CN101967981A

CN101967981A - 掘进机仿形切割系统

Info

Publication number: CN101967981A
Application number: CN 201010282770
Authority: CN
Inventors: 赵大厦; 崔闯; 王铁雷; 李冬; 张中博; 安磊; 邴邵丹; 运琳; 李博
Original assignee: SHENYANG MINING MACHINERY GROUP CO Ltd
Current assignee: SHENYANG MINING MACHINERY GROUP CO Ltd
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2011-02-09

Abstract

一种应用于在掘进机行业中的掘进机仿形切割系统，由可编程逻辑控制器、悬臂位移传感器、铲板位移传感器、电磁阀箱、防爆键盘、液晶显示屏组成，该系统需要电控和液压系统相互配合共同完成，掘进机仿形切割系统的双闭环控制：位移闭环控制和切割电机恒功率的闭环控制，位移闭环控制是在切割画面中，通过防爆键盘输入想要实现的断面参数X、Y、R后，可编程逻辑控制器控制相应油路电磁阀箱中的电磁阀开启，输入的断面参数给定值与悬臂位移传感器、铲板位移传感器采集到的反馈信号构成一个闭环。该装置能实现切割自动化，在掘进机操作过程中由于前方煤层掉落粉尘，操作者看不清工作面的具体情况，能通过此仿形系统完成切割，使掘进机的适用性、可靠性、精确性有很大提高。

Description

掘进机仿形切割系统

技术领域：

本发明涉及掘进机行业中一种新型掘进机仿形切割系统设计方案。

背景技术：

目前，掘进机仿形切割系统在国外比较成熟但在国内仍属于起步阶段，国内煤矿井下巷道施工作业面工况复杂，能见度低，对掘进机的操作基本上依靠操作者的感官和经验，这远不能满足操作精度和安全的要求。因此结合国内煤矿的实际情况提出一种先进、可靠、实用性强的新型仿形切割方案，能够辅助操作者完成切割断面。此次，研制开发的一种掘进机仿形切割系统一直是急待解决的新课题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种新型的掘进机仿形切割系统，用于辅助操作者完成切割断面，即使在掘进机操作过程中由于前方煤层掉落粉尘，操作者看不清工作面的具体情况，也能通过此仿形系统完成切割，可以避免由于看不清工作面而无法完成切割工作的情况。

本发明的目的是这样实现的：一种掘进机仿形切割系统，整个装置由可编程逻辑控制器、悬臂位移传感器、铲板位移传感器、电磁阀箱、防爆键盘、液晶显示屏组成，该系统需要电控和液压系统相互配合共同完成，掘进机仿形切割系统的双闭环控制：位移闭环控制和切割电机恒功率的闭环控制，位移闭环控制是在切割画面中，通过防爆键盘输入想要实现的断面参数X、Y、R后，可编程逻辑控制器控制相应油路电磁阀箱中的电磁阀开启，输入的断面参数给定值与悬臂位移传感器、铲板位移传感器采集到的反馈信号构成一个闭环，控制电磁阀的通断，达到控制悬臂和铲板走位的目的；切割电机恒功率的闭环控制是通过对切割电机工作电流的闭环控制可以实现切割电机功率控制，针对硬岩掘进机切割电机负载的特点，设计应用闭环控制以达到自动调节切割功率，提高切割效率；掘进机仿形切割系统在掘进机切割油缸位置和铲板油缸上位置分别安装矿用位移传感器，传感器探杆安装于被测量油缸活塞杆上，把磁环安装于油缸相对活塞杆移动的套筒上，矿用位移传感器工作24V直流电源由电控箱引出，4-20mA信号源经过光电隔离后被引入逻辑可编程控制器，经过双闭环调节后由逻辑可编程控制器输出一路数字信号和一路模拟信号分别控制电磁阀箱中的电磁阀、电液比例阀完成切割头、铲板走位置和切割电机恒功率的控制。

本发明的要点在于它的结构及工作原理。其工作原理是，本系统是掘进机行业中一种新型掘进机仿形切割系统，通过在悬臂、铲板油缸上加装位移传感器经过逻辑可编程控制器计算可以得到悬臂、铲板的实时坐标。同时通过掘进机仿形切割系统位移和功率双闭环控制可以达到精准操控悬臂和铲板走位及保持切割电机功率恒定。

掘进机仿形切割系统与现有技术相比，具有能实现切割自动化，即使在掘进机操作过程中由于前方煤层掉落粉尘，操作者看不清工作面的具体情况，也能通过此仿形系统完成切割，可以使掘进机的适用性、可靠性、精确性有很大提高使操控变得简单、有效等优点，将广泛的应用于在掘进机行业中。

