CN102278113B - 一种自动截割控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种自动截割控制方法和系统，该方法包括：通过编码器测量连采机的两个履带行走的位移信息，得到所述连采机的进尺量信息；通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息，得到所述连采机的截割臂信息；通过所述进尺量信息和所述截割臂信息对所述连采机进行自动截割控制。本发明实施例中，实现以进尺量和截割臂为控制目标的连采机的自动截割控制过程，原理简单，实现方便。

Description

一种自动截割控制方法和系统

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种自动截割控制方法和系统。

背景技术

连续采煤机（即连采机）是一种适用于短壁开采、回收边角余煤、房柱开采、三下压煤开采等的综合采煤机械，连续采煤机具有截割、装载、转运、移动行走、喷雾降尘等功能，且具有体积小、调动灵活、使用方便等优点，可以用于开采煤炭、巷道掘进等。

现有技术中，只有掘进机的自动截割技术的应用，且主要涉及到断面形状控制、机身定位、遥控器远程控制等操作。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

连采机自动截割控制技术的应用可以提高综掘机械化程度，对提高矿井生产效率、安全系数和规范井下操作具有重要意义。但是，现有技术中并未涉及连采机的自动截割控制技术。

发明内容

本发明实施例提供一种自动截割控制方法和系统，以实现连采机的自动截割控制技术。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种自动截割控制方法，该方法包括：

通过编码器测量连采机的两个履带行走的位移信息，得到所述连采机的进尺量信息；

通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息，得到所述连采机的截割臂信息；

通过所述进尺量信息和所述截割臂信息对所述连采机进行自动截割控制。

优选的，通过编码器测量连采机的两个履带行走的位移信息，包括：

在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器在所述连采机的截割过程中测量所述两个履带行走的位移信息。

优选的，通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息，得到所述连采机的截割臂信息，包括：

在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息、以及截割臂与铲板相对角度，测量所述连采机的截割臂信息。

优选的，所述截割臂信息包括截割臂高度值、截割臂进给速度和截割臂与铲板相对角度；所述方法进一步包括：

根据预设控制策略调整所述截割臂高度值，并根据自动截割控制的电流信息调整所述截割臂进给速度。

优选的，根据预设控制策略调整所述截割臂高度值，包括：

在掏槽自动割煤工况中，通过掏槽次数和巷道高度设定所述截割臂高度值；在断面割煤工况中，通过巷道高度设定所述截割臂高度值。

优选的，根据自动截割控制的电流信息调整所述截割臂进给速度，之后还包括：

通过所述截割臂进给速度调整所述连采机在下一次截割过程中的进尺量信息。

优选的，所述方法进一步包括：

通过自动截割控制的电流信息确定截割电机的截割负载，并通过所述截割负载调整所述截割臂进给速度；

通过所述截割负载以及截割臂进给速度控制所述连采机的截割臂液压电磁阀开口大小实现截割臂负反馈控制，并实现对所述连采机的自动截割控制。

一种应用于上述所述的方法的自动截割控制系统，该系统包括：

第一获得模块，用于通过编码器测量连采机的两个履带行走的位移信息，得到所述连采机的进尺量信息；

第二获得模块，用于通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息，得到所述连采机的截割臂信息；

控制模块，用于通过所述进尺量信息和所述截割臂信息对所述连采机进行自动截割控制。

优选的，

所述第一获得模块，具体用于在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器在所述连采机的截割过程中测量所述两个履带行走的位移信息。

优选的，

所述第二获得模块，具体用于在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息、以及截割臂与铲板相对角度，测量所述连采机的截割臂信息。

优选的，所述截割臂信息包括截割臂高度值、截割臂进给速度和截割臂与铲板相对角度；

所述第二获得模块，进一步用于根据预设控制策略调整所述截割臂高度值，并根据自动截割控制的电流信息调整所述截割臂进给速度；其中，

在掏槽自动割煤工况中，通过掏槽次数和巷道高度设定所述截割臂高度值；在断面割煤工况中，通过巷道高度设定所述截割臂高度值。

优选的，

所述第一获得模块，进一步用于通过所述截割臂进给速度调整所述连采机在下一次截割过程中的进尺量信息。

优选的，

所述控制模块，具体用于通过自动截割控制的电流信息确定截割电机的截割负载，并通过所述截割负载调整所述截割臂进给速度；

通过所述截割负载以及截割臂进给速度控制所述连采机的截割臂液压电磁阀开口大小实现截割臂负反馈控制，并实现对所述连采机的自动截割控制。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

