CN110469494B - 矿用本安型泵站控制器及控制系统 - Google Patents

矿用本安型泵站控制器及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿用本安型泵站控制器及控制系统，该矿用本安型泵站控制器应用于受同一泵站主站控制的各个泵站分站中，经参数设置适配于各个泵站分站，包括：中控模块、IO模块、PT模块和AI模块，AI模块包括分站间快速CAN总线接口，应用于同类型泵站分站的矿用本安型泵站控制器基于分站间快速CAN总线接口共用一部总管压力传感器以实现总管压力数据的共享；可以使各个泵站分站获取实时总管压力的时间延时控制在10ms以内，提高了系统控制的灵敏度和过压保护反应速度，提高了系统的可靠性，减少了总管压力传感器投入成本；卸载电磁阀控制开关接口以及压力传感器接口都固化在AI模块上，使泵站恒压控制反应速度快且控制可靠。

Description

矿用本安型泵站控制器及控制系统
技术领域
本发明属于矿用控制技术领域，具体地说，是涉及一种矿用本安型泵站控制器及控制系统。
背景技术
煤矿井下用泵站提供液压，通过液压支架等为综采面提供支撑和移动的动力为现代化综采设备不可或缺的动力设备。
本安型泵站控制器为控制泵站系统的分级控制器，提供泵站分站的数据监控和控制服务。其主要作用为：采集泵站系统压力、润滑油油压、油温、初级增压泵压力、进液手动阀开关、主泵电机温度、液箱温度、液箱液位等数据信息，通过开关量输出接口控制电磁加卸载阀、进水电磁阀和进液电动阀等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿用本安型泵站控制器及控制系统，符合国家标准关于矿用ib类本安电路的设计要求，具有数据采集和通过参数设置赋予不同控制能力、同样软硬件条件下兼容水箱、液箱、喷雾泵、乳化泵通用控制能力、不需要对不同控制对象区别对待、对现场安装调试和后期维护提供便利等技术效果。
本发明采用以下技术方案予以实现：
提出一种矿用本安型泵站控制器，应用于受同一泵站主站控制的各个泵站分站中，经参数设置适配于各个泵站分站，包括：中控模块，包括显示接口、本地控制输入接口、主站CAN通讯接口和本地分站站号拨码；IO模块，包括开关量输入接口和开关量输出接口；PT模块，包括测温接口；AI模块，包括电流信号量输入接口和分站间快速CAN总线接口；其中，应用于同类型泵站分站的矿用本安型泵站控制器，基于分站间快速CAN总线接口共用一部总管压力传感器以实现总管压力数据的共享。
进一步的，所述电流信号量输入接口连接总管压力传感器和泵头压力传感器；所述AI模块还包括：加卸载电磁阀控制开关接口，连接加卸载电磁阀；所述AI模块，用于对来自所述中控模块的上下限值和过压保护值进行量化原值存储和比较计算，实现对所述加卸载电磁阀的控制。
进一步的，所述中控模块、所述IO模块、所述PT模块和所述AI模块，彼此之间通过CAN总线连接，根据不同泵站应用需求调整各模块种类或数量。
进一步的，所述本地控制输入接口包括：行列扫描键盘接口、本地按键接口和本地旋钮接口。
进一步的，所述本地按键接口连接急停开关。
进一步的，所述电流信号量输入接口连接液位传感器、液箱温度传感器、泵体油温传感器和/或供油温度传感器。
进一步的，所述开关量输入接口连接水液箱阀行程开关、曲轴油压力开关、水增压泵压力开关、球铰油压力开关、进水/液行程开关、液增压泵压力开关和/或泵电机水流量开关；所述开关量输出接口连接主泵电机冷却水电磁阀和/或进液电动阀。
进一步的，所述测温接口连接主泵电机前轴温度传感器、主泵电机后轴温度传感器和/或主泵电机绕组温度传感器。
