CN110794760A - 矿用通信控制系统的plc控制器架构及矿用通信控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用通信控制系统的PLC控制器架构及矿用通信控制系统；该PLC控制器架构包括检测模块、耦合模块、语音通话模块、本安输入输出模块、通讯模块和PLC控制器；检测模块将沿线电话音频信号和双音频信号传输给语音通话模块，将沿线设备状态信号和闭锁信号通过通讯模块传输给PLC控制器；耦合模块将沿线电压以双音频的形式反馈给PLC控制器和语音通话模块；语音通话模块将接收的音频数据流转换成音频模拟信号，并将其进行放大后播放；本安输入输出模块采集皮带设备保护信号及电机状态信息，并传输给通讯模块，通过通讯模块传输给PLC控制器；PLC控制器实现对工作面上沿线设备及皮带设备控制。

Description

矿用通信控制系统的PLC控制器架构及矿用通信控制系统

技术领域

本公开涉及矿用通信技术领域，具体涉及一种矿用通信控制系统的PLC控制器架构及矿用通信控制系统。

背景技术

当前国家对煤矿安全生产、减员增效的重视，煤矿生产自动化成为一个必然的趋势。原有的人员分段手动控制机械采煤，逐渐向智能化、集中化、安全高效、节能降耗的生产模式改进。需要控制的设备从单个工作面、皮带面扩展到整个采区以至于整个矿区。

发明人在研发中发现，现有的矿用通信控制系统中硬件存在EMC防护性能差、产品功能软件开发难度大、使用配置繁琐等问题。

发明内容

为了提高矿用通信控制系统的可靠性和使用的灵活性，本公开提供了一种矿用通信控制系统的PLC控制器架构及矿用通信控制系统，可以在煤矿恶劣的电磁环境下可靠稳定工作，而且可以根据煤矿井下多种控制需要进行二次现场更改控制需求，还能根据被控设备的相对位置进行灵活系统布局。

本公开一方面提供的一种矿用通信控制系统的PLC控制器架构的技术方案是：

一种矿用通信控制系统的PLC控制器架构，包括检测模块、耦合模块、语音通话模块、本安输入输出模块、通讯模块和PLC控制器；

检测模块检测沿线电话音频信号、工作面上沿线设备状态信号、双音频信号及闭锁信号，将沿线电话音频信号和双音频信号传输给语音通话模块，将沿线设备状态信号和闭锁信号通过通讯模块传输给PLC控制器；

耦合模块检测沿线电压，将沿线电压以双音频的形式反馈给PLC控制器和语音通话模块；

语音通话模块将接收的音频数据流转换成音频模拟信号，并将其进行放大后播放，实现与沿线电话之间进行模拟音频通话；

本安输入输出模块采集皮带设备保护信号及电机状态信息，并传输给通讯模块，通过通讯模块传输给PLC控制器；

PLC控制器根据接收到的沿线设备状态信号、闭锁信号、皮带保护信号及电机状态信息，实现对工作面上沿线设备及皮带设备控制。

进一步的，所述语音通话模块包括手柄、SIP通话模块、光电基板和密封放大器；

手柄输出音频控制信号和听讲控制信号至光电基板，光电基板接收接耦合模块、检测模块和密封放大器输出的音频信号，并传输给SIP通话模块；SIP通话模块将接收到的音频数据流转换成音频模拟信号，经光电基板传输给密封放大器，音频信号经密封放大器放大后，由扬声器播放。

进一步的，所述检测模块包括闭锁信号发送电路、沿线上呼听/讲检测控制电路、单片机以及与单片机连接的闭锁检测电路、预报警语音播报控制电路、沿线上呼检测处理电路、CAN通信电路和双音频检测及开启电压发送电路；

所述闭锁信号发送电路向闭锁线发送信号，并通过闭锁检测电路检测闭锁线上是否有闭锁信号；所述沿线上呼听/讲检测控制电路检测沿线电话上呼听/讲状态，并发送给语音通话模块；

所述单片机通过CAN通信电路将工作面上沿线设备状态信号、闭锁信号传递给通讯模块；所述单片机通过CAN通信电路将PLC控制器发送的控制指令传递给沿线设备和耦合模块；所述单片机通过预报警语音播报控制电路、沿线上呼检测处理电路和双音频检测及开启电压发送电路连接语音通话模块，检测音频信号、沿线上呼开关量和双音频信号，将音频信号和沿线上呼开关量传输给语音通话模块，将电压信号传输给耦合模块。

