CN202300405U - 用于爬底板采煤机的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于爬底板采煤机的控制系统，包括设于控制箱体内的控制部分以及落地放置在巷道内的开关柜和变频器柜，控制部分包括可编程控制器以及与该可编程控制器相连的数字量输入输出扩展模块、模拟量输入扩展模块和模拟量输入输出扩展模块，在采煤机的工作面上设有右端停止换向限位开关、右端减速停止换向限位开关、左端停止换向限位开关和左端减速停止换向限位开关，在牵引电机减速器输出轴上设有旋转编码器。本实用新型为分离式结构，不占用采煤机内部空间，采用限位开关和编码器两种方法控制采煤机的运行，减小了故障对生产的不利影响；采用变频器控制牵引电机，适应煤层的变化，有效的保证了采煤机的采煤效率，对采煤机起到了很好的保护作用。

Description

用于爬底板采煤机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及机械领域，特别涉及机械加工机床刀具的对刀、校准装置，具体是一种用于爬底板采煤机的控制系统。 

背景技术

随着国家对煤矿管理规定的不断完善，要求不能浪费薄煤层煤矿资源。又随着煤矿综采技术的不断推进，薄煤层的综采自动化也将逐步实现。现设计出一种新型采煤机—爬底板采煤机，该采煤机由于机身比较薄，机身内部的空间狭小，这就限制了采煤机配套的电控系统的布置，如果没有完善的电控系统，那么采煤机要实现自动化采煤就有很大的困难。而且现有采煤机的控制系统的控制功能较弱，尤其是自动控制功能不强。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于爬底板采煤机的控制系统，所述的这种控制系统要解决现有技术中爬底板采煤机空间狭小、不便于设计控制系统的技术问题。 

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：其特征在于：其包括设于控制箱体内的控制部分以及落地放置在巷道内的开关柜和变频器柜，控制箱体与爬底板采煤机相分离设置，变频器柜中设有变频器，该变频器与牵引电机相连，该控制部分包括可编程控制器以及与该可编程控制器相连的数字量输入输出扩展模块、模拟量输入扩展模块和模拟量输入输出扩展模块，在采煤机的工作面上设有右端停止换向限位开关、右端减速停止换向限位开关、左端停止换向限位开关和左端减速停止换向限位开关，该可编程控制器的数字量输出端与采煤机的牵引电机、刮板电机和截割电机的控制端相连接，在牵引电机减速器输出轴上设有旋转编码器，旋转编码器的脉冲输出端与可编程控制器的输入通道相连，刮板电机中设有刮板电机低速启动接触器和刮板电机高速启动接触器，截割电机中设有截割电机启动接触器，截割电机回路中设有截割电机温敏开关，牵引电机回路中设有牵引电机温敏开关，刮板电机回路中设有刮板电机高速绕组温敏开关和刮板电机低速绕组温敏开关，该刮板电机低速启动接触器、刮板电机高速启动接触器和截割电机启动接触器的常开辅助触点作为启动反馈信号与数字量输入输出扩展模块的输入通道相连，截割电机温敏开关、牵引电机温敏开关、刮板电机高速绕组温敏开关和刮板电机低速绕组温敏开关通过隔离器件与数字量输入输出扩展模块相连，模拟量输入输出扩展模块的输出端通过隔离栅与变频器上牵引电机的速度控制端相连接，截割电机回路设有截割电机电流传感器和截割电机温度传感器，刮板电机回路设有刮板电机电流传感器和刮板电机温度传感器，牵引电机回路设有牵引电机温度传感器，变频器上设有牵引电机运行的实时转速反馈端和实时电流反馈端，变频器柜中设有本地转速电位器，本地转速电位器的两个固定端分别接于电源和地之间、其可调端串接有速度自动手动切换继电器的常闭触点和旋转开关，然后通过隔离栅连接于变频器的速度给定端，所述速度控制端串接有第二速度自动手动切换继电器的常开触点、通过隔离栅与变频器的速度给定端连接，该速度自动手动切换继电器和第二速度自动手动切换继电器连接于数字量输入输出扩展模块的输出通道上，采煤机回路中设有电压传感器，该截割电机电流传感器、刮板电机电流传感器、截割电机温度传感器、刮板电机温度传感器、牵引电机温度传感器和电压传感器的信号输出端通过隔离栅与模拟量输入扩展模块相连，变频器上的本地转速电位器输出端通过该隔离栅与模拟量输入扩展模块相连，数字量输入输出扩展模块的输出通道还与复数个指示灯、按钮相连。 

