DE3715586C1 - - Google Patents
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- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D23/00—Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor
- E21D23/12—Control, e.g. using remote control
-
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Ausbau
steuerung mit den einzelnen Ausbaueinheiten zugeordneten
elektronischen Einzelsteuergeräten, die jeweils einen
Steuerrechner mit zugeordneter Bedieneinheit aufweisen,
mit den Ausbaueinheiten zugeordneten Ventileinheiten,
die mit von den Einzelsteuergeräten ansteuerbaren Elek
tromagnetventilen versehen sind, mit dezentraler elek
trischer Stromversorgung der Einzelsteuergeräte unter
Verwendung von eigensicheren Stromquellen, die jeweils
einer Gruppe benachbarter Ausbaueinheiten zugeordnet
und deren Stromkreise galvanisch voneinander getrennt
sind, und mit einem der Datenübertragung zu und zwischen
den Einzelsteuergeräten dienenden linearen Systembus,
über den die Einzelsteuergeräte gruppenübergreifend
gekoppelt sind.
Elektrohydraulische Ausbausteuerungen sind in verschiede
nen Ausführungen bekannt ("Glückauf", 1981, Seiten 1155
bis 1162; "Glückauf", 1984, Seiten 135 bis 140; "Glück
auf", 1986, Seiten 543 bis 552; "Glückauf", 1986, Seiten
1183 bis 1187). In der Praxis bewährt haben sich die im
Aufbau dezentralen Steuerungssysteme, bei denen jeder
Ausbaueinheit des Strebs ein elektronisches Einzelsteuer
gerät mit Mikroprozessor zugeordnet ist, wobei für die
serielle Datenübertragung sämtliche Einzelsteuergeräte
untereinander sowie gegebenenfalls mit einem Zentral
steuergerät über ein Datenübertragungssystem, einen so
genannten Systembus, gekoppelt sind. Die Einzelsteuer
geräte sind mit einer Bedieneinheit mit Tastatur ver
sehen, mit deren Hilfe die Einzelsteuerungen (hydrau
lische Einzelfunktionen), ferner Ablaufsteuerungen an
den Nachbar-Ausbaueinheiten sowie gegebenenfalls auch
Folgesteuerungen bei sogenannten gleitenden Ausbaugruppen
durchgeführt werden können. Dabei lassen sich die Steue
rungen so ausbilden, daß der Start der Folgesteuerung an
jeder Ausbaueinheit ausgelöst werden kann, wobei der
Ausbaurücker die Wahl hat, die Folgesteuerung von sich
weg oder auf sich zu laufenzulassen.
Die eigensicheren Ausbausteuerungen werden zweckmäßig
dezentral mit Strom versorgt. Bei bekannten Ausbau
steuerungen ist jeder Ausbaueinheit und damit jedem
Einzelsteuergerät eine eigene Stromversorgung zugeordnet,
die gegebenenfalls mit der Strebleuchte integriert ist.
Solche dezentralen Stromversorgungseinrichtungen zeichnen
sich durch hohe Systemsicherheit aus, erfordern aber
einen großen Aufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektro
hydraulische Ausbausteuerung der genannten Art so aus
zugestalten, daß bei möglichst geringem Bau- bzw. Hard
ware-Aufwand die Betriebssicherheit erhöht wird und ist
einer hohen Datenübertragungsrate gearbeitet werden kann.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß zusätzlich zu dem Systembus ein längs durch
den Gewinnungsbetrieb hindurchgeführter, den Steuerrechnern für die Datenübertragung verfügbarer redundanter
Zentralbus vorgesehen ist, und daß von den Einzelsteuer
gerätegruppen jeweils nur ein Teil der Einzelsteuerge
räte mit dem Zentralbus gekoppelt ist.
Mit dieser Ausgestaltung der Ausbausteuerung werden im Gewin
nungsbetrieb redundante Datenstrecken geschaffen, so daß die
Verbindung der Einzelsteuergeräte untereinander und ggf. zum
Zentralsteuergerät, sofern dieses vorgesehen wird, auch bei
einer störungsbedingten Unterbrechung des Systembusses unter
Verwendung von den Einzelsteuergeräten zugeordneten Notstrom
quellen, vorzugsweise Akkumulatoren, aufrecht
erhalten werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung
läßt sich eine vergleichsweise einfache lineare Busstruktur
mit hoher Betriebssicherheit verwirklichen, die, da zusätzlich zu dem Systembus auch der Zentralbus für
die Datenübertragung zur Verfügung steht,
eine beträchtlich höhere Informationsübertragungsrate bei
serieller Datenübertragung gestattet. Damit sind neben den
üblichen Einzel- und Ablaufsteuerungen, falls erwünscht,
auch Gruppensteuerungen mit gleitenden Ausbaugruppen selbst
ohne Verwendung eines Zentralsteuergerätes möglich. Das Kom
munikationssystem hat eine ausreichende Kapazität für die
Einbeziehung zusätzlicher Funktionen in den Steuerungsab
lauf. Hierbei können die Anstellzylinder für Vorpfändkappen,
für Spaltabdeckungen usw. oder auch Vorrichtungen für das
dosierte Rücken des Strebförderers oder für das automatische
Schreiten des Ausbaus in Abhängigkeit vom Standort einer Ge
winnungsmaschine, sowie weitere Steuer- und Überwachungs
funktionen in den Ablauf einbezogen werden. Außerdem ermög
licht die erfindungsgemäße Ausbausteuerung eine leichtere
Störungserkennung bei Ausfall eines Einzelsteuergerätes
oder Leitungsbruch.
