CN105715271A - 超视距悬臂式掘进机遥控控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明设计一种超视距悬臂式掘进机遥控控制系统，该遥控系统由信号发射器、信号接收器、光电转换器、光缆、可编程计算机控制器PCC、电磁阀、中间继电器及辅助电路等组成，信号发射器是一个以不锈钢和增强塑料件为外壳的便携式小功率无线电发射机，防爆形式为矿用本质安全型，采用本安电池供电。在遥控操作时，信号发射器在1000至2000米外发射出相应操作信号，由光电转换器将电信号转化成光信号，由光缆进行长距离传输，再由光电转换器转换成接收器可识别的电信号，输入至PCC中，由PCC输出功能驱动掘进机各个机构完成各个动作，结合掘进机远程监测系统，可对掘进机进行实时的观察与调整。本发明具有成本低、精度高、操作简单等优点，可在数千米外对掘进面的悬臂式掘进机进行控制。
Description
技术领域：
本发明涉及一种煤矿井下掘进设备远程控制的技术领域，特别是涉及一种基于超视距控制原理的悬臂式掘进机的远程控制方法。
背景技术：
悬臂式掘进机是井下采掘装备中十分重要的一种，是我国煤巷综掘机械化生产中应用最为广泛的巷道掘进设备，其主要用于部分断面的截割，其突出的结构特点是在其回转台上安装有可伸缩摆动的悬臂，在悬臂的前端装有截割头，通过悬臂的摆动以及截割头的旋转，可以实现煤岩的脱落，掘进机操作台可以对截割头的运行轨迹进行控制，可以截割出各种形状的，例如矩形、拱形等断面的巷道，掘进机同时拥有行走及装载功能。
巷道掘进过程中，悬臂式掘进机的一般工艺流程为：掘进机行走到制定位置(准备环节)→截割→锚杆支护→永久支护(铺锚网)→循环。通过掘进机司机的手动操作以及过往经验控制掘进机完成各种动作，从而完成巷道断面的截割。煤矿综掘工作面的工作环境十分恶劣，噪音较大且粉尘严重，对于工作人员的健康以及工作效率有较大的影响，但是在具体的操作环境下，由于综掘工作面粉尘严重，可见度较低，很大程度上要依赖掘进机司机的经验进行控制，因此在这种情况下巷道的超挖欠挖现象十分严重，因此在进行巷道断面截割时，掘进机的远程控制是煤矿无人化未来的发展方向。
许多厂商生产的掘进机多数已有近距离的无线遥控技术，但是要实现煤矿采掘工作面的少人、无人化，超视距遥控技术是亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种经济实用、使用方便的超视距悬臂式掘进机遥控控制系统，以此来实现井下掘进机远程控制与无人化的关键问题。
为解决上述技术问题，超视距悬臂式掘进机遥控控制系统采用的方案为：由信号发射器(1)、信号接收器(2)、光电转换器2个(3)、光缆(4)、可编程计算机控制器PCC(5)、电磁阀、中间继电器及辅助电路等组成的遥控控制系统。
超视距悬臂式掘进机遥控控制系统中，信号发射器(1)是一个以不锈钢和增强塑料件为外壳的便携式小功率无线电发射机，防爆形式为矿用本质安全型，采用本安电池供电。在遥控操作时，信号发射器(1)发射出相应操作信号，由光电转换器(3)将电信号转化成光信号，由光缆(4)进行长距离传输，再由光电转换器(3)转换成信号接收器(2)可识别的信号，通过RS232接口输入至可编程计算机控制器PCC(5)中，由可编程计算机控制器PCC(5)的输出功能驱动悬臂式掘进机各个油缸、电机等完成各种动作。
本发明的有益效果为：悬臂式掘进机远程遥控系统可以在1000米-2000米之外的情况下进行远程控制，可以控制悬臂式掘进机的行走、回转台转动、截割头升降、截割臂摆速、截割头转速等多种动作，操作人员无需位于环境恶劣且危险的掘进面对掘进机进行遥控控制，可在位于远程的控制室内结合相关的远程实景重现技术进行更加精确的操作。加大了安全系数，提高了生产效率。光缆传输的可靠性很高，传输路径中出现潮湿或者高温等不利影响的情况下仍然能正常传输，在掘进工作面粉尘较大、温度较高且湿度较高的情况下仍能正常工作，整体系统的功能可靠性高，由于光缆传输速度很快，因此实时性好，机构简单且维护较为方便。
附图说明
图1超视距悬臂式掘进机遥控控制系统的示意图
图2超视距遥控遥控器示意图
图3光电转换器示意图
图4悬臂式掘进机电控系统与遥控系统连接图
图中的附图标记:
