CN112709570B - 一种远程操作电铲下移动及微调的控制装置 - Google Patents

一种远程操作电铲下移动及微调的控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种远程操作电铲下移动及微调的控制装置，包括正常启停器、人机操作平台、急停按钮TA023、总合按钮QA022、左行走控制器以及右行走控制器，正常启停器的输出端与电铲启停器的输入端电连接，正常启停器的输入端分别与左行走控制器、右行走控制器电连接。利用电铲上原有的电铲控制系统，改变了接线方式，将控制装置与电气控制系统连接，通过操控本控制装置，实现控制装置远程控制电铲的下部机构移动和微调，实现了下部机构移动的精细化操作和设备上的无人化操作，解决了重大安全隐患。使用控制装置进行远程精细化操作，具有移动速度可控、移动位置可调的优点，提高了下部机构移动的位置精度，大幅减少了对中误差。

Description

一种远程操作电铲下移动及微调的控制装置
技术领域
本发明涉及煤矿电铲设备的控制装置技术领域，尤其涉及一种远程操作电铲下移动及微调的控制装置。
背景技术
在WK系列变频电铲大修时通常需要将电铲上部机构(回转平台部分)和下部机构(行走机构和底架梁部分)分离，移出下部机构进行检修。传统移动方法是采取拖拽的方式，即首先解开行走机构履带板，其次将上部机构(回转平台)支顶起合适的高度，之后利用工程机械设备将下部机构牵引移出，下部机构(行走机构和底架梁)检修完成后再用工程机械设备将其反向牵引移入。
现有方法操作粗狂，投入辅助设备及人员较多，采取拖拽方式无法精准控制下部机构移动速度和位置，现场安全隐患较大。上部机构对中回落出现偏差时无法对下部机构位置进行调整，影响对中精度，易损伤上下部机构连接部分(中心轴及轴套)，造成较大损失。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种远程操作电铲下移动及微调的控制装置，通过控制装置与电铲的电气控制系统结合实现自动化控制电铲的下部机构运动。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种远程操作电铲下移动及微调的控制装置，包括正常启停器、人机操作平台、急停按钮TA023、总合按钮QA022、左行走控制器以及右行走控制器，正常启停器的输出端与电铲启停器的输入端电连接，正常启停器的输入端分别与左行走控制器、右行走控制器电连接。人机操作平台与电气控制系统数据连接，急停按钮TA023与总合按钮QA022串联，急停按钮TA023的一端与串联在高压启停控制回路中，急停按钮TA023的另一端与总合按钮QA022的一端连接，总合按钮QA022的另一端与PLC真空接触器连接，总合按钮QA022与启动控制按钮QA0211并联，并且控制电铲启动和急停。
左行走控制器的一端连接直流电源，左行走控制器的另一端分别与主提升变频器、从变频器连接。左行走控制器用于控制电铲的左行走机构向前、向后动作。右行走控制器的另一端与推压变频器电连接。右行走控制器用于控制电铲的右行走机构向前、向后动作。其中，电铲启停器是电铲上用于控制电铲启动、停止的控制器，电气控制系统是电铲上用于控制电铲产生动作的控制系统，PLC真空接触器是电气控制系统的元器件，PLC真空接触器用于接通控制装置，并控制电铲启动、急停。启动控制按钮QA0211是电铲原有的启动控制按钮。
正常启停器包括复位按钮、提升松闸按钮、推压松闸按钮、启动按钮以及顺停按钮，复位按钮的第一输入端、提升松闸按钮的第一输入端、推压松闸按钮的第一输入端、启动按钮的第一输入端以及顺停按钮的第一输入端均与推压变频器的输出端电连接。复位按钮的第二输入端、提升松闸按钮的第二输入端、推压松闸按钮的第二输入端、启动按钮的第二输入端以及顺停按钮的第二输入端均与从变频器的输出端电连接。
