的能力。 2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 本課題要求學(xué)生在對剛性擋車器的工作條件和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，做好擋車器總體方案設(shè)計及控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計。具體內(nèi)容及要求如下： （1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料，撰寫開題報告； （2）擋車器工作條件及功能需求分析； （3）總體方案設(shè)計與計算； （4）控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計； （5）文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書及使用說明書。 相關(guān)設(shè)計技術(shù)條件及要求如下： （1）路幅寬：5米； （2）極限沖擊力：1000KN； （3）動作時間：10s； （4）控制核心：單片機； （5）控制方式：現(xiàn)場按鈕控制、中央計算機集中控制、地感應(yīng)智能控制。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計論文、圖表、實物樣品等〕： （1）資料翻譯譯文及開題報告； （2）總體方案設(shè)計與計算； （3）單片機控制系統(tǒng)原理圖、電子線路板圖及控制系統(tǒng)的軟件； （4）畢業(yè)設(shè)計說明書及使用說明書。 4．主要參考文獻(xiàn)： [1] 張俊謨.單片機中級教程—原理與應(yīng)用[M].第2版,北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006. [2] 孫桓,陳作模,葛文杰.機械原理[M].第七版,北京:高等教育出版社,2006. [3] 濮良貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].第八版,北京:高等教育出版社,2006. [4] 尹志強.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007. [5] 左建民.液壓與氣壓傳動[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007. [6] 梁景凱,蓋玉先.機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007. [7] 張立勛,黃筱調(diào),王亮.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006. [8] 江思敏,姚鵬翼,胡榮,等.Protel 電路設(shè)計教程[M].北京:清華大學(xué)出版社，2002. [9] 劉朝儒,吳志軍,高政一,等.機械制圖[M].第五版,北京:高等教育出版社，2006. [10] 成大先.機械設(shè)計手冊(第5卷)[M]. 第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000. 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 5．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2009年 3月9日 ～ 3 月15 日 3月16日 ～ 3 月22 日 3月23日 ～ 4 月12日 4月13日 ～ 5 月10日 5月11日 ～ 5 月31 日 6月1日 ～ 6 月7 日 6月8日 ～ 6 月14 日 接受畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，熟悉畢業(yè)設(shè)計要求；查閱資料，完成外文資料翻譯工作。 撰寫開題報告及文獻(xiàn)綜述。 功能需求分析，總體方案設(shè)計與計算。 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計。 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。 文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 準(zhǔn)備論文答辯。 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 學(xué)院（系）意見： 院（系）領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)前期工作材料 學(xué)生姓名: 王鋒 學(xué) 號： 0501510137 系　部: 機械工程系 專 業(yè): 機械工程及自動化 設(shè)計(論文)題目: 防恐電子擋車器設(shè)計 —擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)教師: 張衛(wèi) 張少文 高級工程師 助教 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備 注 1 畢業(yè)設(shè)計(論文)選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告〔含文獻(xiàn)綜述〕 1 4 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 1 5 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 1 2009年5月 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué) 生 姓 名： 王鋒 學(xué) 號： 0501510137 專 業(yè)： 機械工程及自動化 設(shè)計(論文)題目： 防恐電子擋車器設(shè)計 —擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師: 張衛(wèi) 張少文 2009年 3 月 22日 開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見； 3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）； 4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 摘要 本文介紹了目前電子擋車器的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了其分類及組成；針對目前市場上的擋車器存在的不足，指出了本設(shè)計課題的意義；最后總結(jié)了擋車器控制系統(tǒng)的設(shè)計方法及其控制原理。 關(guān)鍵詞 電子擋車器 防恐 控制系統(tǒng) 1 擋車器的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進步，我國的交通運輸業(yè)也發(fā)生了日新月異的變化，各大高速公路如雨后春筍般地興建，因此給電子擋車器的要求也越來越高。越來越多的擋車器運用到了高等級公路、道路、社區(qū)、各企事業(yè)單位大門等方面。如圖1所示的某高級住宅小區(qū)的欄桿式自動電子擋車器[1～3]。 圖1 住宅區(qū)欄桿式自動擋車器 1.1 擋車器分類 隨著社會不斷的發(fā)展與進步，擋車器其結(jié)果也越來越固定成型。而且越來越受到大眾的歡迎。但目前,我國專業(yè)設(shè)計制造擋車器設(shè)備的公司和廠家很少,僅有的幾家也只能在基本功能上滿足設(shè)備使用要求,對產(chǎn)品的專業(yè)機械和控制電子性能設(shè)計還不夠理想,有些甚至在使用中出錯。目前市場上有各式各樣的擋車器： (1) 根據(jù)切換速度的快慢可分為：高速擋車器，其動作時間一般為1.2s～2s；中速擋車器，其動作的時間一般為2.5s～3s；低速擋車器，其動作時間一般為4.5s以上。 (2)根據(jù)外形結(jié)構(gòu)可分為：直臂型擋車器，欄柵型擋車器，曲臂型擋車器。