掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)技術(shù)，具體是一種掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置。本發(fā)明解決了現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)技術(shù)控制與保護(hù)的可靠性較差的問題。掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，包括數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板、模擬量輸入板、DSP控制板、第一電源板、第二電源板、母板；所述母板包括電源總線和CAN總線；其中，數(shù)字量輸入板的供電輸入端、數(shù)字量輸出板的供電輸入端、模擬量輸入板的供電輸入端、DSP控制板的供電輸入端、第一電源板的供電輸出端均與電源總線連接；數(shù)字量輸入板的信號傳輸端、數(shù)字量輸出板的信號傳輸端、模擬量輸入板的信號傳輸端、DSP控制板的信號傳輸端均與CAN總線連接。本發(fā)明適用于掘進(jìn)機(jī)的控制與保護(hù)。
【專利說明】掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)技術(shù)，具體是一種掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]掘進(jìn)機(jī)是煤礦井下作業(yè)的重要設(shè)備。在掘進(jìn)機(jī)作業(yè)過程中，需要對掘進(jìn)機(jī)的各個部件進(jìn)行控制與保護(hù)，以保證掘進(jìn)機(jī)的正常作業(yè)，進(jìn)而保證煤礦的安全高效生產(chǎn)。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，掘進(jìn)機(jī)的控制與保護(hù)主要是通過PLC控制與保護(hù)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。PLC控制與保護(hù)系統(tǒng)主要包括PLC控制器和大量的模數(shù)保護(hù)模塊。當(dāng)采用PLC控制與保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)的控制與保護(hù)時(shí)，每個需要控制與保護(hù)的量首先經(jīng)模數(shù)保護(hù)模塊轉(zhuǎn)換為開關(guān)數(shù)字量，然后經(jīng)PLC控制器的數(shù)字量輸入模塊輸入PLC控制器，最后通過PLC控制器的邏輯編程來實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的控制與保護(hù)。實(shí)踐表明，現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)技術(shù)由于自身原理所限，存在如下問題:其一，在對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行控制與保護(hù)時(shí)，每個需要控制與保護(hù)的量都需要經(jīng)模數(shù)保護(hù)模塊轉(zhuǎn)換為開關(guān)數(shù)字量，而由于模數(shù)保護(hù)模塊的數(shù)量極為龐大，勢必導(dǎo)致控制與保護(hù)的可靠性較差。其二，在對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行控制與保護(hù)時(shí)，PLC控制器通過變極調(diào)速來對掘進(jìn)機(jī)的切割電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，而變極調(diào)速在進(jìn)行高低速切換時(shí)，容易因電流沖擊大、震動大而導(dǎo)致切割電機(jī)的刀頭損壞，由此同樣導(dǎo)致控制與保護(hù)的可靠性較差?；诖?，有必要發(fā)明一種全新的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，以解決現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)技術(shù)控制與保護(hù)的可靠性較差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)技術(shù)控制與保護(hù)的可靠性較差的問題，提供了一種掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，包括數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板、模擬量輸入板、DSP控制板、第一電源板、第二電源板、母板；所述母板包括電源總線和CAN總線；其中，數(shù)字量輸入板的供電輸入端、數(shù)字量輸出板的供電輸入端、模擬量輸入板的供電輸入端、DSP控制板的供電輸入端、第一電源板的供電輸出端均與電源總線連接；數(shù)字量輸入板的信號傳輸端、數(shù)字量輸出板的信號傳輸端、模擬量輸入板的信號傳輸端、DSP控制板的信號傳輸端均與CAN總線連接。