复位按钮的输出端与电铲启停器的第一输入端电连接，提升松闸按钮的输出端与电铲启停器的第二输入端电连接、推压松闸按钮的输出端与电铲启停器的第三输入端电连接，启动按钮的输出端与电铲启停器的第四输入端电连接，顺停按钮的输出端与电铲启停器的第五输入端电连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：利用电铲上原有的电铲控制系统，改变了接线方式，将控制装置与电气控制系统连接，通过操控本控制装置，实现控制装置远程控制电铲的下部机构移动和微调，实现了下部机构移动的精细化操作和设备上的无人化操作，解决了重大安全隐患。使用控制装置进行远程精细化操作，具有移动速度可控、移动位置可调的优点，解决了上部机构对中回落时无法对下部机构进行微调的问题，提高了下部机构移动的位置精度，大幅减少了对中误差。
进一步优选为：人机操作平台与电气控制系统之间设置有协议总线，协议总线的一端与人机操作平台连接，协议总线的另一端与电气控制系统连接。
采用上述技术方案，电气控制系统控制电铲的下部机构运动，通过协议总线将下部机构运动的状态参数传输至人机操作平台。
进一步优选为：协议总线选用RS-485通讯总线。
采用上述技术方案，RS-485通讯总线在远距离传输数据时，具有极强的抗共模干扰能力，具有灵敏度高的特点，在人机操作平台与电气控制系统之间选用RS-485通讯总线传输数据，为控制电铲的下部机构运动提供精确的数据，可靠性强，实现了精细化操作。
进一步优选为：右行走控制器外接直流电源。
采用上述技术方案，该直流电源来自电铲上的电气控制系统，操作起来方便，安全。
进一步优化为：直流电源的电压为20V。
采用上述技术方案，20V的电压属于安全电压，操作起来简单、安全可靠。
进一步优化为：启动控制按钮QA0211设置在电铲的操作台上。
采用上述技术方案，通过在操作台上按压启动控制按钮，与并联的总合按钮QA022一起控制电铲的启动和急停。
进一步优化为：人机操作平台与电铲的电源连接。
采用上述技术方案，实现电铲向人机操作平台提供电源，无需再外接电源，方便可靠。
进一步优化为：电源等级为24V。
采用上述技术方案，实现电铲向人机操作平台提供电源，无需再外接电源，24V的电源安全可靠。
进一步优化为：协议总线与电铲上的PLC装置连接，协议总线用于将电铲的运行状态数据传输至人机操作平台。
采用上述技术方案，PLC装置属于电铲的电气控制系统，通过PLC装置实现控制电铲运动，同时将PLC装置控制电铲运动的状态信息传输至人机操作平台。
附图说明
图1为本实施例的控制示意图；
图2为本实施例的人机界面控制示意图；
附图标记：9-协议总线；10-电铲启停器；11-电气控制系统；12-PLC真空接触器；13-从变频器；14-推压变频器；15-主提升变频器；16-高压启停控制回路；2-正常启停器；3-人机操作平台；30-显示屏；31-左行操作柄；32-右行操作柄；33-AFE启动显示灯；34-高压启动显示灯；35-左行使能灯；36-右行使能灯；37-故障复位灯；38-紧急停机灯；39-顺序停机灯；4-急停按钮TA023；5-总合按钮QA022；6-左行走控制器；7-右行走控制器；8-备用灯；S521-复位按钮；S523-提升松闸按钮；S525-推压松闸按钮；S52K-AFE-启动按钮；TA022-顺停按钮。
具体实施方式
以下结合附图1和图2对本发明作进一步详细介绍。