如圖： 圖2 直臂型擋車器 圖3 曲臂型擋車器 圖4 欄柵型擋車器 (3)根據(jù)控制的方式可分為：手動控制、遙控控制和通訊控制。 (4)根據(jù)擋車器的應(yīng)用范圍可分為高速公路收費站自動擋車器,汽車擋車器,高檔住宅區(qū)智能擋車器,城市軌道交通擋車器等幾種[4]。 1.2 擋車器的組成 擋車器的大體控制結(jié)構(gòu)由可編程控制器、傳感器，執(zhí)行機構(gòu)，人工智能系統(tǒng)等四大部分組成，其關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖5所示[10.12]。 可編程控制器 傳感器 人工智能系統(tǒng) 執(zhí)行機構(gòu) 圖5 擋車器控制結(jié)構(gòu) 2 擋車器的控制技術(shù) 2.1 高速公路收費站自動擋車器的控制系統(tǒng) 我國目前國內(nèi)高速公路收費站自動擋車器詳細(xì)說明主要特點及功能如下： (1)分部式彈簧可調(diào)節(jié)擋車桿不同長度的系統(tǒng)平衡，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運行。 (2)采用國外進口低速力矩電機驅(qū)動，功耗低，力量大，具有正常的堵轉(zhuǎn)功能，堵轉(zhuǎn)時小電流壓住擋車桿不抖動。 (3)主控制器集成度高，邏輯功能強，可與環(huán)路感應(yīng)器、位機等外圍設(shè)備配合使用。 (4)機箱涂覆國外進口噴粉沫，靜電噴涂后180度高溫烘干，抗腐蝕不裉色，極其美觀大方。 (5)傳動機構(gòu)連桿長度可調(diào)，可使擋車桿橫平豎直，美觀整齊。 (6)斷電時擋桿自動抬起，避免交通堵塞，不影響人工收費。 (7)采用關(guān)節(jié)軸承傳動，能克服機械誤差造成的傳動磨擦阻力，使機械性能更完美。 (8)機箱門位置任選，可根據(jù)需要四個方位任意變換。 (9)防砸車功能可確保機器和汽車的安全[5.6]。 目前高速公路收費站自動擋車器的一般功能為: 自動擋車器與環(huán)形線圈檢測器、通行指示燈配合工作,無車輛通行時，紅燈亮，擋車桿呈水平狀；收費完畢后，收費員按放行鍵后，通行指示燈由紅變綠，自動擋車器升桿。當(dāng)車體離開環(huán)形線圈檢測器后，檢測器向主機發(fā)出車輛通過信號，主機控制自動擋車器落桿。擋車桿兩自由度旋轉(zhuǎn)以避免特殊情況下的硬性碰撞，對自動擋車器的可靠性要求很高，不能出現(xiàn)誤動作。在正常情況下,根據(jù)擋車桿的機械旋轉(zhuǎn)速度,從水平位置到垂直位置時間不超過115 s ,因此,在升桿過程中,如果115 s 之后無垂直檢測信號反饋,則判斷有故障。還可通過接觸器輔助觸點反饋來判斷升桿或落桿時電機故障。根據(jù)擋車器的功能畫出其系統(tǒng)流程圖如圖6 所示。升降電機的空開和接觸器的電流整定值根據(jù)實際電機功率相應(yīng)匹配。在升桿和落桿的過程中,若出現(xiàn)故障則進行故障報警輸出,報警指示燈亮[7,8]。 圖6　擋車器動作流程圖 2.2住宅小區(qū)擋車器控制系統(tǒng) 在目前的高檔住宅區(qū)中，大門擋車器只有抬桿和落桿的功能，并且完全由門衛(wèi)人員通過手動按扭來控制，如圖7所示。 圖7 門衛(wèi)人員通過手動按扭控制圖 擋車器與門衛(wèi)計算機的接口電路的主要功能是實現(xiàn)門衛(wèi)計算機與擋車器之間的通信與控制能力, 并實現(xiàn)光電隔離以保護計算機系統(tǒng)的安全。由于接口電路的功能相對簡單, 單片機系統(tǒng)要處理的數(shù)據(jù)也很少, 89C52片內(nèi)的存貯器容量已足以滿足應(yīng)用要求, 不必進行擴展。這樣的選擇既充分發(fā)揮了單片機的功能, 又最大限度地降低了電路的復(fù)雜性, 增強了實時系統(tǒng)的可靠性[9.13]。 系統(tǒng)的控制核心一般為89C52是單片機，控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖8所示。 單片機系統(tǒng)經(jīng)光電隔離器件與擋車器I/O相連, 輸出的指令滿足擋車器接口的電氣要求串行通信口的信號經(jīng)MAX232芯片轉(zhuǎn)換為RS232發(fā)電平后與門衛(wèi)計算機的串行通信口相連, 以接受門衛(wèi)計算機發(fā)出的指令。這里還設(shè)置了一組LED指示燈是供測試時使用的。其作用是在不連接擋車器的情況下就能觀察到上位機(門衛(wèi)計算機)發(fā)出的指令是否正確地從單片機輸出。這樣既方便了軟件的調(diào)試, 又能在系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障時迅速查找故障位置。這是一種非常好的設(shè)計思路, 從系統(tǒng)實際運行的情況看, 這一功能非常適用。 圖8 擋車器微機控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 單片機系統(tǒng)的軟件主要有兩個內(nèi)容, 其一是負(fù)責(zé)與主位機的通信；其二是控制擋車器的動作。通信軟件中應(yīng)考慮上、下位機的握手信號, 以確保通信的暢道, 并使上位機知道下位機的工作是否正常 [10～12]。 3 研究意義 眾所周知好的事物有它好的一面，也有不足的一面。目前就普通的擋車器存在的問題是：結(jié)構(gòu)不牢固，容易被強行沖撞，容易壞。而達(dá)不到攔車的目的。所以必須要研究出結(jié)構(gòu)牢固，強行沖撞不壞的擋車器來取而代之。其新的名字為防恐電子擋車器。 近幾年，恐怖活動日益猖獗，特別是一些公共場所如：機場、車站、港口、橋梁和政府部門機構(gòu)等都是恐怖分子感興趣的場所，為此各國采取了形式多樣的反恐措施。作為阻擋恐怖活動的第一道關(guān)卡，擋車器起到關(guān)鍵的作用，而防恐電子擋車器專門為之設(shè)計的。它可以有效的防止恐怖分子沖撞普通擋車器類似事件的發(fā)生。 本課題擬設(shè)計的防恐電子擋車器采用國內(nèi)外先進的單片機控制設(shè)備，擬采用特殊的材料，具有壽命長、性能穩(wěn)定、抗干擾性強、高性價比、高抗沖撞擊能力、實現(xiàn)靈活、易擴展等優(yōu)點。而使用的微型單片機控制器具有體積小、使用簡單、通用性強、快速高效等特點，便于方便控制與使用[14,15]。 4 結(jié)語 在當(dāng)今不斷發(fā)生暴力恐怖等惡劣的條件環(huán)境下，進一步研究處理好擋車器, 研究開發(fā)出新型的防恐電子擋車器已是燃眉之急。鑒與在目前常見的擋車器的結(jié)構(gòu)與特點上，造出新的擋車器，在功能上更加強大，在結(jié)構(gòu)外觀上更加突出。為建立更和諧的社會獻(xiàn)出一份力量。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 探矽工作室.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)圣經(jīng)[M].第二版.北京:中國青年出版社,2003. [2] 劉麗芳,宋煥章,王明仕.計算機組成與結(jié)構(gòu)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2004. [3] 寧志剛,汪仁煌.基于PXA255的PDA交通管理系統(tǒng)在Linux 環(huán)境下的實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2004. [4] 張其善,楊東凱.嵌入式實時操作系統(tǒng)—GPS 車輛監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子設(shè)計應(yīng)用,2006. [5] 李伯成.微型計算機嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004. [6] 鐵道部工務(wù)局.鐵路工務(wù)技術(shù)手冊軌道[M].北京:中國鐵道出版社, 2000. [7] 何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,1992. [8] 高莉萍.北京地鐵八通線土橋車輛段停車列檢庫工藝設(shè)計[J].都市快軌交通, 2005,18(4). [9] 徐正和.射頻識別技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2001. [10] 蘇平.