进一步的，所述耦合模块包括闭锁信号发送电路、音频隔离电路、开启电压检测下发电路、单片机以及与单片机连接的沿线电压检测电路、CAN隔离与收发电路和CAN通信电路；

所述闭锁信号发送电路，用于向闭锁线发送闭锁信号，所述音频隔离电路，用于隔离沿线电路的音频，所述开启电压检测下发电路，用于检测双音频开启电压，输出双音频信号至语音通话模块；所述单片机通过沿线电压检测电路检测沿线设备电压，通过CAN隔离与收发电路连接检测模块，接收检测模块发送的开启电压信号；单片机通过CAN通信电路连接上级控制设备。

进一步的，所述本安输入输出模块包括单片机以及与单片机连接的闭锁检测电路、CAN通信电路、数字量输入电路模拟量输入电路和输出电路，所述闭锁检测电路，用于检测闭锁线有无闭锁信号，并发送给单片机；所述数字量输入电路，用于采集皮带设备的保护信号，并发送给单片机；所述模拟量输入电路，用于采集电机的电压和电流信息，并发送给单片机；所述输出电路，用于输出控制信号至电机。

进一步的，还包括非本安输入输出模块，所述非本安输入输出模块包括多路输入电路和多路输出电路，所述多路输入电路，用于采集其他设备闭锁本机的开关量信息，并发送给PLC控制器；所述多路输出电路，用于将接收到的PLC控制器发送的控制信号传输其他设备，实现自动洒水和闭锁。

进一步的，还包括调速模块，所述调速模块的输入端连接变频器，输出端连接检测模块，用于检测皮带煤流大小，自动调整皮带速度。

进一步的，还包括用于显示工作面上沿线设备状态和皮带设备状态的液晶显示模块，所述液晶显示模块包括液晶显示屏、触摸板和液晶驱动板，所述液晶驱动板的输入端连接PLC控制器，所述液晶驱动板的输出端通过RS232串口连接液晶显示屏，实现液晶显示；所述液晶驱动板的输出端通过I²C连接触摸板，实现显示触控。

进一步的，还包括用于给整个架构供电的电源模块，所述电源模块包括电源开关、变压器、自恢复保险电路、磁环、滤波器、24V开关电源模块、两个12V电源模块和18V电源模块；交流电依次经过电源开关、变压器、自恢复保险电路、磁环及滤波器后，分别经过24V开关电源模块、两个12V电源模块和18V电源模块，依次输出24V直流电、12V直流电和18V直流电。

本公开另一方面提供的一种矿用通信控制系统的技术方案是：

一种矿用通信控制系统，该系统包括如上所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构。

通过上述技术方案，本公开的有益效果是：

(1)本公开既能够单独作为主机控制单个工作面、一条皮带，又能够多台组成网络，通过受集控中心控制实现整个采区、矿区的自动化控制。

(2)本公开通过PLC控制器实现对工作面破碎机、转载机、前后运输机等的启动、停止、闭锁控制、故障监视等,还可控制乳化泵等以及胶带运输机的启动、停止、闭锁控制、故障监视、智能调速、高温自动洒水功能等；可以配接KTC118、KTC2沿线设备，实现沿线状态检测、按讲、通话功能；通过网络与其他设备进行远程拨号通话。

(3)本公开可以单独使用，也可以实现多台PLC控制器级联；或者接入KTC118沿线，替代KTC118.10来使用；亦或与集控台、其他PLC控制器、KTC118、KTC2等系统设备一起组网，实现整个采区、矿区的集中控制。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。