该可编程控制器是松下电工的FPG-C24R2H。 

该控制系统中还设有遥控装置，一个模式转换开关与可编程控制器的输入通道相连接，该模式转换开关是一个三工位的万能转换开关，遥控装置包括遥控发射器和遥控接收器，在遥控接收器中设有遥控变频器供电继电器、向右运动继电器、遥控加速继电器、向左运动继电器、牵引电机停止继电器、遥控变频断电继电器、遥控截割电机停止继电器、遥控截割电机启动继电器、牵引电机启动继电器、遥控急停继电器和遥控减速继电器，该遥控变频器供电继电器、遥控加速继电器、遥控变频断电继电器、遥控截割电机停止继电器、遥控截割电机启动继电器和遥控减速继电器与可编程控制器的输入通道相连，向右运动继电器、向左运动继电器、牵引电机停止继电器、牵引电机启动继电器和遥控急停继电器与数字量输入输出扩展模块的输入通道相连。 

该可编程控制器通过其上的RS232接口与人机界面模块相连接。 

可编程控制器通过RS485接口与顺槽计算机相连。 

截割电机温度传感器、刮板电机温度传感器和牵引电机温度传感器采用PT100。 

本实用新型用于爬底板采煤机的控制系统，为分离式结构，与采煤机分离设置，不占用采煤机内部空间，采用限位开关和编码器两种方法控制采煤机的运行，此种双重保护方法，减小了故障对生产的不利影响；同时，采用变频器控制牵引电机，进行自动调速，自动调速是为了适应煤层的变化，当煤层较硬牵引速度会降低，反之牵引的速度会增高，这样有效的保证了采煤机的采煤效率，而且对采煤机起到了很好的保护作用。 