單片機原理與接口技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003. [11] 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996. [12] 陳光東.單片徽型計葬機原理與接口技術(shù)[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社,1993. [13] 蔣毓成.地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2003. [14] 徐正和,蔣毓成.城市軌道交通線路終端防護設(shè)備—DDCQ2型滑移式緩沖擋車器[J].城市軌道交通研究,2003. [15] 任靜.關(guān)于地鐵軌道設(shè)計中涉及多專業(yè)問題的思考[J].都市快軌交通,2005,18(1). 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 一．本課題需要解決的問題 近幾年，恐怖活動日益猖獗，特別是一些公共場所如：機場、車站、港口、橋梁和政府部門機構(gòu)等都是恐怖分子感興趣的場所，為此各國采取了形式多樣的反恐措施。作為阻擋恐怖活動的第一道關(guān)卡，擋車器起到關(guān)鍵的作用，而防恐電子擋車器專門為之設(shè)計的。它可以有效的防止恐怖分子沖撞普通擋車器類似事件的發(fā)生。所以本課題擬設(shè)計一種剛性擋車器，在重點進行抗沖撞設(shè)計的同時，充分發(fā)揮單片機控制技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。 相關(guān)設(shè)計技術(shù)條件及要求如下： （1）路幅寬：5米； （2）極限沖擊力：1000KN； （3）動作時間：10s； （4）控制核心：單片機； （5）控制方式：現(xiàn)場按鈕控制、中央計算機集中控制、地感應(yīng)智能控制。 二．?dāng)M采用的研究手段 防恐電子擋車器整體的技術(shù)指標(biāo)是選擇和設(shè)計必須考慮的一個關(guān)鍵問題, 根據(jù)課題要求一般技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計方案初步構(gòu)思如下: （1）結(jié)構(gòu)形式 恐怖活動日益猖獗，目前就普通的擋車器結(jié)構(gòu)不牢固，容易被強行沖撞，容易壞。而達(dá)不到攔車的目的。而防恐電子擋車器在重點進行抗沖撞設(shè)計上下了功夫。采用先進的材料，結(jié)構(gòu)采用平板式，充分發(fā)揮單片機控制技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，抗極限沖擊力為1000KN。 （2）控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 以8051單片機為控制核心，采用按鈕式。目前所用的單片機的型號有8051，8091等幾種。原因有下：與PLC相比，價格便宜，控制上比較方便。車輛的經(jīng)過。由地感應(yīng)智能控制感受到，然后傳止中央計算機集中控制，經(jīng)過它的處理傳到現(xiàn)場按鈕控制綠燈時擋板合下，紅燈時擋板上抬，成一定的角度。然后達(dá)到執(zhí)行強行擋車效果。如圖1所示： 現(xiàn)場按鈕控制 中央計算機集中控制 地感應(yīng)智能控制 執(zhí)行擋 車 圖1 控制硬件結(jié)構(gòu)圖 結(jié)合綜述對擋車器的介紹，并對其進行比較，可知防恐電子擋車器結(jié)構(gòu)牢固，不容易被強行沖撞，不容易壞，結(jié)構(gòu)簡單易設(shè)計。所以防恐電子擋車器初步采用8051單片機控制，部分結(jié)構(gòu)可參照綜述中給出的擋車器的示意圖。  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 該生通過閱讀與本課題相關(guān)的參考文獻(xiàn)，進行了一定的總結(jié)，撰寫的本文獻(xiàn)綜述能夠反映“防恐電子擋車器設(shè)計—擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計”的課題背景以及相關(guān)知識，論文撰寫較通順，符合規(guī)范，達(dá)到了撰寫文獻(xiàn)綜述要求和目的，為畢業(yè)設(shè)計后期分析打下了良好的基礎(chǔ)。 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： “防恐電子擋車器設(shè)計—擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計”這一課題的深度、廣度及工作量均適中，合適學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計期間完成，希望該生能獨立的進行擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計的研究，完成課題的要求，撰寫畢業(yè)論文，達(dá)到進行科研訓(xùn)練和本科畢業(yè)設(shè)計的要求。 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）評語 學(xué)生姓名： 王鋒 班級、學(xué)號： 0501510137 題 目： 防恐電子擋車器設(shè)計 —擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計 綜合成績： 指導(dǎo)者評語： 該生在對剛性擋車器的工作條件和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，確定了擋車器的總體方案，并對控制系統(tǒng)的硬件和軟件進行了詳細(xì)設(shè)計，達(dá)到了“畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書”的要求，具有一定的實用價值和創(chuàng)新性。該論文內(nèi)容基本完整，論述及計算無原則性的錯誤，全文打印格式較規(guī)范，圖表基本符合要求，但尚存在對科研資料查閱較少，對國內(nèi)外現(xiàn)狀了解欠深入等問題。該生具備較強的獨立工作能力，工作態(tài)度認(rèn)真，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)。建議成績評定為中等，同意該生提交答辯。 指導(dǎo)者(簽字)： 2009 年 5 月 10 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）評語 評閱者評語： 評閱者(簽字)： 年 月 日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)： 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題、審題表 系　　部 機械工程系 指導(dǎo) 教師 姓 名 張衛(wèi) 張少文 專業(yè)技術(shù)職 務(wù) 高級工程師 助教 課題名稱 防恐電子擋車器設(shè)計——擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計 適用專業(yè) 機械工程及自動化 課題性質(zhì) A B C D E 課題來源 A B C D √ √ 課題預(yù)計 工作量大小 大 適中 小 課題預(yù)計 難易程度 難 適中 易 √ √ 課題簡介 目前市場上流行的擋桿類擋車器注重狀態(tài)切換的快速性但忽視系統(tǒng)抗沖撞能力，只能作為一種意念上的關(guān)卡。在國際恐怖主義汽車炸彈等各種自殺式恐怖襲擊越發(fā)猖獗的國際環(huán)境下，為了加強對海關(guān)、機場、重要政府機關(guān)進行有效的保護，迫切需要研制出一種既具有快速性又有一定抗沖撞性的電子防恐擋車器。 本課題擬設(shè)定一種剛性擋車器，在重點進行抗沖撞設(shè)計的同時，充分發(fā)揮計算機控制技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。