Die jeweils mit einer eigenen Stromquelle versehenen Einzel
steuergerätegruppen (Ausbaugruppen) sind von der Stromver
sorgung her autarke eigensichere Systeme. Da in jedem dieser
Systeme mehrere Einzelsteuergeräte zusammengefaßt sind, ist
der Aufwand an Netzgeräten wie auch der Verkabelungsaufwand
gegenüber den Systemen mit Einzelstromversorgungen erheblich
vermindert. Die Verteilung des innerhalb jeder Einzelsteuer
gerätegruppe zur Verfügung stehenden Stroms kann über Ver
sorgungsleitungen erfolgen, die mit dem Systembus vereinigt sind
und zweckmäßig Adern eines mehradrigen Kabels bilden. Im
übrigen läßt sich mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine
Busstruktur verwirklichen, bei der es zwischen den Einzel
steuergeräten des Gewinnungsbetriebes und ggf. auch zwischen
dem Zentralsteuergerät (Zentralrechner) und den Einzelsteuer
geräten mehrere Datenstrecken gibt, so daß auch bei Ausfall
einzelner Einheiten die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems
gewährleistet bleibt bzw. die Sicherheit des Systems gewahrt
bleibt. Der Weg über den Zentralbus ermöglicht bei Bruch des
den Systembus einschließenden Kabels noch eine Kommunikation
im Sinne einer Störungsmeldung, wenn die Einzelsteuergeräte
im Störungsbereich von ihrem Akku versorgt werden.
Der Zentralbus wird zweckmäßig räumlich vom Systembus ge
trennt angeordnet, vorzugsweise am rückbaren Strebförderer
entlang verlegt, so daß bei einem Bruch des Systembusses die
Kommunikation zu sämtlichen Einzelsteuergeräten erhalten
bleibt. Im allgemeinen genügt es, wenn die verschiedenen
Einzelsteuergerätegruppen jeweils nur mit einem ihrer Ein
zelsteuergeräte mit dem Zentralbus gekoppelt sind. Damit er
gibt sich auch ein verhältnismäßig geringer Verkabelungsauf
wand zwischen dem Zentralbus und den zugeordneten Einzel
steuergeräten.
Dem über die Streblänge durchgehenden Zentralbus kann in vor
teilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine eigene Stromver
sorgung aus einer eigensicheren Zentralbus-Stromquelle zuge
ordnet werden, die der Stromversorgung der den Zentralbus
mit den Einzelsteuergerätegruppen entkoppelnden Koppelelemente,
wie vor allem Optokopplern, sowie ggf. Vorrichtungen zur
Datenaufbereitung bzw. Datenverstärkung dient. Es empfiehlt
sich dabei, den Zentralbus mit Stromversorgungsleitungen,
die an die Zentralbus-Stromquelle angeschlossen sind, zu
einem mehradrigen Kabel zu vereinigen, vorzugsweise einem
drei- oder vieradrigen Kabel.
Es empfiehlt sich, den genannten linearen
Systembus so auszugestalten, daß er mehrere parallele
Datenkanäle umfaßt und einen die benachbarten Einzelsteuer
geräte gruppenübergreifend verbindenden Bidi-Bus für den
bidirektionalen Datenverkehr mit den Nachbar-Einzelsteuer
geräten sowie einen den Bidi-Bus innerhalb jeder Gruppe
überbrückenden und jeweils der Einzelsteuergerätegruppe
zugeordneten Teilbus aufweist. Der gruppenübergreifend die
Einzelsteuergeräte miteinander koppelnde Bidi-Bus dient in
erster Linie dem bidirektionalen Datenaustausch zwischen
den benachbarten Einzelsteuergeräten, während der von dem
Teilbus gebildete zweite Kanal dazu herangezogen werden
kann, die Daten innerhalb einer Einzelsteuergerätegruppe
sowie von Gruppe zu Gruppe schneller übertragen zu können.
Der Teilbus ist allen Einzelsteuergeräten gemeinsam, die
an derselben Stromversorgung hängen. Bei galvanischer Tren
nung der einzelnen Gruppen werden die Abschnitte des grup
penübergreifenden Bidi-Busses zwichen den galvanisch von
einander getrennten Einzelsteuergerätegruppen zweckmäßig
mit Hilfe von Optokopplern oder anderen bekannten Koppel
elementen galvanisch voneinander entkoppelt.
