CN111997682B - 一种综采工作面多点驱动控制系统及方法 - Google Patents

一种综采工作面多点驱动控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种综采工作面多点驱动控制系统及方法，涉及计算机控制技术领域。本系统包括检测系统、计算机判断与调速系统，通过在刮板运输机、转载机、带式输送机安装激光雷达、红外传感器、速度传感器，根据各设备负载大小通过计算机控制变频器调整电动机输出转速进而调节各设备运行线速度，保证设备稳定运行，并根据运输过程中存在过载现象及时停机，实现过载保护。

Description

一种综采工作面多点驱动控制系统及方法
技术领域
本发明涉及计算机控制技术领域，尤其涉及一种综采工作面多点驱动控制系统及方法。
背景技术
在综采工作面运输系统中，刮板输送机、转载机、带式输送机联合工作，由于各设备电机功率不同，运输最大负载量也不相同，若联合工作过程时如果不协调速度可能导致某一设备发生过载，过载运行易发生电机过热损坏等现象，严重威胁设备安全与人员安全，降低运输效率，这就需要协调各设备运行速度，由于情况复杂多变，且人工操作效率低，准确度差，耗时耗力耗资，不能及时实现设备的过载保护，易发生安全事故，所以需要设计采用多点驱动控制，并针对各种存在安全隐患的情况快速做出反应，以便满足传输要求，且运输过程中存在过载现象要及时停机，实现过载保护。提高运输效率，提升运行安全系数，降低人工参与程度，减少运营成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种综采工作面多点驱动控制系统及方法，通过在刮板运输机、转载机、带式输送机安装激光雷达、红外传感器、速度传感器，根据各设备负载大小通过计算机控制变频器调整电动机输出转速进而调节各设备运行线速度，保证设备稳定运行，并根据运输过程中存在过载现象及时停机，实现过载保护。
本发明所采取的技术方案是：
一方面，一种综采工作面多点驱动控制系统，包括检测系统、计算机判断与调速系统。
所述检测系统包括激光雷达组（5）、第一激光雷达（7）、第二激光雷达（10）、第一速度传感器（3）、第二速度传感器（9），第三速度传感器（12），红外传感器（1）；红外传感器（1）安装于采煤机侧壁，激光雷达组（5）由N个激光雷达组成，安装于刮板输送机侧面，且激光雷达组（5）内N个激光雷达等间隔放置，第一激光雷达（7）安装于转载机机尾侧壁与刮板输送机搭接处，第二激光雷达（10）安装于转载机与带式输送机连接处，第一速度传感器（3）、第二速度传感器（9）、第三速度传感器（12）分别安装于刮板输送机、转载机以及带式输送机；
所述计算机判断与调速系统包括计算机、变频器、电动机；所述变频器一端与计算机连接，另一端与电动机连接，电动机分别安装在刮板输送机、转载机以及带式输送机机头或机尾处。
另一方面，一种综采工作面多点驱动控制方法，基于前述综采工作面多点驱动控制系统实现，包括以下步骤：
步骤1：系统开始工作前，将煤壁厚度限定值、刮板输送机运行速度、刮板输送机最大负载、刮板输送机单位最大负载、转载机的单位负载，转载机额定工况运行线速度、刮板输送机与转载机搭接处煤量限定值、带式输送机的单位负载、带式输送机额定工况运行线速度输入计算机；
步骤2：系统开始工作后，将激光雷达组、激光雷达、速度传感器检测结果输入计算机；
所述检测结果包括红外传感器（1）检测的欲采煤壁厚度，激光雷达组（5）检测的刮板运输机负载体积以及刮板输送机实际单位负载，第一激光雷达（7）与第二激光雷达（10）检测的转载机实际单位负载，第一速度传感器（3）检测的刮板输送机运行速度，第二速度传感器（9）检测的转载机运行速度，第三速度传感器（12）检测的带式输送机运行速度；