附图说明

图1是用本实用新型的控制原理图。 

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本实用新型作进一步详细说明。 

如图1所示，图中标X的为输入通道，标Y的为输出通道。在本实施例中，其特征在于：其包括设于控制箱体内的控制部分以及落地放置在巷道内的开关柜901和变频器柜902，开关柜901里安装了各种开关与接触器，在图中分组画出各个开关，控制箱体与爬底板采煤机相分离设置，变频器柜902中设有变频器，该变频器与牵引电机相连，变频器中有多个控制端子，用于与牵引电机和可编程控制器连接，该控制部分包括可编程控制器903以及与该可编程控制器相连的数字量输入输出扩展模块904、模拟量输入扩展模块905和模拟量输入输出扩展模块906，该可编程控制器903是松下电工的FPG-C24R2H，数字量输入输出扩展模块是松下的FPG-XY64D2T，具有32个输入点和32个输出点，模拟量输入扩展模块905是八路模数转换器905，其型号是FP0-A80，模拟量输入输出扩展模块是FP0-A21，在采煤机的工作面上设有右端停止换向限位开关QLS1、右端减速停止换向限位开关QLS2、左端停止换向限位开关QLS4和左端减速停止换向限位开关QLS3，该可编程控制器903的数字量输出端与采煤机的牵引电机、刮板电机和截割电机的控制端相连接，如图中所示，可编程控制器的输出点Y0~Y7分别与KA1~KA8八个辅助继电器相连，这八个辅助继电器是独立的中间继电器，而这八个辅助继电器中KA1为变频器供电，KA2为变频器断电，KA3为截割电机启动，KA4为截电机停止，KA5为刮板电机低速启动，KA6为刮板电机高速启动，KA7为刮板电机停止，KA8为牵引电机启动，与KA8并联设有牵引电机运行指示灯HL7，相应的，KA1的常开触点与开关柜中的变频器供电电路相连，KA2的常闭触点串接于变频器的供电回路中，KA3的常开触点串接于开关柜中截割电机的供电回路中，KA4的常闭触点串接于截割电机的供电回路，KA5的常开触点串接于刮板电机低速绕组回路，KA6的常开触点串接于刮板电机高速绕组回路，KA7的常闭触点串接于刮板电机供电回路，在数字量输入输出扩展模块的输出点Y110上还连接速度自动手动切换继电器KA9与第二速度自动手动切换继电器KA10，Y111输出点上连接有辅助继电器KA11，KA9和KA10是用于实现牵引电机速度的自动与手动切换，KA11用于控制牵引电机正反转，以实现正反向采煤，如图所示，KA8的常开触点与变频器上的牵引电机启停控制端子A1相连，图中的端子A8为变频器的公共端COM，KA8的常开触点分别与KA11的常开触点及常闭触点相连，然后与变频器上的反向采煤端子A3和正向采煤端子A2连接，即当KA8得电，KA11失电时为正向采煤，而此时若KA11也得电则为反向采煤，同时在Y111输出点还连接有反向采煤指示灯HL6；，在牵引电机减速器输出轴上设有旋转编码器907，旋转编码器907是增量式旋转变码器，其具有三个脉冲输出端A，B，Z，旋转编码器907的脉冲输出端A、B、Z分别与可编程控制器的输入通道的X0、X1、X2输入点相连，刮板电机中设有刮板电机低速启动接触器KM4和刮板电机高速启动接触器KM5，截割电机中设有截割电机启动接触器KM1，截割电机回路中设有截割电机温敏开关TS1，牵引电机回路中设有牵引电机温敏开关TS2，刮板电机回路中设有刮板电机高速绕组温敏开关TS3和刮板电机低速绕组温敏开关TS4，该刮板电机低速启动接触器KM4、刮板电机高速启动接触器KM5和截割电机启动接触器KM1的常开辅助触点作为启动反馈信号分别与数字量输入输出扩展模块的输入通道中X112、X110和X111输入点相连，截割电机温敏开关TS1、牵引电机温敏开关TS2、刮板电机高速绕组温敏开关TS3和刮板电机低速绕组温敏开关TS4通过隔离器件分别与数字量输入输出扩展模块的输入通中的X113、X114、X115和X116输入点相连，右端停止换向限位开关QLS1、右端减速停止换向限位开关QLS2、左端停止换向限位开关QLS4和左端减速停止换向限位开关QLS3分别与数字量输入输出扩展模块的输入通中的X117、X118、X119和X11A输入点相连，模拟量输入输出扩展模块906的输出端通过隔离栅与变频器上牵引电机的速度控制端（也即速度给定端）AI1相连接，截割电机回路设有截割电机电流传感器TA1和截割电机温度传感器PT100-1，刮板电机回路设有刮板电机电流传感器TA2和刮板电机温度传感器PT100-3，牵引电机回路设有牵引电机温度传感器PT100-2，变频器上设有牵引电机运行的实时转速反馈端B6和实时电流反馈端C2，B6和C2通过隔离栅构成反馈端86和87，图中B7端子是与端子B6配对的公共端，端子C1是与端子C2配对的公共端，分别与模数转换器905的V0、V1输入端相连，截割电机电流传感器TA1和刮板电机电流传感器TA2的输出端通过隔离栅构成反馈端80和81，分别与模数转换器的V4、V5输入端相连，截割电机温度传感器PT100-1、牵引电机温度传感器PT100-2和刮板电机温度传感器PT100-3的输出端通过隔离栅构成反馈端82、89和88，分别与模数转换器的V6、V3和V2相连，变频器柜中设有本地转速电位器RL，其是最大阻值为10KΩ的可调电阻，本地转速电位器RL的两个固定端分别接于电源和地之间，即变频器上的B5和B2，其可调端串接有速度自动手动切换继电器KA9的常闭触点和旋转开关SA1，然后通过隔离栅连接于变频器的速度给定端AI1，所述速度控制端AI1串接有第二速度自动手动切换继电器KA10的常开触点、通过隔离栅与变频器的速度给定端AI1连接，该速度自动手动切换继电器KA9和第二速度自动手动切换继电器KA10连接于数字量输入输出扩展模块的输出通道的Y110输出点上，当KA10得电时，KA9的常闭触点断开，模拟量输入输出扩展模块的输出端子91、92与变频器的AI1端子和接地端接通，可以实现牵引电机速度自动控制，当KA10失电时，KA9的常闭触点闭合，可以实现牵引电机速度的手动控制；和采煤机回路中设有电压传感器TV1，TV1的输出端通过隔离栅构成反馈端84，模拟量输入输出扩展模块906的V0输入端相连，对采煤机回路的供电电压进行检测，图中标号为83、85、90、92的端子均为相应模块的公共端COM，数字量输入输出扩展模块的输出通道中输出点Y113、Y114、Y115、Y116、Y117分别与指示灯HL1、HL2、HL3、HL4和HL5相连，指示灯HL1、HL2、HL3、HL4和HL5分别是手动模式指示、自动模式指示、遥控模式指示、截割电机运行指示和正向采煤指示，输出点Y11B与一个报警器H1相连，输出点Y11C、Y11D、Y11E和Y11F分别与指示灯HL8、HL9、HL10和HL11相连，指示灯HL8、HL9、HL10和HL11分别为急停指示、变频器运行指示、刮板电机高速运行指示和刮板电机低速运行指示。一个模式转换开关QAP与可编程控制器的输入通道相连接，该模式转换开关是一个三工位的万能转换开关，其三个切换位置QAP:2,QAP:3,QAP:4分别对应于自动、手动与遥控三种方式的切换，QAP:2,QAP:3,QAP:4分别与可编程控制器的输入点X5、X6、X7相连接，X3与按钮SB1连接，SB1为顺序启停功能按钮，X4与按钮SB10连接，SB10为翻页功能按钮。 