图1是实施例一PLC控制器架构的总体结构示意图；

图2是实施例一PLC控制器架构的总体关系连接示意图；

图3是实施例一中电源模块的结构示意图；

图4是实施例一中语音通话模块的结构示意图；

图5是实施例一中SIP通话模块的结构示意图；

图6是实施例一中检测模块的结构示意图；

图7是实施例一中耦合模块的结构示意图；

图8是实施例一中本安输入输出模块的结构示意图；

图9是实施例一中通讯模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

名词解释：

(1)18V电压模块，输出18V本质安全型电源模块；

(2)12V电压模块，输出12V本质安全型电源模块；

(3)手柄，话筒；

(4)密放，密封放大器。

实施例一

图1是实施例涉及的矿用通信控制系统的PLC控制器架构的总体结构示意图。如图1所示，所述PLC控制器架构包括PLC控制器1、电源模块2、通讯模块3、调速模块4、检测模块5、耦合模块6、本安输入输出模块7、非本安输入输出模块8、语音通话模块9和液晶显示模块10。图2是PLC控制器架构的总体关系连接示意图。如图2所示，所述PLC控制器1通过RS485串口与液晶显示模块10连接，所述PLC控制器1的输入/出口连接非本安输入输出模块8，所述PLC控制器1的通信接口连接通讯模块3，所述通讯模块3通过CAN总线连接本安输入输出模块7、检测模块5和耦合模块6，所述检测模块5连接调速模块4、耦合模块6和语音通话模块9，所述电源模块2给其他模块提供所需的电源。

本实施例涉及的PLC控制器架构以PLC控制器1为主控制核心，通讯模块3为次控制核心，实现对一条皮带或工作面的启动、停止、保护、沿线状态监控、电机参数、自动洒水等功能的逻辑处理，以液晶实时显示的形式来进行人机交互，通过检测模块5轮巡检测机制配接的KTC118、KTC2沿线设备，实现沿线状态检测、按讲、通话功能；通过SIP网络协议与其他设备进行远程拨号通话；通过MODBUS TCP、TCP/IP通信协议与集控台、其他PLC控制器、KTC118、KTC2等系统一起组网，实现整个采区、矿区的集中控制。

在本实施例中，本实施例涉及的PLC控制器架构为隔爆兼本安型设备，整个设备由隔爆箱体和本安箱体组成，所述PLC控制器1、电源模块2、通讯模块3、非本安输入输出模块8、语音通话模块9和液晶显示模块10集成设置在隔爆箱体内，所述调速模块4、检测模块5、耦合模块6、本安输入输出模块7、集成设置在本安箱体内，隔爆箱体设置在本安箱体上，隔爆箱体和本安箱体的侧面设置有箱门，设备底部安装有托盘。

本实施例涉及的PLC控制器实现对工作面破碎机、转载机、前后运输机等的启动、停止、闭锁控制、故障监视等，还可控制乳化泵等以及胶带运输机的启动、停止、闭锁控制、故障监视、智能调速、高温自动洒水功能等；可以配接KTC118、KTC2沿线设备，实现沿线状态检测、按讲、通话功能；通过网络与其他设备进行远程拨号通话。

图3是电源模块的结构示意图。所述电源模块2用于给整个设备提供所需的24V、12V和18V电源。如图3所示，所述电源模块2包括电源开关、变压器、自恢复保险电路、磁环、滤波器、24V开关电源模块、A12V电源模块、B12V电源模块和18V电源模块，127交流电经过电源开关、变压器、自恢复保险电路、磁环及滤波器后，分别经过24V开关电源模块、A12V电源模块、B12V电源模块和18V电源模块，依次输出24V直流电、12V直流电和18V直流电。

所述24V开关电源模块用于给PLC控制器1、通讯模块3、非本安输入输出模块8和液晶显示模块10供电。24V开关电源模块输出24V直流电给PLC控制器1、通讯模块3、非本安输入输出模块8和液晶显示模块10。

所述18V电源模块用于给检测模块5、耦合模块6、语音通话模块9和沿线电话等供电。18V电源模块输出18V直流电给检测模块5、耦合模块6、语音通话模块9和沿线电话。

所述A12V电源模块用于给外接传感器供电。A12V电源模块输出12V直流电给外接传感器。

所述B12V电源模块用于本安输入输出模块7、检测模块5、通讯模块3、调速模块4、耦合模块6、光电基板、SIP板及手柄供电。B12V电源模块输出12V直流电给本安输入输出模块7、检测模块5、通讯模块3、调速模块4、耦合模块6、光电基板、SIP板及手柄供电。

