CN105629822A - 一种基于profibus现场总线的采煤机智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，包括ATmega单片机模块、PROFIBUS控制器、RS-485通信电路模块、光电隔离电路模块、PROFIBUS总线接口、信号调理电路模块、第一电流传感器、第二电流传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、瓦斯传感器、位置传感器和角度传感器，以及电磁阀驱动电路模块、第一变频器和第二变频器，ARM微控制器模块的输入端接有开关量输入接口和按键操作电路模块，开关量输入模块的输入端接有左遥控器、左端头站、面板按钮、右端头站和右遥控器。本发明工作稳定、可靠，控制精度高、效率高、灵敏度高，抗干扰能力强，便于安装和维修。

Description

一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统

技术领域

本发明属于采煤机控制技术领域，具体涉及一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统。

背景技术

控制系统是否完善有效，决定着采煤机能否正常工作。而采煤机是综采工作面的主要设备，采煤机的正常运转决定着综采工作面的生产效率。目前，国产采煤机的控制系统的控制器基本上都是各种品牌的PLC，虽然由PLC控制的采煤机具有监测和故障诊断功能，基本能满足采煤机使用的要求。但由于采煤机工作环境恶劣，零部件多，结构复杂，致使采煤机司机不能及时掌控采煤机的各项运行参数，可能使采煤机带病工作，进而出现故障，为了提高采煤机的开机率，必须增加采煤机远程监测和故障诊断功能。还有，由于综采工作面矿工劳动强度太大，急需降低，必须建立自动化综采工作面，那么采煤机就必须具有记忆截割的功能。另外，由于采煤机电控箱空间的限制，如果采用现场总线，将在提高电气控制系统可靠性地同时更有利于安装和维修。要使采煤机具有远程监测和故障诊断与记忆截割的功能，并且使用现场总线，如果控制系统不作出革新，就很难满足使用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其设计合理，工作稳定、可靠，控制精度高、效率高、灵敏度高，抗干扰能力强，便于安装和维修，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：包括内部集成有A/D转换器的ATmega单片机模块和为系统中各用电模块供电的电源模块，以及与所述ATmega单片机模块相接的晶振电路模块、复位电路模块、PROFIBUS控制器和用于与计算机进行通信的RS通信电路模块，所述PROFIBUS控制器上通过光电隔离电路模块接有用于连接PROFIBUS总线的PROFIBUS总线接口，所述PROFIBUS总线上接有用于对截割电动机进行变频调速的第一变频器和用于对破碎电动机进行变频调速的第二变频器，所述截割电动机与第一变频器的输出端相接，所述破碎电动机与第二变频器的输出端相接，所述A/D转换器的输入端接有用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块，所述信号调理电路模块的输入端接有用于对截割电动机的电流进行检测的第一电流传感器、用于对破碎电动机的电流进行检测的第二电流传感器、用于对牵引变压器的温度进行检测的第一温度传感器、用于对截割电动机的温度进行检测的第二温度传感器、用于对破碎电动机的温度进行检测的第三温度传感器、用于对瓦斯浓度进行检测的瓦斯传感器、用于对采煤机的位置进行检测的位置传感器和用于对摇臂的角度进行检测的角度传感器，所述ATmega单片机模块的输入端接有开关量输入接口和用于参数设置的按键操作电路模块，所述开关量输入模块的输入端接有左遥控器、左端头站、面板按钮、右端头站和右遥控器，所述ATmega单片机模块的输出端接有电磁阀驱动电路模块，所述电磁阀驱动电路模块的输出端接有用于对采煤机摇臂的升降、截割电动机的启停和制动抱闸的开断进行控制的电磁阀组。

上述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述ATmega单片机模块为ATmega单片机芯片ATmega128。

上述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述RS通信电路模块主要由芯片MAX485构成。

上述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述瓦斯传感器为GJC4型瓦斯传感器。

上述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述按键操作电路模块为4×4键盘。

上述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述PROFIBUS控制器为PROFIBUS控制器芯片SPC3。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单，设计合理，在提高控制系统可靠性的同时，有利于安装和维修。