为了实现遥控功能，该控制系统中还设有遥控装置，遥控装置包括遥控发射器和遥控接收器，在遥控接收器中设有遥控变频器供电继电器（K1B）、向右运动继电器（K2B）、遥控加速继电器（K3B）、向左运动继电器（K4B）、牵引电机停止继电器（K5B）、遥控变频断电继电器（K6B）、遥控截割电机停止继电器（K7B）、遥控截割电机启动继电器（K9B）、牵引电机启动继电器（K10B）、遥控急停继电器（K11B）和遥控减速继电器（K12B），该遥控变频器供电继电器（K1B）、遥控加速继电器（K3B）、遥控变频断电继电器（K6B）、遥控截割电机停止继电器（K7B）、遥控截割电机启动继电器（K9B）和遥控减速继电器（K12B）分别与可编程控制器的输入通道中的输入点XA、X8、XB、XF、XE和X9相连接，向右运动继电器（K2B）、向左运动继电器（K4B）、牵引电机停止继电器（K5B）、牵引电机启动继电器（K10B）和遥控急停继电器（K11B）分别与数字量输入输出扩展模块的输入通道中的输入点X10C、X10B、X10A、X109和X11F相连接；同时为了实现手动控制功能，可编程控制器的输入点XA、XB、XD、XE和XF还分别与按钮SB8、SB9、SB5、SB6和SB7相连接，按钮SB8、SB9、SB5、SB6和SB7分别为变频器供电按钮、变频器断电按钮、牵引电机启停按钮、截割电机启动按钮和截割电机停止按钮，输入点XC与旋转开关SA2相连接，SA2实现牵引方向转换，数字量输入输出扩展模块的输入点X11F上相连接有急停控制按钮SB11，SB11与K11B并联，X11C、X11D和X11E输入点分别与按钮SB2、SB3和SB4相连，按钮SB2、SB3和SB4分别为刮板低速控制、刮板高速控制和刮板停止按钮，输入点X11B与按钮SB12按钮，该按钮为确认功能，用以实现手动控制功能的确认；变频器上还设有变频器故障反馈端子C4和变频器运行反馈端子C6，C4、C6分别与输入点X10E和X10F连接，用以检测变频器的工作情况，图中端子C3是与C4配对的接地端，C5是与C6配对的接地端。 