在本实施例中，所述自恢复保险电路，用于在电流过大时保护，断开电源；电流正常时自动恢复，接通电源。

图4是语音通话模块的结构图。所述语音通话模块9，用于向其他SIP终端进行号码直拨，实现与沿线电话之间进行模拟音频通话。如图4所示，所述语音通话模块9包括手柄、SIP通话模块、光电基板和密封放大器，所述手柄通过RJ45串口连接光电基板，经光电基板连接SIP通话模块，用于按键拨号及音频喊话，进行按键操作识别，将对应的键值以RS232的形式传递给SIP通话模块，将音频控制信号转递给SIP通话模块；所述密放的输入端连接按讲、麦克风组件、呼叫机等，所述密放的输出端连接扬声器，所述光电基板连接耦合模块、检测模块和密封放大器，用于采集线上呼开关量和线上呼听/讲控制开关量，以及密放音频；所述光电基板还连接SIP通话模块和通讯模块，将接收到的音频信号和开关量输出给SIP通话模块。

在本实施例中，通过手柄向其他SIP终端进行号码直拨，实现数字语音通话。所述手柄包括按键板和转接板，所述按键板和转接板通过RS232串口连接，所述按键板包括单片机和键盘，所述键盘连接单片机，所述单片机连接转接板，输出音频控制信号至转接板；所述转接板包括按键和接口转换模块，按键连接接口转换模块，输出听讲控制信号至接口转换模块；接口转换模块连接单片机，接收音频控制信号和听讲控制信号，并发送给光电基板；所述接口转换模块为CH2.54接口转RJ45模块。

所述SIP通话模块，用于接收光电基板发送的网络音频数据流，转换成音频模拟信号。SIP通话模块亦能采样本地的mic输入或line in输入，发送到网络上，供其他网络音频模块接收播放。图5是SIP通话模块的结构图。如图5所示，所述SIP通话模块包括单片机、TTL转232电路、DSP和网口隔离收发电路，所述单片机通过TTL转232模块连接手柄，接收手柄发送的音频控制信号和听讲控制信号；所述DSP与单片机连接，用于采样本地的mic输入信号或line in输入信号，并输出line out信号，所述单片机通过网口隔离收发电路连接光电基板，接收光电基板发送的沿线音频信号、线上呼开关量和线上呼听/讲控制开关量，将音频数据流转换成音频模拟信号输出至光电基板，由密封放大器放大后，由扬声器播放。

所述光电基板与PLC控制器配合，接入交换机与集控台、上位机进行远程数据交互；还与SIP通话模块配合进行设备间SIP网络通话。光电基板接收检测模块输出的沿线上呼开关量发送给SIP通话模块，实现与井上调度台之间的沿线呼叫调度。该光电基板包括至少两个光口电路、至少四个网口电路和路由芯片，所述至少两个光口电路和至少四个网口电路分别连接路由芯片，所述SIP通话模块通过一网口电路与路由芯片连接；所述路由芯片通过另一网口电路连接通讯模块，所述路由芯片还通过另一网口电路连接两光三电板，通过路由芯片实现与与集控台、上位机进行远程数据交互。

所述两光三电板用于扩展光口、网口，使PLC对外光口、网口达到4路。在本实施例中，所述两光三电板包括路由芯片以及与路由芯片连接的两路光口电路和三路网口电路。

在本实施例中，所述密封放大器包括密封放大电路、呼叫电路和镍氢电池，所述呼叫电路的输入端连接呼叫机，输出端连接密封放大电路，所述密封放大电路连接按讲机、麦克风和检测模块，将按讲机输出信号、麦克风初始信号和检测模块输出的音频信号进行放大后，输出给光电基板，音频经过密封放大电路放大后到扬声器。

所述液晶显示模块10是整个PLC控制器的人机交互界面，显示沿线所有电话、尾端状态，所控皮带设备的启停、开机率、电流、各种保护等事件状态，以及参数设置的显示。请参阅附图1和图2，所述液晶显示模块10包括液晶显示屏、触摸板和液晶驱动板，所述液晶驱动板的输入端连接PLC控制器，所述液晶驱动板的输出端通过RS232串口连接液晶显示屏，实现液晶显示；所述液晶驱动板的输出端通过I²C连接触摸板，来实现显示触控。所述液晶驱动板负责采集按键模块信息和触摸板设置信息，处理并发送给PLC控制器；并从PLC控制器中读取对应的界面显示信息。