1:信号发射器；2：信号接收器；3：光电转换器；4：光缆；5：可编程计算机控制器PCC；6：电磁换向阀；7：电液比例阀；8：截割电机；9：油泵电机；10：电信号；11：RS232；12：光信号；14：执行机构；15：遥控器按键；16：遥控器操纵杆；17：接线口；18：Tx发射接口；19：Rx接收接口；20：电源接口；21：指示灯；22：使能信号控制口
具体实施方式：
以下结合附图，通过控制方法的具体实施方式，对控制原理进行更细致的说明，更深入的介绍本发明的技术手段及功能。本文后的附图及实施方式仅提供参考与说明。
图1为本发明的系统框图，描述了超视距悬臂式掘进机遥控控制系统涉及的各个部件之间的组成关系与内在联系。
图2所示为本发明所使用的超视距遥控遥控器示意图，系统通过遥控器上的按键与操纵杆，就可以控制悬臂式掘进机履带、大臂、截割电机、油泵电机等执行机构的动作。
图3所示为悬臂式掘进机超视距遥控所需的光电转换器的示意图，可将输入的光信号转换为RS232电信号输出，也可将RS232电信号转换为光信号，使其可以通过光缆进行传播。
图4所示为悬臂式掘进机电控系统与信号接收装置的链接示意图，其中标注示意了遥控器与悬臂式掘进机电控系统之间的联系。图中由信号接收器接收到信号发射器发射的信号，传入至可编程计算机控制器PCC中，使可编程计算机控制器PCC发出使能信号，控制掘进机截割电机、大臂的升降与回转等动作。
通过已经成型的悬臂式掘进机电控系统对掘进机机身各个执行机构的控制，提出一种可以在作业机械位于能够直接观察的范围之外，是视距遥控的拓展和发展，操作人员遥控设备发出的控制指令通过必要的传输技术，传送到作业机械上指导机械完成正常作业，而作业现场环境和机械自身的情况则需要通过一定的反馈，送回操作员处，以增强操作员对机械的有效控制能力。特点是遥控距离有一定提高，操作安全性和舒适性能够更加完善；实现了视距可观察范围之外，其中的视距外有线遥控方式亦属于此遥控方式之列。
通过不锈钢和增强塑料件为外壳的便携式小功率无线电发射机，防爆形式为矿用本质安全型，采用本安电池供电，对悬臂式掘进机电控箱中的可编程计算机控制器PCC发射信号，为实现综掘工作面的少人化与无人化，进一步提高远程遥控的距离，由于光纤传输的速度快、可靠性强，因此采用长距离光纤的信号传输方式，操作人员远在1000m至2000米的安全且环境更好的环境内对悬臂式掘进机进行遥控控制，同时，在进行超视距遥控控制的同时，配套有远程情景再现系统，可以实时观察悬臂式掘进机在掘进工作面的位置与工作状况，及时调整不同的遥控控制信息，在悬臂式掘进机已有的成型的电控系统的基础上，经过信号的转换，对掘进机的电控系统发射信号，从而实现控制实现对综掘工作面进行掘进工作的悬臂式掘进机进行超视距遥控控制。
超视距悬臂式掘进机遥控系统的运行过程：
1.由不锈钢和增强塑料件为外壳的便携式小功率无线电发射机，防爆形式为矿用本质安全型，采用本安电池供电的信号发射器发射出控制信号。
2.通过光电转换器将电信号转化为可用光缆传输的光信号。
3.由信号接收器上的光电转换器将光信号转换为RS232传输的光信号，传入至信号接收器内。
4.信号由信号接收器传输至悬臂式掘进机的电控系统内，由可编程计算机控制器PCC对悬臂式掘进机的各个执行机构进行控制。
5.通过远程监测系统，对悬臂式掘进机进行实时监控，及时调整悬臂式掘进机的动作与位置。
Claims (2)
1.超视距悬臂式掘进机遥控控制系统，其特征包括：由信号发射器(1)、信号接收器(2)、光电转换器2个(3)、光缆(4)、可编程计算机控制器PCC(5)、电磁阀、中间继电器及辅助电路等组成。
2.根据权利要求1所述超视距悬臂式掘进机遥控控制系统，其特征在于：信号发射器(1)是一个以不锈钢和增强塑料件为外壳的便携式小功率无线电发射机，防爆形式为矿用本质安全型，采用本安电池供电。在遥控操作时，信号发射器(1)发射出相应操作信号，由光电转换器(3)将电信号转化成光信号，由光缆(4)进行长距离传输，再由光电转换器(3)转换成信号接收器(2)可识别的电信号，输入至可编程计算机控制器PCC(5)中，由PCC输出功能驱动掘进机各个机构完成各个动作。
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