该可编程控制器通过其上的RS232接口与人机界面模块908相连接，该接口提供三个引脚268、269和270。 

可编程控制器通过RS485接口与顺槽计算机909相连，该接口提供两个引脚263和264。 

为了给整个控制系统提供电源，采实施例中采用变压器TC将AC1140V的高压电变压为AC127V的交流电，变压器TC的初级线圈回路中设有保险FU1，变压器TC的次级回路中设有保险FU2，再通过本安电源模块BUR整流、变压得到两路12V的直流电IN0和IN1，图中IN0-ib12和IN0-ib0分别为IN0路直流电的+12V和地，IN0-ib12和IN0-ib0之间和电源指示灯HL12，IN0路电源输出回路中连接有空气开关QF1，IN1-ib12和IN1-ib0分别为IN1路直流电的+12V和地，IN1路电源输出回路中连接有空气开关QF2，IN0和IN1这两路直流电分别接入直流变压模块DC/DC1和DC/DC2，得到24V的直流电，为控制系统供电。图中DC/DC1:ib24和 DC/DC1:ib0为分别表示直流变压模块DC/DC1输出端的+24V与地，DC/DC2:ib24和 DC/DC2:ib0为分别表示直流变压模块DC/DC2输出端的+24V与地。 

本方案中，数字量输入输出模块中的10输出通，即输出点Y100-Y10F均未使用，Y112输出点未使用，Y118-Y11A输出点未使用，输入点X100-X108未使用，输入点X10D未使用。 

编写程序，通过可编程控制器来控制整个采煤机的工作，其工作过程如下：首先将面板上的旋转开关旋至自动模式，此时截割电机、牵引电机顺序启动，采煤机开始正向高速采煤，如果没有经过QLS2则继续执行正向高速采煤，如果采煤机第一次经过QLS2则采煤机执行正向低速采煤。此时当采煤机第一次经过QLS1时采煤机停止，等待支架动作完成的信号。如果没有信号给出采煤机则一直保持停止状态。当采煤机收到支架的信号之后采煤机执行反向低速采煤，直到采煤机第二次经过QLS2，采煤机此时执行停止采煤。继续等待支架动作完成的信号，直到支架信号给出，此时采煤机执行正向低速采煤。直到第二次经过QLS1，此时采煤机执行反向低速采煤。直到第三次经过QLS2，此时采煤机执行反向高速运行。限位开关QLS3对应限位开关QLS2，限位开关QLS4对应限位开关QLS1，采煤机经过QLS3和QLS4所执行的动作与QLS2 和QLS1相同，在此不在重复。当然手动模式或遥控模式中，一部分控制指令由操作人员发出，经由可编程控制器来实现控制。 

Claims (6)