在本实施例中，所述液晶显示屏采用1024*600的液晶屏，所述触摸板采用友联亨达触摸组件。

所述液晶驱动板，用于识别按键，驱动液晶显示屏进行图文显示。所述液晶驱动板包括单片机、TTL转232电路、485收发电路和I²C收发电路，所述单片机通过485收发电路连接PLC控制器，所述单片机通过I²C收发电路连接触摸板，所述单片机分别通过TTL转232电路连接液晶显示屏和键盘。

图6是检测模块的结构图。所述检测模块5通过七芯电缆接沿线扩音电话，实现沿线传感器接入、语音通话、闭锁停车等信息的输入输出；一个与上级设备沿线进行对接，接收沿线音频、传感器、双音频信号、闭锁信号，将音频传给密放，音频经过密放处理后经由扬声器播出；将沿线传感器信号发送给通讯模块；将双音频信号、闭锁信号进行处理，以CAN的形式传递给通讯模块；将PLC控制器发送的控制指令以CAN的形式传递给沿线设备。

如图6所示，所述检测模块5包括闭锁信号发送电路、沿线上呼听/讲检测控制电路、单片机以及与单片机连接的TTL转232电路、闭锁检测电路、预报警语音播报控制电路、沿线上呼检测处理电路、两个CAN通信电路和双音频检测及开启电压发送电路；通过闭锁信号发送电路向闭锁线发送信号，并通过闭锁检测电路检测闭锁线上是否有闭锁信号；通过沿线上呼听/讲检测控制电路检测沿线电话上呼听/讲状态，并发送给光电基板；所述单片机通过一CAN通信电路与通讯模块3连接，用于将双音多频信号DTMF、闭锁信号进行处理，以CAN的形式传递给通讯模块；所述单片机通过另一CAN通信电路与耦合模块、沿线CAN终端设备连接，用于将PLC控制器发送的控制指令以CAN的形式传递给沿线设备；所述单片机通过预报警语音播报控制电路连接密封放大器，用于将音频传给密放，音频经过密放处理后经由扬声器播出；所述单片机通过沿线上呼检测处理电路连接光电基板，用于检测沿线上呼开关量，并发送给光电基板；所述单片机通过双音频检测及开启电压发送电路检测沿线电话音频数据，检测双音频数据，并发送电压信号经耦合模块至沿线4号线。

所述耦合模块6的一端通过七芯线缆连接沿线电话，另一端连接通讯模块，用于实现上级控制设备与PLC控制器进行数据交互，充当上级设备终端，检测沿线电压，将沿线电压以双音频的形式反馈给PLC控制器。图7是耦合模块的结构图。如图7所示，所述耦合模块6包括闭锁信号发送电路、音频隔离电路、开启电压检测下发电路、单片机以及与单片机连接的TTL转232电路、沿线电压检测电路、CAN隔离与收发电路和CAN通信电路，所述闭锁信号发送电路用于向闭锁线发送闭锁信号，所述音频隔离电路用于隔离沿线电路的音频，所述开启电压检测下发电路用于检测双音频开启电压，输出双音频信号由通讯模块传输至SIP通话模块，所述单片机通过沿线电压检测电路检测上级控制设备沿线1号线、2号线的电压，所述单片机通过CAN隔离与收发电路连接检测模块，所述单片机通过CAN通信电路连接上级控制设备沿线CAN。

所述本安输入输出模块7，用于采集输入信号，包括保护信号、电机电压电流信号，并通过通讯模块传输给PLC控制器，接收PLC控制器发送的启停车控制信号，并向外输出，控制相应电机的启停车。图8是本安输入输出模块的结构图。如图8所示，所述本安输入输出模块包括单片机以及与单片机连接的TTL转232电路、闭锁检测电路、CAN通信电路、20路数字量输入电路、2路模拟量输入电路和12路输出电路，所述闭锁检测电路，用于检测闭锁线有无闭锁信号，并发送给单片机；所述20路数字量输入电路，用于采集开关量和频率量，并发送给单片机；所述2路模拟量输入电路，用于采集4-20mA电流量，并发送给单片机；所述12路输出电路，用于输出控制信号至电机，该输出电路可为光继电器。

