專利名稱：薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，具體是一種薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
采煤機(jī)分鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式四種，是以旋轉(zhuǎn)工作機(jī)構(gòu)破煤，并將其裝入輸送機(jī)或其他運(yùn)輸設(shè)備的采煤機(jī)械，是一個(gè)集機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng)，工作環(huán)境惡劣。如果出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采煤工作的中斷，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，采煤機(jī)的功能越來(lái)越多，其自身的結(jié)構(gòu)、組成愈加復(fù)雜，因而發(fā)生故障的原因也隨之復(fù)雜。我國(guó)薄煤層(厚度低于1. 3米)儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)量的20%。由于受工作面空間的限制，薄煤層一直是井工礦井開采的薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)備的能力、安裝、檢修、操作等均受到很大的限制，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，煤層生產(chǎn)能力低，單產(chǎn)水平低，巷道消耗率高、接替緊張。因此多數(shù)礦井丟棄薄煤層開采，資源損失嚴(yán)重。薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)是采煤機(jī)的重要子系統(tǒng)，主要設(shè)備有控制器、 顯示器、電流互感器、溫度傳感器、變頻器等。該系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成整機(jī)的操作、故障診斷并根據(jù)診斷結(jié)果采取保護(hù)措施，因此該系統(tǒng)的技術(shù)性能直接影響采煤機(jī)的操作及安全性能，可以說(shuō)該系統(tǒng)是采煤機(jī)必備的子系統(tǒng)?，F(xiàn)有的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)都不能完全符合實(shí)際工作運(yùn)行的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，通過(guò)采用良好的電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了薄煤層電牽引采煤機(jī)所需要的各種功能， 并可實(shí)時(shí)監(jiān)控各部件運(yùn)行狀態(tài)，便于操作控制。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于它包括
設(shè)于采煤機(jī)各電動(dòng)機(jī)處的溫度傳感器，檢測(cè)讀取各電動(dòng)機(jī)的溫度參數(shù)； 設(shè)于采煤機(jī)各電動(dòng)機(jī)各相電路上的電流傳感器，讀取各電動(dòng)機(jī)各相電流的數(shù)值； 位于采煤機(jī)上的操作按鈕； 繼電器，控制采煤機(jī)各電機(jī)和動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
與上述操作按鈕、溫度傳感器、電流傳感器和繼電器相連的控制器，處理傳感器采集的信號(hào)并控制繼電器的工作狀態(tài)；
與控制器相連的顯示操作裝置，顯示采煤機(jī)的工作狀態(tài)并能對(duì)控制器輸入操作命令。作為對(duì)上述技術(shù)方案的完善和補(bǔ)充，本發(fā)明進(jìn)一步采取如下技術(shù)措施或是這些措施的任意組合
所述的控制器與顯示操作裝置通過(guò)CAN總線、總線轉(zhuǎn)換模塊和RS232串口總線相連。所述的顯示操作裝置包括顯示器和命令輸入裝置。
所述的采煤機(jī)各電動(dòng)機(jī)中，截割電機(jī)連接有隔爆按鈕控制控制其啟停。所述的控制器包括多級(jí)溫度處理模塊。所述的控制器包括缺相保護(hù)模塊。所述的控制器包括控制各電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的錯(cuò)時(shí)啟動(dòng)模塊。所述的控制器包括恒功率自動(dòng)控制模塊，根據(jù)截割電機(jī)工作時(shí)負(fù)載電流信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)采煤機(jī)牽引速度來(lái)控制截割電機(jī)的負(fù)載功率。所述的控制器通過(guò)CAN總線連接有擴(kuò)展控制器，該擴(kuò)展控制器也連接有相應(yīng)的操作按鈕、溫度傳感器、電流傳感器和繼電器。所述的控制器通過(guò)CAN總線、總線轉(zhuǎn)換模塊和RS232串口總線連接有上位機(jī)。有益效果本發(fā)明完成了電動(dòng)機(jī)各相電流(截割電機(jī)、牽引電機(jī)、油泵電機(jī))讀取、 各電動(dòng)機(jī)(截割電機(jī)、牽引電機(jī)、油泵電機(jī))工作溫度讀取、牽引速度控制、截割電機(jī)恒功率控制、過(guò)載反牽控制、啟動(dòng)緩沖、停止緩沖控制、運(yùn)行工況實(shí)時(shí)顯示；人機(jī)界面提供操作者和采煤機(jī)的對(duì)話環(huán)境；可以通過(guò)人機(jī)界面了解采煤機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)了解當(dāng)前工作狀態(tài)和工作參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)工作點(diǎn)的狀態(tài)，同時(shí)操作者也可以通過(guò)人機(jī)界面對(duì)采煤機(jī)控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。