Der vorgenannte Systembus wird zweckmäßig mit den Strom
leitern der gruppeneigenen Stromquellen in einem mehr
adrigen Versorgungs- und Kommunikationskabel vereinigt,
wobei aus Gründen der Vereinheitlichung dieses Kabels
zweckmäßig dem mehradrigen Kabel des Zentralbusses ent
spricht. Vorzugsweise werden einheitlich vieradrige Kabel
für den Zentral- und Systembus nebst Stromversorgungs
leitungen verwendet.
Weitere wesentliche Gestaltungsmerkmale der Erfindung
sind in den Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend
im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung gezeigten Aus
führungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine
erfindungsgemäße elektrohydraulische
Ausbausteuerung, wobei die Ausbau-
bzw. Einzelsteuergerätegruppen ledig
lich im Endbereich eines untertägigen
Gewinnungsbetriebes gezeigt sind;
Fig. 2 die elektrohydraulische Ausbau
steuerung nach Fig. 1 in einem
Systembild für zwei benachbarte
Einzelsteuergerätegruppen;
Fig. 3 eine Teilübersicht der Stromversorgung
mit dem Systembus in Verbindung mit
zwei benachbarten Einzelsteuergeräten;
Fig. 4 die elektrohydraulische Ausbau
steuerung nach den Fig. 1 bis 3 in
einer vereinfachten Systemübersicht
in Verbindung mit nur drei Einzel
steuergerätegruppen.
In Fig. 1 ist mit 1 der Endbereich eines Gewinnungsstrebs
bezeichnet, der im allgemeinen eine Länge von 200 bis 300 m
hat. Vor dem Abbau- bzw. Kohlenstoß 2 befindet sich im
Gewinnungsstreb ein Strebförderer 3, der im allgemeinen
aus einem rückbaren Kettenkratzförderer besteht. Die aus
einem Kohlenhobel, einer Walzenschrämmaschine od. dgl.
bestehende Gewinnungseinrichtung ist nicht dargestellt.
Auf der dem Abbaustoß 2 gegenüberliegenden Seite des
Strebförderers 3 befindet sich in üblicher Weise der
schreitende Strebausbau mit den in einer Reihe nebenein
anderstehenden hydraulischen Ausbaueinheiten in Gestalt
von Ausbauschilden, Ausbauböcken od. dgl. Die Ausbauein
heiten sind in Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit
ebenfalls nicht dargestellt.
Bei der elektrohydraulischen Ausbausteuerung weist jede
einzelne Ausbaueinheit ein Einzelsteuergerät 4 mit in
einem Schutzgehäuse angeordnetem elektronischen Steuer
rechner bzw. Mikroprozessor auf, wobei das Einzelsteuer
gerät 4, wie bekannt, mit einer Bedienungseinheit mit
einem Tastenfeld versehen ist. Durch Tastenbetätigung
können die verschiedenen Funktionen (Einzelsteuerungen,
Ablaufsteuerungen, Folgesteuerungen) an einem vom Bedie
nungsort entfernt gelegenen Einzelsteuergerät, also an
einer Nachbar-Ausbaueinheit oder ggf. auch einer entfernt
stehenden Ausbaueinheit ausgelöst werden. Der Aufbau und
die Arbeitsweise der elektrohydraulischen Ausbausteuerungen
ist insoweit bekannt und bedarf daher keiner weiteren
Erläuterung.
Bei der erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Ausbau
steuerung wird ein dezentrales Stromversorgungssystem
für die Einzelsteuergeräte 4 verwendet. Dabei sind je
weils mehrere benachbarte Einzelsteuergeräte und damit
mehrere benachbarte Ausbaueinheiten in der Stromversorgung
zu einer Gruppe I, II, III usw. zusammengefaßt. Bei dem
in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt jede
Gruppe I, II, III usw. zehn Einzelsteuergeräte 4. Jeder
Gruppe I, II, III usw. ist eine eigene Stromquelle 5
zugeordnet. Die Stromquellen 5 bestehen aus Netzgeräten,
die an eine gemeinsame Versorgungsleitung 6 angeschlossen
sind, die z. B. 220 V-Wechselstrom führt. Die Versorgungs
leitung 6 ist längs durch den Strebbetrieb hindurchgeführt.
Die Einzelsteuergerätegruppen I, II usw. sind galvanisch
gegeneinander getrennt und demgemäß bezüglich ihrer Strom
versorgung autark. Die eigensicheren Stromquellen 5, die
z. B. einen Gleichstrom von 12 Volt liefern, sind jeweils über
einen Stromeinspeiseadapter 7 an die zugeordnete Einzelsteuer
gerätegruppe I, II, III usw. angeschlossen. Außerdem sind
die elektronischen Einzelsteuergeräte 4 jeweils mit einer
(nicht näher dargestellten) Notstromquelle, vorzugsweise ei
nem vom gruppeneigenen Netzgerät 5 aufladbaren Akku, versehen.
