專(zhuān)利名稱(chēng)：采用自動(dòng)修型的硬巖掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)電控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)械電控領(lǐng)域中的一種采用自動(dòng)修型的硬巖掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)電控裝置。
背景技術(shù)：
硬巖掘進(jìn)機(jī)是一種新概念采煤機(jī)，較傳統(tǒng)的掘進(jìn)機(jī)相比，無(wú)論是切割硬度還是掘進(jìn)速度還是自動(dòng)成形方面都有了本質(zhì)變化?？刂乒に囈卜浅?fù)雜，這種新工藝的出現(xiàn)解決了普通掘進(jìn)機(jī)采煤速度慢，切割硬度低，需手動(dòng)修形等。以前在我們普通的掘進(jìn)機(jī)采煤過(guò)程中，各家工藝也都基本一樣，都是人為手動(dòng)控制，無(wú)自動(dòng)切割修形。這樣就造成了巷道形狀不規(guī)則，效率低，掘進(jìn)速度慢。進(jìn)而我們拓展思維采用了新的控制工藝，改善采煤效率，提高性能參數(shù)從而達(dá)到開(kāi)掘巷道和采煤面的掘進(jìn)工作。因此，研制開(kāi)發(fā)一種采用自動(dòng)修型的硬巖掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)電控裝置一直是急待解決的新課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用自動(dòng)修型的硬巖掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)電控裝置，此裝置是將電氣的模擬量輸出信號(hào)通過(guò)比例放大器輸出給電磁閥，再通過(guò)位移傳感器信號(hào)回饋給PLC，從而形成閉環(huán)控制。進(jìn)行巷道斷面切割成形時(shí)，系統(tǒng)需要采用自動(dòng)切割程序進(jìn)行控制，根據(jù)切割工藝的要求，整個(gè)切割過(guò)程對(duì)6個(gè)切割臂之間的相互配合和動(dòng)作速度及精度要求極高，一旦出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)也要求的非常全面和嚴(yán)格。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種采用自動(dòng)修型的硬巖掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)電控裝置，由隔離開(kāi)關(guān)QS ；7個(gè)電機(jī)控制回路，其中包括真空接觸器KM1-7，阻容吸收器RC1-7，電流互感器TA1-7，電壓互感器CSP，西門(mén)子300系列PLC，信號(hào)放大器模塊PLVC，西門(mén)子面板式工控機(jī)IPC477C，隔離安全柵RWl-I I，動(dòng)力變壓器TC，壓力傳感器YL，油溫傳感器GWP200，油位傳感器YW，水流量傳感器LK，甲烷濃度傳感器KG9701，防爆急停按鈕SB，防爆電鈴HO，防爆機(jī)車(chē)燈HL1-3，防爆比例電磁閥YKA1-18，刀盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器angle-fk，激光測(cè)距儀laser，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征在于阻容吸收器，電流互感器串接在控制回路上，通過(guò)真空接觸器驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所有的傳感器信號(hào)輸入PLC系統(tǒng)，在由PLC根據(jù)算法來(lái)輸出相應(yīng)的中間繼電器，在由繼電器輸出到相應(yīng)的電磁閥。激光全站儀通過(guò)航空插頭和開(kāi)關(guān)箱連接；所述裝置的工作原理及操作方法是，兩只內(nèi)切割臂在正視圖中呈180° ;兩臂張開(kāi)最大直徑5000mm，每對(duì)外切割臂在視圖中呈180°，兩對(duì)外切割臂夾角為120° ;外切割臂張開(kāi)最大直徑6400mm，六只切割臂在正視圖中的相對(duì)角度是固定值，刀盤(pán)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)做正反方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，切割臂由液壓缸驅(qū)動(dòng)，做伸縮運(yùn)動(dòng)，得到不同的切割直徑，根據(jù)用戶(hù)要求，切割形狀分為正方形和馬蹄形兩種；通過(guò)一次變壓器送電到開(kāi)關(guān)箱后，經(jīng)由開(kāi)關(guān)箱內(nèi)變壓器將3300V的電壓等級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌鄳?yīng)的電壓等級(jí)，箱內(nèi)電壓等級(jí)主要由3300V，1140V和380V驅(qū)動(dòng)電壓組成，開(kāi)關(guān)箱送電后系統(tǒng)首先進(jìn)自動(dòng)檢測(cè)，包括甲烷濃度檢測(cè)，一氧化碳濃度檢測(cè)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)漏電檢測(cè)，和檢測(cè)通訊是否正常，油溫油位是否正常；開(kāi)關(guān)箱供電后，首先啟動(dòng)油泵和行走馬達(dá)，然后根據(jù)激光定位系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)和行走編碼器測(cè)量信號(hào)的比對(duì)，由PLC計(jì)算出相應(yīng)的模擬量輸出，再經(jīng)過(guò)PLVC信號(hào)放大器將信號(hào)放大來(lái)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的行走液壓馬達(dá)，