CN115432611B - 一种通过手柄调速的矿用无极绳绞车电控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过手柄调速的矿用无极绳绞车电控装置，属于矿用无极绳绞车控制技术领域，包括控制手柄、显示模块和服务器；所述显示模块用于将接收到的采集显示数据进行实时显示。所述控制手柄内设置有PLC控制模块，PLC控制模块包括采集单元、验证单元和控制单元；所述采集单元用于进行数据采集，具体方法包括：设置数据采集项，数据采集项是采用人工的方式进行设置的，如速度、张紧力、过卷开关状态等，根据设置的数据采集项建立显示模板；实时采集数据采集项对应的采集数据，将获得的采集数据输入到显示模板中进行实时更新，获得采集显示数据，将获得的采集显示数据发送给显示模块。

Description

一种通过手柄调速的矿用无极绳绞车电控装置

技术领域

本发明属于矿用无极绳绞车控制技术领域，具体是一种通过手柄调速 的矿用无极绳绞车电控装置。

背景技术

极绳绞车是一种简洁、高效、安全的煤矿井下辅助运输工具，其运距 长，能适应多变坡、有起伏变化的巷道，简化了运输环节和运输设备。正 是基于这些特点和优势，近几年，无极绳绞车在我国的采煤矿山企业得到 了大量的推广，但是，配套电控系统功能和实用性状况却不尽如人意，比 如仅简单的实现绞车的正反向起停，没有可靠的控制、保护及调速控制，极易发生过卷、超速等事故，调速方式不够方便灵敏，对机械上产生的冲 击大，因此需要加以改进。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种通过手柄调速的矿 用无极绳绞车电控装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种通过手柄调速的矿用无极绳绞车电控装置，包括控制手柄、显示 模块和服务器；

所述显示模块用于将接收到的采集显示数据进行实时显示。

所述控制手柄内设置有PLC控制模块，PLC控制模块包括采集单元、 验证单元和控制单元；

所述采集单元用于进行数据采集，具体方法包括：

设置数据采集项，数据采集项是采用人工的方式进行设置的，如速度、 张紧力、过卷开关状态等，根据设置的数据采集项建立显示模板；

实时采集数据采集项对应的采集数据，将获得的采集数据输入到显示 模板中进行实时更新，获得采集显示数据，将获得的采集显示数据发送给 显示模块。

根据设置的数据采集项建立显示模板的方法包括：

识别各个数据采集项的数据特性，根据识别的数据特性匹配对应的数 据显示块，将获得的数据显示块进行组合，获得显示模板。

识别各个数据采集项的数据特性的方法包括：

数据特性指的是对应数据采集项的特征，如速度的表现特性、张紧力 的表现特性等，获取具有的数据采集项的表现形式，如速度、力、状态等 的表现形式，为获取的每个表现形式设置对应的数据特性，具体的是通过 人工的方式进行设置的，根据获得的数据采集项的表现形式、数据特性进 行汇总后建立数据特性匹配表；

识别各个数据采集项，根据识别的数据采集项从数据特性匹配表中匹 配对应的数据特性。

根据识别的数据特性匹配对应的数据显示块的方法包括：

建立匹配库，识别需要进行匹配的数据特性，根据识别的数据特性从 匹配库中获得若干个数据显示块组合，标记为待选组合，因为一个数据特 性可能对应多个不同类型的数据显示块，多个识别的数据特性将会匹配到 多个数据显示块组合；对获得的待选组合进行优先级选择，获得目标组合， 识别目标组合对应的数据显示块。

建立匹配库的方法包括：

获取具有的表现形式和数据特性，根据具有的表现形式设置对应的不 同类型的数据显示块，具体的是采用人工的方式进行设置的，如对于张紧 力的设置，可以设置对应的动态三维动画作为数据显示块，根据张紧力的 大小表现为不同程度的动态三维动画；建立第一数据库，将设置的数据显 示块进行汇总后储存到第一数据库中，将当前的第一数据库标记为匹配库。

对获得的待选组合进行优先级选择的方法包括：

将待选组合标记为i，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；识别待 选组合内各个数据显示块的关联性，生成对应待续组合的关联值，将获得 的关联值标记为GZi，设置待选组合对应的显示评分，将获得的显示评分 标记为PFi，设置关联值和显示评分之间的权重系数，分别标记为β1和 β2，具体的是通过专家组进行讨论设置的；根据优先值公式 Qi＝β1×GZi+β2×PFi计算优先值，选择优先值最大的待选组合为目标组 合。

识别待选组合内各个数据显示块的关联性，生成对应待续组合的关联 值，具体的是基于CNN网络或DNN网络建立对应的关联分析模型，通过人 工的方式设置对应的训练集进行训练，通过训练成功后的关联分析模型进 行分析，获得对应的关联值；具体的建立和训练过程为本领域常识。