其設(shè)計成果可望形成一種有實用價值的現(xiàn)代化防恐設(shè)備。 課題應(yīng)完成的任務(wù)和對學(xué)生的要求 設(shè)計任務(wù)：1．總體方案設(shè)計與計算； 2．單片機控制系統(tǒng)原理圖及電子線路板圖； 3．單片機控制系統(tǒng)軟件。 知識要求：單片機原理及應(yīng)用、機電一體化等專業(yè)知識，掌握PROTEL等電子線路設(shè)計軟件，具有一定的軟件設(shè)計與開發(fā)能力。 所在專業(yè)審定意見： 專業(yè)負(fù)責(zé)人(簽名)： 年 月 日 本課題由 王鋒 同學(xué)選定，學(xué)號： 0501510137 注：1．該表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名后生效，作為該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題使用； 2．有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√”； 3．課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋”中存檔。 填 表 說 明 1．該表的填寫只針對1名學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計（論文）時選擇使用，如同一課題由2名及2名以上同學(xué)選擇，應(yīng)在申報課題的名稱上加以區(qū)別（加副標(biāo)題），并且在“設(shè)計（論文）要求”一欄中說明。 2．“課題性質(zhì)”一欄： A．產(chǎn)品設(shè)計； B．工程技術(shù)研究； C．軟件開發(fā)； D．研究論文或調(diào)研報告； E．其它。 3．“課題來源”一欄： A．自然（社會）科學(xué)基金與?。ú浚⑹屑壱陨峡蒲姓n題； B．企、事業(yè)單位委托課題； C．校、院（系）級基金課題； D．自擬課題。 4．“課題簡介”一欄： 主要指該課題的背景介紹、理論意義或?qū)嵱脙r值。 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 作 者: 王鋒 學(xué) 號： 0501510137 系　部: 機械工程系 專 業(yè): 機械工程及自動化 題 目: 防恐電子擋車器設(shè)計 —擋車器總體及控制系統(tǒng)設(shè)計 張少文 助教 張衛(wèi) 高級工程師 指導(dǎo)者： 評閱者： 2009 年 6 月 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 本課題的任務(wù)是擬設(shè)定一種剛性擋車器，在重點進行抗沖撞設(shè)計的同時，充分發(fā)揮計算機控制技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。其設(shè)計成果可望形成一種有實用價值的現(xiàn)代化防恐設(shè)備。得益于切換的快速性以及外形的美觀，直桿類的擋車器應(yīng)用得非常廣泛，但是，各收費站使用的直桿類擋車器，對違章司機形同虛設(shè)，車輛沖卡現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，更有甚者，撞傷、撞死執(zhí)情人員，有時也發(fā)生。嚴(yán)重威脅收費站工作人員的人身安全，造成征費工作困難，直接影響我國公路事業(yè)的發(fā)展。 本論文以89C51單片機為核心對防恐電子擋車器進行各種信號處理和自動控制的，完成了簡單的機械裝置的設(shè)計及電氣與單片機系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計。其中電氣與單片機系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計是本論文的重點，系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包話了89C51單片機、光電耦合器、車輛檢測器和脈沖記數(shù)器等的設(shè)計。 關(guān)鍵詞 剛性擋車器 自動控制 系統(tǒng)硬件 軟件設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要 Title Design of Anti-terror Electronical Board Barrier System --Design of the Overall Parts and Control System Abstract The task of this subjcet is to design a rigid board barrier.Taking full advantage of computer-control technology it will not only have the strong resistance of colliding but also a system of automatic control. This design result may become a kind of modern anti-terror equipments. Bar barrior is very common because of its fast up-down changing and its beautiful appreance.However, some toll stations with these bar barriers are only unefficient nominal to the illegal drivers .This phenomenon is a serious threat to safety of administrators in these toll stations. The development of highway business will to be constraintde. 89C51 single chip microcomputer is as a core to process all information and automatically control this anti-terror electronical board barrier. This thesis contains the designing of machinery and the desiging of hydraulic system and the designing of the control system of single chip microcomputer and the system of software，Among others, the last is the thesis’s main content. The hardware system primarily contains the designing of 89C51 single chip microcomputer and light-electricity transformation and vechicle detector and pulse counter etc. Keywords Rigid board barrier System of automatic control Hardware system Software system 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 王鋒 學(xué) 號： 0501510137 外文出處： Michael L. Nave, P.E.1989. 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評語： 該譯文大體正確地表達(dá)了原文意思，敘述條理清楚，語句通順，翻譯質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的要求，專業(yè)術(shù)語譯文有些還不夠準(zhǔn)確。 簽名： 2009年 3月 18日 注：請將該封面與附件裝訂成冊。 附件1：外文資料翻譯譯文 煤礦業(yè)帶式輸送機幾種軟起動方式的比較 運行帶式運送機的動力必須由驅(qū)動滑輪產(chǎn)生，通過滑輪和傳送帶之間的摩擦力來傳遞。