Die Einzelsteuergeräte sind, wie weiter unten noch näher er
läutert wird, über ein Bussystem, das mehrere Kommunikations
kanäle bzw. Datenstrecken umfaßt, miteinander gekoppelt.
Jede Ausbaueinheit weist, wie bekannt, eine Ventileinheit 8
(Fig. 3) auf, die eine mehr oder weniger große Anzahl an
Elektromagnetventilen umfaßt, über welche die verschiedenen
Arbeitsfunktionen der Ausbaueinheiten (Stempel-Rauben, Stempel-
Setzen, Schreiten, Rücken) sowie ggf. zusätzliche Arbeits
funktionen (Vorpfändkappen-Ein- und -Ausschub, Ein- und Aus
schub von Spaltabdeckungen, Ein- und Ausschub von Eckzylin
dern usw.) bewirkt werden. Vorzugsweise ist die Anordnung so
getroffen, daß bei räumlicher Trennung der Ventileinheiten 8
von ihrem Einzelsteuergerät 4 die Magnetventile vom zugeord
neten Einzelsteuergerät her über eine Ansteuereinheit 8′ an
gesteuert werden können.
Fig. 2 zeigt schematisch die Kopplung der Einzelsteuergeräte
4 der verschiedenen Gruppen I, II, III usw. Dabei sind die
Einzelsteuergeräte 4 mit Blickrichtung auf ihre an der Gehäu
sefrontseite angeordnete, die Bedientastatur aufweisende Be
dieneinheit 9 gezeigt. Innerhalb jeder Einzelsteuergerätegruppe
I, II usw. sind die Einzelsteuergeräte 4 über mehradrige
Schlauchkabel 10 untereinander und am Anfang und Ende jeder
Gruppe mit betreffenden Stromeinspeiseadaptern 7 verbunden.
Die Schlauchkabel 10 sind kombinierte Stromversorgungs- und
Datenübertragungskabel. Sie weisen vorzugsweise jeweils vier
Leitungsadern auf und sind mittels vierpoliger Steck
verbinder an die Einzelsteuergeräte 4 bzw. die Strom
einspeiseadapter 7 angeschlossen. Diese Anordnung ist
deutlicher aus Fig. 3 zu erkennen, die zwei benachbarte
Einzelsteuergeräte 4 einer einzelnen Steuergerätegruppe
zusammen mit dem Stromeinspeiseadapter 7 zeigt. Zwei Adern
11 und 12 der Kabel 10 bilden die Stromversorgungsleiter,
die mit den beiden Anschlüssen 5′ und 5′′ der eigensiche
ren Gleichstromquelle 5 elektrisch verbunden sind. Die
beiden weiteren Adern 13 und 14 bilden die Kommunikations
kanäle des sogenannten Systembusses, mit dem die Einzelsteuer
geräte 4 untereinander gekoppelt sind. Der lineare System
bus weist demgemäß mehrere parallele Datenkanäle
auf, und zwar den von den Leitungsadern 14 der Kabel 10
gebildeten Bidi-Bus für den bidirektionalen Datenverkehr
zwischen den jeweils benachbarten Einzelsteuergeräten 4 sowie
einen den Bidi-Bus überbrückenden und jeweils der betref
fenden Einzelsteuergerätegruppe I, II usw. zugeordneten
Teilbus, der von den Leitungsadern 13 der Kabel 10 gebil
det wird. Der Bidi-Bus 14 verbindet die benachbarten
Einzelsteuergeräte 4 untereinander und am Ende der jewei
ligen Gruppe I, II usw. mit dem hier befindlichen
Stromeinspeiseadapter 7. Der Bidi-Bus 14 erstreckt sich
demgemäß in seinen Teilabschnitten über sämtliche im
Gewinnungsbetrieb angeordnete Einzelsteuergeräte 4 hin
weg. An den endseitigen Stromeinspeiseadaptern 7 ist der
Bidi-Bus 14 der einen Einzelsteuergerätegruppe mit dem
Bidi-Bus 14 der benachbarten Einzelsteuergerätegruppe
mittels eines an sich bekannten Optokopplers bei 16 für die
Datenübertragung gekoppelt, so daß die elektrischen
Signale bei galvanischer Trennung der Gruppen gruppenüber
greifend über die vom Bidi-Bus 14 gebildete Datenstrecke
übertragen werden können. Wie Fig. 3 zeigt, sind die
Stromversorgungsleitungen 11 und 12 der jeweils benachbar
ten Gruppen I, II, III usw. an den Stromeinspeiseadaptern
7 bei 15 galvanisch voneinander getrennt. Der Teilbus 13
erstreckt sich innerhalb jeder Gruppe I, II, III usw. über
sämtliche Einzelsteuergeräte 4 hinweg und endet bei 15 an den
Stromeinspeiseadaptern 7, ohne daß hier eine Kopplung mit
dem Teilbus der benachbarten Einzelsteuergerätegruppe be
steht.
