CN101441464A - 矿用采掘设备控制系统 - Google Patents

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CN101441464A CNA2007101708309A CN200710170830A CN101441464A CN 101441464 A CN101441464 A CN 101441464A CN A2007101708309 A CNA2007101708309 A CN A2007101708309A CN 200710170830 A CN200710170830 A CN 200710170830A CN 101441464 A CN101441464 A CN 101441464A
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高奔
董枫
张涛
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Tiandi Shanghai Mining Equipment Technology Co Ltd
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Tiandi Shanghai Mining Equipment Technology Co Ltd
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Abstract

一种矿用采掘设备控制系统，主要解决减少主控制器负载等技术问题，其采用技术方案是，该系统设置有一主控制器，该主控制器分别连接有从控制器和显示装置，一从控制器连接有指令输入，另一从控制器连接有输出设备，主控制器连接的总线转换桥分别连接有电机参数检测、各传感器和接收装置，指令和各检测信号经数据处理后均发送至主控制器，主控制器完成控制功能和显示，并发送数据至从控制器，经该从控制器解析后驱动输出设备完成相关动作，适用于各式掘锚机、采煤机及掘进机的电控装置。

Description

矿用采掘设备控制系统
技术领域
本发明涉及一种自动控制系统，特别是一种采掘作业的自动控制系统。
背景技术：
在现有的煤矿采掘设备的电气控制系统中，一般采用以下两种控制方式，一是以PLC或其他控制器为控制核心，系统中的输入信号、传感器、输出信号等均和该控制器连接，其中输出信号为开关量，传感器输出模拟信号直接连接至PLC或其他控制器，这种技术方案可以满足一般的小型控制系统，当采掘设备对传感器的检测量较多和控制量也较多时，上述控制系统就会变得比较臃肿，接线复杂，主控制器负载会产生过重，个别元器件的故障或损坏会影响系统的运行，这些负面影响因素，在大型采掘设备中更显突出；另一控制方式是以单独设计的专用处理器为控制核心，系统中的输入信号、传感器、输出信号是直接连接在该控制器，对于部分模拟量也采用通讯的方式进行处理，并采用专门的通讯协议，从而在局部实现了总线结构，这种控制系统对比上述的控制系统技术方案，可以适应大型采掘设备的控制需求，但是，这种技术方案仍然没有摆脱集中控制的束缚，其接口协议不透明，对于组成后的系统，如果需要更换传感器或升级器件均会带来较大困难，系统的可扩展性和适应性不强，此类控制系统的构架在生产和维护中仍然比较复杂。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种改进的矿用采掘设备控制系统，它能减少主控制器的负载，提高系统的可靠性，并能增强系统的可扩展性和适应性，其生产和维护也大大简化。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：矿用采掘设备控制系统设置有一主控制器，该主控制器经二通讯线分别连接有从控制器、显示装置，一从控制器连接有指令输入，另一从控制器连接输出设备，构成控制级总线网络，主控制器连接的总线转换桥经二通讯线分别连接有电机参数检测、其他传感器和接收装置，构成数据采集级总线网络，从控制器接收的指令和/或经总线转换桥采集、接收的信号均发送至主控制器，主控制器按预设编程完控制功能和显示，并发送相关数据至从控制器，经从控制器解析后驱动输出设备完成相关动作。
本发明采用全新的基于双总线的分布式控制，将控制功能模块化，部分功能在从控制器上实现，减少主控制器的负载，同时提高系统可靠性，以数字通讯方式的总线信号相对模拟信号有更大的抗干扰能力，系统的模块化设计，透明的接口可实现模块(包括控制器)的更换升级，提高系统的可扩展性和适应性，同时使生产、维修大大简化，特别适合用于掘锚机、采煤机及掘进机的电控制装置。
附图说明：
图1是本发明矿用采掘设备控制系统示意图。
具体实施方式：
参照图1，矿用采掘设备控制系统是基于双总线分布式控制系统构架，根据数据传输量和传输速度的要求采用双总线网络，将控制器与传输量大和传输速度要求较高的器件组成控制级总线网络，将传输量较少和传输速度要求较低的器件组成数据采集级总线网络，以总线转换桥实现两级总线网络的路由，彻底实现所有信号的总线传输。
