CN103696768A - 一种刨煤机运行控制*** - Google Patents

一种刨煤机运行控制*** Download PDF

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禹芝根
王会枝
陈伟
吴宗泽
范宝冬
张二伟
宋冰清
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Abstract

本发明涉及一种煤矿井下刨煤机的运行控制***技术领域，具体地说是一种刨煤机运行控制***。一种刨煤机运行控制***主要包括主控制器、信号采集控制器、刨程传感器和3个刨头运行位置校正传感器，主控制器安装在刨煤机机头传动装置附近，机头传动装置和机尾传动装置附近分别安装有信号采集控制器。刨程传感器安装在减速器输出轴和链轮的连接架上，3个刨头运行位置校正传感器分别安装在输送机中部槽和变线槽上。主控制器控制刨煤机刨头驱动电机的运行，并通过信号采集控制器传来的刨头位置信息控制变频电机的启动、停止、加速、减速和换向等。本发明用于煤矿井下综采工作面的刨煤机，实现了对刨煤机的运行控制。

Description

一种刨煤机运行控制***
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下刨煤机的运行控制***技术领域，具体地说是一种刨煤机运行控制***。
背景技术
目前在我国薄煤层开采中，存在工作环境恶劣、安全性差和劳动强度大等问题，薄煤层全自动化刨煤机解决了上述问题。目前中国的刨煤机市场一直被国外垄断，为了填补国内空白、替代进口成套设备，达到国际先进水平，实现全自动刨煤机工作面成套设备与技术的国产化，研制了薄煤层全自动化刨煤机设备。刨煤机的运行必须依靠运行控制***才能工作，因此发明了一种刨煤机运行控制***。
发明内容
本发明的目的是设计一种控制刨煤机运行的刨煤机运行控制***。
本发明的技术方案是：
在刨煤机机头传动装置附近设置主控制器1，在机头传动装置和机尾传动装置附近分别设置信号采集控制器2，在减速器输出轴和链轮的连接架上设置刨程传感器3-4，在输送机的位置1、位置2和位置3分别设置刨头运行位置校正传感器3-1、3-2和3-3。
刨程传感器3-4、刨头运行位置校正传感器3-1、3-2和3-3分别通过电缆与信号采集控制器2连接，信号采集控制器2通过通讯电缆和主控制器1连接。
信号采集控制器2采集刨程传感器3-4的信号计算出刨头的运行位置，并依据刨头运行位置校正传感器3-1、3-2和3-3的信号校正刨头运行位置的计算值。主控制器1控制刨煤机刨头驱动电机的运行，并通过信号采集控制器2传来的
本发明的工作过程如下：
当刨煤机准备开始工作时，在主控制器1上设置刨头的初始位置、刨头的运转方向、加速时间和减速时间。当刨煤机准备就绪时，操作主控制器1上的启动按钮，刨煤机刨头按设定的方向运行。信号采集控制器2采集刨程传感器3-4的信号计算出刨头的运行位置，当刨头运行至刮板输送机的位置1时，信号采集控制器2接收在位置1安装的刨头运行位置校正传感器3-1的信号，若此时刨头运行位置的计算值与位置1的实际值有误差，则信号采集控制器2校正此时刨头运行位置的计算值。当刨头运行至位置2时，若此时刨头运行位置的计算值与位置2的实际值有误差，则信号采集控制器2依据传感器3-2的信号校正此时刨头运行位置的计算值，同时刨头开始减速。当到达设定的减速时间时，刨头开始换向运行，然后刨头依据设定的加速时间加速至高速运行，刨头高速运行分别经过位置3、位置1、位置2，信号采集控制器2会依据传感器3-3、3-1和3-2信号自动校正刨头运行位置的计算值。刨头运行到位置2时开始减速，当到达设定的减速时间时，刨头开始换向运行，然后依据设定的加速时间加速至高速运行，刨头高速运行分别经过位置2、位置1、位置3，如此反复，实现刨煤功能。
本发明能用来控制刨煤机刨头启动、停止、加速、减速和换向等，能自动校正刨煤机刨头运行位置的计算值，实现了对煤矿井下综采工作面刨煤机的运行控制。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1是本发明的***简图。
图2是本发明的第一实施例示意图。
图3是本发明的第二实施例示意图。
图4是本发明的第三实施例示意图。