步骤3：计算机对检测信息进行判断并输出变频指令至变频器，变频器控制电机转速调节刮板输送机、转载机、带式输送机线速度；
所述对检测信息进行判断并输出变频指令包括：当计算机判断欲采煤层厚度超过设定值时，提高刮板输送机线速度，减小实际单位负载；当计算机判断刮板输送机总负载大于额定负载时，设备停机；当计算机判断刮板输送机实际单位负载大于单位最大负载时，设备停机；当计算机判断刮板运输机与转载机搭接处煤量大于设定值，设备停机；当计算机判断刮板运输机实际单位负载量小于转载机单位负载时，计算机控制变频器使刮板运输机与转载机同速运行；当刮板运输机实际单位负载大于转载机单位负载，刮板输送机与转载机速度按照负载比例关系运行；当计算机判断转载机实际单位负载小于带式输送机单位负载，转载机与带式输送机同速运行；当转载机实际单位负载大于带式输送机单位负载，转载机与带式输送机速度按照负载比例关系运行；当速度调节超过该设备额定转速时设备停机；变频器调速控制方式选择V/F控制或矢量控制，且刮板输送机、转载机、带式输送机各设备电动机分别有独立的变频器控制。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明提出一种综采工作面多点驱动控制系统及方法，由于综采工作面输送系统设备多，情况繁杂，采用综采工作面多点驱动控制技术，可以实现对各种运行情况实时检测调整，降低人工参与程度，实现不同功率电机在各设备煤量负载不同的情况下保证输出转矩，确保设备输出力满足工作需要，根据负载关系协调设备运行速度，始终保持转载机与带式输送机不过载稳定运行，且在刮板输送机发生过载时自动停机，保证了设备运行安全，避免负载过大设备损坏，判断运行中各种停机情况，即时停机，提高工作效率，减少人工成本，实现设备更加安全可靠运行。
附图说明
图1为本发明多点驱动控制系统结构图；
图中，1—红外传感器，2—采煤机，3—第一速度传感器，4—刮板运输机，5—激光雷达组，6—激光雷达，7—第一激光雷达，8—转载机，9—第二速度传感器，10—第二激光雷达，11—带式输送机，12—第三速度传感器；
图2为本发明实施例控制系统工作流程图；
图3为本发明实施例变频器调速流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式加以详细的说明。
本发明实施例中，速度传感器采用NS-Y02，激光雷达MLS511-1，设定A—煤壁厚度限定值，B—刮板输送机运行速度，C—刮板输送机最大负载，D—刮板输送机单位最大负载，E—转载机的单位负载，F—转载机额定工况运行线速度，G—刮板输送机与转载机搭接处煤量限定值，H—带式输送机的单位负载，I—带式输送机额定工况运行线速度单位最大负载：单位长度输送带或刮板所能承受的最大负载。其中单位负载为输送机额定负载量除以输送机有效长度得到单位负载均值；实际单位负载为在实际工作中输送机单位长度下的负载。
一方面，一种综采工作面多点驱动控制系统，如图1所示，包括检测系统、计算机判断与调速系统。
所述检测系统包括激光雷达组（5）、第一激光雷达（7）、第二激光雷达（10）、第一速度传感器（3）、第二速度传感器（9），第三速度传感器（12），红外传感器（1）；红外传感器（1）安装于采煤机侧壁，激光雷达组（5）由N个激光雷达组成，安装于刮板输送机侧面，且激光雷达组（5）内N个激光雷达等间隔放置，第一激光雷达（7）安装于转载机机尾侧壁与刮板输送机搭接处，第二激光雷达（10）安装于转载机与带式输送机连接处，第一速度传感器（3）、第二速度传感器（9）、第三速度传感器（12）分别安装于刮板输送机、转载机以及带式输送机。