一种远程操作电铲下移动及微调的控制装置，用于控制煤矿电铲的下部机构运动或进行微调动作，在此，需说明的是，微调动作也属于下部机构运动的范围，以下将微调动作也称作运动。其中，下部机构是电铲的下部用于运动的机构。如图1所示，包括正常启停器2、人机操作平台3、急停按钮TA0234、总合按钮QA0225、左行走控制器6以及右行走控制器7，正常启停器2的输出端与电铲启停器10的输入端电连接，正常启停器2的输入端分别与左行走控制器6、右行走控制器7电连接。人机操作平台3与电气控制系统11数据连接。电气控制系统11包括：启动控制按钮QA0211QA021、总合按钮QA0225、急停按钮TA0234、PLC真空接触器12、推压变频器14、主提升变频器15、电铲启停器10、高压启停控制回路16、从变频器13以及直流电源，急停按钮TA0234与总合按钮QA0225串联，急停按钮TA0234的一端与串联在高压启停控制回路16中，急停按钮TA0234的另一端与总合按钮QA0225的一端连接，总合按钮QA0225的另一端与PLC真空接触器12连接，总合按钮QA0225与启动控制按钮QA0211QA021并联，并且控制电铲启动和急停。
左行走控制器6的一端连接直流电源，左行走控制器6的另一端分别与主提升变频器15、从变频器13连接。左行走控制器6用于控制电铲的左行走机构向前、向后动作。右行走控制器7的另一端与推压变频器14电连接。右行走控制器7用于控制电铲的右行走机构向前、向后动作。其中，电铲启停器10是电铲上用于控制电铲启动、停止的控制器，电气控制系统11是电铲上用于控制电铲产生动作的控制系统，PLC真空接触器12是电气控制系统11的元器件，PLC真空接触器12用于接通控制装置，并控制电铲启动、急停。启动控制按钮QA0211QA021是电铲原有的启动控制按钮QA0211。
正常启停器2包括复位按钮S521、提升松闸按钮S523、推压松闸按钮S525、启动按钮S52K-AFE以及顺停按钮TA022，复位按钮S521的第一输入端、提升松闸按钮S523的第一输入端、推压松闸按钮S525的第一输入端、启动按钮S52K-AFE的第一输入端以及顺停按钮TA022的第一输入端均与推压变频器14的输出端电连接。复位按钮S521的第二输入端、提升松闸按钮S523的第二输入端、推压松闸按钮S525的第二输入端、启动按钮S52K-AFE的第二输入端以及顺停按钮TA022的第二输入端均与从变频器13的输出端电连接。
复位按钮S521的输出端与电铲启停器10的第一输入端电连接，提升松闸按钮S523的输出端与电铲启停器10的第二输入端电连接、推压松闸按钮S525的输出端与电铲启停器10的第三输入端电连接，启动按钮S52K-AFE的输出端与电铲启停器10的第四输入端电连接，顺停按钮TA022的输出端与电铲启停器10的第五输入端电连接。
具体的，本实施例中人机操作平台3与电气控制系统11之间设置有协议总线9，如图1所示，协议总线9的一端与人机操作平台3连接，协议总线9的另一端与电气控制系统11连接。电气控制系统11控制电铲的下部机构运动，通过协议总线9将下部机构运动的状态参数传输至人机操作平台3。如图2所示，人机操作平台3包括左行操作柄31、右行操作柄3232、高压启动显示灯34、AFE启动显示灯33、左行使能灯35、右行使能灯36、故障复位灯37、紧急停机灯38、顺序停机灯39、显示屏30以及多个备用灯8，左行操作柄31、右行操作柄3232、高压启动显示灯34、AFE启动显示灯33、左行使能灯35、右行使能灯36、故障复位灯37、紧急停机灯38、顺序停机灯39、显示屏30以及多个备用灯8设置在人机操作平台3上。左行操作柄31、右行操作柄3232、高压启动显示灯34、AFE启动显示灯33、左行使能灯35、右行使能灯36、故障复位灯37、紧急停机灯38、顺序停机灯39、显示屏30以及多个备用灯8通过亮颜色显示下部机构的工作状态，其中，颜色为红色是停止，绿色为停止。例如，左行使能灯35为绿色，右行使能灯36为红色，表明下部机构向左运动。