实现以进尺量和截割臂为控制目标的连采机的自动截割控制过程，原理简单，实现方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一中编码器总体安装位置的示意图；

图2是本发明实施例一中截割臂1上的旋转编码器2的安装方式示意图；

图3是本发明实施例一中连采机掏槽自动控制示意图；

图4是本发明实施例一提供的一种自动截割控制方法流程示意图；

图5是本发明实施例一中自适应截割控制原理的示意图；

图6是本发明实施例一中连采机遥控器操作面板示意图；

图7是本发明实施例二提供的一种自动截割控制系统的结构示意图。

具体实施方式

发明人在实现本发明的过程中注意到：

当前掘进机的自动截割控制技术的应用中，对掘进截割进尺、自动截割工艺控制、进尺纠偏等关键技术并未涉及，且自动截割控制技术在连采机上并未实现，尤其是自动进尺，进尺纠偏、自动截割工艺控制等，现有技术中并未考虑如何实现。

针对上述问题，本发明实施例提供一种自动截割控制方法和系统，以实现自动截割控制技术在连采机上的应用，并实现自动进尺，进尺纠偏、自动截割工艺控制等技术。

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例一提供一种自动截割控制方法，用于对连采机进行自动截割控制。本实施例中，通过在连采机上安装编码器来实现自动截割控制。

本发明实施例中需要在两个履带行走处各设置一编码器，以旋转编码器和行走编码器为例，如图1所示的编码器总体安装位置的示意图，该连采机中至少包括截割臂1、旋转编码器2、履带行走3和行走编码器4。

具体的，如图1所示，在截割臂1上安装有旋转编码器2，在履带行走3上安装有行走编码器4。

进一步的，如图2所示的截割臂1上的旋转编码器2的安装方式示意图，旋转编码器2安装在截割臂1的旋转轴6上，且与旋转轴6同轴。在图2中，还至少包括截割滚筒5。

实际应用中，由于连采机井下工作用于完成截割滚筒、铲板星轮、运输机、履带行走等部件控制，在实际工况中用于实现掏槽割煤与断面截割，因此本发明实施例中，连采机自动截割控制系统可分为掏槽自动截割控制与断面自动截割控制。如图3所示，为连采机掏槽自动截割控制的示意图。

需要注意的是，掏槽自动截割控制用于完成连采机的自动掏槽，自动调整截割臂处于迎头位置A，截割滚筒旋转，截割臂从上至下动作，行走前进完成掏槽，此控制过程以确定进尺增量信息△X为控制目标。

断面自动截割控制用于完成每次从上至下截割落煤，在到达巷道底板时，自动返回至巷道顶板处，完成一个截割循环；其中，截割臂上下自动控制可由PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）程序完成；此控制过程以截割臂高度值Y为控制目标，且截割臂高度值Y由旋转编码器或位移传感器（位移传感器可通过检测油缸伸缩量来测量截割臂动作高度、速度和方向）测量所得，其数值实现实时可调。

综上所述，本发明实施例中，可由控制器程序自动控制完成自动掏槽割煤与自动断面截割，且自动掏槽割煤的控制与自动断面截割的控制分为两种不同的启动模式，两种不同的启动模式分别以控制进尺增量信息△X和截割臂高度值Y为控制目标。

基于上述情况，如图4所示，本发明实施例提供的自动截割控制方法包括以下步骤：

步骤401，通过编码器测量连采机的两个履带行走的位移信息，得到连采机的进尺量信息。

具体的，可在两个履带行走处各设置编码器（如上述的旋转编码器2和行走编码器4），并通过旋转编码器2和行走编码器4在连采机的截割过程中测量两个履带行走的位移信息。

本发明实施例中，连采机的进尺量信息△X以行走时间长短设定（即可通过旋转编码器2和行走编码器4测量获得），且随时可调。

通过在两边履带行走处设置旋转编码器2和行走编码器4，来测量进尺量信息△X（即掏槽深度），从而可反馈进尺量信息△X以及行走偏移量，且可根据截割滚筒直径和采煤设定极限值，防止误操作。

此外，需要注意的是，进尺量信息△X的调整方法可以包括但不限于：通过设定旋转按钮设定行走时间或者煤层硬度控制程序自动调整。

步骤402，通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息，得到连采机的截割臂信息。

具体的，截割臂信息包括截割臂高度值、截割臂进给速度和截割臂与铲板相对角度，因此可在两个履带行走处各设置编码器，并通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息、以及截割臂与铲板相对角度，测量连采机的截割臂信息。