所述计算机判断与调速系统包括计算机、变频器、电动机；所述变频器一端与计算机连接，另一端与电动机连接，电动机分别安装在刮板输送机，转载机，带式输送机机头或机尾处。
另一方面，一种综采工作面多点驱动控制方法，如图2所示，基于前述综采工作面多点驱动控制系统实现，包括以下步骤：
步骤1：系统开始工作前，将煤壁厚度限定值A、刮板输送机（4）运行速度B、刮板输送机（4）最大负载C、刮板输送机（4）单位最大负载D、转载机（8）的单位负载为E，转载机（8）额定工况运行线速度F、刮板输送机（4）与转载机（8）搭接处煤量限定值G、带式输送机（11）的单位负载为H、带式输送机（11）额定工况运行线速度I输入计算机。
步骤2：系统开始工作后，将激光雷达组、激光雷达、速度传感器检测结果输入计算机；红外传感器（1）检测煤壁厚度，在煤壁厚度A内刮板运输机（4）根据采煤速度与运输要求按设定速度B正常运行
所述检测结果包括红外传感器（1）检测的欲采煤壁厚度，激光雷达组（5）检测的刮板运输机（4）负载体积，激光雷达（6）检测的刮板输送机（4）实际单位负载，第一激光雷达（7）与第二激光雷达（10）检测的转载机（8）实际单位负载，第一速度传感器（3）检测的刮板输送机（4）运行速度，第二速度传感器（9）检测的转载机（8）运行速度，第三速度传感器（12）检测的带式输送机（11）运行速度；
步骤3：计算机对检测信息进行判断并输出指令变频至变频器，变频器控制电机转速调节刮板输送机、转载机、带式输送机线速度；
当煤壁厚度超过限定值A时，刮板输送机（4）适量提速防止实际单位负载过大，激光雷达组（5）检测刮板输送机（4）各处煤量，计算机根据煤量信息计算刮板输送机（4）总负载量与实际单位负载，当总负载量超过最大负载C过载时，刮板输送机(4)停机调整，当实际单位负载超过刮板运输机（4）单位最大负载D，刮板运输机（4）停机调整，在刮板输送机（4）实际单位负载在允许范围内，计算机比较激光雷达（6）处实际单位负载与转载机（8）单位负载E，若小于转载机（8）单位负载E，计算机控制变频器调节转载机（8）电机转速，使转载机（8）与刮板运输机（4）同速运行，若刮板输送机（4）实际单位负载大于转载机（8）单位负载E，根据负载比例关系变频器调节转载机转速，比如刮板输送机（4）实际单位负载为转载机（8）单位负载的2倍时，第一速度传感器（3）、第二速度传感器（9）分别检测刮板输送机（4）线速度V1和转载机（8）线速度V2，计算机判断2V1是否等于V2，若相等判断线速度V2是否大于转载机（8）额定工况运行线速度F，若大于则停机，否则正常运行。计算机判断2V1大于或小于V2时，计算机输出变频指令，变频器根据指令提高或降低转载机（8）电动机输入频率，速度传感器实时反馈设备运行线速度信息，直到2V1等于V2，并判断线速度V2是否大于转载机（8）额定工况运行线速度F，若大于则停机调整，否则正常运行，以保证转载机（8）运行时不发生过载现象，并且第一激光雷达（7）实时检测刮板输送机（4）与转载机（8）搭接处煤量，当煤量超过设定值G发生煤量集中现象，停机调整。第二激光雷达（10）检测转载机（8）实际单位负载，计算机判断转载机（8）实际负载是否小于带式输送机（11）单位负载H，若小于则调节带式输送机（11）电机转速，使带式输送机（11）线速度与转载机（8）相等，若转载机（8）实际单位负载大于带式输送机（11）单位负载H，计算机控制变频器按负载比例调节带式输送机（11）线速度，并判断速度是否大于带式输送机（11）额定工况运行线速度I，若大于则停机调整，否则正常运行。