所述非本安输入输出模块8与PLC控制器连接，用于采集其他设备闭锁本机的开关量，输出控制信号至超温洒水、闭锁其他设备。在本实施例中，所述非本安输入输出模块8包括5路输入电路和5路输出电路，所述5路输入电路用于采集其他设备闭锁本机的开关量信息，并发送给PLC控制器；所述5路输出电路将接收到的PLC控制器发送的控制信号传输给超温洒水、闭锁其他设备。

所述通讯模块3，用于将本安腔中耦合模块、检测模块、本安输入输出模块发送的CAN、485、网口信号进行隔离处理，并以网口的形式与PLC进行数据交互，负责与CAN总线及RS485总线上的电路模块和分站设备进行数据交互，将采集到的信息传送给PLC，并将PLC的控制指令发送到各总线上的终端设备。图9是通讯模块的结构图。如图9所示，所述通讯模块3包括两路网口收发电路、CAN隔离与收发电路和两路485隔离收发电路，其中，一路网口收发电路与光电基板连接，实现PLC控制器与光电基板数据交互；另一路网口收发电路连接PLC控制器，CAN隔离与收发电路连接检测模块、本安输入输出模块和按键，实现检测模块、本安输入输出模块与PLC数据交互，所述两路485隔离收发电路连接温度巡检仪、变频开关等，用于获取温度巡检仪检测的数据、变频开关量。

所述调速模块4的输入端连接物位传感器、变频器，输出端连接检测模块，用于检测皮带煤流大小自动调整皮带速度，煤流小的时候自动降速，煤流大的时候自动提速。

本实施例提出的PLC控制器架构还包括键盘模块11，所述键盘模块11连接通讯模块和液晶显示模块，用于实现人机交互。在本实施例中，所述按键模块11包括按键和单片机，所述单片机的输入端连接按键，输出端连接液晶驱动板和通讯模块。

本实施例提出的本安输入输出模块、检测模块、耦合模块集成设置在母板上，母板上预留有电源接口和信号接口。

本实施例提出的PLC控制器架构的工作原理为：

本实施例提出的PLC控制器架构的工作原理为：

检测模块接收沿线电话音频信号、传感器信号、双音频信号及闭锁信号，将沿线音频信号传输给密封放大器，经密封放大器放大处理后，由扬声器播出；将传感器信号和闭锁信号传输给通讯模块，经通讯模块传输给PLC控制器，所述传感器信号包括沿线设备的启、停状态，电机的轴承温度、绕组温度、滚筒温度、油温等情况；通过PLC控制器完成皮带运输机沿线的拉线闭锁、呼叫及通话，实现超温报警及报警停车功能；PLC控制器通过液晶显示模块显示沿线设备的启、停状态，皮带的速度、烟雾、纵向撕裂、跑偏、堆煤，电机油温、轴温、等各种工作情况，设备的运行时间以及统计的开机率。

耦合模块检测沿线电压，将沿线电压以双音频的形式反馈给PLC控制器。

本安输入输出模块实时获取皮带的烟雾、堆煤、撕裂、速度、温度、跑偏六大保护、返回等保护信号以及电机电压、电流等信息，并将接收到的信息处理后通过CAN传递给通讯模块，经通讯模块传输给PLC控制器，通过PLC控制器对皮带运输机实现烟雾、堆煤、撕裂、速度、温度、跑偏等保护，当异常时，可以对电机采取相应的保护操作。

调速模块通过物位传感器和变频器，检测煤流大小，经检测模块传输给通讯模块，经通讯模块传输给PLC控制器，PLC控制器输出控制信号，经通讯模块和检测模块传输给调速模块，由调速模块调节皮带速度，煤流小的时候自动降速，煤流大的时候自动提速。

SIP通话模块接收耦合模块和检测模块采集的沿线音频信号和双音频信号，将音频数据流转换成音频模拟信号输出至光电基板，由密封放大器放大后，由扬声器播放，实现与沿线电话之间进行模拟音频通话；还可通过手柄将音频控制信号经光电基板传输给SIP通话模块，实现数字语音通话。

