CN220322327U - 一种基于嵌入式plc的采煤机摇臂高度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，包括嵌入式PLC控制器、上位PC机和角度检测装置，嵌入式PLC控制器包括防爆壳，防爆壳内安装有电路板，电路板上集成有STM32芯片、FPGA芯片、CAN总线接口、稳压芯片、输入接口、电源接口、开关量输入、数码管、显示屏和输出接口，FPGA芯片、CAN总线接口和输入接口均与STM32芯片相接，开关量输入与STM32芯片的输入端连接，数码管、显示屏和输出接口均与STM32芯片输出端连接。本实用新型结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在采煤机摇臂高度检测中，检测精度高，实时性好，安装简单，不易损坏磨损，使用效果好，便于推广使用。
Description
技术领域
本实用新型属于煤矿机械技术领域，具体涉及一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统。
背景技术
目前采煤机摇臂高度检测方法主要有三种：一是通过一种液压缸专用的磁致伸缩式位移传感器测量油缸伸缩距离，再换算为摇臂升降的位移；二是通过倾角传感器分别测量机身倾角和摇臂倾角，两者做差后得到摇臂倾角，再计算出采煤机升降的高度；三是采用摇杆直接连接编码器轴与摇臂，采集出摇臂摆角，再进行采煤机升降高度的计算。第一种方法传感器安装在液压系统中，易损坏磨损，维修困难；第二种方法精度不高，由于开采工作面地形不平整，传感器测量值与采煤机实际倾角误差较大；第三种方法相比第一种和第二种，解决了误差较大，易受干扰以及传感器在油缸中易磨损损坏的问题；但是，现有技术中采用编码器检测摆角时，传动机构用螺栓固定在采煤机牵引部位，安装困难，并且编码器只测量角度，无法直接得到摇臂高度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，其结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在采煤机摇臂高度检测中，检测精度高，实时性好，安装简单，不易损坏磨损，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，包括嵌入式PLC控制器和与所述嵌入式PLC控制器相接的上位PC机，所述嵌入式PLC控制器的输入端接有角度检测装置，所述嵌入式PLC控制器包括防爆壳，所述防爆壳内安装有电路板，所述电路板上集成有STM32芯片、FPGA芯片、CAN总线接口、稳压芯片、输入接口、电源接口、开关量输入、数码管、显示屏和输出接口，所述FPGA芯片、CAN总线接口和输入接口均与STM32芯片相接，所述开关量输入与STM32芯片的输入端连接，所述数码管、显示屏和输出接口均与STM32芯片输出端连接，所述电源接口连接外部电源，并与稳压芯片的输入端连接，所述稳压芯片为所述嵌入式PLC控制器中各用电单元供电。
上述的一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，所述嵌入式PLC控制器通过防爆壳安装在采煤机的机身上。
上述的一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，所述角度检测装置包括绝对值编码器、转盘、轴承座和摆杆，所述转盘一侧的轴中心连接有位于所述轴承座上的转轴，所述转轴通过联轴器与绝对值编码器连接，所述转盘另一侧边缘处设置有圆形凸块，所述摆杆的一端设置有滑槽，所述圆形凸块能够在滑槽内滑动，所述摆杆的另一端铰接有用于连接采煤机摇臂的连杆。
上述的一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，所述角度检测装置外部设置有保护壳，所述保护壳包括壳座和壳盖。
上述的一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，所述角度检测装置通过保护壳安装在采煤机的摇臂销轴中心处。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构简单，设计合理，实现方便。