[0005]工作時(shí)，將本發(fā)明所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置與掘進(jìn)機(jī)的各個部件(包括甲烷傳感器、油箱液位傳感器、本安控制箱、油泵電機(jī)、切割電機(jī)、轉(zhuǎn)載電機(jī)、除塵電機(jī)、顯示屏、24V開關(guān)電源)進(jìn)行連接。具體工作過程如下:數(shù)字量輸入板采集本安控制箱的各種外部數(shù)字量信號(包括啟停信號、報(bào)警信號、復(fù)位信號、顯示屏翻頁信號、欠壓過壓信號、甲烷濃度信號)，并對采集到的各種外部數(shù)字量信號進(jìn)行處理，然后通過CAN總線將處理后的各種外部數(shù)字量信號發(fā)送至DSP控制板。模擬量輸入板采集油泵電機(jī)、切割電機(jī)、轉(zhuǎn)載電機(jī)、除塵電機(jī)的各種外部模擬量信號(包括三相電流信號、電機(jī)溫度信號、油箱液位信號)，并對采集到的各種外部模擬量信號進(jìn)行處理，然后通過CAN總線將處理后的各種外部模擬量信號發(fā)送至DSP控制板。DSP控制板采集切割電機(jī)的各種外部模擬量信號(包括三相電流信號、中間直流電壓信號、水冷基板溫度信號、轉(zhuǎn)速信號、驅(qū)動反饋信號)，并對采集到的各種外部模擬量信號進(jìn)行處理。DSP控制板根據(jù)各種外部數(shù)字量信號和各種外部模擬量信號產(chǎn)生各種數(shù)字量控制信號(包括啟?？刂菩盘?、急停控制信號、報(bào)警控制信號、故障控制信號)，然后通過CAN總線將各種數(shù)字量控制信號發(fā)送至數(shù)字量輸出板。數(shù)字量輸出板對各種數(shù)字量控制信號進(jìn)行處理，然后將處理后的各種數(shù)字量控制信號發(fā)送至油泵電機(jī)、切割電機(jī)、轉(zhuǎn)載電機(jī)、除塵電機(jī)，由此實(shí)現(xiàn)對油泵電機(jī)、切割電機(jī)、轉(zhuǎn)載電機(jī)、除塵電機(jī)的各種控制(包括啟?？刂?、急停控制、報(bào)警控制、故障控制)和各種保護(hù)(包括欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)、短路保護(hù)、過載保護(hù)、缺相保護(hù)、主回路漏電閉鎖保護(hù)、電機(jī)溫度保護(hù)、油箱溫度過高保護(hù)、水冷基板溫度過高保護(hù)、甲烷濃度超限保護(hù)、油箱液位過低保護(hù))。與此同時(shí)，DSP控制板根據(jù)各種外部模擬量信號產(chǎn)生PWM信號，然后將PWM信號發(fā)送至切割電機(jī)的PWM驅(qū)動板，由此實(shí)現(xiàn)對切割電機(jī)的變頻控制。在此過程中，24V開關(guān)電源分別向第一電源板、第二電源板提供24V直流電源。第一電源板通過電源總線分別向數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板、DSP控制板提供+3.3V控制電源，通過電源總線分別向數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板、模擬量輸入板、DSP控制板提供+5V控制電源，通過電源總線分別向模擬量輸入板、DSP控制板提供±15V雙路工作電源，并分別向甲烷傳感器、油箱液位傳感器提供±15V雙路工作電源。第二電源板向切割電機(jī)的PWM驅(qū)動板提供+15V電源。各種信號均通過CAN總線發(fā)送至顯示屏，顯示屏對各種信號進(jìn)行顯示。
[0006]基于上述過程，與現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)技術(shù)相比，本發(fā)明所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置具有如下優(yōu)點(diǎn):其一，本發(fā)明所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置通過采用總線式控制與保護(hù)系統(tǒng)(該總線式控制與保護(hù)系統(tǒng)包括數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板、模擬量輸入板、DSP控制板、CAN總線)，實(shí)現(xiàn)了對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行各種控制與保護(hù)。與PLC控制與保護(hù)系統(tǒng)相比，總線式控制與保護(hù)系統(tǒng)省去了 PLC控制器和大量的模數(shù)保護(hù)模塊，由此有效提高了控制與保護(hù)的可靠性。其二，本發(fā)明所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置通過采用DSP控制板，實(shí)現(xiàn)了對掘進(jìn)機(jī)的切割電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。與變極調(diào)速相比，變頻調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，因而其在進(jìn)行高低速切換時(shí)，能夠有效防止切割電機(jī)的刀頭損壞，由此同樣有效提高了控制與保護(hù)的可靠性。綜上所述，本發(fā)明所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置通過采用全新結(jié)構(gòu)，有效解決了現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)技術(shù)控制與保護(hù)的可靠性較差的問題。