使用本發(fā)明，可提高采煤機(jī)自動(dòng)化水平，工作效率更高，具備更強(qiáng)的可靠性。同時(shí)，使用電力可以節(jié)能降耗，降低環(huán)境污染。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，核心部件為控制器，可包括主控制器和擴(kuò)展控制器，通過(guò)CAN總線相連。每個(gè)控制器也連接有相應(yīng)的操作按鈕、溫度傳感器、電流傳感器和控制繼電器?？刂破鞣謩e通過(guò)CAN總線、總線轉(zhuǎn)換模塊和RS232串口總線連接本地的顯示操作裝置和遠(yuǎn)程的上位機(jī)。本系統(tǒng)使用隔爆按鈕控制截割電機(jī)的啟停，通過(guò)自動(dòng)錯(cuò)時(shí)啟動(dòng)大大降低了各電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的疊加的峰值電流，在延長(zhǎng)電機(jī)壽命的同時(shí)也保護(hù)了電網(wǎng)。本系統(tǒng)通過(guò)各電機(jī)溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控各發(fā)動(dòng)機(jī)的溫升，并設(shè)定多級(jí)溫度處理模式，根據(jù)不同的溫度采取不同的保護(hù)措施，確保設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定工作。本系統(tǒng)通過(guò)各電機(jī)電流互感器進(jìn)行各相電流的讀取，通過(guò)比較判斷是否缺相，并進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)。同時(shí)計(jì)算各電機(jī)的功率并保持各電機(jī)的功率恒定。本系統(tǒng)控制器使用CAN總線與顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，CAN總線是一種先進(jìn)的總線通訊技術(shù)，具有通訊速度快、通訊距離長(zhǎng)、通訊安全可靠等特點(diǎn)，已在工程車輛上廣泛被使用?？刂破魍ㄟ^(guò)CAN總線將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳給顯示操作裝置顯示，顯示操作裝置將修改的參數(shù)值傳給控制器儲(chǔ)存。當(dāng)總線數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)故障時(shí)，在顯示器上將顯示總線故障信號(hào)。顯示器實(shí)時(shí)顯示各電動(dòng)機(jī)當(dāng)前溫度值、電流值及功率值以及當(dāng)前的工作狀態(tài)以及預(yù)警狀態(tài)?？梢员O(jiān)測(cè)控制器各口的工作狀態(tài)，進(jìn)行參數(shù)的修改，查看控制系統(tǒng)故障情況。參數(shù)修改在顯示器上輸入正確的密碼后，能夠修改控制器參數(shù)?？梢曰謴?fù)控制器
4出廠參數(shù)。本系統(tǒng)的控制器和本地顯示設(shè)備都安裝在電控箱內(nèi)，控制器采用防水、防潮、防塵、防震動(dòng)的一體式PLC，通過(guò)可插拔接頭與外部相連，可插拔接頭同樣具有防水、防潮、防塵等功能，電控系統(tǒng)具有強(qiáng)抗干擾能力、抗振動(dòng)能力、同時(shí)具備耐低溫和耐高溫特性，非常適合井下的惡劣環(huán)境。下面敘述本系統(tǒng)的一些工作流程
1)截割電機(jī)工作電流的處理對(duì)截割電機(jī)工作電流的監(jiān)測(cè)是通過(guò)每個(gè)截割電機(jī)電源線上的電流互感器實(shí)現(xiàn)的，電流互感器把流過(guò)電源線的工作電流信號(hào)線性的轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流信號(hào)，控制器通過(guò)檢測(cè)其輸出電流值即可間接獲取該縣級(jí)的電流值，對(duì)截割電機(jī)來(lái)說(shuō)，主要有過(guò)流保護(hù)和過(guò)載保護(hù).
a)過(guò)流保護(hù)當(dāng)截割電機(jī)電流大于額定值150%時(shí)，主控器立即將急停接點(diǎn)打開，采煤機(jī)立即停止工作.
b)恒功率自動(dòng)控制采煤機(jī)在正常工作時(shí)，其截割電機(jī)的負(fù)載變化十分劇烈，通過(guò)安裝恒功率自動(dòng)控制裝置使采煤機(jī)能安全可靠的工作并充分發(fā)揮其效能，所謂恒功率控制就是將截割電機(jī)工作時(shí)負(fù)載信息作為信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)采煤機(jī)牽引速度來(lái)控制截割電機(jī)的負(fù)載功率，使其在允許的范圍內(nèi)工作。也就是說(shuō)三相交流異步電機(jī)在額定功率附近，電機(jī)功率與電機(jī)電流有近似的線性關(guān)系.所以電流互感器在截割電機(jī)額定功率附近工作時(shí)，其輸出電壓近似的反映了截割電機(jī)的實(shí)際輸出功率.在實(shí)際工作中，采煤機(jī)以給定的牽引速度運(yùn)行，控制器實(shí)時(shí)地對(duì)左、右截割電機(jī)電流互感器的輸出電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè).當(dāng)兩臺(tái)截割電機(jī)中的一臺(tái)實(shí)際功率大于額定功率的10%時(shí)，控制器向變頻器調(diào)速系統(tǒng)發(fā)出降速指令，采煤機(jī)降速直到超載信號(hào)消失為止，即通過(guò)降低采煤機(jī)的牽引速度，減少滾筒的切煤量來(lái)實(shí)現(xiàn)降低截割電機(jī)負(fù)載功率的目的.若牽引速度降至零，超載信號(hào)還未消除，則主控器將切斷所有電機(jī)的電源，停止采煤機(jī)工作，同時(shí)顯示故障原因。若兩臺(tái)截割電機(jī)負(fù)載功率都低于額定值的80%，且此時(shí)采煤機(jī)牽引速度還沒(méi)達(dá)到給定值，控制器將自動(dòng)使采煤機(jī)的牽引速度上升到給定值.