图中：1主控制器，1-1是1中的PLC、1-2是1中的CAN安全栅、1-3是1中的单相隔离变压器、1-4是1中的开关电源、1-5是1中的本安电源，1-6是1中的电流环安全栅，2信号采集控制器，2-1是2中的I/O模块、2-2是2中的CAN安全栅、2-3是2中的单相隔离变压器、2-4是2中的开关电源、2-5是2中的本安电源，2-6是2中的数字量输入安全栅，3传感器，3-4是3中的刨程传感器，3-1是3中的刨头运行位置校正传感器，3-2是3中的刨头运行位置校正传感器，3-3是3中的刨头运行位置校正传感器，传感器4，4-1是4中的冷却水压力传感器，4-2是4中的冷却水流量传感器，4-3是4中的减速器油位传感器，4-4是4中的冷却水温度传感器，4-5是4中的减速器油温传感器，4-6是4中的电机轴承温度传感器，4-7是4中的电机绕组温度传感器，4-8是4中的减速器输入轴温度传感器，4-9是4中的减速器输出轴温度传感器，4-10是4中的链轮左轴承温度传感器，4-11是4中的链轮右轴承温度传感器，5传感器，5-1是5中的冷却水压力传感器，5-2是5中的冷却水流量传感器，5-3是5中的减速器油位传感器，5-4是5中的伸缩机尾油缸压力传感器，5-5是5中的冷却水温度传感器，5-6是5中的减速器油温传感器，5-7是5中的电机轴承温度传感器，5-8是5中的电机绕组温度传感器，5-9是5中的减速器输入轴温度传感器，5-10是5中的减速器输出轴温度传感器，5-11是5中的链轮左轴承温度传感器，5-12是5中的链轮右轴承温度传感器，6电磁阀，6-1是6中的机尾油缸伸电磁阀，6-2是6中的机尾油缸缩电磁阀，7信号采集控制器，7-1是7中的I/O模块，7-2是7中的CAN安全栅，7-3是7中的单相隔离变压器，7-4是7中的开关电源，7-5是7中的本安电源，7-6是7中的数字量输出安全栅，7-7是7中的模拟信号安全栅，7-8是7中的温度信号安全栅。
图1是本发明的***简图。本发明主要包括主控制器1、信号采集控制器2、刨程传感器3-4、刨头运行位置校正传感器3-1、3-2和3-3，主控制器1安装在刨煤机机头传动装置附近，机头传动装置和机尾传动装置附近分别安装有信号采集控制器2。刨程传感器3-4安装在减速器输出轴和链轮的连接架上，刨头运行位置校正传感器3-1、3-2和3-3安装在输送机中部槽上和变线槽上，刨程传感器3-4、刨头运行位置校正传感器3-1、3-2和3-3通过电缆和信号采集控制器2连接，信号采集控制器2通过通讯电缆和主控制器1连接。
信号采集控制器2采集刨程传感器3-4的信号计算出刨头的运行位置，并依据刨头运行位置校正传感器3-1、3-2和3-3的信号校正刨头运行位置的计算值。主控制器1控制刨煤机刨头驱动电机的运行，并通过信号采集控制器2传来的刨头位置信息控制变频电机的启动、停止、加速、减速和换向等，从而实现刨煤机的运行控制。
图2是本发明的第一实施例示意图，包括主控制器1、信号采集控制器2和传感器3。主控制器1是一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱，包括PLC1-1、CAN安全栅1-2、单相隔离变压器1-3、开关电源1-4、本安电源1-5和电流环安全栅1-6；信号采集控制器2是一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱，包括远程I/O模块2-1、CAN安全栅2-2、单相隔离变压器2--3、开关电源2-4、本安电源2-5和数字量输入安全栅2-6；传感器3包括刨头运行位置校正传感器3-1、刨头运行位置校正传感器3-2、刨头运行位置校正传感器3-3和刨程传感器3-4，各个传感器都是本质安全型传感器。主控制器1和信号采集控制器2通过CAN总线连接，主控制器1里安装有控制电路，信号采集控制器2里安装有信号采集电路。
主控制器1中的PLC1-1是整个***的核心，用来分析处理数据并下发指令；PLC1-1的CAN通讯口通过CAN安全栅1-2后，和信号采集控制器2的CAN通讯口连接；PLC1-1的电流环通讯口通过电流环安全栅1-6后，和刨头驱动电机的接口连接。
主控制器1中的CAN安全栅1-2把PLC1-1的CAN通讯口转成本质安全型CAN通讯接口，以达到煤炭行业标准中关于矿用信息传输标准的要求；单相隔离变压器1-3放在开关电源1-4和本安电源1-5的前端；开关电源1-4输出DC24V，用来给PLC1-1和PLC1-1的电流环通讯接口供电；本安电源1-5用来给电流环安全栅1-6供电；电流环安全栅1-6把PLC1-1的电流环通讯接口转成本质安全型电流环通讯接口，以达到煤炭行业标准中关于矿用信息传输标准的要求。
信号采集控制器2中的远程I/O模块2-1是信号采集控制器2的数据处理中心，用来采集传感器3的数据，分析处理后通过CAN总线送给主控制器1；远程I/O模块2-1的CAN通讯口通过CAN安全栅2-2后，和主控制器1的CAN通讯口连接；传感器3中的各个传感器通过数字量输入安全栅2-6后，和远程I/O模块2-1的数字量输入接口连接。