[0007]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)巧妙，有效解決了現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)技術(shù)控制與保護(hù)的可靠性較差的問題，適用于掘進(jìn)機(jī)的控制與保護(hù)，尤其適用于EBZ260型掘進(jìn)機(jī)的控制與保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，包括數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板、模擬量輸入板、DSP控制板、第一電源板、第二電源板、母板；所述母板包括電源總線和CAN總線；其中，數(shù)字量輸入板的供電輸入端、數(shù)字量輸出板的供電輸入端、模擬量輸入板的供電輸入端、DSP控制板的供電輸入端、第一電源板的供電輸出端均與電源總線連接；數(shù)字量輸入板的信號傳輸端、數(shù)字量輸出板的信號傳輸端、模擬量輸入板的信號傳輸端、DSP控制板的信號傳輸端均與CAN總線連接。
[0010]所述數(shù)字量輸入板的數(shù)目、數(shù)字量輸出板的數(shù)目、模擬量輸入板的數(shù)目均為兩個。工作時(shí)，其中一個數(shù)字量輸入板作為主用板，另一個數(shù)字量輸入板作為備用板。其中一個數(shù)字量輸出板作為主用板，另一個數(shù)字量輸出板作為備用板。其中一個模擬量輸入板作為主用板，另一個模擬量輸入板作為備用板。
[0011]所述數(shù)字量輸入板包括C96連接器、單片機(jī)、CPLD芯片、CAN收發(fā)器、24路輸入處理電路、F48連接器；單片機(jī)的信號傳輸端通過CAN收發(fā)器與C96連接器連接；單片機(jī)的信號傳輸端依次通過CPLD芯片、24路輸入處理電路與F48連接器連接。工作時(shí)，C96連接器與CAN總線和電源總線連接。F48連接器與掘進(jìn)機(jī)的部件連接。單片機(jī)、CPLD芯片、24路輸入處理電路對各種外部數(shù)字量信號進(jìn)行處理。
[0012]所述數(shù)字量輸出板包括C96連接器、單片機(jī)、CPLD芯片、CAN收發(fā)器、14路繼電器輸出電路、F48連接器；單片機(jī)的信號傳輸端通過CAN收發(fā)器與C96連接器連接；單片機(jī)的信號傳輸端依次通過CPLD芯片、14路繼電器輸出電路與F48連接器連接。工作時(shí)，C96連接器與CAN總線和電源總線連接。F48連接器與掘進(jìn)機(jī)的部件連接。單片機(jī)、CPLD芯片、14路繼電器輸出電路對各種數(shù)字量控制信號進(jìn)行處理。
[0013]所述模擬量輸入板包括C96連接器、單片機(jī)、CAN收發(fā)器、16路模擬信號調(diào)理電路、F48連接器；單片機(jī)的信號傳輸端通過CAN收發(fā)器與C96連接器連接；單片機(jī)的信號傳輸端通過16路模擬信號調(diào)理電路與F48連接器連接。工作時(shí)，C96連接器與CAN總線和電源總線連接。F48連接器與掘進(jìn)機(jī)的部件連接。單片機(jī)、16路模擬信號調(diào)理電路對各種外部模擬量信號進(jìn)行處理。
[0014]所述DSP控制板包括C96連接器、DSP芯片、FPGA芯片、CAN收發(fā)器、14路脈沖輸出電路、反饋信號處理電路、F48連接器；DSP芯片的信號傳輸端通過CAN收發(fā)器與C96連接器連接；DSP芯片的信號輸出端依次通過FPGA芯片、14路脈沖輸出電路與F48連接器連接；DSP芯片的信號輸入端依次通過FPGA芯片、反饋信號處理電路與F48連接器連接。工作時(shí)，C96連接器與CAN總線和電源總線連接。F48連接器與掘進(jìn)機(jī)的部件連接。DSP芯片、FPGA芯片、14路脈沖輸出電路、反饋信號處理電路對各種外部模擬量信號進(jìn)行處理，并產(chǎn)生各種數(shù)字量控制信號和PWM信號。
[0015]所述第一電源板包括C96連接器、+5V輸出電源模塊、+3.3V輸出電源模塊、土 15V輸出電源模塊、F48連接器；+5V輸出電源模塊的供電輸出端、+3.3V輸出電源模塊的供電輸出端、± 15V輸出電源模塊的供電輸出端均與C96連接器連接；+5V輸出電源模塊的供電輸出端、+3.3V輸出電源模塊的供電輸出端、土 15V輸出電源模塊的供電輸出端均與F48連接器連接。工作時(shí)，C96連接器與電源總線連接。F48連接器與掘進(jìn)機(jī)的部件連接。+5V輸出電源模塊、+3.3V輸出電源模塊、± 15V輸出電源模塊向數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板、模擬量輸入板、DSP控制板、甲烷傳感器、油箱液位傳感器提供+3.3V控制電源、+5V控制電源、±15V雙路工作電源。