為了傳遞能量，傳送帶上面的張力在接近滑輪部分和離開滑輪部分必定存在著差別。這種差別在穩(wěn)定運行、啟動和停止時刻都是真實存在的。傳統(tǒng)傳送帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計，都是根據(jù)穩(wěn)定運行情況下傳送帶的受力情況。因為設(shè)計過程中沒有詳盡研究傳送帶啟動和停止階段的受力情況，所有的安全措施都集中在穩(wěn)定運行階段（Harrison 1987）。本文主要集中講述傳送機啟動和加速階段的特性。傳送帶設(shè)計者在設(shè)計時必須考慮控制啟動階段的加速狀況，以免使傳送帶和傳送機驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生過大的張力和動力（Suttees，1986）。大加速度產(chǎn)生的動力會給傳送帶的紋理、傳送帶結(jié)合處、驅(qū)動滑輪、軸承、減速器以及耦合器帶來負(fù)面影響。毫無控制的加速度產(chǎn)生的動力能夠引起帶式傳送機系統(tǒng)產(chǎn)生諸多不良問題，比如上下曲線運動、過度傳送帶提升運動、滑輪和傳送帶打滑、運輸原料的溢出和傳送帶結(jié)構(gòu)。傳送帶的設(shè)計需要面對兩個問題：第一，傳送帶驅(qū)動系統(tǒng)必須能夠產(chǎn)生啟動帶式傳送機的最小轉(zhuǎn)動力矩；第二，控制加速度產(chǎn)生動力在安全界限內(nèi)?？梢酝ㄟ^驅(qū)動力矩控制設(shè)備來完成，控制設(shè)備可以是電子手段也可以是機械手段，也可以是兩者的組合（CEM，1979）。 本文主要闡述輸送機的開始和加速的過程。傳送帶設(shè)計師必須控制開始加速度防止過度張緊在傳送帶織品和力量在皮帶傳動系統(tǒng)。強加速度力量可能有害地影響傳送帶織品，傳送帶接合，驅(qū)動皮帶輪，更加無所事事的滑輪,軸,軸承, 速度還原劑, 并且聯(lián)結(jié)。未管制的加速度力量可能造成皮帶輸送機有垂直的曲線的系統(tǒng)性能問題,傳送帶緊線器運動, 驅(qū)動皮帶輪摩擦損失, 材料溢出, 并且做成花彩傳送帶織品。傳送帶設(shè)計員與二個問題被面對, 皮帶傳動系統(tǒng)必須導(dǎo)致極小的扭矩足夠強有力開始傳動機, 和控制了這樣加速度強制是在安全限額內(nèi)。光滑開始傳動機可能由對驅(qū)動器扭矩控制設(shè)備的用途, 或機械或電子, 或組合的二完成(CEM 1979) 。 什么是最佳的皮帶輸送機驅(qū)動系統(tǒng)? 答案取決于許多變量。最佳的系統(tǒng)是一個為開始, 運行, 和終止提供可接受的控制在合理的費用和以及高可靠性。皮帶傳動系統(tǒng)為本文我們考慮的設(shè)計方案, 皮帶輸送機被電子頭等搬家工人幾乎總驅(qū)動。傳送帶"驅(qū)動系統(tǒng)" 將包括多個要素包括電子原動力、電子馬達(dá)起始者以控制系統(tǒng), 馬達(dá)聯(lián)結(jié)、速度還原劑、低速聯(lián)結(jié)、皮帶傳動滑輪、和滑輪閘 (Cur 1986) 。它重要, 傳送帶設(shè)計員審查各個系統(tǒng)要素的適用性對特殊申請。為本文的目的, 我們假設(shè), 所有驅(qū)動系統(tǒng)要素設(shè)置礦的新鮮空氣, 非允許, 面積,全國電子編碼, 條款500 防爆, 礦的表面的面積。皮帶傳動要素歸因于范圍。某些驅(qū)動器要素是可利用和實用的用不同的范圍。為這論述, 我們假設(shè)那皮帶傳動系統(tǒng)范圍從分?jǐn)?shù)馬力對千位的多個馬力。小驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)常是在50 馬力以下。中型系統(tǒng)范圍從50 到1000 馬力。大型系統(tǒng)可能被考慮在1000 馬力之上。范圍分部入這些組是整個地任意的。必須被保重抵抗誘惑對超出馬達(dá)或在馬達(dá)之下傳送帶飛行提高標(biāo)準(zhǔn)化。驅(qū)動器結(jié)果在粗劣的效率和在高扭矩的潛在,當(dāng)驅(qū)動器能導(dǎo)致破壞性超速在再生,或過度加熱以變短的馬達(dá)壽命。扭矩控制。傳送帶設(shè)計員設(shè)法限制開始的扭矩到?jīng)]有比150%運行中。限額在應(yīng)用的開始的扭矩經(jīng)常是傳送帶胴體肉、傳送帶接合、滑輪絕熱材料,軸偏折評級。在更大的傳送帶和傳送帶以優(yōu)化大小的要素, 扭矩限額110%至125%是公用。除扭矩限額之外, 傳送帶起始者必需限制會舒展圍繞和會導(dǎo)致旅行的波浪的扭矩增量。一個理想的開始的控制系統(tǒng)會適用于資格整個傳送帶的扭矩傳送帶休息由問題的脫離決定, 或運動, 然后扭矩相等與傳送帶的運動需求以負(fù)荷加上恒定的扭矩從休息加速系統(tǒng)要素的慣性對最終奔跑速度。這使系統(tǒng)臨時強制和傳送帶舒展。不同的驅(qū)動系統(tǒng)陳列變化的能力控制扭矩的申請對傳送帶休息和以不同的速度。并且, 傳動機陳列裝載二個極端。一條空傳送帶正常存在最小的必需的扭矩為脫離和加速度, 當(dāng)一條充分地被裝載的傳送帶存在最高的必需的扭矩。開采驅(qū)動系統(tǒng)必須是能稱應(yīng)用的扭矩從一個2/1 比率為一個水平的簡單傳送帶安排, 對一個10/1 范圍為一個傾斜、復(fù)雜傳送帶配置文件。 各個驅(qū)動系統(tǒng)將要求一個控制系統(tǒng)調(diào)控開始的機制。 最共同的類型控制被使用在更小對中等大小驅(qū)動以簡單的外形被命名“開環(huán)加速度控制” 。 在開環(huán), 控制系統(tǒng)早先被配置程序化開始的機制以被規(guī)定的方式, 通常準(zhǔn)時根據(jù)。 在開環(huán)控制, 駕駛使用參數(shù)譬如潮流,扭矩,或速度不影響序列操作。這個方法假定, 控制設(shè)計師充分地塑造了驅(qū)動系統(tǒng)表現(xiàn)在傳動機。為更大或更加復(fù)雜的傳送帶,“閉合回路”或“反饋”控制可以他運用了。在閉合回路控制, 在開始期間, 控制系統(tǒng)顯示器通過傳感器駕駛使用參數(shù)譬如馬達(dá)的當(dāng)前層, 傳送帶的速度, 或力量在傳送帶, 并且修改起動程序控制,極限,或優(yōu)選或佩帶了參量。閉合回路控制系統(tǒng)修改開始的被應(yīng)用的力量在一臺空和充分地被裝載的傳動機之間。 常數(shù)在數(shù)學(xué)模型與被測量的可變物有關(guān)對系統(tǒng)驅(qū)動反應(yīng)被命名定調(diào)的常數(shù)。 這些常數(shù)必須適當(dāng)?shù)乇徽{(diào)整為成功的應(yīng)用對各臺傳動機。 最共同的計劃為傳動機開始閉合回路控制是車頭表反饋為速度控制和壓電池力量或驅(qū)動力反饋為扭矩控制。在一些復(fù)雜系統(tǒng), 它是中意安排閉合回路控制系統(tǒng)調(diào)整自己為各種各樣的遇到的傳動機情況。這被命名“能適應(yīng)的控制” 。這些極端可能介入浩大的變異在裝貨,圍繞的溫度,裝貨的地點在外形, 或多個驅(qū)動選擇在傳動機。有三個共同的能適應(yīng)的方法。介入決定做在開始之前,如果控制系統(tǒng)能知道傳送帶是空的,它會減少最初的力量和會加長加速度力量的應(yīng)用對最高速度。如果傳送帶被裝載, 控制系統(tǒng)會應(yīng)用資格力量在攤位之下使較少時刻和供應(yīng)充足的扭矩及時地充分地加速傳送帶。因為傳送帶只成為了裝載在早先賽跑期間由裝載驅(qū)動, 平均驅(qū)動潮流可能被抽樣當(dāng)連續(xù)和被保留在反射傳送帶搬運器時間的緩沖記憶。然后在停工平均也許是預(yù)先處理一些開環(huán)和閉合回路為下個開始。第二個方法介入根據(jù)驅(qū)動觀察發(fā)生在最初開始或“行動期間證明”的決定。這及時驅(qū)動潮流的或力量通常介入比較對傳送帶速度。如果驅(qū)動潮流或力量必需及早在序列是降低并且行動被創(chuàng)始, 傳送帶必須被卸載。如果驅(qū)動潮流或力量必需是高的。在開始, 傳動機必須被裝載。這個決定可能被劃分在區(qū)域和使用修改起動程序控制的中部和結(jié)束。 第三個方法介入傳送帶速度的比較對時刻為這個開始反對傳送帶加速度歷史極限, 或“加速度信封監(jiān)視”。在開始, 傳送帶速度被測量對時間。這與被保留在控制系統(tǒng)記憶的二限制的傳送帶速度曲線比較。第一曲線描出空的傳送帶加速, 并且第二個充分地被裝載的傳送帶。