提出一种矿用本安型泵站控制系统，包括：泵站主站；若干泵站分站；每个泵站分站配置有上述的矿用本安型泵站控制器，经参数设置适配于各泵站分站；各矿用本安型泵站控制器基于主站CAN通讯接口与所述泵站主站连接；其中，应用于同类型泵站分站的矿用本安型泵站控制器，基于分站间快速CAN总线接口共用一部总管压力传感器以实现总管压力数据的共享。
进一步的，所述泵站分站包括水箱分站、喷雾泵分站、液箱分站、乳化泵分站和/或高压泵分站；所述喷雾泵分站共用一部喷雾泵总管压力传感器；所述乳化泵分站共用一部乳化泵总管压力传感器；所述高压泵分站共用一部高压泵总管压力传感器。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的矿用本安型泵站控制器及控制系统中，在由泵站主站主控的各个泵站分站中应用本发明提出的矿用本安型泵站控制器，通过参数设置即可实现针对各个泵站分站的功能适配，同一类型的各个泵站分站只需接入一个总管压力传感器，通过分站间快速CAN总线接口实现总管压力数据的共享，这一功能也仅通过参数设置实现，这一方式的实现可以使各个泵站分站获取实时总管压力的时间延时控制在10ms以内，提高了系统控制的灵敏度和过压保护反应速度，提高了系统的可靠性，而且减少了总管压力传感器的数量，也就降低了系统投入成本；在与泵站主站通讯的主站CAN总线内数据负载量较大而无法满足这种时间要求时，这种设计在大流量泵的控制中尤为重要。
进一步的，泵站做恒压控制调节的加卸载电磁阀控制开关接口以及压力传感器接口都固化在AI模块上，恒压控制程序也固化在AI模块上，这样形成一个电路模块压力目标反馈采集和调节控制的闭环控制，一些比较繁琐的程序处理，例如与泵站主站通讯、屏显、键盘扫描、参数设置等均由中控模块负责，为泵站恒压控制提供了最优越的条件，反应速度快且控制可靠。
进一步的，AI模块上获取的仅是由中控模块传递过来的压力目标值上下限值的换算值，该压力目标值上下限值的换算值为压力传感器量化值可以直接比较处理的原始值，这样更加简化了AI模块的恒压控制，控制速度更加迅速。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1 为本发明提出的矿用本安型泵站控制器的电路结构示意图；
图2为本发明提出的矿用本安型泵站控制器的外观结构图
图3为本发明提出的矿用本安型泵站控制系统的系统架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明提出的矿用本安型泵站控制器，应用于受同一泵站主站控制的各个泵站分站中，包括但不限定于水箱分站、喷雾泵分站、液箱分站、乳化泵分站、高压泵分站等，经参数设置适配于各个泵站分站，具体的，如图1所示，包括中控模块1、IO模块2、PT模块3和AI模块4；每个模块均以单片机及周边电路进行设计，具备数据采集和通过参数设置适配不同泵站分站的控制能力，使得该矿用本安型泵站控制器在具有同样软硬件条件下兼容不同泵站分站控制的能力，不需要对不同泵站分站区别设计，对现场安装调试和后期维护提供了便利。
中控模块1、IO模块2、PT模块3和AI模块4，彼此之间通过CAN总线连接，根据不同泵站应用需求调整各模块种类或数量。
具体的，中控模块1包括显示接口J1、本地控制输入接口、主站CAN通讯接口J3和本地分站站号拨码；显示接口J1连接显示屏5，本地控制输入接口J2包括行列扫描键盘接口J21、本地按键接口J22和本地旋钮接口J23；行列扫描键盘接口J21连接行列扫描键盘6，用于输入设置参数；本地按键接口J22连接诸如闭锁、运行、急停、复位、油泵启停等开关；本地旋钮接口J23连接旋钮，用于实现远地/本地控制等。主站CAN通讯接口J3基于CAN通讯连接泵站总站控制器。