具体的，本实施例中协议总线9选用RS-485通讯总线，RS-485通讯总线在远距离传输数据时，具有极强的抗共模干扰能力，具有灵敏度高的特点，在人机操作平台3与电气控制系统11之间选用RS-485通讯总线传输数据，为控制电铲的下部机构运动提供精确的数据，可靠性强，实现了精细化操作。
具体的，本实施例中右行走控制器7外接直流电源，该直流电源来自电铲上的电气控制系统11，操作起来方便，安全。
具体的，本实施例中直流电源的电压为20V，20V的电压属于安全电压，操作起来简单、安全可靠。
具体的，本实施例中启动控制按钮QA0211QA021设置在电铲的操作台上，通过在操作台上按压启动控制按钮QA0211，与并联的总合按钮QA0225一起控制电铲的启动和急停。
具体的，本实施例中人机操作平台3与电铲的电源连接，实现电铲向人机操作平台3提供电源，无需再外接电源，方便可靠。
具体的，本实施例中电源等级为24V，实现电铲向人机操作平台3提供电源，无需再外接电源，24V的电源安全可靠。
具体的，本实施例中协议总线9与电铲上的PLC装置连接，如图1和图2所示，协议总线9用于将电铲的运行状态数据传输至人机操作平台3，PLC装置属于电铲的电气控制系统11，通过PLC装置实现控制电铲运动，同时将PLC装置控制电铲运动的状态信息传输至人机操作平台3。状态信息是在人机操作平台3上显示的关于电铲运动状态的信息，如图2所示，可在人机操作平台3上直观看到的信息，例如高压启动显示灯34、AFE启动显示灯33、左行使能灯35、右行使能灯36、故障复位灯37、紧急停机灯38以及顺序停机灯39的颜色改变，具体是工作时亮绿灯，停止时亮红灯。
控制原理过程：
控制装置与电气控制系统11系统连接，实现通过操作控制装置达到控制电铲下部机构运动的目的，具体是：
1.显示屏30主要用于监视电铲运行状态，人机操作平台3的电源来自电铲上的电源，电源等级为24V，通过RS485通讯总线与电铲上的PLC控制装置连接，实现将下部机构的运行状态数据上传至显示屏30。
2.控制装置的急停、高压启动控制用于控制电铲高压启动及紧急停机。具体是：将急停按钮TA0234、总合按钮QA0225通过导线串联接入电铲原有的高压启停控制回路16中，且电铲原有的启动控制按钮QA0211QA021与总合按钮QA0225并联连接来，利用控制装置控制电铲的启动和急停。
3.正常启停器2用于控制电铲上的AFE/逆变器的启动、停止、故障复位和电铲顺序停机，停机顺序为逆变器-AFE-高压。将复位按钮S521S521、提升松闸按钮S523S523(其中下部机构的主提升动作和右行走动作共用同一个逆变器，松闸按钮共用，行走模式下按下后主提/右行逆变器使能，右行走走制动器打开)、推压松闸按钮S525S525(下部机构的从提升和左行走共用逆变器，推压和左行走松闸按钮共用，行走模式下按下后从提/左行逆变器使能，左行走制动器打开)、AFE启动按钮S52K-AFES52K、顺停按钮TA022TA022通过导线接入电铲上相关PLC控制节点中来实现下部机构的启动、停止、故障以及顺序停机。
4.左行走控制器6和有行走控制器用于控制电铲行走机构移动及微调。电源来自电铲上20VDC电源，主令状态信号通过导线接入电铲实现左行走或右行走运动的控制，其中主令状态信号包括即前进/后退，推压向前＝左行走向前、推压向后＝左行走向后、提升下放＝右行走向前、提升上升＝右行走向后。
综上所述，利用电铲上原有的电铲控制系统，改变了接线方式，将控制装置与电气控制系统11连接，通过操控本控制装置，实现控制装置远程控制电铲的下部机构移动和微调，实现了下部机构移动的精细化操作和设备上的无人化操作，解决了重大安全隐患。使用控制装置进行远程精细化操作，具有移动速度可控、移动位置可调的优点，解决了上部机构对中回落时无法对下部机构进行微调的问题，提高了下部机构移动的位置精度，大幅减少了对中误差。
