CN2864092Y

CN2864092Y - 掘进机恒功率截割的远程控制装置

Info

Publication number: CN2864092Y
Application number: CN 200520135467
Authority: CN
Inventors: 张力涛; 李树辉; 李祥均; 岳素青
Original assignee: SHIJIAZHUANG COAL MINE MACHINERY CO Ltd
Current assignee: SHIJIAZHUANG COAL MINE MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2015-12-27

Abstract

本实用新型属于煤矿用机械远程操作装置，特别是指一种掘进机恒功率截割的远程控制装置。包括操作箱、信号隔离电路、中央控制电路、反馈电路、动作执行电路；操作箱输出模拟量和开关量信号给信号隔离电路的输入端，中央控制电路的一路输入接信号隔离电路的输出端，另一路输入接反馈电路的输出端，中央控制电路的输出接动作执行电路。本实用新型解决了现有技术对操作者要求高、操作者视线受到阻挡、安全易受到威胁；在进行截割操作时截割头的掘进速度不易掌握等问题，具有操作灵活、方便，对操作要求低；当进行恒功率截割时掘进机能够根据煤层和岩层的硬度自动调节掘进速度，比较好的保护了电机，提高了工作效率等优点。

Description

掘进机恒功率截割的远程控制装置

技术领域

本实用新型属于煤矿用机械远程操作装置，特别是指一种掘进机恒功率截割的远程控制装置。

背景技术

普通掘进机在进行截割操作时，需要操作员坐在驾驶位置，通过2个机械手柄控制掘进机的截割动作，动作主要上下左右动作和组合动作，这样需要操作者同时操作两个手柄才能产生组合动作，对操作者需要一定的技术要求；另外操作者坐在驾驶位置进行操作，这样对操作者的视线受到一定的阻挡，在有些危险的地方会对操作者安全构成一定的威胁。在进行截割操作时，对于不同的煤层和岩层由于硬度不同，操作者需要对截割头掘进速度掌握好，如果硬度太大且截割速度太快容易造成截割电机过载，而当硬度较小时而掘进速度太慢则会降低生产效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供操作者可以离开驾驶位置进行远程操作、操作手柄可以全方位的旋转、能够根据掘进机截割电机的电流值自动调节掘进速度的一种掘进机恒功率截割的远程控制装置以克服现有技术存在的不足。

本实用新型的整体结构在于：

掘进机恒功率截割的远程控制装置，它由操作箱、信号隔离电路、中央控制电路、反馈电路、动作执行电路组成；操作箱输出模拟量和开关量信号给信号隔离电路的输入端，中央控制电路共有两路输入，其中一路输入接信号隔离电路的输出端，其另一路输入接反馈电路的输出端，中央控制电路的输出接动作执行电路。

本实用新型中个电路单元的元器件组成和连接关系是：

操作箱由摇杆J1和急停按钮S1组成，摇杆由两个相同的电位器R和四个开关K组成，每个电位器R的11脚接5V电源的正极B50，电位器R的12脚接5V电源的负极B2，其滑动端10脚为模拟信号输出端，两个输出端10脚输出的模拟信号分别通过A01和A02号线接信号隔离电路的输入端；每个开关K中1脚为公共端，接电源的负极B2；其2、3脚输出的开关量信号分别通过A03、A04、A05、A06号线接信号隔离电路的输入端；急停按钮S1的两个接线端为1、2脚，分别与电源负极B2和A07号线相连，其中A07号线是开关量信号输出端，接信号隔离电路的输入端。

信号隔离电路由隔离板GB1和两个隔离栅GS1、GS2组成，两个隔离栅GS1、GS2的7、8脚分别接24V开关电源的正负极即+24V端和GND端，隔离栅GS1的3脚输入端通过A01号线接操作箱中电位器R的10脚模拟信号输出端，隔离栅GS2的3脚输入端通过A02号线接操作箱中电位器R的10脚模拟信号输出端，隔离栅GS1、GS2的4脚接模拟信号的负极B2，隔离栅GS1、GS2的5、6脚为隔离后的模拟量信号输出端，通过D01、D02、D03号线接中央控制电路的模拟信号输入端；隔离板GB1中左侧的1脚为开关量信号的公共输入端，接12V开关电源的正极B1；其左侧3、5脚输入分别通过A04、A06号线接操作箱中摇杆J1的两个开关K的开关量信号输出端2脚，左侧2、4脚输入分别通过A03、A05号线接操作箱中摇杆J1的两个开关K的开关量信号输出端3脚，隔离板GB1中左侧的6脚输入通过A07号线接操作箱中急停按钮S1的开关量信号输出端2脚，隔离板GB1中右侧的2-6脚为隔离后的开关量信号输出端，通过D04-D08号线接中央控制电路的信号输入端。