因而,如果當(dāng)前的速度對時間比被裝載的外形低,它也許表明,傳送帶被超載,妨礙,或驅(qū)動故障。如果當(dāng)前的速度對時間比空間的外形高級,它也許表明一條殘破的傳送帶結(jié)合或驅(qū)動故障。 無論如何，當(dāng)前的起飛中止并且警報運行。 最好的傳送帶啟動系統(tǒng)要求在不同的傳送帶負(fù)載條件下，能夠以合理的代價帶來可靠性高的可以接受的運行性能。但是至今沒有一個啟動系統(tǒng)能夠達(dá)到這樣的要求。傳送帶設(shè)計者必須為每個傳送帶設(shè)計啟動系統(tǒng)屬性。總得來說，全電壓交流發(fā)動機啟動適合于簡單結(jié)構(gòu)的小型傳送帶。減電壓SCR交流發(fā)動機啟動是地下中、小型傳送帶的基本啟動方法。最新的進展顯示，固定液體填充耦合系統(tǒng)的交流發(fā)動機是簡單結(jié)構(gòu)中、大型傳送帶基本啟動方法。對于那些大、中型而且需要重復(fù)啟動的復(fù)雜結(jié)構(gòu)傳送帶，繞線轉(zhuǎn)子發(fā)動機驅(qū)動是常用的選擇。在結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜，運行需要不同速度的傳送帶啟動中，傳送帶直流發(fā)動機驅(qū)動、不同填充液體驅(qū)動、和相異機械傳遞驅(qū)動系統(tǒng)一直實力相當(dāng)?shù)暮蜻x者。具體選擇哪個啟動方式由使用環(huán)境，相對價格，運行能耗，反應(yīng)速度和使用者習(xí)慣來決定。變頻交流驅(qū)動和非電刷直流驅(qū)動主要限制于中型傳送帶，這些中型傳送帶需要精確的速度控制，高代價和復(fù)雜性。但是，隨著持續(xù)的競爭和技術(shù)進步，波形綜合技術(shù)的電子驅(qū)動器的使用將越來越廣。 附件2：外文原文 A Comparison of Soft Start Mechanisms for Mining Belt Conveyors The force required to move a belt conveyor must be transmitted by the drive pulley via friction between the drive pulley and the belt fabric. In order to transmit power there must be a difference in the belt tension as it approaches and leaves the drive pulley. These conditions are true for steady state running, starting, and stopping. Traditionally, belt designs are based on static calculations of running forces. Since starting and stopping are not examined in detail, safety factors are applied to static loadings (Harrison, 1987). This paper will primarily address the starting or acceleration duty of the conveyor. The belt designer must control starting acceleration to prevent excessive tension in the belt fabric and forces in the belt drive system (Suttees, 1986). High acceleration forces can adversely affect the belt fabric, belt splices, drive pulleys, idler pulleys, shafts, bearings, speed reducers, and couplings. Uncontrolled acceleration forces can cause belt conveyor system performance problems with vertical curves, excessive belt take-up movement, loss of drive pulley friction, spillage of materials, and festooning of the belt fabric. The belt designer is confronted with two problems, The belt drive system must produce a minimum torque powerful enough to start the conveyor, and controlled such that the acceleration forces are within safe limits. Smooth starting of the conveyor can be accomplished by the use of drive torque control equipment, either mechanical or electrical, or a combination of the two (CEM, 1979). What is the best belt conveyor drive system? The answer depends on many variables. The best system is one that provides acceptable control for starting, running, and stopping at a reasonable cost and with high reliability (Lewdly and Sugarcane, 1978). Belt Drive System For the purposes of this paper we will assume that belt conveyors are almost always driven by electrical prime movers (Goodyear Tire and Rubber, 1982). The belt "drive system" shall consist of multiple components including the electrical prime mover, the electrical motor starter with control system, the motor coupling, the speed reducer, the low speed coupling, the belt drive pulley, and the pulley brake or hold back (Cur, 1986). It is important that the belt designer examine the applicability of each system component to the particular application. For the purpose of this paper, we will assume that all drive system components are located in the fresh air, non-permissible, areas of the mine, or in non-hazardous, National Electrical Code, Article 500 explosion-proof, areas of the surface of the mine. Belt Drive Component Attributes Size. Certain drive components are available and practical in different size ranges. For this discussion, we will assume that belt drive systems range from fractional horsepower to multiples of thousands of