本发明实施例中，还可根据预设控制策略调整截割臂高度值（例如，由控制程序设定截割臂高度值Y），并根据自动截割控制的电流信息调整截割臂进给速度（即截割臂动作速度）。其中，在掏槽自动割煤工况中，通过掏槽次数和巷道高度设定截割臂高度值；在断面割煤工况中，通过巷道高度设定截割臂高度值。此外，需要注意的是，在根据预设控制策略设定截割臂高度值的过程中，截割臂高度值Y在开始自动截割前，可根据掏槽次数和/或巷道高度设定截割臂高度值，并根据掏槽次数和/或巷道高度进行调整。

本发明实施例中，在根据自动截割控制的电流信息调整截割臂进给速度之后，还可以通过截割臂进给速度调整连采机在下一次截割过程中的进尺量信息。

步骤403，通过进尺量信息和截割臂信息对连采机进行自动截割控制。

本发明实施例中，可通过自动截割控制的电流信息确定截割电机的截割负载，并通过截割负载调整截割臂进给速度；之后，通过截割负载以及截割臂进给速度控制连采机的截割臂液压电磁阀开口大小实现截割臂负反馈控制，并实现对连采机的自动截割控制。

本发明实施例中，可通过采集自动截割控制的电流信息（即截割电流的大小）和进尺量信息△X，来确定切割煤层的硬度信息，即确定截割断面煤层的硬度（其可反映自动截割控制的电流信息和进尺量信息），从而控制程序形成双闭环控制方式，调节截割臂油缸比例电磁阀的开度实现自适应切割。其中，截割臂的位置控制由旋转编码器测量计算，在到达断面底部后，可以自动完成截割臂上升动作。

进一步的，通过与截割电机电流和进尺量形成闭环控制，控制截割臂液压电磁阀开口大小，可实现整机系统自适应控制，自适应截割控制原理如图5所示，对于图5的自适应控制过程，本发明实施例中不再详加赘述。

综上所述，本发明实施例中，通过在履带行走从动轮处安装旋转编码器，测量左右履带前后位移，从而可实现自动截割进尺量控制、整机偏移量检测、纠偏控制和整机进尺计算，同时实现转弯巷道的截割控制和单循环截割最大进尺量限制，防止不规范操作发生。

此外，如图6所示的连采机遥控器操作面板示意图，遥控器面板通过配置手\自动切换1、旋转按钮2，设置进尺量大小手动调整控制以及截割臂下降速度与设定等按钮。

需要说明的是，上述整个过程可以以手动干预优先，且可以随时完成断面修整。

本发明实施例中，在液压驱动行走中，还设置有安全保护措施。在连采机向前、向后行走时，在三通接头检测液压管路压力与电磁阀输出信号对比控制，判断电磁阀卡死设备出现失控时，液压油泵电机立即断电。

本发明实施例中，为了防止截割滚筒与铲板相碰撞，系统还可以时刻监测截割臂与铲板间的相对位置，在设定间隙位置内截割臂与铲板均不能相向动作，并且产生语音报警。

本发明实施例中，由于整个控制系统实现液压的全电气控制，系统还可以实现截割进尺值的最大值限制，因此还可以防止连采机后退、误动作等危险情况发生。

通过采用本发明实施例提供的技术方案，可实现以进尺量和截割臂为控制目标的连采机的自动截割控制过程，原理简单，实现方便；通过编码器测量连采机的两个履带行走位移，实现连采机进尺量测量，可靠实现自动截割单位进尺量控制和设备总进尺量的测算，同时实现进尺偏移及纠偏控制；通过截割电机负载状态，调整连续采煤机截割臂动作大小和设置单位进尺量，实现截割电机在额定功率状态运行，提高设备工作效率。

实施例二

基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种自动截割控制系统，如图7所示，该系统包括：

第一获得模块11，用于通过编码器测量连采机的两个履带行走的位移信息，得到所述连采机的进尺量信息；

第二获得模块12，用于通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息，得到所述连采机的截割臂信息；

控制模块13，用于通过所述进尺量信息和所述截割臂信息对所述连采机进行自动截割控制。

所述第一获得模块11，具体用于在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器在所述连采机的截割过程中测量所述两个履带行走的位移信息。

所述第二获得模块12，具体用于在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息、以及截割臂与铲板相对角度，测量所述连采机的截割臂信息。