本具体实施例仅仅是对发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种远程操作电铲下移动及微调的控制装置，其特征在于：包括正常启停器、人机操作平台、急停按钮TA023、总合按钮QA022、左行走控制器以及右行走控制器，所述正常启停器的输出端与电铲启停器的输入端电连接，所述正常启停器的输入端分别与所述左行走控制器、所述右行走控制器电连接；所述人机操作平台与电气控制系统数据连接，所述急停按钮TA023与所述总合按钮QA022串联，所述急停按钮TA023的一端串联在高压启停控制回路中，所述急停按钮TA023的另一端与所述总合按钮QA022的一端连接，所述总合按钮QA022的另一端与PLC真空接触器连接，所述总合按钮QA022与启动控制按钮QA0211并联，并且控制所述电铲启动和急停；
所述左行走控制器的一端连接直流电源，所述左行走控制器的另一端分别与主提升变频器、从变频器连接；所述左行走控制器用于控制所述电铲的左行走机构向前、向后动作；所述右行走控制器的另一端与推压变频器电连接；所述右行走控制器用于控制所述电铲的右行走机构向前、向后动作；其中，所述电铲启停器是所述电铲上用于控制所述电铲启动、停止的控制器，所述电气控制系统是所述电铲上用于控制所述电铲产生动作的控制系统，所述PLC真空接触器是所述电气控制系统的元器件，所述PLC真空接触器用于接通所述控制装置，并控制所述电铲启动、急停；所述启动控制按钮QA0211是所述电铲原有的启动控制按钮；
所述正常启停器包括复位按钮、提升松闸按钮、推压松闸按钮、启动按钮以及顺停按钮，所述复位按钮的第一输入端、所述提升松闸按钮的第一输入端、所述推压松闸按钮的第一输入端、所述启动按钮的第一输入端以及所述顺停按钮的第一输入端均与所述推压变频器的输出端电连接；所述复位按钮的第二输入端、所述提升松闸按钮的第二输入端、所述推压松闸按钮的第二输入端、所述启动按钮的第二输入端以及所述顺停按钮的第二输入端均与所述从变频器的输出端电连接；
所述复位按钮的输出端与所述电铲启停器的第一输入端电连接，所述提升松闸按钮的输出端与所述电铲启停器的第二输入端电连接、所述推压松闸按钮的输出端与所述电铲启停器的第三输入端电连接，所述启动按钮的输出端与所述电铲启停器的第四输入端电连接，所述顺停按钮的输出端与所述电铲启停器的第五输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的远程操作电铲下移动及微调的控制装置，其特征在于：所述人机操作平台与所述电气控制系统之间设置有协议总线，所述协议总线的一端与所述人机操作平台连接，所述协议总线的另一端与所述电气控制系统连接。
3.根据权利要求2所述的远程操作电铲下移动及微调的控制装置，其特征在于：所述协议总线选用RS-485通讯总线。
4.根据权利要求1所述的远程操作电铲下移动及微调的控制装置，其特征在于：所述右行走控制器外接直流电源。
5.根据权利要求4所述的远程操作电铲下移动及微调的控制装置，其特征在于：所述直流电源的电压为20V。
6.根据权利要求1所述的远程操作电铲下移动及微调的控制装置，其特征在于：所述启动控制按钮QA0211设置在所述电铲的操作台上。
7.根据权利要求1所述的远程操作电铲下移动及微调的控制装置，其特征在于：所述人机操作平台与所述电铲的电源连接。
8.根据权利要求7所述的远程操作电铲下移动及微调的控制装置，其特征在于：所述电源等级为24V。
9.根据权利要求1所述的远程操作电铲下移动及微调的控制装置，其特征在于：协议总线与所述电铲上的PLC装置连接，所述协议总线用于将电铲的运行状态数据传输至所述人机操作平台。
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