IO模块2包括开关量输入接口J4和开关量输出接口J5；开关量输入接口J4包括8个输入引脚DI1、DI2、……、DI7和DI8，分别连接水液箱阀行程开关1、水液箱阀行程开关2/曲轴油压力开关、水增压泵压力开关、球铰油压力开关、进水/液行程开关、液增压泵压力开关和/或泵电机水流量开关；开关量输出接口J5也包括8个输出引脚DO1、DO2、……、DO7和DO8，连接主泵电机冷却水电磁阀和/或进液电动阀。
PT模块3包括测温接口J6，连接主泵电机前轴温度传感器、主泵电机后轴温度传感器和/或主泵电机绕组温度传感器。
AI模块4包括电流信号量输入接口J7和分站间快速CAN总线接口J8；其中，应用于同类型泵站分站的矿用本安型泵站控制器，基于分站间快速CAN总线接口J8共用一部总管压力传感器以实现总管压力数据的共享。该功能仅通过参数设置实现，这一方式的实现可以使各个泵站分站获取实时总管压力的时间延时控制在10ms以内，提高了系统控制的灵敏度和过压保护反应速度，提高了系统的可靠性，而且减少了总管压力传感器的数量，也就降低了系统投入成本。
如图1所示，本发明提出的矿用本安型泵站控制器的AI模块4中的电流信号量输入接口J7包括8个引脚AI1、AI2、……、AI7和AI8，分别连接总管压力传感器、泵头压力传感器、油压传感器、液位传感器、液箱温度传感器、泵体油温传感器和/或供油温度传感器，AI模块4还包括加卸载电磁阀控制开关接口J9，连接加卸载电磁阀；AI模块4对来自中控模块1的上下限值和过压保护值进行量化原值存储和比较计算，实现对加卸载电磁阀的控制，上下限值和过压保护值则通过行列扫描键盘6和/或主站控制器通过通讯方式输入保存到中控模块1，并由中控模块1基于模块间内部CAN总线传递给AI模块4。这使得泵站做恒压控制调节的加卸载电磁阀控制开关接口以及压力传感器接口都固化在AI模块4上，恒压控制程序也固化在AI模块上，这样形成一个电路模块压力目标反馈采集和调节控制的闭环控制，一些比较繁琐的程序处理，例如与泵站主站通讯、屏显、键盘扫描、参数设置等均由中控模块负责，为泵站恒压控制提供了最优越的条件，反应速度快且控制可靠。而且，AI模块4上获取的仅是由中控模块1传递过来的压力目标值上下限值的换算值，该压力目标值上下限值的换算值为压力传感器量化值可以直接比较处理的原始值，这样更加简化了AI模块4的恒压控制，控制速度更加迅速。
如图2所示，为本发明提出的矿用本安型泵站控制器的外观结构图，包括显示屏5、行列扫描键盘6、包括急停开关8、启停油泵开关75、近控状态下启动本站开关72、近控状态下停止本站开关74和故障复位开关73的按键、旋钮71以及接线穿线嘴9，旋钮71用于切换近控模式和远控模式，接线穿线嘴9包括开关输入量接口J4、开关量输出接口J5、测温接口J6、电流信号量输入接口J7、分站间快速CAN总线接口J8、加卸载电磁阀控制开关接口J9和与泵站总站连接的主站CAN通讯接口J3。
基于上述提出的矿用本安型泵站控制器，如图3所示，由泵站主站31和若干泵站分站32组成，每个泵站分站配置有上述提出的矿用本安型泵站控制器33，各矿用本安型泵站控制器33经参数设置适配于各泵站分站32的应用需求；各矿用本安型泵站控制器33基于主站CAN通讯接口通过CAN总线41与泵站主站31连接；其中，应用于同类型泵站分站的矿用本安型泵站控制器，基于分站间快速CAN总线接口共用一部总管压力传感器以实现总管压力数据的共享。
例如图3所示，泵站分站32包括水箱分站a、喷雾泵分站b1、b2、液箱分站c1、c2、乳化泵分站d1、d2、d3和/或高压泵分站e1、e2；各个类型的泵站分站经矿用本安型泵站控制器的设置适配于对应泵站分站的应用；喷雾泵分站b1、b2共用一部喷雾泵总管压力传感器P1；乳化泵分站d1、d2、d3共用一部乳化泵总管压力传感器P2；高压泵分站e1、e2共用一部高压泵总管压力传感器P3。