Innerhalb der Einzelsteuergeräte 4 sind die Stromversorgungs
leitungen 11, 12 jeweils über einen Notausschalter 17 an die
Ventileinheit 8 anschließbar. Über die Leitungen 11 und 12
werden die Elektromagnetventile der Ventileinheiten 8 von
dem zugeordneten Steuerrechner des Einzelsteuergerätes 4
angesteuert.
Die Ventileinheiten 8 können zwanzig oder mehr Elektromagnet
ventile enthalten. Um für die Ansteuerung der zahlreichen
Elektromagnetventile Kabel kleineren Querschnitts, d. h. mit
geringerer Anzahl an Adern, verwenden zu können, weisen die
den einzelnen Ventileinheiten 8 zugeordneten Ansteuereinhei
ten 8′ zweckmäßig eine eigene Intelligenz mit einem Mikro
prozessor, einem Schieberegister od. dgl. auf, der bzw. das
über elektrische Steuerleitungen 18 und 19 oder eine dersel
ben vom Steuerrechner des zugeordneten Einzelsteuergerätes 4
ansteuerbar ist, um die Schaltbetätigung des jeweils ge
wünschten Elektromagnetventils zur Durchführung der gewünsch
ten Steuerfunktion herbeizuführen. Die von dem zugeordneten
Einzelsteuergerät 4 räumlich getrennt in der Ausbaueinheit
angeordnete Ventileinheit 8 kann demgemäß mit dem Einzel
steuergerät 4 über ein Kabel verbunden werden, das nur weni
ge Einzeladern auweist, im bevorzugten Ausführungsbeispiel
die vier Einzeladern 11, 12, 18 und 19, von denen die beiden
Einzeladern 11 und 12, wie erwähnt, der Stromversorgung und
die Adern 18 und 19 der Ansteuerung und ggf. der Rückmeldung
dienen. Damit ist es möglich, für die zu den Ventileinheiten
8 führenden Verbindungskabel mehradrige Kabel zu verwenden,
die den Kabeln 10 entsprechen.
Wie vorstehend ausgeführt, weist der längs durch den
Gewinnungsbetrieb hindurchführende lineare Systembus
mit den beiden Leitungsadern 13 und 14 zwei parallele
Datenkanäle auf. Der die Einzelsteuergerätegruppen über
greifend verbindende Bidi-Bus 14 dient in erster Linie
dem bidirektionalen Datenverkehr zwischen den benachbarten
Einzelsteuergeräten 4 (Ausbaueinheiten). Der über die
jeweilige Einzelsteuergerätegruppe I, II usw. hinweg
laufende Teilbus 13 bilden den zweiten Datenkanal, der
insbesondere dazu verwendet werden kann, um bei der
seriellen Datenübertragung die Daten innerhalb einer
Gruppe sowie insbesondere von Einzelsteuergerätegruppe
zu Einzelsteuergerätegruppe schnell zu übertragen. Da
mit weist der Systembus 13, 14 zwei redundante Datenwege
auf, wodurch die Betriebssicherheit und die Gewindig
keit der seriellen Datenübertragung erhöht werden. Die
Datenübertragung von Teilbus zu Teilbus im Bereich der
Stromeinspeiseadapter 7 kann über die vorerwähnten Opto
koppler 16 in der Verbindung der Abschnitte des Bidi-Busses
14 erfolgen.
Die dargestellte elektrohydraulische Ausbausteuerung
weist zusätzlich zu dem vorerwähnten Systembus 13, 14
einen redundanten Zentralbus 20 (Fig. 1, 2 und 4) auf,
der räumlich getrennt von dem Systembus längs durch den
Gewinnungsbetrieb hindurchgeführt ist und vorzugsweise
versatzseitig am Strebförderer 3 in einem Kabelkanal od.
dgl. angeordnet wird. Der Zentralbus 20 ist mit jeder
Einzelsteuergerätegruppe I, II, III usw. über eine
Leitung 21 verbunden, die zu einem der Einzelsteuergeräte,
hier einem im mittleren Gruppenbereich befindlichen Einzel
steuergerät 4 der betreffenden Gruppe I, II usw. führt, ob
wohl die Verbindung zweckmäßig mit einem in Nähe der Strom
quelle 5 befindlichen Steuergerät 4 erfolgt. Die Verbin
dungsleitungen 21 sind über Netzwerkadapter 22 an den Zen
tralbus 20 angeschlossen. Der parallel zu dem linearen
Systembus 13, 14 verlaufende Zentralbus 20 bildet demgemäß
eine redundante Datenstrecke im Streb, um die Verbindung der
Einzelsteuergeräte 4 untereinander und, sofern vorhanden,
zu einem Zentralsteuergerät auch bei einer Unterbrechung
der Kabelverbindung 10 zwischen zwei benachbarten Einzel
steuergeräten 4 aufrechtzuerhalten. Über den Zentralbus 20
können im Betrieb zusätzliche Daten zwischen Einzel
steuergeräten und/oder zwischen diesen und einem Zentral
steuergerät übertragen werden.