[0016]所述第二電源板包括C96連接器、+15V輸出電源模塊、F48連接器；+15V輸出電源模塊的供電輸出端與F48連接器連接。工作時(shí)，F(xiàn)48連接器與掘進(jìn)機(jī)的部件連接。+15V輸出電源模塊向切割電機(jī)的PWM驅(qū)動板提供+15V電源。
[0017]具體實(shí)施時(shí)，數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板、模擬量輸入板、DSP控制板、第一電源板均采用3U板型。DSP芯片型號采用TMS320F2812。CPLD芯片型號采用XC95144。FPGA芯片型號采用XC6SLX4。
【權(quán)利要求】
1.一種掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，其特征在于:包括數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板、模擬量輸入板、DSP控制板、第一電源板、第二電源板、母板；所述母板包括電源總線和CAN總線；其中，數(shù)字量輸入板的供電輸入端、數(shù)字量輸出板的供電輸入端、模擬量輸入板的供電輸入端、DSP控制板的供電輸入端、第一電源板的供電輸出端均與電源總線連接；數(shù)字量輸入板的信號傳輸端、數(shù)字量輸出板的信號傳輸端、模擬量輸入板的信號傳輸端、DSP控制板的信號傳輸端均與CAN總線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，其特征在于:所述數(shù)字量輸入板的數(shù)目、數(shù)字量輸出板的數(shù)目、模擬量輸入板的數(shù)目均為兩個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，其特征在于:所述數(shù)字量輸入板包括C96連接器、單片機(jī)、CPLD芯片、CAN收發(fā)器、24路輸入處理電路、F48連接器；單片機(jī)的信號傳輸端通過CAN收發(fā)器與C96連接器連接；單片機(jī)的信號傳輸端依次通過CPLD芯片、24路輸入處理電路與F48連接器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，其特征在于:所述數(shù)字量輸出板包括C96連接器、單片機(jī)、CPLD芯片、CAN收發(fā)器、14路繼電器輸出電路、F48連接器；單片機(jī)的信號傳輸端通過CAN收發(fā)器與C96連接器連接；單片機(jī)的信號傳輸端依次通過CPLD芯片、14路繼電器輸出電路與F48連接器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，其特征在于:所述模擬量輸入板包括C96連接器、單片機(jī)、CAN收發(fā)器、16路模擬信號調(diào)理電路、F48連接器；單片機(jī)的信號傳輸端通過CAN收發(fā)器與C96連接器連接；單片機(jī)的信號傳輸端通過16路模擬信號調(diào)理電路與F48連接器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，其特征在于:所述DSP控制板包括C96連接器、DSP芯片、FPGA芯片、CAN收發(fā)器、14路脈沖輸出電路、反饋信號處理電路、F48連接器；DSP芯片的信號傳輸端通過CAN收發(fā)器與C96連接器連接；DSP芯片的信號輸出端依次通過FPGA芯片、14路脈沖輸出電路與F48連接器連接；DSP芯片的信號輸入端依次通過FPGA芯片、反饋信號處理電路與F48連接器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，其特征在于:所述第一電源板包括C96連接器、+5V輸出電源模塊、+3.3V輸出電源模塊、土 15V輸出電源模塊、F48連接器；+5V輸出電源模塊的供電輸出端、+3.3V輸出電源模塊的供電輸出端、土 15V輸出電源模塊的供電輸出端均與C96連接器連接；+5V輸出電源模塊的供電輸出端、+3.3V輸出電源模塊的供電輸出端、± 15V輸出電源模塊的供電輸出端均與F48連接器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)控制與保護(hù)裝置，其特征在于:所述第二電源板包括C96連接器、+15V輸出電源模塊、F48連接器；+15V輸出電源模塊的供電輸出端與F48連接器連接。
【文檔編號】G05B19/418GK103645709SQ201310660604
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】李國鋒, 趙豆, 陳建峰, 李勇斌, 夏建民, 楊偉, 懷麗 申請人:永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司