2、本实用新型设计角度检测装置，通过绝对值编码器采集采煤机摇臂的角度信息，精度高；且角度检测装置通过保护壳安装在采煤机的摇臂销轴中心处，安装简单，不易损坏磨损，即使损坏也易于维修维护。
3、本实用新型设计嵌入式PLC控制器，将角度检测装置中的绝对值编码器与嵌入式PLC控制器的输入端连接，通过嵌入式PLC控制器中的FPGA芯片将绝对值编码器采集的角度信息转换为采煤机摇臂的高度信息，FPGA芯片运算速度快，满足检测的准确度和实时性；且嵌入式PLC控制器通过防爆壳安装在采煤机的机身上，安装简单，不易损坏磨损，即使损坏也易于维修维护。
4、本实用新型能够有效应用在采煤机摇臂高度检测中，检测精度高，实时性好，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在采煤机摇臂高度检测中，检测精度高，实时性好，安装简单，不易损坏磨损，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型嵌入式PLC控制器的结构示意图；
图3为本实用新型嵌入式PLC控制器的原理框图；
图4为本实用新型的安装示意图；
图5为本实用新型的角度检测装置的结构示意图；
图6为本实用新型的保护壳的结构示意图。
附图标记说明:
1—嵌入式PLC控制器； 1-1—防爆壳； 1-2—电路板；
1-3—STM32芯片； 1-4—FPGA芯片； 1-5—CAN总线接口；
1-6—稳压芯片； 1-7—输入接口； 1-8—电源接口；
1-9—开关量输入； 1-10—数码管； 1-11—显示屏；
1-12—输出接口； 2—上位PC机； 3—角度检测装置；
3-1—绝对值编码器； 3-2—转盘； 3-3—轴承座；
3-4—摆杆； 3-5—转轴； 3-6—联轴器；
3-7—圆形凸块； 3-8—滑槽； 3-9—连杆；
4—壳座； 5—壳盖。
具体实施方式
如图1～图3所示，本实用新型的基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，包括嵌入式PLC控制器1和与所述嵌入式PLC控制器1相接的上位PC机2，所述嵌入式PLC控制器1的输入端接有角度检测装置3，所述嵌入式PLC控制器1包括防爆壳1-1，所述防爆壳1-1内安装有电路板1-2，所述电路板1-2上集成有STM32芯片1-3、FPGA芯片1-4、CAN总线接口1-5、稳压芯片1-6、输入接口1-7、电源接口1-8、开关量输入1-9、数码管1-10、显示屏1-11和输出接口1-12，所述FPGA芯片1-4、CAN总线接口1-5和输入接口1-7均与STM32芯片1-3相接，所述开关量输入1-9与STM32芯片1-3的输入端连接，所述数码管1-10、显示屏1-11和输出接口1-12均与STM32芯片1-3输出端连接，所述电源接口1-8连接外部电源，并与稳压芯片1-6的输入端连接，所述稳压芯片1-6为所述嵌入式PLC控制器1中各用电单元供电。
具体实施时，角度检测装置3采集采煤机摇臂的角度信息，输入接口1-7作为嵌入式PLC控制器1的输入端，FPGA芯片1-4通过输入接口1-7采集角度信息并将角度信息转换为采煤机摇臂的高度信息，转换后的数据信息通过CAN总线进行远程通信，传输到上位PC机2，从而达到采煤机摇臂高度检测的效果。由于角度检测装置3采集的角度信息需要通过三角函数变换才能得到采煤机摇臂高度，若在STM32芯片1-3内进行运算，将占用大量硬件资源，运算速度慢，因此采用FPGA芯片1-4进行高度的求解，以满足检测的准确度和实时性。
本实施例中，如图4所示，所述嵌入式PLC控制器1通过防爆壳1-1安装在采煤机的机身上。
具体实施时，嵌入式PLC控制器1通过防爆壳1-1安装在采煤机的机身上，安装简单，不易损坏磨损，即使损坏也易于维修维护。
本实施例中，如图5所示，所述角度检测装置3包括绝对值编码器3-1、转盘3-2、轴承座3-3和摆杆3-4，所述转盘3-2一侧的轴中心连接有位于所述轴承座3-3上的转轴3-5，所述转轴3-5通过联轴器3-6与绝对值编码器3-1连接，所述转盘3-2另一侧边缘处设置有圆形凸块3-7，所述摆杆3-4的一端设置有滑槽3-8，所述圆形凸块3-7能够在滑槽3-8内滑动，所述摆杆3-4的另一端铰接有用于连接采煤机摇臂的连杆3-9。