通常，总管压力传感器设置在同一类型泵站分站的最后一个分站上，同类型的泵站分站通过各自的分站间快速CAN总线接口连接分站间快速CAN总线42，获取总管压力数据，使各个泵站分站获取实时总管压力的时间延时控制在10ms以内，提高了系统控制的灵敏度和过压保护反应速度，提高了系统的可靠性，而且减少了总管压力传感器的数量，也就降低了系统投入成本；在与泵站主站通讯的主站CAN总线内数据负载量较大而无法满足这种时间要求时，这种设计在大流量泵的控制中尤为重要。
应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种矿用本安型泵站控制器，应用于受同一泵站主站控制的各个泵站分站中，其特征在于，经参数设置适配于各个泵站分站，包括：
中控模块，包括显示接口、本地控制输入接口、主站CAN通讯接口和本地分站站号拨码；
IO模块，包括开关量输入接口和开关量输出接口；
PT模块，包括测温接口；
AI模块，包括电流信号量输入接口和分站间快速CAN总线接口；其中，应用于同类型泵站分站的矿用本安型泵站控制器，基于分站间快速CAN总线接口共用一部总管压力传感器以实现总管压力数据的共享，通过参数设置实现；
所述本地控制输入接口包括：
行列扫描键盘接口，用于输入参数设置。
2.根据权利要求1所述的矿用本安型泵站控制器，其特征在于，所述电流信号量输入接口连接总管压力传感器和泵头压力传感器；
所述AI模块还包括：
加卸载电磁阀控制开关接口，连接加卸载电磁阀；
所述AI模块，用于对来自所述中控模块的上下限值和过压保护值进行量化原值存储和比较计算，实现对所述加卸载电磁阀的控制。
3.根据权利要求1所述的矿用本安型泵站控制器，其特征在于，所述中控模块、所述IO模块、所述PT模块和所述AI模块，彼此之间通过CAN总线连接，根据不同泵站应用需求调整各模块种类或数量。
4.根据权利要求1所述的矿用本安型泵站控制器，其特征在于，所述本地控制输入接口包括：
本地按键接口和本地旋钮接口。
5.根据权利要求4所述的矿用本安型泵站控制器，其特征在于，所述本地按键接口连接急停开关。
6.根据权利要求1所述的矿用本安型泵站控制器，其特征在于，所述电流信号量输入接口连接液位传感器、液箱温度传感器、泵体油温传感器和/或供油温度传感器。
7.根据权利要求1所述的矿用本安型泵站控制器，其特征在于，所述开关量输入接口连接水液箱阀行程开关、曲轴油压力开关、水增压泵压力开关、球铰油压力开关、进水/液行程开关、液增压泵压力开关和/或泵电机水流量开关；
所述开关量输出接口连接主泵电机冷却水电磁阀和/或进液电动阀。
8.根据权利要求1所述的矿用本安型泵站控制器，其特征在于，所述测温接口连接主泵电机前轴温度传感器、主泵电机后轴温度传感器和/或主泵电机绕组温度传感器。
9.矿用本安型泵站控制系统，包括：
泵站主站；
若干泵站分站；
其特征在于，每个泵站分站配置有如权利要求1-8任一项所述的矿用本安型泵站控制器，经参数设置适配于各泵站分站；各矿用本安型泵站控制器基于主站CAN通讯接口与所述泵站主站连接；
其中，应用于同类型泵站分站的矿用本安型泵站控制器，基于分站间快速CAN总线接口共用一部总管压力传感器以实现总管压力数据的共享。
10.根据权利要求9所述的矿用本安型泵站控制系统，其特征在于，所述泵站分站包括水箱分站、喷雾泵分站、液箱分站、乳化泵分站和/或高压泵分站；
所述喷雾泵分站共用一部喷雾泵总管压力传感器；所述乳化泵分站共用一部乳化泵总管压力传感器；所述高压泵分站共用一部高压泵总管压力传感器。
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