本实施例中变频器控制方式选择V/F控制或矢量控制，如图3所示为采用V/F控制调速时刮板刮板输送机（4）实际单位负载为转载机（8）单位负载2倍时的调速流程图，第一速度传感器（3）、第二速度传感器（9）分别检测刮板输送机（4）线速度V1和转载机（8）线速度V2，计算机判断2V1是否等于V2，若相等判断此时V2是否大于转载机8额定工况运行线速度F，若大于则停机调整，若小于则正常运行。计算机判断2V1大于或小于V2时，计算机输出变频指令，变频器根据指令提高或降低转载机（8）电动机输入频率，速度传感器实时反馈设备运行线速度信息，直到2V1等于V2，并判断速度V2是否大于转载机（8）额定工况运行线速度F，若小于则正常工作，否则停机。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种综采工作面多点驱动控制系统，其特征在于：包括检测系统、计算机判断与调速系统；
所述检测系统包括激光雷达组（5）、第一激光雷达（7）、第二激光雷达（10）、第一速度传感器（3）、第二速度传感器（9），第三速度传感器（12），红外传感器（1）；红外传感器（1）安装于采煤机侧壁，激光雷达组（5）由N个激光雷达组成，安装于刮板输送机侧面，且激光雷达组（5）内N个激光雷达等间隔放置，第一激光雷达（7）安装于转载机机尾侧壁与刮板输送机搭接处，第二激光雷达（10）安装于转载机与带式输送机连接处，第一速度传感器（3）、第二速度传感器（9）、第三速度传感器（12）分别安装于刮板输送机、转载机以及带式输送机；
所述计算机判断与调速系统包括计算机、变频器、电动机；所述变频器一端与计算机连接，另一端与电动机连接，电动机分别安装在刮板输送机、转载机以及带式输送机机头或机尾处；
所述一种综采工作面多点驱动控制系统，用于实现一种综采工作面多点驱动控制方法，包括以下步骤：
步骤1：系统开始工作前，将煤壁厚度限定值、刮板输送机运行速度、刮板输送机最大负载、刮板输送机单位最大负载、转载机的单位负载，转载机额定工况运行线速度、刮板输送机与转载机搭接处煤量限定值、带式输送机的单位负载、带式输送机额定工况运行线速度输入计算机；
步骤2：系统开始工作后，将激光雷达组、激光雷达、速度传感器检测结果输入计算机；
所述检测结果包括红外传感器（1）检测的欲采煤壁厚度，激光雷达组（5）检测的刮板运输机负载体积以及刮板输送机实际单位负载，第一激光雷达（7）与第二激光雷达（10）检测的转载机实际单位负载，第一速度传感器（3）检测的刮板输送机运行速度，第二速度传感器（9）检测的转载机运行速度，第三速度传感器（12）检测的带式输送机运行速度；
步骤3：计算机对检测信息进行判断并输出变频指令至变频器，变频器控制电机转速调节刮板输送机、转载机、带式输送机线速度；
所述对检测信息进行判断并输出变频指令包括：当计算机判断欲采煤层厚度超过设定值时，提高刮板输送机线速度，减小实际单位负载；当计算机判断刮板输送机总负载大于额定负载时，设备停机；当计算机判断刮板输送机实际单位负载大于单位最大负载时，设备停机；当计算机判断刮板运输机与转载机搭接处煤量大于设定值，设备停机；当计算机判断刮板运输机实际单位负载量小于转载机单位负载时，计算机控制变频器使刮板运输机与转载机同速运行；当刮板运输机实际单位负载大于转载机单位负载，刮板输送机与转载机速度按照负载比例关系运行；当计算机判断转载机实际单位负载小于带式输送机单位负载，转载机与带式输送机同速运行；当转载机实际单位负载大于带式输送机单位负载，转载机与带式输送机速度按照负载比例关系运行；当速度调节超过该设备额定转速时设备停机；变频器调速控制方式选择V/F控制或矢量控制，且刮板输送机、转载机、带式输送机各设备电动机分别有独立的变频器控制。
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