一種采煤機控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種采煤機控制系統(tǒng)，包括：機載控制器PLC，數(shù)據(jù)采集模塊，至少一個用于監(jiān)測采煤機狀況或現(xiàn)場環(huán)境狀況的傳感器；傳感器連接數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊通過現(xiàn)場總線連接機載控制器PLC。該采煤機控制系統(tǒng)通過傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器和變頻器實現(xiàn)對采煤機工況參數(shù)采集、可靠控制、精確定位、實時監(jiān)測和故障預(yù)警，保障采煤機采煤工作的安全和高效，促進煤礦數(shù)字化、智能化建設(shè)。
【專利說明】
一種采煤機控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種采煤機控制系統(tǒng)，屬于采煤機控制領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤礦使用的電牽引采煤機控制系統(tǒng)主要采用可靠性較高的可編程控制器PLC為其核心控制器。
[0003]其中，采煤機的工況參數(shù)的采集主要是通過PLC的開關(guān)量信號模塊和模擬量信號模塊實現(xiàn)。要完全掌握采煤機運行狀態(tài)，需要采集大量采煤機工況參數(shù)數(shù)據(jù)，但在采煤機控制箱有限的空間內(nèi)PLC模塊的數(shù)量是限量的。
[0004]采煤機的定位主要依靠采煤機身上的紅外線接收器和每臺液壓支架上的紅外線發(fā)射器實現(xiàn)，此種方法位置誤差較大，不能實現(xiàn)采煤機的精確定位。采煤機狀態(tài)監(jiān)測僅簡單顯示個別參數(shù)，未進行全方位監(jiān)測。
[0005]目前的采煤機控制系統(tǒng)不能實現(xiàn)采煤機工況參數(shù)的有效采集、精確定位和運行狀態(tài)全方位監(jiān)測。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是提供一種采煤機控制系統(tǒng)，用以解決不能有效采集采煤機的工況參數(shù)、運行狀態(tài)全方位監(jiān)測、精確定位和可靠控制的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的方案涉及一種采煤機控制系統(tǒng)，包括:機載控制器PLC，數(shù)據(jù)采集模塊，至少一個用于監(jiān)測采煤機狀況或現(xiàn)場環(huán)境狀況的傳感器；傳感器連接數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊通過現(xiàn)場總線連接機載控制器PLC。
[0008]機載控制器PLC包括:通信處理器、開關(guān)量輸入信號模塊、計數(shù)器功能模塊、開關(guān)量輸出模塊、CPU。
[0009]有一現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)采集模塊通過CAN總線與所述現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)連接，現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與機載控制器PLC的通信處理器連接。
[0010]控制系統(tǒng)還包括機身控制面板，機身控制面板上設(shè)置有采煤機的控制按鈕，機身控制面板連接機載控制器PLC的開關(guān)量輸入信號模塊。
[0011]傳感器包括:溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、流量傳感器、甲烷傳感器、傾角傳感器和行程傳感器。
[0012]控制系統(tǒng)還包括:旋轉(zhuǎn)編碼器、變頻器；旋轉(zhuǎn)編碼器連接機載控制器PLC的計數(shù)器功能模塊，變頻器通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與機載控制器PLC的通信處理器連接。
[0013]控制系統(tǒng)還包括:接收模塊、遙控接收器、泵電機、電磁閥組、截割電機、牽引電機、人機交互界面；遙控接收器通過CAN總線與接收模塊連接，接收模塊連接機載控制器PLC開關(guān)量輸入信號模塊，泵電機、電磁閥組、截割電機連接機載控制器PLC的開關(guān)量輸出模塊，變頻器控制連接牽引電機，人機交互界面通過以太網(wǎng)與機載控制器PLC的CPU連接。
[0014]本實用新型具有以下有益效果:本實用新型通過現(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)采集模塊采集的各種數(shù)據(jù)傳輸給PLC的通信處理器，解決了采集到的數(shù)據(jù)直接輸入給PLC帶來的占用PLC模塊過多的問題；采用一系列傳感器，采集采煤機工況參數(shù)和現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)，并傳輸給PLC的通信處理器，由PLC中的CPU進行計算分析和處理，實現(xiàn)了采煤機運行狀態(tài)全方位實時監(jiān)測和故障預(yù)警；采用旋轉(zhuǎn)編碼器和變頻器通過PLC實現(xiàn)了采煤機的精確定位和可靠控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0017]本實用新型涉及一種采煤機控制系統(tǒng)，包括:機載控制器PLC，數(shù)據(jù)采集模塊，至少一個用于監(jiān)測采煤機狀況或現(xiàn)場環(huán)境狀況的傳感器；傳感器連接數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊通過現(xiàn)場總線連接機載控制器PLC。