horsepower. Small drive systems are often below 50 horsepower. Medium systems range from 50 to 1000 horsepower. Large systems can be considered above 1000 horsepower. Division of sizes into these groups is entirely arbitrary. Care must be taken to resist the temptation to over motor or under motor a belt flight to enhance standardization. An over motored drive results in poor efficiency and the potential for high torques, while an under motored drive could result in destructive overspending on regeneration, or overheating with shortened motor life (Lords, et al., 1978). Torque Control. Belt designers try to limit the starting torque to no more than 150% of the running torque (CEMA, 1979; Goodyear, 1982). The limit on the applied starting torque is often the limit of rating of the belt carcass, belt splice, pulley lagging, or shaft deflections. On larger belts and belts with optimized sized components, torque limits of 110% through 125% are common (Elberton, 1986). In addition to a torque limit, the belt starter may be required to limit torque increments that would stretch belting and cause traveling waves. An ideal starting control system would apply a pretension torque to the belt at rest up to the point of breakaway, or movement of the entire belt, then a torque equal to the movement requirements of the belt with load plus a constant torque to accelerate the inertia of the system components from rest to final running speed. This would minimize system transient forces and belt stretch (Shultz, 1992). Different drive systems exhibit varying ability to control the application of torques to the belt at rest and at different speeds. Also, the conveyor itself exhibits two extremes of loading. An empty belt normally presents the smallest required torque for breakaway and acceleration, while a fully loaded belt presents the highest required torque. A mining drive system must be capable of scaling the applied torque from a 2/1 ratio for a horizontal simple belt arrangement, to a 10/1 ranges for an inclined or complex belt profile. Each drive system will require a control system to regulate the starting mechanism. The most common type of control used on smaller to medium sized drives with simple profiles is termed "Open Loop Acceleration Control". In open loop, the control system is previously configured to sequence the starting mechanism in a prescribed manner, usually based on time. In open loop control, drive-operating parameters such as current, torque, or speed do not influence sequence operation. This method presumes that the control designer has adequately modeled drive system performance on the conveyor. For larger or more complex belts, "Closed Loop" or "Feedback" control may he utilized. In closed loop control, during starting, the control system monitors via sensors drive operating parameters such as current level of the motor, speed of the belt, or force on the belt, and modifies the starting sequence to control, limit, or optimize one or wore parameters. Closed loop control systems modify the starting applied force between an empty and fully loaded conveyor. The constants in the mathematical model related to the measured variable versus the system drive response are termed the tuning constants. These constants must be properly adjusted for successful application to each conveyor. The most common schemes for closed loop control of conveyor starts are tachometer feedback for speed control and load cell force or drive force feedback for torque control. On some complex systems, It is desirable to have the closed loop control system adjust itself for various encountered conveyor conditions. This is termed "Adaptive Control". These extremes can involve vast variations in