设置待选组合对应的显示评分，具体的是基于CNN网络或DNN网络建 立对应的评分模型，通过人工的方式设置对应的训练集进行训练，通过训 练成功后的评分模型进行评分。

所述验证单元用于验证操作人员，当验证成功后，才能进行相应的控 制操作；当验证失败时，不进行操作；具体的验证方式可以通过设置钥匙 验证方式进行验证，在其他的实施例中，还可通过识别卡、指纹等验证方 式，具体的可以根据实际的应用条件进行调整。

所述控制单元用于根据识别的控制按钮的指令信号，进行相应的控制 操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过工业操纵手柄利用变频器平稳无级调速、绞车司机识别、绞车运 行故障保护、无线通讯和打点、实时监控与显示功能的矿用无极绳绞车综 合电控装置。配合隔爆型变频器使用，增加了本安型显示屏、可靠的PLC 控制技术与传动驱动技术，在防止无极绳绞车的过卷、超速、欠速等故障以及绞车速度位置、显示和电机保护、控制等方面功能齐全，安装维护简 单便捷，使用灵活、安全、高效、可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员 来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附 图。

图1为本发明原理框图；

图2为本发明矿用无极绳绞车综合电控装置的电气原理图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，一种通过手柄调速的矿用无极绳绞车电控装置， 通过工业操纵手柄利用变频器平稳无级调速、绞车司机识别、绞车运行故 障保护、无线通讯和打点、实时监控与显示功能的矿用无极绳绞车综合电控装置。配合隔爆型变频器使用，增加了本安型显示屏、可靠的PLC控制 技术与传动驱动技术，在防止无极绳绞车的过卷、超速、欠速等故障以及 绞车速度位置、显示和电机保护、控制等方面功能齐全，安装维护简单便 捷，使用灵活、安全、高效、可靠。

矿用无极绳绞车电控装置由矿用隔爆兼本安型可编程控制箱、矿用本 安型操作台、本安型通信/信号基地台、矿用浇封兼本安型直流稳压电源、 速度传感器、行程开关、过卷开关等组成。矿用隔爆兼本安型可编程控制 箱用三菱FX3U-48MR可编程控制器(PLC)，对系统进行检测监控，并完成开车预警，重载/轻载，正转、反转；绞车司机识别、无线通讯和沿线通 话打点、过卷保护等控制保护功能。通过TH12矿用本安型操作台上的本 安型显示屏，实现实时显示工作状态，运行信息、故障报警以及参数设置、 历史数据查询等功能。控制箱一路非安的RS485通讯接口与矿用隔爆型变 频器通过485协议连接，控制箱内本安12V电源给操作台上的工业手柄供 电，通过控制箱内的电压信号隔离模块、AD、DA模拟量数字量转换模块 把手柄输出的电压转换成标准的电压信号直接与变频器连接，能够通过手 柄启动(停止)无极绳绞车主电动机和电力液压制动器，并且能够实现无 级平滑调速。

PLC控制模块是整个装置的控制核心，具有采集、运算和控制作用， 操作手柄和按键用于控制指令和信息的输入，指示灯用于显示目前设备的 运行状态，本安显示屏用于信息显示。PLC控制模块通过检测机头、机尾过卷检测开关的状态，可有效防止没用牵引车的过卷运动，实现了对牵引 车的保护作用。通过手柄实现了绞车电机的软启动，保证了绞车电机的长 期安全运行。通过增加了钥匙开关，只有司机拥有相匹配的钥匙，方能操 作绞车；避免了现有绞车开动后责任不明确的缺陷。通过速度传感器可计 算出绞车的速度和当前位置，泄露通讯系统实现无线通讯，沿线扩音电话 具有急停，打点通话、播报语音功能，张紧力保护功能张紧力超过设定范围时，行程开关动作输出急停信号。

泄露通讯单元通过中继器连接有用于实现无线通话、打点和急停控制 的手持机。通过中继器可有效延长手持机的通讯距离，以便工作人员在整 个煤矿巷道内均可进行通话、打点和急停操作。

PLC控制模块连接有扩音电话沿线扩音电话具有急停，播报语音功能。 当按下扩音电话急停旋钮后，能够通过控制箱控制绞车紧急制动且发出声 光报警信号，及时准确的语音提示绞车运行的各种操作。

电控装置具体包括本安型操作台、矿用隔爆兼本安型控制箱、矿用本 安型通讯/信号基地台、矿用本安型过卷开关、矿用浇封兼本安型直流稳 压电源、隔爆型转速传感器、矿用隔爆型行程开关、扩音电话、矿用本安 型过卷开关、与矿用隔爆兼本安型控制箱连接的矿用隔爆兼本安型的变频 器。