CAN安全栅2-2把远程I/O模块2-1的CAN通讯口转成本质安全型CAN通讯接口，以达到煤炭行业标准中关于矿用信息传输标准的要求；单相隔离变压器2-3放在开关电源2-4和本安电源2-5的前端；开关电源2-4输出DC24V，用来给远程I/O模块2-1和数字量输入安全栅2-6供电；本安电源2-5用来给传感器3中的各个传感器供电；传感器3中的各个传感器和数字量输入安全栅2-6的本安侧连接，数字量输入安全栅2-6的非本安侧和远程I/O模块2-1的数字量输入接口连接，以达到煤炭行业标准中关于本安电路和非本安电路隔离的要求。
图3是本发明的第二实施例示意图，包括主控制器1、信号采集控制器2、信号采集控制器7、传感器4、传感器5和电磁阀6。
和第一实施例的主要区别是，主控制器1中的PLC1-1的电流环通讯口接的是刮板输送机机头的驱动电机，刮板输送机机头驱动电机和机尾驱动电机通过通讯线连接，设置机头驱动电机为主，主控制器1可自动实现机头驱动电机和机尾驱动电机的功率平衡；信号采集控制器2采集的是刮板输送机机头传感器的数据，信号采集控制器7采集的是刮板输送机机尾传感器的数据；主控制器1、信号采集控制器2和信号采集控制器7通过CAN总线连接，信号采集控制器2和信号采集控制器7采集的各个传感器数据通过CAN总线传至主控制器1，主控制器1根据信号采集控制器7传来的伸缩机尾油缸压力传感器的数据控制机尾的伸或者缩。
主控制器1是一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱，包括PLC1-1、CAN安全栅1-2、单相隔离变压器1-3、开关电源1-4、本安电源1-5和电流环安全栅1-6。
信号采集控制器2是一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱，安装在刮板输送机机头，用来采集刮板输送机机头各个传感器的数据，包括远程I/O模块2-1、CAN安全栅2-2、单相隔离变压器2-3、开关电源2-4、本安电源2-5、数字量输出安全栅2-6、模拟信号安全栅2-7和温度信号安全栅2-8。
信号采集控制器7是一个矿用隔爆兼本质安全型控制箱，安装在输送机机尾，用来采集刮板输送机机头各个传感器的数据，包括远程I/O模块7-1、CAN安全栅7-2、单相隔离变压器7-3、开关电源7-4、本安电源7-5、数字量输出安全栅7-6、模拟信号安全栅7-7和温度信号安全栅7-8。
传感器4安装在刮板输送机机头传动装置上，包括冷却水压力传感器4-1、冷却水流量传感器4-2、减速器油位传感器4-3、冷却水温度传感器4-4、减速器油温传感器4-5、电机轴承温度传感器4-6、电机绕组温度传感器4-7、减速器输入轴温度传感器4-8、减速器输出轴温度传感器4-9、链轮左轴承温度传感器4-10和链轮右轴承温度传感器4-11，各个传感器都是本质安全型传感器。
传感器5安装在刮板输送机机尾传动装置上，包括冷却水压力传感器5-1、冷却水流量传感器5-2、减速器油位传感器5-3、伸缩机尾油缸压力传感器5-4、冷却水温度传感器5-5、减速器油温传感器5-6、电机轴承温度传感器5-7、电机绕组温度传感器5-8、减速器输入轴温度传感器5-9、减速器输出轴温度传感器5-10、链轮左轴承温度传感器5-11和链轮右轴承温度传感器5-12，各个传感器都是本质安全型传感器。
电磁阀6用来控制刮板输送伸缩机尾油缸的伸缩，包括机尾油缸伸电磁阀6-1和机尾油缸缩电磁阀6-2，主控制器1根据信号采集控制器3传来的伸缩机尾油缸压力传感器的数据控制机尾的伸或者缩。
图4是本发明的第三实施例示意图，包括主控制器1、信号采集控制器2、信号采集控制器7、传感器4、传感器5和电磁阀6。
和第一实施例、第二实施例的区别是，主控制器1中的PLC1-1没有设置电流环通讯口，而是设置了RS485通讯接口；信号采集控制器2采集的是刮板输送机机头传感器4的数据，信号采集控制器7采集的是刮板输送机机尾传感器5的数据；主控制器1、信号采集控制器2和信号采集控制器7通过CAN总线连接，信号采集控制器2和信号采集控制器7采集的各个传感器数据通过CAN总线传至主控制器1；主控制器1把刮板输送机机头传感器4数据的和刮板输送机机尾传感器5的数据整合，然后通过RS485通讯接口送给三机控制***，三机控制***依据主控制器1的数据可判断刮板输送机的故障点，并输出报警或停机信号，主控制器1也可根据信号采集控制器7传来的伸缩机尾油缸压力传感器的数据控制机尾的伸或者缩。