PLC控制器通过非本安输入输出模块采集其他设备闭锁本机的开关量，输出控制信号至自动洒水、闭锁其他设备。

实施例二

本实施例提供一种矿用通信控制系统，该矿用通信控制系统包括PLC控制器架构、集控台和传感器模块，所述PLC控制器架构分别与集控台和传感器模块连接，实现对工作面破碎机、转载机、前后运输机等的启动、停止、闭锁控制、故障监视等,还可控制乳化泵等以及胶带运输机的启动、停止、闭锁控制、故障监视、智能调速、高温自动洒水功能等；可以配接KTC118、KTC2沿线设备，实现沿线状态检测、按讲、通话功能；通过网络与其他设备进行远程拨号通话，所述传感器模块用于对沿线设备的启、停状态进行检测，对皮带的速度、烟雾、纵向撕裂、跑偏、堆煤，电机油温、轴温等各种工作情况进行检测，对沿线挂接设备进行检测；PLC控制器架构对以上参数进行检测后，在PLC控制器的10.4寸大屏幕彩色液晶平板显示器上显示出来。

其中，本实施例的PLC控制器架构的具体结构请参阅前面实施例的相关描述，在此不做赘述。

所述传感器模块包括电压传感器、电流传感器、压力传感器、瓦斯传感器、跑偏传感器、撕裂传感器、温度传感器、堆煤传感器、速度传感器、煤位传感器、张力传感器、物位传感器和温度巡检器，其中：

PLC控制器通过电压传感器和电流传感器采集电机电压、电流，实现电机电压、电流和功率等参数监测显示，对漏电、过电压等实现超限报警和停车。

PLC控制器通过压力传感器获得设备的压力信息，当压力值超过限值时，报压力超限语音并停泵。

PLC控制器通过瓦斯传感器提供的频率量获得数值，当瓦斯浓度超过限值时，报瓦斯保护语音并停所有设备，用户不能通过本系统对任何设备进行操作，直至瓦斯浓度恢复正常并重新上电。

PLC控制器通过对跑偏传感器、温度传感器、堆煤传感器、速度传感器、开关量的监测，实现报警及报警停车。

PLC控制器通过煤位传感器对煤仓煤位进行检测，通过张力传感器对运输皮带进行检测，并实时显示张力值、煤位值，实现超限报警及报警停车功能；通过物位传感器和温度巡检器通过检测皮带煤流大小自动调整皮带速度，煤流小的时候自动降速，煤流大的时候自动提速；还通过温度巡检器，对电机的轴承温度、绕组温度、滚筒温度、油温进行检测，并实时显示温度值，实现超温报警及报警停车。

从以上的描述中，可以看出，上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)既能够单独作为主机控制单个工作面、一条皮带，又能够多台组成网络，通过受集控中心控制实现整个采区、矿区的自动化控制。

(2)通过PLC控制器实现对工作面破碎机、转载机、前后运输机等的启动、停止、闭锁控制、故障监视等,还可控制乳化泵等以及胶带运输机的启动、停止、闭锁控制、故障监视、智能调速、高温自动洒水功能等；可以配接KTC118、KTC2沿线设备，实现沿线状态检测、按讲、通话功能；通过网络与其他设备进行远程拨号通话。

(3)可以单独使用，也可以实现多台PLC控制器级联；或者接入KTC118沿线，替代KTC118.10来使用；亦或与集控台、其他PLC控制器、KTC118、KTC2等系统设备一起组网，实现整个采区、矿区的集中控制。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种矿用通信控制系统的PLC控制器架构，其特征是，包括检测模块、耦合模块、语音通话模块、本安输入输出模块、通讯模块和PLC控制器；

检测模块检测沿线电话音频信号、工作面上沿线设备状态信号、双音频信号及闭锁信号，将沿线电话音频信号和双音频信号传输给语音通话模块，将沿线设备状态信号和闭锁信号通过通讯模块传输给PLC控制器；

耦合模块检测沿线电压，将沿线电压以双音频的形式反馈给PLC控制器和语音通话模块；

语音通话模块将接收的音频数据流转换成音频模拟信号，并将其进行放大后播放，实现与沿线电话之间进行模拟音频通话；

本安输入输出模块采集皮带设备保护信号及电机状态信息，并传输给通讯模块，通过通讯模块传输给PLC控制器；

PLC控制器根据接收到的沿线设备状态信号、闭锁信号、皮带保护信号及电机状态信息，实现对工作面上沿线设备及皮带设备控制。

2.根据权利要求1所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构，其特征是，所述语音通话模块包括手柄、SIP通话模块、光电基板和密封放大器；