2、本发明的控制精度高、效率高，较好地解决了采煤机控制关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。

3、PROFIBUS现场总线是一种经过优化的速度快、性价比高的通信连接，专门为自动控制系统和设备级分散I/O设备之间通信设计，PROFIBUS现场总线不仅可以取代24VDC或4～20mA信号的传输,而且可以满足交直流调速系统快速响应的时间要求，测试结果表明本发明的通讯速度快、延迟小，安装、运行和维护成本较低，系统的抗干扰能力强。

4、本发明很好地弥补了现有技术所存在的缺陷和不足，满足采煤机简单的使用要求外，更加有助于保障采煤机的安全运行以及综合调度工作面的生产，提高煤矿生产的自动化、信息化管理水平，使采煤机具有远程监测和故障诊断与记忆截割的功能，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明设计合理，工作稳定、可靠，控制精度高、效率高、灵敏度高，抗干扰能力强，便于安装和维修，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明:

1—ATmega单片机模块；1-1—A/D转换器；2—光电隔离电路模块；

3—开关量输入接口；4—电磁阀驱动电路模块；5—计算机；

6—第一变频器；7—第一电流传感器；8—第一温度传感器；

9—瓦斯传感器；10—位置传感器；11—角度传感器；

12—左遥控器；13—左端头站；14—面板按钮；

15—右端头站；16—右遥控器；17—电磁阀组；

18—第二变频器；19—电源模块；20—晶振电路模块；

21—复位电路模块；22—PROFIBUS控制器；23—RS-485通信电路模块；

24—信号调理电路模块；25—第二电流传感器；26—第二温度传感器；

27—第三温度传感器；28—按键操作电路模块。

29—PROFIBUS总线接口；30—截割电动机；31—破碎电动机。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括内部集成有A/D转换器1-1的ATmega单片机模块1和为系统中各用电模块供电的电源模块19，以及与所述ATmega单片机模块1相接的晶振电路模块20、复位电路模块21、PROFIBUS控制器22和用于与计算机5进行通信的RS-485通信电路模块23，所述PROFIBUS控制器22上通过光电隔离电路模块2接有用于连接PROFIBUS总线的PROFIBUS总线接口29，所述PROFIBUS总线上接有用于对截割电动机30进行变频调速的第一变频器6和用于对破碎电动机31进行变频调速的第二变频器18，所述截割电动机30与第一变频器6的输出端相接，所述破碎电动机31与第二变频器18的输出端相接，所述A/D转换器1-1的输入端接有用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块24，所述信号调理电路模块24的输入端接有用于对截割电动机30的电流进行检测的第一电流传感器7、用于对破碎电动机31的电流进行检测的第二电流传感器25、用于对牵引变压器的温度进行检测的第一温度传感器8、用于对截割电动机30的温度进行检测的第二温度传感器26、用于对破碎电动机31的温度进行检测的第三温度传感器27、用于对瓦斯浓度进行检测的瓦斯传感器9、用于对采煤机的位置进行检测的位置传感器10和用于对摇臂的角度进行检测的角度传感器11，所述ATmega单片机模块1的输入端接有开关量输入接口3和用于参数设置的按键操作电路模块28，所述开关量输入模块3的输入端接有左遥控器12、左端头站13、面板按钮14、右端头站15和右遥控器16，所述ATmega单片机模块1的输出端接有电磁阀驱动电路模块4，所述电磁阀驱动电路模块4的输出端接有用于对采煤机摇臂的升降、截割电动机30的启停和制动抱闸的开断进行控制的电磁阀组17。

本实施例中，所述ATmega单片机模块1为ATmega单片机芯片ATmega128。所述RS-485通信电路模块23主要由芯片MAX485构成。所述瓦斯传感器9为GJC4型瓦斯传感器。所述按键操作电路模块28为4×4键盘。所述PROFIBUS控制器22为PROFIBUS控制器芯片SPC3。