PLC控制模块实现信号采集、数据运算和控制输出作用，机头过卷检 测开关和机尾过卷检测开关均与PLC控制模块相连接，PLC控制模块通过检测机头、机尾过卷检测开关的状态，可防止牵引车撞击压绳轮装置或尾 轮，避免钢丝绳绷断，降低了安全事故发生的可能性。速度传感器设置于 绞车上，不仅可以检测出绞车的运行速度，而且还可计算出绞车上所挂牵 引车的位置。

操作按钮、键盘、指示灯和液晶显示屏均与PLC控制模块相连接，通 过操作按钮和键盘可输入控制指令和信息，指示灯可对整个电控装置的工 作状态进行显示，以实现对操控人员的提醒作用。液晶显示屏用于显示相 关信息。PLC控制模块通过钥匙开关判断是否为司机，只有司机佩戴了相 匹配的钥匙开关，方能操作绞车。PLC控制模块进行判断，属于有效钥匙 时，则控制输出高电位，触发控制电路，在程序软件中解除主机操作按键 (正向起动、停止、反向起动)的限制，操作员在此状态下可以进行操作。

PLC控制模块通过中继器可接收和转发手持机所发送的无线信号，中 继器通过泄露通讯单元与PLC控制模块相连接；使用者通过手持机可进行 通话、打点和急停控制操作。载波通讯单元与PLC控制模块相连接，并连 接有信号器，以便实现电力线缆的载波通讯。通过设置中继器，有效地延 长了手持机的通讯距离。PLC控制模块通过语音广播模块对工作人员进行 语音信息提醒，及时准确的提示绞车运行的各种操作。通过电机软启动器 可控制绞车电机进行软启动，在软启动的过程中，绞车电机的电压由零慢慢提升到额定电压，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲 击电流不可控制变成为可控制。并且可根据需要调节启动电流的大小。电 机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行，实现了对绞车 电机的保护作用。PLC控制模块通过挡车器控制模块实现对倒车器的开启 和闭合的控制，并可检测挡车器的状态。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软 件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由 本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实 施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对 本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神 和范围。

Claims (1)

1.一种通过手柄调速的矿用无极绳绞车电控装置，其特征在于，包括控制手柄、显示模块、服务器、本安型操作台、矿用隔爆兼本安型控制箱、矿用本安型通讯/信号基地台、矿用本安型过卷开关、矿用浇封兼本安型直流稳压电源、隔爆型转速传感器、矿用隔爆型行程开关、扩音电话、矿用本安型过卷开关、与矿用隔爆兼本安型控制箱连接的矿用隔爆兼本安型的变频器；

所述控制手柄内设置有PLC控制模块，PLC控制模块包括采集单元、控制单元；

所述采集单元用于进行数据采集，设置数据采集项，根据设置的数据采集项建立显示模板；实时采集数据采集项对应的采集数据，将获得的采集数据输入到显示模板中进行实时更新，获得采集显示数据，将获得的采集显示数据发送给显示模块；所述显示模块用于将接收到的采集显示数据进行实时显示；

所述控制单元用于根据识别的控制按钮的指令信号，进行相应的控制操作；

根据设置的数据采集项建立显示模板的方法包括：

识别各个数据采集项的数据特性，根据识别的数据特性匹配对应的数据显示块，将获得的数据显示块进行组合，获得显示模板；

识别各个数据采集项的数据特性的方法包括：

获取具有的数据采集项的表现形式，为获取的每个表现形式设置对应的数据特性，根据获得的数据采集项的表现形式、数据特性进行汇总后建立数据特性匹配表；

识别各个数据采集项，根据识别的数据采集项从数据特性匹配表中匹配对应的数据特性；

根据识别的数据特性匹配对应的数据显示块的方法包括：

建立匹配库，识别需要进行匹配的数据特性，根据识别的数据特性从匹配库中获得若干个数据显示块组合，标记为待选组合，对获得的待选组合进行优先级选择，获得目标组合，识别目标组合对应的数据显示块；

建立匹配库的方法包括：

获取具有的表现形式和数据特性，根据具有的表现形式设置对应的不同类型的数据显示块，建立第一数据库，将设置的数据显示块进行汇总后储存到第一数据库中，将当前的第一数据库标记为匹配库；

对获得的待选组合进行优先级选择的方法包括：

将待选组合标记为i，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；识别待选组合内各个数据显示块的关联性，生成对应待续组合的关联值，将获得的关联值标记为GZi，设置待选组合对应的显示评分，将获得的显示评分标记为PFi，设置关联值和显示评分之间的权重系数，分别标记为β1和β2，根据优先值公式Qi＝β1×GZi+β2×PFi计算优先值，选择优先值最大的待选组合为目标组合；

PLC控制模块还包括验证单元，所述验证单元用于验证操作人员，当验证成功后，才能进行相应的控制操作；当验证失败时，不进行操作。