附图说明

下面结合附图及实例对本发明进行详细说明。

图1电控原理框图。

图2切割电机功率控制示意图。

图3矩形断面参数示意图。

图4拱形断面参数示意图。

图5仿形切割系统安装及结构简图。

具体实施方式：

参照附图，一种掘进机仿形切割系统，整个装置由可编程逻辑控制器1、悬臂位移传感器2、铲板位移传感器3、电磁阀箱4、防爆键盘5、液晶显示屏6组成。该系统需要电控和液压系统相互配合共同完成，在掘进机悬臂油缸和铲板油缸上分别安装悬臂位移传感器2、铲板位移传感器3，悬臂位移传感器2、铲板位移传感器3通过光电隔离后将采集到的信号通过模拟量模块送到可编程逻辑控制器1中，经过处理后可以将悬臂和铲板的位置坐标通过液晶显示屏6实时地反映给操作者。掘进机仿形切割系统的双闭环控制：包括位移闭环控制和切割电机恒功率的闭环控制，位移闭环控制是在切割画面中，通过防爆键盘5输入想要实现的断面参数X、Y、R后，可编程逻辑控制器1控制相应油路电磁阀箱4中的电磁阀开启，输入的断面参数给定值与悬臂位移传感器2、铲板位移传感器3采集到的反馈信号构成一个闭环，控制电磁阀的通断，从而达到控制悬臂和铲板走位的目的；切割电机恒功率的闭环控制是通过对切割电机工作电流的闭环控制可以实现切割电机功率控制，针对硬岩掘进机切割电机负载的特点，设计应用闭环控制以达到自动调节切割功率，提高切割效率，在切割过程中，当电流变送器检测到切割电流比较小时，会自动调节电磁阀箱4中的电液比例阀工作电流(或电压)，增加悬臂摆动速度，切割阻力增大，电机负载增加，直至电流增大到额定值；当电流变送器检测到切割电流大于额定电流时，会自动调节电磁阀箱4中的电液比例阀工作电流，减小悬臂摆动速度，使切割阻力减小，电机负载降低，电流减小，直至电机退出超载；从而使整个切割过程可保持动态平衡，基本上达到切割电机恒功率工作，当进行不规则形状切割时，也可以关闭此调节功能，进行人为切割控制；掘进机仿形切割系统的断面自动成型控制是通过防爆键盘5输入断面参数X、Y、R后，可编程逻辑控制器1根据切割头的直径将X与Y解析为相应的切割流程，根据悬臂位移传感器2实时检测水平和竖直位置数据，通过控制电磁阀箱4中悬臂相应的回转和升降电磁阀完成切割；再根据切割头直径和参数R计算成相应的切割流程，通过悬臂位移传感器2的实时检测数据控制电磁阀箱4中悬臂升降和回转电磁阀进行切割；掘进机仿形切割系统在掘进机悬臂油缸和铲板油缸上分别安装位移传感器如图5所示，位移传感器探杆安装于被测量油缸活塞杆上，把磁环安装于油缸相对活塞杆移动的套筒上，位移传感器工作24V直流电源由电控箱引出，4-20mA信号源经过光电隔离后被引入可编程逻辑控制器1，经过双闭环调节后由逻辑可编程控制器输出一路数字信号和一路模拟信号分别控制电磁阀箱4中的电磁阀、电液比例阀完成悬臂、铲板走位置和切割电机恒功率的控制。

Claims

1.一种掘进机仿形切割系统，整个装置由可编程逻辑控制器、悬臂位移传感器、铲板位移传感器、电磁阀箱、防爆键盘、液晶显示屏组成，其特征在于：该系统需要电控和液压系统相互配合共同完成，掘进机仿形切割系统的双闭环控制：位移闭环控制和切割电机恒功率的闭环控制，位移闭环控制是在切割画面中，通过防爆键盘输入想要实现的断面参数X、Y、R后，可编程逻辑控制器控制相应油路电磁阀箱中的电磁阀开启，输入的断面参数给定值与悬臂位移传感器、铲板位移传感器采集到的反馈信号构成一个闭环，控制电磁阀的通断，达到控制悬臂和铲板走位的目的；切割电机恒功率的闭环控制是通过对切割电机工作电流的闭环控制可以实现切割电机功率控制，针对硬岩掘进机切割电机负载的特点，设计应用闭环控制以达到自动调节切割功率，提高切割效率。

2.根据权利要求1所述的掘进机仿形切割系统，其特征在于：所说的掘进机仿形切割系统在掘进机切割油缸位置和铲板油缸上位置分别安装矿用位移传感器，传感器探杆安装于被测量油缸活塞杆上，把磁环安装于油缸相对活塞杆移动的套筒上，矿用位移传感器工作24V直流电源由电控箱引出，4-20mA信号源经过光电隔离后被引入逻辑可编程控制器，经过双闭环调节后由逻辑可编程控制器输出一路数字信号和一路模拟信号分别控制电磁阀箱中的电磁阀、电液比例阀完成切割头、铲板走位置和切割电机恒功率的控制。