2)牽引電機(jī)工作電流的處理牽引電機(jī)的電源由交流變頻器供給，交流變頻器無(wú)論是對(duì)其本身還是對(duì)其負(fù)載電機(jī)都具有完善的保護(hù)功能，但由于兩臺(tái)牽引電機(jī)是直接并聯(lián)在變頻器輸出端上，若出現(xiàn)單輪牽引，如兩個(gè)牽引輪中的一個(gè)出現(xiàn)懸空現(xiàn)象時(shí)，勢(shì)必造成負(fù)載重的那臺(tái)電機(jī)嚴(yán)重超載，為此我們?cè)趦膳_(tái)牽引電機(jī)的電源線上各加了一個(gè)電流互感器，對(duì)牽引電機(jī)的工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，兩臺(tái)牽引電機(jī)中只要有一臺(tái)工作電流大于額定值的 155%時(shí)，主控器立即將其急停接點(diǎn)打開，停止采煤機(jī)的任何工作，同時(shí)操作顯示站顯示那臺(tái)電機(jī)過(guò)載.
應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)施例僅列示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)于采煤機(jī)各電動(dòng)機(jī)處的溫度傳感器，檢測(cè)讀取各電動(dòng)機(jī)的溫度參數(shù)；設(shè)于采煤機(jī)各電動(dòng)機(jī)各相電路上的電流傳感器，讀取各電動(dòng)機(jī)各相電流的數(shù)值；位于采煤機(jī)上的操作按鈕；繼電器，控制采煤機(jī)各電機(jī)和動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)；與上述操作按鈕、溫度傳感器、電流傳感器和繼電器相連的控制器，處理傳感器采集的信號(hào)并控制繼電器的工作狀態(tài)；與控制器相連的顯示操作裝置，顯示采煤機(jī)的工作狀態(tài)并能對(duì)控制器輸入操作命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器與顯示操作裝置通過(guò)CAN總線、總線轉(zhuǎn)換模塊和RS232串口總線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述的顯示操作裝置包括顯示器和命令輸入裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1項(xiàng)所述的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述的采煤機(jī)各電動(dòng)機(jī)中，截割電機(jī)連接有隔爆按鈕控制控制其啟停。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器包括多級(jí)溫度處理模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器包括缺相保護(hù)模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器包括控制各電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的錯(cuò)時(shí)啟動(dòng)模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器包括恒功率自動(dòng)控制模塊，根據(jù)截割電機(jī)工作時(shí)負(fù)載電流信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)采煤機(jī)牽引速度來(lái)控制截割電機(jī)的負(fù)載功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的控制器通過(guò)CAN總線連接有擴(kuò)展控制器，該擴(kuò)展控制器也連接有相應(yīng)的操作按鈕、 溫度傳感器、電流傳感器和繼電器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器通過(guò)CAN總線、總線轉(zhuǎn)換模塊和RS232串口總線連接有上位機(jī)。
全文摘要
薄煤層電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)，涉及工程機(jī)械領(lǐng)域。本發(fā)明包括溫度傳感器、電流傳感器、操作按鈕、繼電器、控制器和顯示操作裝置等。完成了對(duì)采煤機(jī)的多種控制；人機(jī)界面提供操作者和采煤機(jī)的對(duì)話環(huán)境；可以通過(guò)人機(jī)界面了解采煤機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)了解當(dāng)前工作狀態(tài)和工作參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)工作點(diǎn)的狀態(tài)，同時(shí)操作者也可以通過(guò)人機(jī)界面對(duì)采煤機(jī)控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。使用本發(fā)明，可提高采煤機(jī)自動(dòng)化水平，工作效率更高，具備更強(qiáng)的可靠性。同時(shí)，使用電力可以節(jié)能降耗，降低環(huán)境污染。
文檔編號(hào)E21C35/00GK102536234SQ20101061883
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者吳英斌, 韓超 申請(qǐng)人:上海派芬自動(dòng)控制技術(shù)有限公司