Der Zentralbus 20 besteht zweckmäßig ebenfalls aus einem mehr
adrigen Schlauchkabel, vorzugsweise einem dreiadrigen oder aus
Gründen der Vereinheitlichung aus einem vieradrigen Kabel, das
den Kabeln 10 entsprechen kann. Der Zentralbus 20 ist dabei
mit zwei der Stromversorgung dienenden Einzeladern an eine
z. B. im Strebendbereich befindliche eigensichere Zentralbus-
Stromquelle (Netzgerät) 23 angeschlossen, das ebenfalls mit
der zentralen Wechselstromleitung 6 verbunden ist. Die dritte
Leitungsader des dreiadrigen Zentralbus-Kabels bzw. die bei
den weiteren Leitungsadern des vieradrigen Zentralbus-Kabels
bilden den eigentlichen Zentralbus, d. h. einen Datenweg für
die Übertragung der elektrischen Signale. Die Anschlußleitun
gen 21 können entsprechend als vieradrige Kabel ausgeführt
werden, die dabei zwei elektrische Versorgungsadern und zwei
der Datenübertragung dienende Adern aufweisen. Die Zentralbus-
Stromquelle 23 speist den Gleichstrom (z. B. 12 V) über den
Stromeinspeiseadapter 24 in die beiden stromführenden Lei
tungsadern des Zentralbusses 20. Die Einzelsteuergerätegruppen
I, II, III usw. sind von dem gemeinsamen Zentralbus 20 galva
nisch getrennt. Dies erfolgt wie bei den Stromeinspeiseadap
tern 7 mit Hilfe bekannter galvanisch entkoppelnder Koppel
elemente, vorzugsweise mit Hilfe von Optokopplern, die in
den Netzwerkadaptern 22 angeordnet sind. Anstelle der Opto
koppler können aber auch andere Koppelelemente bekannter Art,
wie Kondensatoren, Trafos usw. vorgesehen werden. Die Strom
versorgung der Optokoppler in den Netzwerkadaptern 22 sowie
etwaiger in den Netzwerkadaptern 22 angeordneter Signalauf
bereiter erfolgt über die beiden vorgenannten Stromversor
gungsadern des Zentralbus-Kabels von der Zentralbus-Strom
quelle 23 her.
Wie in Fig. 4 für eine einzelne Steuergerätegruppe II gezeigt
ist, von der die Fig. 4 lediglich die beiden endseitigen Ein
zelsteuergeräte 4 und das mittlere Einzelsteuergerät 4 erken
nen läßt, bilden die galvanisch von dem Zentralbus 20 und von
einander getrennten Gruppen I, II, III usw. jeweils ein von
der Stromversorgung unabhängiges autarkes System, eine so
genannte eigensichere "Energieinsel", die durch das schraf
fierte Feld 25 bezeichnet ist. Der mit der Zentralbus-Strom
versorgung 23 verbundene Zentralbus 20 bildet ein hiervon
galvanisch unabhängiges Energiesystem, eine sogenannte zweite
eigensichere "Energieinsel" 26, die sich über die gesamte
Länge des Zentralbusses und demgemäß im wesentlichen über
die gesamte Streblänge erstreckt.
Bei Bruch eines Kabels 10 innerhalb einer Gruppe I, II, III
usw. bleibt auch für diese Gruppe der Kommunikationsweg über
den Datenbus 20 erhalten, da die Einzelsteuergeräte, wie wei
ter oben erwähnt, jeweils mit einer Hilfs- oder Notstromquelle,
vorzugsweise einem Akkumulator, versehen sind, der sich von
der zugeordneten gruppeneigenen Stromquelle 5 aufladen läßt.
Im Störungsfall bzw. beim Kabelbruch bleibt demgemäß die
Kommunikationsverbindung über den Zentralbus 20 zwischen
den Einzelsteuergeräten und, falls vorhanden, zu einem
Zentralsteuergerät, erhalten, so daß auch eine Störungsmel
dung z. B. zu den benachbarten Einzelsteuergeräten oder dem
Zentralsteuergerät gegeben werden kann.
Fig. 1 zeigt im Strebendbereich ein an sich bekanntes Zentral
steuergerät 27, das über ein eigensicheres Netzgerät 28 mit
Strom versorgt wird. Letzteres ist ebenfalls an die Leitung 6
angeschlossen. Das Zentralsteuergerät 27 ist außerdem über
eine Leitungsverbindung 29 mit dem Zentralbus 20 sowie über
eine Leitungsverbindung 30 mit dem Systembus 13, 14 im Streb
verbunden.