1. 一种用于爬底板采煤机的控制系统，其特征在于：其包括设于控制箱体内的控制部分以及落地放置在巷道内的开关柜和变频器柜，控制箱体与爬底板采煤机相分离设置，变频器柜中设有变频器，该变频器与牵引电机相连，该控制部分包括可编程控制器以及与该可编程控制器相连的数字量输入输出扩展模块、模拟量输入扩展模块和模拟量输入输出扩展模块，在采煤机的工作面上设有右端停止换向限位开关、右端减速停止换向限位开关、左端停止换向限位开关和左端减速停止换向限位开关，该可编程控制器的数字量输出端与采煤机的牵引电机、刮板电机和截割电机的控制端相连接，在牵引电机减速器输出轴上设有旋转编码器，旋转编码器的脉冲输出端与可编程控制器的输入通道相连，刮板电机中设有刮板电机低速启动接触器和刮板电机高速启动接触器，截割电机中设有截割电机启动接触器，截割电机回路中设有截割电机温敏开关，牵引电机回路中设有牵引电机温敏开关，刮板电机回路中设有刮板电机高速绕组温敏开关和刮板电机低速绕组温敏开关，该刮板电机低速启动接触器、刮板电机高速启动接触器和截割电机启动接触器的常开辅助触点作为启动反馈信号与数字量输入输出扩展模块的输入通道相连，截割电机温敏开关、牵引电机温敏开关、刮板电机高速绕组温敏开关和刮板电机低速绕组温敏开关通过隔离器件与数字量输入输出扩展模块相连，模拟量输入输出扩展模块的输出端通过隔离栅与变频器上牵引电机的速度控制端相连接，截割电机回路设有截割电机电流传感器和截割电机温度传感器，刮板电机回路设有刮板电机电流传感器和刮板电机温度传感器，牵引电机回路设有牵引电机温度传感器，变频器上设有牵引电机运行的实时转速反馈端和实时电流反馈端，变频器柜中设有本地转速电位器，本地转速电位器的两个固定端分别接于电源和地之间、其可调端串接有速度自动手动切换继电器的常闭触点和旋转开关，然后通过隔离栅连接于变频器的速度给定端，所述速度控制端串接有第二速度自动手动切换继电器的常开触点、通过隔离栅与变频器的速度给定端连接，该速度自动手动切换继电器和第二速度自动手动切换继电器连接于数字量输入输出扩展模块的输出通道上，采煤机回路中设有电压传感器，该截割电机电流传感器、刮板电机电流传感器、截割电机温度传感器、刮板电机温度传感器、牵引电机温度传感器和电压传感器的信号输出端通过隔离栅与模拟量输入扩展模块相连，变频器上的本地转速电位器输出端通过该隔离栅与模拟量输入扩展模块相连，数字量输入输出扩展模块的输出通道还与复数个指示灯、按钮相连。

2.如权利要求1所述的用于爬底板采煤机的控制系统，其特征在于：该可编程控制器是松下电工的FPG-C24R2H。

3.如权利要求1所述的用于爬底板采煤机的控制系统，其特征在于：该控制系统中还设有遥控装置，一个模式转换开关与可编程控制器的输入通道相连接，该模式转换开关是一个三工位的万能转换开关，遥控装置包括遥控发射器和遥控接收器，在遥控接收器中设有遥控变频器供电继电器、向右运动继电器、遥控加速继电器、向左运动继电器、牵引电机停止继电器、遥控变频断电继电器、遥控截割电机停止继电器、遥控截割电机启动继电器、牵引电机启动继电器、遥控急停继电器和遥控减速继电器，该遥控变频器供电继电器、遥控加速继电器、遥控变频断电继电器、遥控截割电机停止继电器、遥控截割电机启动继电器和遥控减速继电器与可编程控制器的输入通道相连，向右运动继电器、向左运动继电器、牵引电机停止继电器、牵引电机启动继电器和遥控急停继电器与数字量输入输出扩展模块的输入通道相连。

4.如权利要求1所述的用于爬底板采煤机的控制系统，其特征在于：该可编程控制器通过其上的RS232接口与人机界面模块相连接。

5.如权利要求1所述的用于爬底板采煤机的控制系统，其特征在于：可编程控制器通过RS485接口与顺槽计算机相连。

6.如权利要求1所述的用于爬底板采煤机的控制系统，其特征在于：截割电机温度传感器、刮板电机温度传感器和牵引电机温度传感器采用PT100。

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