loadings, temperature of the belting, location of the loading on the profile, or multiple drive options on the conveyor. There are three common adaptive methods. The first involves decisions made before the start, or 'Restart Conditioning'. If the control system could know that the belt is empty, it would reduce initial force and lengthen the application of acceleration force to full speed. If the belt is loaded, the control system would apply pretension forces under stall for less time and supply sufficient torque to adequately accelerate the belt in a timely manner. Since the belt only became loaded during previous running by loading the drive, the average drive current can be sampled when running and retained in a first-in-first-out buffer memory that reflects the belt conveyance time. Then at shutdown the FIFO average may be use4 to precondition some open loop and closed loop set points for the next start. The second method involves decisions that are based on drive observations that occur during initial starting or “Motion Proving". This usually involves a comparison In time of the drive current or force versus the belt speed. if the drive current or force required early in the sequence is low and motion is initiated, the belt must be unloaded. If the drive current or force required is high and motion is slow in starting, the conveyor must be loaded. This decision can be divided in zones and used to modify the middle and finish of the start sequence control. The third method involves a comparison of the belt speed versus time for this start against historical limits of belt acceleration, or 'Acceleration Envelope Monitoring'. At start, the belt speed is measured versus time. This is compared with two limiting belt speed curves that are retained in control system memory. The first curve profiles the empty belt when accelerated, and the second one the fully loaded belt. Thus, if the current speed versus time is lower than the loaded profile, it may indicate that the belt is overloaded, impeded, or drive malfunction. If the current speed versus time is higher than the empty profile, it may indicate a broken belt, coupling, or drive malfunction. In either case, the current start is aborted and an alarm issued. The best belt starting system is one that provides acceptable performance under all belt load Conditions at a reasonable cost with high reliability. No one starting system meets all needs. The belt designer must define the starting system attributes that are required for each belt. In general, the AC induction motor with full voltage starting is confined to small belts with simple profiles. The AC induction motor with reduced voltage SCR starting is the base case mining starter for underground belts from small to medium sizes. With recent improvements, the AC motor with fixed fill fluid couplings is the base case for medium to large conveyors with simple profiles. The Wound Rotor Induction Motor drive is the traditional choice for medium to large belts with repeated starting duty or complex profiles that require precise torque control. The DC motor drive, Variable Fill Hydrokinetic drive, and the Variable Mechanical Transmission drive compete for application on belts with extreme profiles or variable speed at running requirements. The choice is dependent on location environment, competitive price, operating energy losses, speed response, and user familiarity. AC Variable Frequency drive and Brush less DC applications are limited to small to medium sized belts that require precise speed control due to higher present costs and complexity. However, with continuing competitive and technical improvements, the use of synthesized waveform electronic drives will expand. 10