[0018]機載控制器PLC包括:通信處理器、開關(guān)量輸入信號模塊、計數(shù)器功能模塊、開關(guān)量輸出模塊、CPU。
[0019]有一現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)采集模塊通過CAN總線與現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)連接，現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與機載控制器PLC的通信處理器連接。
[0020]傳感器將采集到的參數(shù)通過CAN總線給現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)，現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與機載控制器PLC的通信處理器連接，每個狀態(tài)參數(shù)不用直接傳輸給機載控制器PLC，避免占用過多的機載控制器PLC模塊。
[0021]本實用新型中的傳感器包括:溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、流量傳感器、甲烷傳感器、傾角傳感器和行程傳感器，這一系列傳感器能將采煤機狀態(tài)參數(shù)與現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)通過數(shù)據(jù)采集模塊與現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)，實時地輸送給機載控制器PLC，機載控制器PLC能夠全方位監(jiān)測采煤機與現(xiàn)場環(huán)境。
[0022]該控制系統(tǒng)中設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器、變頻器；旋轉(zhuǎn)編碼器連接機載控制器PLC的計數(shù)器功能模塊，實現(xiàn)采煤機的精確定位；變頻器通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與機載控制器PLC的通信處理器連接，實現(xiàn)機載控制器PLC對變頻器的數(shù)據(jù)采集和變頻器對牽引電機的變頻調(diào)速控制。
[0023]該控制系統(tǒng)還設(shè)有:接收模塊、遙控接收器、泵電機、電磁閥組、截割電機、牽引電機、人機交互界面；遙控接收器通過CAN總線與接收模塊連接，接收模塊連接機載控制器PLC開關(guān)量輸入信號模塊,泵電機、電磁閥組、截割電機連接機載控制器PLC的開關(guān)量輸出模塊，變頻器控制連接牽引電機，人機交互界面通過以太網(wǎng)與機載控制器PLC的CPU連接。
[0024]基于上述技術(shù)方案，結(jié)合附圖，給出一【具體實施方式】。
[0025]如圖1所示，一種采煤機控制系統(tǒng)主要由機載控制器PLC1、機身控制面板2、溫度傳感器3、電流傳感器4、電壓傳感器5、流量傳感器6、甲烷傳感器7、傾角傳感器8、行程傳感器9、數(shù)據(jù)采集模塊10、現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)11、旋轉(zhuǎn)編碼器12、接收模塊13、遙控接收器14、泵電機15、電磁閥組16、截割電機17、變頻器18、牽引電機19、人機交互界面HMI20組成。
[0026]機載控制器PLCl包括:通信處理器、開關(guān)量輸入信號模塊、計數(shù)器功能模塊、開關(guān)量輸出模塊、CPU。
[0027]數(shù)據(jù)采集模塊10可以直接通過現(xiàn)場總線連接機載控制器PLCl，也可以通過CAN總線與現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)11連接，現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)11再通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與機載控制器PLCl的通信處理器連接，如圖1所示，將采集到采煤機信息與現(xiàn)場環(huán)境信息傳輸?shù)綑C載控制器PLCl中進行分析和計算。
[0028]溫度傳感器3、電流傳感器4、電壓傳感器5、流量傳感器6、甲烷傳感器7、傾角傳感器8和行程傳感器9同時連接數(shù)據(jù)采集模塊10，采集采煤機的牽引變壓器相溫度、牽引電機繞組溫度、截割電機繞組溫度、冷卻水溫度、系統(tǒng)電壓信號、截割電機相電流、牽引電機相電流、現(xiàn)場甲烷濃度信號、采煤機機身傾角、搖臂傾角等狀態(tài)信息，同時傳輸給數(shù)據(jù)采集模塊10，后經(jīng)現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)傳輸給機載控制器PLCl的通信處理器。
[0029]機身控制面板2上安裝有總啟、總停、牽引送電、牽引斷電、牽停、復(fù)位、閉溜、左牽、右牽、左升、右升、左截啟、右截啟、急停等采煤機控制按鈕，這些控制按鈕連接機載控制器PLCl的開關(guān)量輸入信號模塊。
[0030]旋轉(zhuǎn)編碼器12連接機載控制器PLCl的計數(shù)器功能模塊，實現(xiàn)采煤機的精確定位；變頻器18通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與機載控制器PLCl的通信處理器連接，實現(xiàn)機載控制器PLCl對變頻器18的數(shù)據(jù)采集和變頻器18對牽引電機19 一拖一的變頻調(diào)速控制。