具体实施时，绝对值编码器3-1采用PMG10-CANopen绝对值重载编码器，用来采集采煤机摇臂的角度信息，采集具体过程为：当采煤机摇臂运行时，带动连杆3-9，连杆3-9带动摆杆3-4摆动，圆形凸块3-7在摆杆3-4上的滑槽3-8内滑动，带动转盘3-2转动，通过绝对值编码器3-1采集转盘3-2转动的角度，实现对采煤机摇臂角度信息的采集。
本实施例中，如图6所示，所述角度检测装置3外部设置有保护壳，所述保护壳包括壳座4和壳盖5。
本实施例中，如图4所示，所述角度检测装置3通过保护壳安装在采煤机的摇臂销轴中心处。
具体实施时，角度检测装置3通过保护壳安装在采煤机的摇臂销轴中心处，安装简单，不易损坏磨损，即使损坏也易于维修维护。
本实用新型的工作过程及原理是：当采煤机摇臂运行时，带动连杆3-9，连杆3-9带动摆杆3-4摆动，圆形凸块3-7在摆杆3-4上的滑槽3-8内滑动，带动转盘3-2转动，绝对值编码器3-1采集转盘3-2转动的角度信息，通过嵌入式PLC控制器1中的FPGA芯片1-4将绝对值编码器3-1采集的角度信息转换为采煤机摇臂的高度信息，再通过CAN总线进行远程通信，传输到上位PC机2，实现对采煤机摇臂高度的实时检测和显示。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，其特征在于：包括嵌入式PLC控制器(1)和与所述嵌入式PLC控制器(1)相接的上位PC机(2)，所述嵌入式PLC控制器(1)的输入端接有角度检测装置(3)，所述嵌入式PLC控制器(1)包括防爆壳(1-1)，所述防爆壳(1-1)内安装有电路板(1-2)，所述电路板(1-2)上集成有STM32芯片(1-3)、FPGA芯片(1-4)、CAN总线接口(1-5)、稳压芯片(1-6)、输入接口(1-7)、电源接口(1-8)、开关量输入(1-9)、数码管(1-10)、显示屏(1-11)和输出接口(1-12)，所述FPGA芯片(1-4)和CAN总线接口(1-5)均与STM32芯片(1-3)相接，所述输入接口(1-7)与FPGA芯片(1-4)的输入端连接，所述开关量输入(1-9)与STM32芯片(1-3)的输入端连接，所述数码管(1-10)、显示屏(1-11)和输出接口(1-12)均与STM32芯片(1-3)输出端连接，所述电源接口(1-8)连接外部电源，并与稳压芯片(1-6)连接，所述稳压芯片(1-6)为所述嵌入式PLC控制器(1)中各用电单元供电。
2.按照权利要求1所述的一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，其特征在于：所述嵌入式PLC控制器(1)通过防爆壳(1-1)安装在采煤机的机身上。
3.按照权利要求1所述的一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，其特征在于：所述角度检测装置(3)包括绝对值编码器(3-1)、转盘(3-2)、轴承座(3-3)和摆杆(3-4)，所述转盘(3-2)一侧的轴中心连接有位于所述轴承座(3-3)上的转轴(3-5)，所述转轴(3-5)通过联轴器(3-6)与绝对值编码器(3-1)连接，所述转盘(3-2)另一侧边缘处设置有圆形凸块(3-7)，所述摆杆(3-4)的一端设置有滑槽(3-8)，所述圆形凸块(3-7)能够在滑槽(3-8)内滑动，所述摆杆(3-4)的另一端铰接有用于连接采煤机摇臂的连杆(3-9)。
4.按照权利要求1所述的一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，其特征在于：所述角度检测装置(3)外部设置有保护壳，所述保护壳包括壳座(4)和壳盖(5)。
5.按照权利要求4所述的一种基于嵌入式PLC的采煤机摇臂高度检测系统，其特征在于：所述角度检测装置(3)通过保护壳安装在采煤机的摇臂销轴中心处。
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