矿用采掘设备控制系统设置有一主控制器1，该主控制器1可采用西门子(SIMENS)公司的CPU315-2DP，主控制器1通过二根通讯线10分别连接一从控制器12、显示装置13和另一从控制器14，上述二从控制器12、14可采用SIMENS公司的CPU224和EM277，其中一从控制器12经导线连接有指令输入11，另一从控制器14经导线连接有输出设备15，二从控制器12、14为远程安装；
上述主控制器1、从控制器12、14和显示器13通过二根通讯线(10)构成控制级总线(PROFIBUS-DP)网络，其相应的通讯接口均应符合PROFIBUS-DP接口要求，其传输速度设为9.6Kbps-12Mbps；
指令输入11包括有将收到的各种开关信号，如开关电机和其他液压动作信号等，指令输入11是将信号送入从控制器12，从控制器12将收到的信号转换为符合PROFIBUS-DP协议的信号等待主控制器1查询；
主控制器1，一方面接收来自从控制器12的信号，另一方面也接收经总线转换桥21的其他采集信号，根据预先编制的程序完成控制功能，如逻辑保护、自动切割、数据记录等，并按程序将相关数据发送至从控制器14；
从控制器14将接收到的主控制器1的通讯信号解码转换为开关信号驱动输出设备15；
同时，显示装置13将收到的主控制器1的信号实时反映在显示装置上。
电机参数检测22、其他传感器23、操作站接收装置24和遥控接收装置25通过二根通讯线20和总线转换桥21连接，构成数据采集级总线(MODBUS-RTU)网络，其中电机参数检测22、其他传感器23、操作站接收装置24和遥控接收装置25的通讯接口符合MODBUS-RTU接口要求，其最高传输速度为19.2Kbps；
电机参数检测22是实现检测各电机工作参数，包括有电机电力参数检测和电力温度检测等，均为智能检测模块，具备数据处理功能，可将检测到的数据按一定精度处理完成标准数据，经二根通讯线20接入总线转换桥21，再通过总线转换桥21接入PROFIBUS-DP网络；
其他传感器23包括有压力传感器、流量传感器、位移传感器、位置传感器等，其他传感器23将检测至的信号通过二通讯线20接入总线转换桥21，再通过总线转换桥21接入PROFIBUS-DP网络；
操作站接收装置24主要接收操作站发送的实时操作指令，遥控接收装置25通过无线信号接收来自遥控发射机的各种指令，二者均以二通讯线20接入总线转换桥21，再通过总线转换桥21接入PROFIBUS-DP网络；
电机参数检测22、其他传感器23、操作站接收装置24和遥控接收装置25将各自的数据遵循MODBUS-RTU协议，根据相关指令不断地发送数据至总线转换桥21，再由总线转换桥21输入PROFIBUS-DP网络至主控制器1。
矿用采掘设备控制系统的工作原理是，指令输入11向从控制器12发出指令，从控制器12将接收到的操作指令发送给主控制器1，同时其他采集的数据也通过总线转换桥21将数据实时发送至主控制器1，主控制器1根据预先编制的程序完成控制功能，并将相关的信息及数据根据预先编程发送至显示装置13上，主控制器1按程序将相关数据送达至从控制器14，从控制器14将收到的数据解析后，随之驱动输出设备15完成相同的动作。
本发明多控制器的使用，为分布式控制在功能上提供保证，主控制器1主要完成设备的整个控制功能，从控制器12、14完成设备局部数据处理和局部控制功能，并根据主控制器1的请求，将相关数据传输到主控制器1上，由于主控制器1接收到的数据是经预处理的标准信号，大大减轻主控制器1的负荷；同时由于采用就地处理方式后以数据方式传输，使各部分之间相互独立，大大减小系统布线的难度，提高了系统的可靠性，本发明实现所有信号的总线传输，建立系统模块化设计的骨干网络，总线网络接口协议透明，可按需要方便地更换或升级模块，而不必考虑对整个系统的重建，只要新的模块或器件能兼容符合系统接口标准和通讯协议，从而增强系统的可扩展性和适应性。

Claims (3)

1、一种矿用采掘设备控制系统，其特征在于：该系统设置有一主控制器(1)、该主控制器(1)经二通讯线(10)分别连接有从控制器(12、14)、显示装置(13)，一从控制器(12)连接有指令输入(11)，另一从控制器连接有输出设备(15)，构成控制级总线网络，主控器(1)连接的总线转换桥(21)经二通讯线(20)分别连接有电机参数检测(22)、其他传感器(23)和接收装置(24、25)，构成数据采集级总线网络，从控制器(12)接收的指令和/或经总线转换桥(16)采集、接收的信号均发送至主控制器(1)，主控制器(1)按预设编程完成控制功能和显示，并发送相关数据至从控制器(14)，经该从控制器(14)解析后驱动输出设备完成相关动作。
2、根据权利要求1所述的矿用采掘设备控制系统，其特征是控制级总线(10)的最高传输速度为9.6Kbps-12Mbps。
3、根据权利要求1所述的矿用采掘设备控制系统，其特征是数据采集级总线(20)的最高传输速度为19.2Kbps。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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