Der Zentralbus 20 kann auch im ungestörten Betrieb zur Daten
übertragung genutzt werden, z. B. für die schnelle Übertragung
gemeinsamer Daten, die für alle Einzelsteuergeräte 4 dienen,
wie dies beispielsweise bei Änderungen von Betriebsparametern
der Fall ist. Im allgemeinen genügt es, wenn der Zentralbus
20 nur eine einzige Datenleitung (neben den beiden Strom
versorgungsadern) aufweist. Wird für den Datenbus 20 z. B.
aus Gründen der Vereinheitlichung ein vieradriges Kabel ver
wendet, so kann die vierte Einzelader einen Datenweg für spe
zielle Sonderfunktionen bilden, wie sie in untertägigen Ge
winnungsbetrieben auftreten können. Die den Einzelsteuer
geräten 4 zugeordneten Notstromquellen dienen, wie erwähnt,
nur der Kommunikation, d. h. dem Sende- und Empfangsbetrieb
im Störungsfall, nicht aber der Stromversorgung der verschie
denen Verbraucher (Magnetventile).
Bei der vorstehend beschriebenen elektrohydraulischen Ausbau
steuerung stehen demgemäß für die Steuerrechner der Einzel
steuergeräte 4 mehrere redundante Datenwege zur Verfügung,
wodurch sich insgesamt ein besonders betriebssicheres System
ergibt, das außerdem die serielle Übertragung von digitalen
Daten mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit erlaubt. Das
System weist eine ausreichende Kapazität für die Einbeziehung
verschiedenartiger Sonderfunktionen auf. Es versteht sich,
daß die Einzelsteuergeräte 4 ohne weiteres so ausgelegt wer
den können, daß sie die Daten über die verschiedenen Daten
wege differenziert übertragen und/oder empfangen können.
Claims (19)
1. Elektrohydraulische Ausbausteuerung
mit den einzel nen Ausbaueinheiten zugeordneten elektronischen Einzelsteuergeräten, die jeweils einen Steuerrechner mit zugeordneter Bedieneinheit aufweisen,
mit den Ausbaueinheiten zugeordneten Ventileinheiten, die mit von den Einzelsteuergeräten ansteuerbaren Elek tromagnetventilen versehen sind,
mit dezentraler elektrischer Stromversorgung der Einzelsteuergeräte unter Verwendung von eigensicheren Stromquellen, die jeweils einer Gruppe benachbarter Ausbaueinheiten zugeordnet und deren Stromkreise galvanisch vonein ander getrennt sind, und
mit einem der Datenüber tragung zu und zwischen den Einzelsteuergeräten dienenden linearen Systembus, über den die Einzel steuergeräte gruppenübergreifend gekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zu dem Systembus (13, 14) ein längs durch den Gewinnungsbetrieb (1) hindurchgeführter, den Steuerrechnern für die Datenübertragung verfügbarer redundan ter Zentralbus (20) vorgesehen ist, und
daß von den Einzelsteuergeräten (I, II, III usw.) jeweils nur ein Teil der Einzelsteuergeräte (4) mit dem Zen tralbus (20) gekoppelt ist.
mit den einzel nen Ausbaueinheiten zugeordneten elektronischen Einzelsteuergeräten, die jeweils einen Steuerrechner mit zugeordneter Bedieneinheit aufweisen,
mit den Ausbaueinheiten zugeordneten Ventileinheiten, die mit von den Einzelsteuergeräten ansteuerbaren Elek tromagnetventilen versehen sind,
mit dezentraler elektrischer Stromversorgung der Einzelsteuergeräte unter Verwendung von eigensicheren Stromquellen, die jeweils einer Gruppe benachbarter Ausbaueinheiten zugeordnet und deren Stromkreise galvanisch vonein ander getrennt sind, und
mit einem der Datenüber tragung zu und zwischen den Einzelsteuergeräten dienenden linearen Systembus, über den die Einzel steuergeräte gruppenübergreifend gekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zu dem Systembus (13, 14) ein längs durch den Gewinnungsbetrieb (1) hindurchgeführter, den Steuerrechnern für die Datenübertragung verfügbarer redundan ter Zentralbus (20) vorgesehen ist, und
daß von den Einzelsteuergeräten (I, II, III usw.) jeweils nur ein Teil der Einzelsteuergeräte (4) mit dem Zen tralbus (20) gekoppelt ist.
2. Ausbausteuerung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einzelsteuer
gerätegruppen (I, II, III usw.) jeweils nur mit einem
ihrer Einzelsteuergeräte (4), vorzugsweise einem in
Nähe der gruppeneigenen Stromquelle (5) oder im mitt
leren Gruppenbereich angeordneten Einzelsteuergerät,
mit dem Zentralbus (20) gekoppelt sind.
3. Ausbausteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einzelsteuer
geräte (4) jeweils mit einer Notstromquelle, vorzugs
weise einem Akkumulator, versehen sind.
4. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Zen
tralbus (20) vom Systembus (13, 14) räumlich getrennt,
vorzugsweise am rückbaren Strebförderer (3), im Gewin
nungsbetrieb verlegt ist.
5. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß der Zen
tralbus (20) über galvanisch entkoppelnde Koppelelemente,
vorzugsweise Optokoppler, mit den Einzelsteuergeräte
gruppen (I, II, III usw.) gekoppelt ist.
6. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der Zen
tralbus (20) mit Stromversorgungsleitungen, die an min
destens eine eigensichere Zentralbus-Stromquelle (23)
angeschlossen sind, zu einem Kabel vereinigt ist.
7. Ausbausteuerung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Zentralbus (20) von
einem mehradrigen, vorzugsweise vieradrigen, Kabel ge
bildet ist, das zwei mit der Zentralbus-Stromquelle (23)
verbundene elektrische Leitungsadern und mindestens eine,
vorzugsweise zwei, als Datenweg dienende Leitungsadern
aufweist.
8. Ausbausteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
und/oder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der
lineare Systembus (13, 14) mehrere parallele Datenkanäle
umfaßt und einen die benachbarten Einzelsteuergeräte (4)
gruppenübergreifend verbindenden Bidi-Bus (14) für den
bidirektionalen Datenverkehr zwischen den Nachbar-Einzel
steuergeräten (4) sowie einen den Bidi-Bus (14) innerhalb
jeder Gruppe überbrückenden und jeweils der Einzelsteuer
gerätegruppe (I, II, III usw.) zugeordneten Teilbus (13)
aufweist.
9. Ausbausteuerung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abschnitte des grup
penübergreifenden Bidi-Busses (14) zwischen den galva
nisch voneinander getrennten Einzelsteuergerätegruppen
(I, II, III usw.) über galvanisch entkoppelnde Koppel
elemente (15), vorzugsweise Optokoppler, gekoppelt sind.
10. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß der System
bus (13, 14) mit den an die gruppeneigenen Stromquellen
(5) angeschlossenen Stromleitern (11, 12) in einem mehr
adrigen Versorgungs- und Kommunikationskabel vereinigt
ist.
11. Ausbausteuerung nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß das mehradrige Versorgungs-
und Kommunikationskabel (10) dem mehradrigen Kabel des
Zentralbusses (20) entspricht.
12. Ausbausteuerung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Versorgungs- und
Kommunikationskabel (10) als vieradriges Kabel ausgebil
det ist.
13. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß die von
einer eigenen Stromquelle (5) versorgten Einzelsteuer
gerätegruppen (I, II, III usw.) jeweils sechs bis fünf
zehn, vorzugsweise acht bis zwölf, Einzelsteuergeräte
(4) umfassen.
14. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß die grup
peneigenen Stromquellen (5) sowie die Zentralbus-Strom
quelle (23) aus an eine gemeinsame Wechselstromleitung
(6) angeschlossenen Netzgeräten bestehen.
15. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß die grup
peneigenen Stromquellen (5) jeweils über einen Stromein
speiseadapter (7) an das mehradrige Versorgungs- und
Kommunikationskabel (10) angeschlossen sind, wobei die
Stromeinspeiseadapter (7) mit einer galvanischen Tren
nung der Stromversorgungsleitungen (11, 12) und mit einer
optoelektronischen Kopplung des Systembusses bzw. seines
Bidi-Busses (14) versehen sind.
16. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß der System
bus (13, 14) und der Zentralbus (20) an ein Zentralsteuer
gerät (27) angeschlossen sind.
17. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da
durch gekennzeichnet, daß die Ven
tileinheiten (8) eine aus einem Schieberegister oder ei
nem Mikroprozessor od. dgl. bestehende Ansteuereinheit (8′)
aufweisen, die von dem Steuerrechner des zugeordneten
Einzelsteuergerätes (4) ansteuerbar ist.
18. Ausbausteuerung nach Anspruch 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ventileinheiten (8)
und deren Ansteuereinheiten (8′) räumlich getrennt von
den Einzelsteuergeräten (4) angeordnet und mit diesen
über ein Kabel verbunden sind, das höchstens vier Lei
tungsadern (11, 12, 18, 19) aufweist, wobei zwei Lei
tungsadern der Stromversorgung und höchstens zwei wei
tere Leitungsadern der Signalübertragung dienen.
19. Ausbausteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da
durch gekennzeichnet, daß die Einzel
steuergerätegruppen (I, II, III usw.) über Netzwerkadapter
(22) an den Zentralbus (20) angeschlossen sind, die die
galvanisch entkoppelnden, von der Zentralbus-Stromquelle
(23) gespeisten Koppelelemente sowie ggf. Signalaufberei
ter u. dgl. aufweisen.
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