所述截割臂信息包括截割臂高度值、截割臂进给速度和截割臂与铲板相对角度；

所述第二获得模块12，进一步用于根据预设控制策略调整所述截割臂高度值，并根据自动截割控制的电流信息调整所述截割臂进给速度；其中，

在掏槽自动割煤工况中，通过掏槽次数和巷道高度设定所述截割臂高度值；在断面割煤工况中，通过巷道高度设定所述截割臂高度值。

所述第一获得模块11，进一步用于通过所述截割臂进给速度调整所述连采机在下一次截割过程中的进尺量信息。

所述控制模块13，具体用于通过自动截割控制的电流信息确定截割电机的截割负载，并通过所述截割负载调整所述截割臂进给速度；

通过所述截割负载以及截割臂进给速度控制所述连采机的截割臂液压电磁阀开口大小实现截割臂负反馈控制，并实现对所述连采机的自动截割控制。

其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

通过采用本发明实施例提供的技术方案，可实现以进尺量和截割臂为控制目标的连采机的自动截割控制过程，原理简单，实现方便；通过编码器测量连采机的两个履带行走位移，实现连采机进尺量测量，可靠实现自动截割单位进尺量控制和设备总进尺量的测算，同时实现进尺偏移及纠偏控制；通过截割电机负载状态，调整连续采煤机截割臂动作大小和设置单位进尺量，实现截割电机在额定功率状态运行，提高设备工作效率。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动截割控制方法，其特征在于，该方法包括：

通过编码器测量连采机的两个履带行走的位移信息，得到所述连采机的进尺量信息；

通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息，得到所述连采机的截割臂信息；

通过所述进尺量信息和所述截割臂信息对所述连采机进行自动截割控制；

其中，通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息，得到所述连采机的截割臂信息，包括：

在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息、以及截割臂与铲板相对角度，测量所述连采机的截割臂信息；

所述截割臂信息包括截割臂高度值、截割臂进给速度和截割臂与铲板相对角度；所述方法进一步包括：

根据预设控制策略调整所述截割臂高度值，并根据自动截割控制的电流信息调整所述截割臂进给速度；

通过自动截割控制的电流信息确定截割电机的截割负载，并通过所述截割负载调整所述截割臂进给速度；

通过所述截割负载以及截割臂进给速度控制所述连采机的截割臂液压电磁阀开口大小实现截割臂负反馈控制，并实现对所述连采机的自动截割控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过编码器测量连采机的两个履带行走的位移信息，包括：

在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器在所述连采机的截割过程中测量所述两个履带行走的位移信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设控制策略调整所述截割臂高度值，包括：

在掏槽自动割煤工况中，通过掏槽次数和巷道高度设定所述截割臂高度值；在断面割煤工况中，通过巷道高度设定所述截割臂高度值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据自动截割控制的电流信息调整所述截割臂进给速度，之后还包括：

通过所述截割臂进给速度调整所述连采机在下一次截割过程中的进尺量信息。

5.一种应用于如权利要求1-4任一项所述的方法的自动截割控制系统，其特征在于，该系统包括：

第一获得模块，用于通过编码器测量连采机的两个履带行走的位移信息，得到所述连采机的进尺量信息；

第二获得模块，用于通过编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息，得到所述连采机的截割臂信息；

控制模块，用于通过所述进尺量信息和所述截割臂信息对所述连采机进行自动截割控制。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述第一获得模块，具体用于在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器在所述连采机的截割过程中测量所述两个履带行走的位移信息。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述第二获得模块，具体用于在所述两个履带行走处各设置编码器，并通过所述编码器和倾角传感器测量截割臂的上下位移速度信息和高度信息、以及截割臂与铲板相对角度，测量所述连采机的截割臂信息。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述截割臂信息包括截割臂高度值、截割臂进给速度和截割臂与铲板相对角度；

所述第二获得模块，进一步用于根据预设控制策略调整所述截割臂高度值，并根据自动截割控制的电流信息调整所述截割臂进给速度；其中，

在掏槽自动割煤工况中，通过掏槽次数和巷道高度设定所述截割臂高度值；在断面割煤工况中，通过巷道高度设定所述截割臂高度值。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述第一获得模块，进一步用于通过所述截割臂进给速度调整所述连采机在下一次截割过程中的进尺量信息。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述控制模块，具体用于通过自动截割控制的电流信息确定截割电机的截割负载，并通过所述截割负载调整所述截割臂进给速度；

通过所述截割负载以及截割臂进给速度控制所述连采机的截割臂液压电磁阀开口大小实现截割臂负反馈控制，并实现对所述连采机的自动截割控制。

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