Claims (7)

1.一种刨煤机运行控制***，其特征是：***主要包括主控制器(1)、信号采集控制器(2)、刨程传感器(3-4)、刨头运行位置校正传感器(3-1)、刨头运行位置校正传感器(3-2)和刨头运行位置校正传感器(3-3)，主控制器(1)安装在刨煤机机头传动装置附近，机头传动装置和机尾传动装置附近分别安装有信号采集控制器(2)；
刨程传感器(3-4)安装在减速器输出轴和链轮的连接架上，刨头运行位置校正传感器(3-1)、刨头运行位置校正传感器(3-2)和刨头运行位置校正传感器(3-3)安装在输送机中部槽和变线槽上，刨程传感器(3-4)、刨头运行位置校正传感器(3-1)、刨头运行位置校正传感器(3-2)和刨头运行位置校正传感器(3-3)分别通过电缆与信号采集控制器(2)连接，信号采集控制器(2)通过通讯电缆和主控制器(1)连接；
信号采集控制器(2)采集刨程传感器(3-4)的信号计算出刨头的运行位置，并依据刨头运行位置校正传感器(3-1)、刨头运行位置校正传感器(3-2)和刨头运行位置校正传感器(3-3)的信号校正刨头运行位置的计算值，主控制器(1)控制刨煤机变频电机的运行，并通过信号采集控制器(2)传来的刨头位置信息控制变频电机的启动、停止、加速、减速和换向等，从而实现刨煤机的运行控制。
2.根据权利要求1所述的一种刨煤机运行控制***，其特征是：***主要包括主控制器(1)、信号采集控制器(2)、刨程传感器(3-4)、刨头运行位置校正传感器(3-1)、刨头运行位置校正传感器(3-2)和刨头运行位置校正传感器(3-3)。
3.根据权利要求1所述的一种刨煤机运行控制***，其特征是：刨程传感器(3-4)安装在减速器输出轴和链轮的连接架上，刨头运行位置校正传感器(3-1)、刨头运行位置校正传感器(3-2)和刨头运行位置校正传感器(3-3)安装在输送机中部槽上和变线槽上。
4.根据权利要求1所述的一种刨煤机运行控制***，其特征是：信号采集控制器(2)采集刨程传感器(3-4)的信号计算出刨头的运行位置，并依据刨头运行位置校正传感器(3-1)、刨头运行位置校正传感器(3-2)和刨头运行位置校正传感器(3-3)的信号校正刨头运行位置的计算值。
5.根据权利要求1所述的一种刨煤机运行控制***，其特征是：主控制器(1)控制刨煤机刨头驱动电机的运行，并通过信号采集控制器(2)传来的刨头位置信息控制刨头驱动电机的启动、停止、加速、减速和换向等。
6.根据权利要求1所述的一种刨煤机运行控制***，其特征是：信号采集电路在信号采集控制器(2)内。
7.根据权利要求1所述的一种刨煤机运行控制***，其特征是：控制电路和运算电路在主控制器(1)内。
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