進(jìn)而調(diào)整機(jī)身的水平位置和姿態(tài)，使機(jī)器按照預(yù)定的路線(xiàn)行走，當(dāng)機(jī)器行走到離前壁一定距離時(shí)，打開(kāi)支撐等相應(yīng)機(jī)構(gòu)，利用支撐調(diào)整機(jī)身的垂直位置；當(dāng)之前的動(dòng)作完成后，切割機(jī)構(gòu)開(kāi)始利用六個(gè)切割臂進(jìn)行仿形切割，PLC通過(guò)經(jīng)PLVC信號(hào)放大器放大的模擬量信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁比例閥和液壓馬達(dá)，從而控制六個(gè)切割臂液壓油缸的伸出或縮回及刀盤(pán)轉(zhuǎn)速，通過(guò)液壓油缸內(nèi)的直線(xiàn)位移傳感器和切割刀盤(pán)上測(cè)轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量的信號(hào)來(lái)判斷六個(gè)截割臂是否動(dòng)作到預(yù)定的角度和位置及切割速度是否滿(mǎn)足要求，修型過(guò)程首先六個(gè)刀盤(pán)先修一個(gè)圓形，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器和直線(xiàn)位移傳感器計(jì)算到A點(diǎn)到H點(diǎn)之間由PLC計(jì)算來(lái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，H點(diǎn)和I點(diǎn)之間，I點(diǎn)和K點(diǎn)之間，A點(diǎn)和K點(diǎn)之間也同是往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到修型過(guò)程，先切成圓形然后由其中一個(gè)刀盤(pán)從B點(diǎn)和C點(diǎn)之間C點(diǎn)和D點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)達(dá)到修型過(guò)程，從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)最終經(jīng)過(guò)反復(fù)修形達(dá)到預(yù)定的斷面形狀；所述裝置的控制系統(tǒng)算法是，控制系統(tǒng)連鎖，采礦機(jī)機(jī)身位置坐標(biāo)正確，液壓系統(tǒng)工作正常，其它必要連鎖信號(hào)；刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度閉環(huán)控制，用編碼器檢測(cè)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度，通過(guò)PID算法控制比例換向閥開(kāi)度，達(dá)到刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度閉環(huán)控制；切割臂位置控制，用絕對(duì)值編碼器檢測(cè)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度，從而確定切割臂位置；切割臂切割半徑；根據(jù)三角形余弦公式可以得到
權(quán)利要求
1.一種采用自動(dòng)修型的硬巖掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)電控裝置，由隔離開(kāi)關(guān)QS ；7個(gè)電機(jī)控制回路，其中包括真空接觸器KM1-7，阻容吸收器RC1-7，電流互感器TA1-7，電壓互感器CSP，西門(mén)子300系列PLC，信號(hào)放大器模塊PLVC，西門(mén)子面板式工控機(jī)IPC477C，隔離安全柵RWl-I I，動(dòng)力變壓器TC，壓力傳感器YL，油溫傳感器GWP200，油位傳感器YW，水流量傳感器LK,甲烷濃度傳感器KG9701，防爆急停按鈕SB，防爆電鈴HO，防爆機(jī)車(chē)燈HL1-3，防爆比例電磁閥YKA1-18,刀盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器angle-fk,激光測(cè)距儀laser,驅(qū)動(dòng)馬達(dá),液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)特征在于阻容吸收器，電流互感器串接在控制回路上，通過(guò)真空接觸器驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所有的傳感器信號(hào)輸入PLC系統(tǒng)，在由PLC根據(jù)算法來(lái)輸出相應(yīng)的中間繼電器，在由繼電器輸出到相應(yīng)的電磁閥。激光全站儀通過(guò)航空插頭和開(kāi)關(guān)箱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用自動(dòng)修型的硬巖掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)電控裝置，其特征在于所述裝置的工作原理及操作方法是，兩只內(nèi)切割臂在正視圖中呈180° ;兩臂張開(kāi)最大直徑5000mm，每對(duì)外切割臂在視圖中呈180° ,兩對(duì)外切割臂夾角為120° ;外切割臂張開(kāi)最大直徑6400mm，六只切割臂在正視圖中的相對(duì)角度是固定值，刀盤(pán)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)做正反方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，切割臂由液壓缸驅(qū)動(dòng)，做伸縮運(yùn)動(dòng)，得到不同的切割直徑，根據(jù)用戶(hù)要求，切割形狀分為正方形和馬蹄形兩種；通過(guò)一次變壓器送電到開(kāi)關(guān)箱后，經(jīng)由開(kāi)關(guān)箱內(nèi)變壓器將3300V的電壓等級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌鄳?yīng)的電壓等級(jí)，箱內(nèi)電壓等級(jí)主要由3300V，1140V和380V驅(qū)動(dòng)電壓組成，開(kāi)關(guān)箱送電后系統(tǒng)首先進(jìn)自動(dòng)檢測(cè)，包括甲烷濃度檢測(cè)，一氧化碳濃度檢測(cè)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)漏電檢測(cè)，和檢測(cè)通訊是否正常，油溫油位是否正常；開(kāi)關(guān)箱供電后，首先啟動(dòng)油泵和行走馬達(dá)，然后根據(jù)激光定位系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)和行走編碼器測(cè)量信號(hào)的比對(duì)，由PLC計(jì)算出相應(yīng)的模擬量輸出，再經(jīng)過(guò)PLVC信號(hào)放大器將信號(hào)放大來(lái)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的行走液壓馬達(dá)，進(jìn)而調(diào)整機(jī)身的水平位置和姿態(tài)，使機(jī)器按照預(yù)定的路線(xiàn)行走，當(dāng)機(jī)器行走到離前壁一定距離時(shí)，打開(kāi)支撐等相應(yīng)機(jī)構(gòu)，利用支撐調(diào)整機(jī)身的垂直位置；當(dāng)之前的動(dòng)作完成后，切割機(jī)構(gòu)開(kāi)始利用六個(gè)切割臂進(jìn)行仿形切割，PLC通過(guò)經(jīng)PLVC信號(hào)放大器放大的模擬量信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁比例閥和液壓馬達(dá)，從而控制六個(gè)切割臂液壓油缸的伸出或縮回及刀盤(pán)轉(zhuǎn)速，通過(guò)液壓油缸內(nèi)的直線(xiàn)位移傳感器和切割刀盤(pán)上測(cè)轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量的信號(hào)來(lái)判斷六個(gè)截割臂是否動(dòng)作到預(yù)定的角度和位置及切割速度是否滿(mǎn)足要求，修型過(guò)程首先六個(gè)刀盤(pán)先修一個(gè)圓形，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器和直線(xiàn)位移傳感器計(jì)算到A點(diǎn)到H點(diǎn)之間由PLC計(jì)算來(lái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，H點(diǎn)和I點(diǎn)之間，I點(diǎn)和K點(diǎn)之間，A點(diǎn)和K點(diǎn)之間也同是往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到修型過(guò)程，先切成圓形然后由其中一個(gè)刀盤(pán)從B點(diǎn)和C點(diǎn)之間C點(diǎn)和D點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)達(dá)到修型過(guò)程，從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)最終經(jīng)過(guò)反復(fù)修形達(dá)到預(yù)定的斷面形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用自動(dòng)修型的硬巖掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)電控裝置，其特征在于所述裝置的控制系統(tǒng)算法是，控制系統(tǒng)連鎖，采礦機(jī)機(jī)身位置坐標(biāo)正確，液壓系統(tǒng)工作正常，其它必要連鎖信號(hào)；刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度閉環(huán)控制，用編碼器檢測(cè)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度，通過(guò)PID算法控制比例換向閥開(kāi)度，達(dá)到刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度閉環(huán)控制；切割臂位置控制，用絕對(duì)值編碼器檢測(cè)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度，從而確定切割臂位置；切割臂切割半徑； 根據(jù)三角形余弦公式可以得到
全文摘要
一種應(yīng)用于掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)械電控領(lǐng)域中的采用自動(dòng)修型的硬巖掘進(jìn)機(jī)采煤機(jī)電控裝置，由隔離開(kāi)關(guān)QS；7個(gè)電機(jī)控制回路，包括真空接觸器KM1-7，阻容吸收器RC1-7，電流互感器TA1-7；電壓互感器CSP，西門(mén)子300系列PLC，信號(hào)放大器模塊PLVC,西門(mén)子面板式工控機(jī)IPC477C等，阻容吸收器，電流互感器串接在控制回路上，通過(guò)真空接觸器驅(qū)動(dòng)電機(jī)。該發(fā)明將電氣的模擬量輸出信號(hào)通過(guò)比例放大器輸出給電磁閥，再通過(guò)位移傳感器信號(hào)回饋給PLC，從而形成閉環(huán)控制，進(jìn)行巷道斷面切割成形時(shí)，系統(tǒng)需要采用自動(dòng)切割程序進(jìn)行控制，根據(jù)切割工藝的要求，整個(gè)切割過(guò)程對(duì)6個(gè)切割臂之間的相互配合和動(dòng)作速度及精度要求極高。
文檔編號(hào)E21C25/16GK102943672SQ201210466499
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者李博, 崔闖, 王鐵雷, 劉雅臣, 廉浩, 朱永昌, 王斌 申請(qǐng)人:北方重工集團(tuán)有限公司