手柄输出音频控制信号和听讲控制信号至光电基板，光电基板接收接耦合模块、检测模块和密封放大器输出的音频信号，并传输给SIP通话模块；SIP通话模块将接收到的音频数据流转换成音频模拟信号，经光电基板传输给密封放大器，音频信号经密封放大器放大后，由扬声器播放。

3.根据权利要求1所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构，其特征是，所述检测模块包括闭锁信号发送电路、沿线上呼听/讲检测控制电路、单片机以及与单片机连接的闭锁检测电路、预报警语音播报控制电路、沿线上呼检测处理电路、CAN通信电路和双音频检测及开启电压发送电路；

所述闭锁信号发送电路向闭锁线发送信号，并通过闭锁检测电路检测闭锁线上是否有闭锁信号；所述沿线上呼听/讲检测控制电路检测沿线电话上呼听/讲状态，并发送给语音通话模块；

所述单片机通过CAN通信电路将工作面上沿线设备状态信号、闭锁信号传递给通讯模块；所述单片机通过CAN通信电路将PLC控制器发送的控制指令传递给沿线设备和耦合模块；所述单片机通过预报警语音播报控制电路、沿线上呼检测处理电路和双音频检测及开启电压发送电路连接语音通话模块，检测音频信号、沿线上呼开关量和双音频信号，将音频信号和沿线上呼开关量传输给语音通话模块，将电压信号传输给耦合模块。

4.根据权利要求1所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构，其特征是，所述耦合模块包括闭锁信号发送电路、音频隔离电路、开启电压检测下发电路、单片机以及与单片机连接的沿线电压检测电路、CAN隔离与收发电路和CAN通信电路；

所述闭锁信号发送电路，用于向闭锁线发送闭锁信号，所述音频隔离电路，用于隔离沿线电路的音频，所述开启电压检测下发电路，用于检测双音频开启电压，输出双音频信号至语音通话模块；所述单片机通过沿线电压检测电路检测沿线设备电压，通过CAN隔离与收发电路连接检测模块，接收检测模块发送的开启电压信号；单片机通过CAN通信电路连接上级控制设备。

5.根据权利要求1所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构，其特征是，所述本安输入输出模块包括单片机以及与单片机连接的闭锁检测电路、CAN通信电路、数字量输入电路模拟量输入电路和输出电路，所述闭锁检测电路，用于检测闭锁线有无闭锁信号，并发送给单片机；所述数字量输入电路，用于采集皮带设备的保护信号，并发送给单片机；所述模拟量输入电路，用于采集电机的电压和电流信息，并发送给单片机；所述输出电路，用于输出控制信号至电机。

6.根据权利要求1所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构，其特征是，还包括非本安输入输出模块，所述非本安输入输出模块包括多路输入电路和多路输出电路，所述多路输入电路，用于采集其他设备闭锁本机的开关量信息，并发送给PLC控制器；所述多路输出电路，用于将接收到的PLC控制器发送的控制信号传输其他设备，实现自动洒水和闭锁。

7.根据权利要求1所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构，其特征是，还包括调速模块，所述调速模块的输入端连接变频器，输出端连接检测模块，用于检测皮带煤流大小，自动调整皮带速度。

8.根据权利要求1所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构，其特征是，还包括用于显示工作面上沿线设备状态和皮带设备状态的液晶显示模块，所述液晶显示模块包括液晶显示屏、触摸板和液晶驱动板，所述液晶驱动板的输入端连接PLC控制器，所述液晶驱动板的输出端通过RS232串口连接液晶显示屏，实现液晶显示；所述液晶驱动板的输出端通过I²C连接触摸板，实现显示触控。

9.根据权利要求1所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构，其特征是，还包括用于给整个架构供电的电源模块，所述电源模块包括电源开关、变压器、自恢复保险电路、磁环、滤波器、24V开关电源模块、两个12V电源模块和18V电源模块；交流电依次经过电源开关、变压器、自恢复保险电路、磁环及滤波器后，分别经过24V开关电源模块、两个12V电源模块和18V电源模块，依次输出24V直流电、12V直流电和18V直流电。

10.一种矿用通信控制系统，其特征是，包括权利要求1至9中任一项所述的矿用通信控制系统的PLC控制器架构。

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