[0031]遙控接收器14通過CAN總線與接收模塊13連接，接收模塊13連接機載控制器PLCl開關(guān)量輸入信號模塊,實現(xiàn)遙控信號的輸入；泵電機15、電磁閥組16、截割電機17接機載控制器PLCl的開關(guān)量輸出模塊，由經(jīng)過對米煤機狀態(tài)信息處理的機載控制器PLCl對其進行相應(yīng)的控制；人機交互界面HMI20通過以太網(wǎng)與機載控制器PLCl的CPU連接，將采集到采煤機信息在其上組態(tài)監(jiān)控和故障預(yù)警。
[0032]所述機載控制器PLCl為西門子公司的S7-300，由電源模塊PS307-10A、CPU315-2DP、通信處理器CP343-1、開關(guān)量輸入模塊SM321、開關(guān)量輸出模塊SM322、計數(shù)器功能模塊FM350組成。所述數(shù)據(jù)采集模塊10為HL-CANDI32A0816，支持32路開關(guān)量、8路模擬量的采集和處理，采用CAN2.0協(xié)議數(shù)據(jù)輸出。所述現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)11PCA-100可將CAN(CAN2.0)總線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。所述變頻器18為ABB公司的ABB-ACS800。所述人機交互界面HMI20為西門子MP377觸摸屏，通過WinCC系統(tǒng)組態(tài)軟件進行組態(tài)采煤機監(jiān)控畫面。
[0033]以上給出了具體的實施方式，但本實用新型不局限于所描述的實施方式。本實用新型的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實用新型的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種采煤機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括:機載控制器PLC，數(shù)據(jù)采集模塊，至少一個用于監(jiān)測采煤機狀況或現(xiàn)場環(huán)境狀況的傳感器；所述傳感器連接數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊通過現(xiàn)場總線連接機載控制器PLC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機載控制器PLC包括:通信處理器、開關(guān)量輸入信號模塊、計數(shù)器功能模塊、開關(guān)量輸出模塊、CPU。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采煤機控制系統(tǒng)，其特征在于，有一現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)采集模塊通過CAN總線與所述現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)連接，現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與機載控制器PLC的通信處理器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采煤機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括機身控制面板，所述機身控制面板上設(shè)置有采煤機的控制按鈕，機身控制面板連接機載控制器PLC的開關(guān)量輸入信號模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采煤機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括:溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、流量傳感器、甲烷傳感器、傾角傳感器和行程傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采煤機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括:旋轉(zhuǎn)編碼器、變頻器； 所述旋轉(zhuǎn)編碼器連接機載控制器PLC的計數(shù)器功能模塊，所述變頻器通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與機載控制器PLC的通信處理器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采煤機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括:接收模塊、遙控接收器、泵電機、電磁閥組、截割電機、牽引電機、人機交互界面； 所述遙控接收器通過CAN總線與接收模塊連接，接收模塊連接機載控制器PLC開關(guān)量輸入信號模塊，泵電機、電磁閥組、截割電機連接機載控制器PLC的開關(guān)量輸出模塊，變頻器控制連接牽引電機，人機交互界面通過以太網(wǎng)與機載控制器PLC的CPU連接。
【文檔編號】G05B19/05GK204028639SQ201420467287
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】范同勛, 趙松, 馬金營, 王京濤, 張博文, 彭磊, 宗廣亞, 朱可, 楊青芽, 張濤 申請人:平煤神馬機械裝備集團河南電氣有限公司