本发明的工作过程是：第一电流传感器7对截割电动机的电流进行检测，第二电流传感器25对破碎电动机的电流进行检测，第一温度传感器8对牵引变压器的温度进行检测，第二温度传感器26对截割电动机的温度进行检测，第三温度传感器27对破碎电动机的温度进行检测，瓦斯传感器9对瓦斯浓度进行检测，位置传感器10对采煤机的位置进行检测，角度传感器11对摇臂的角度进行检测，以上检测信号经过信号调理电路模块24进行放大和滤波调理后，输出给A/D转换器1-1，再经过A/D转换器1-1进行A/D转换后给ATmega单片机模块1；左遥控器12、左端头站13、面板按钮14、右端头站15和右遥控器16发出的信号通过开关量输出接口4输出给ATmega单片机模块1，ATmega单片机模块1接收以上信号并通过开关量输出接口4将指令传给电磁阀组17，以控制采煤机摇臂的升降、截割电动机的启停和制动抱闸的开断。ARM微控制器模块1还能将以上参数通过USB通信电路模块23传给计算机5，计算机5提供丰富且人性化的人机界面；ARM微控制器模块1还能将指令通过PROFIBUS控制器22、光电隔离电路模块2、PROFIBUS总线接口29和PROFIBUS总线传给第一变频器6和第二变频器18，实现对截割电动机30的变频调速和破碎电动机31的变频调速。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：包括内部集成有A/D转换器(1-1)的ATmega单片机模块(1)和为系统中各用电模块供电的电源模块(19)，以及与所述ATmega单片机模块(1)相接的晶振电路模块(20)、复位电路模块(21)、PROFIBUS控制器(22)和用于与计算机(5)进行通信的RS-485通信电路模块(23)，所述PROFIBUS控制器(22)上通过光电隔离电路模块(2)接有用于连接PROFIBUS总线的PROFIBUS总线接口(29)，所述PROFIBUS总线上接有用于对截割电动机(30)进行变频调速的第一变频器(6)和用于对破碎电动机(31)进行变频调速的第二变频器(18)，所述截割电动机(30)与第一变频器(6)的输出端相接，所述破碎电动机(31)与第二变频器(18)的输出端相接，所述A/D转换器(1-1)的输入端接有用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块(24)，所述信号调理电路模块(24)的输入端接有用于对截割电动机(30)的电流进行检测的第一电流传感器(7)、用于对破碎电动机(31)的电流进行检测的第二电流传感器(25)、用于对牵引变压器的温度进行检测的第一温度传感器(8)、用于对截割电动机(30)的温度进行检测的第二温度传感器(26)、用于对破碎电动机(31)的温度进行检测的第三温度传感器(27)、用于对瓦斯浓度进行检测的瓦斯传感器(9)、用于对采煤机的位置进行检测的位置传感器(10)和用于对摇臂的角度进行检测的角度传感器(11)，所述ATmega单片机模块(1)的输入端接有开关量输入接口(3)和用于参数设置的按键操作电路模块(28)，所述开关量输入模块(3)的输入端接有左遥控器(12)、左端头站(13)、面板按钮(14)、右端头站(15)和右遥控器(16)，所述ATmega单片机模块(1)的输出端接有电磁阀驱动电路模块(4)，所述电磁阀驱动电路模块(4)的输出端接有用于对采煤机摇臂的升降、截割电动机(30)的启停和制动抱闸的开断进行控制的电磁阀组(17)。

2.按照权利要求1所述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述ATmega单片机模块(1)为ATmega单片机芯片ATmega128。

3.按照权利要求1所述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述RS-485通信电路模块(23)主要由芯片MAX485构成。

4.按照权利要求1所述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述瓦斯传感器(9)为GJC4型瓦斯传感器。

5.按照权利要求1所述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述按键操作电路模块(28)为4×4键盘。

6.按照权利要求1所述的一种基于PROFIBUS现场总线的采煤机智能控制系统，其特征在于：所述PROFIBUS控制器(22)为PROFIBUS控制器芯片SPC3。