中央控制电路为PLC，其X23、X24、X27输入脚通过D01、D02、D03号线接隔离电路隔离后的模拟量信号输出端，其中X23、X24脚分别接隔离电路中两个隔离栅GS1、GS2的5脚，X27脚为模拟量信号的公共输入端，接隔离电路中两隔离栅GS1、GS2的6脚；中央控制电路中的X12、X13、X19、X20、X16脚输入端分别通过D04-D08号线接隔离电路中隔离板GB1右侧的开关量信号输出端的2-6脚，中央控制电路中的X22脚为开关量信号的公共输入端，X25脚输入通过D16号线接反馈电路中的信号输出端，X4-X6、X8-X10脚输出接动作执行电路。

动作执行电路由分别控制上下运动电磁阀EV1和控制左右运动电磁阀EV2组成，控制上下运动的电磁阀EV1的3、2、1脚分别通过D10-D12号线接中央控制电路中的X4、X6、X5脚输出，控制左右运动的电磁阀EV2的2、3、1脚分别通过D13-D15号线接中央控制电路中的X8、X10、X9脚输出。

反馈电路由电流传感器SEN1组成，电流传感器SEN1采集到的截割电机的反馈电流由M脚输出通过D16号线接到中央控制电路中的X25脚输入端，传感器的+、-脚分别接开关电源的+24V和GND端。

本实用新型所取得的技术进步在于：

本装置安装在掘进机上使用后，使掘进机的操作更为灵活，操作者可以远离操作位置进行远程操作，另外在进行圆弧截割时操作尤为方便，摇动摇杆截割头即可做相应的动作，比同时操作两个摇杆更为方便，对操作者的技术要求也很低；当进行恒功率截割时掘进机能够根据煤层和岩层的硬度自动调节掘进速度，比较好的保护了电机，提高了工作效率。

附图说明

本实用新型的附图有：

图1是本实用新型的电路框图。

图2是本实用新型的电原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

本实施例中各电路单元的元器件连接关系如前述，其中各电路单元的元器件型号是：

操作箱上的摇杆J1型号为V20-ZP+ZP，急停按钮S1型号为LA42J-11/DC48VR；信号隔离电路中的两个隔离栅GS1、GS2的型号为MK31-11EX0-LU，隔离板GB1型号为GN-2Z501；中央控制单元PLC的型号为PLVC4-0015；动作执行电路电磁阀EV1、EV2的电磁铁型号为DTES-24B，配套液压阀的型号为PSL41/300-3-41H 80/80/ZA-E1-G24 Ex；反馈电路的电流传感器SEN1型号为CHY-200AS/V0。

本实施例的整体工作原理是：

操作箱输出的开关量和模拟量信号至信号隔离电路，开关量信号通过信号隔离电路中的隔离板GB1进行隔离，达到了开关量的隔离目的；隔离栅GS1、GS2将本质安全电源供电的0～5V标准模拟量信号转化到开关电源供电的0～5V标准模拟量信号，两个信号是隔离的。因摇杆J1的电源及信号为本质安全型，煤矿安全设备需要将来自爆炸危险区的开关量信号和标准模拟量信号隔离和转换至安全区，所以需要用隔离电路中的隔离栅GS1、GS2和隔离板GB1对本质安全电源和普通开关电源进行隔离。经过信号隔离电路隔离的模拟量和开关量信号进入开关电源供电的中央控制电路进行处理，控制动作执行电路执行动作，另外中央控制电路采集截割电机的反馈电流值自动控制掘进速度进行恒功率截割。

以下对本实施例中个电路单元的工作原理做进一步详述：

操作箱中摇杆J1内部包含两组相同的电路，电位器R的10脚向任意一个方向滑动都能得到0～5V的信号，由此可以得到对应摇杆J1的动作幅度大小，摇杆J1摇动幅度越大得到电压信号越高；另外每组电路有两个开关K分别对应两个不同的方向，扳动摇杆J1手柄的同时对应方向的开关K闭合，通过此开关K即可判断摇杆J1的扳动方向，如当向上扳动摇杆J1时，连接摇杆J1的10脚的A01号线上输出对应摇杆J1幅度电压信号，同时连接3脚的A03号线输出开关信号，中央控制电路即可以根据这些信号判断摇杆J1的摇动方向和幅度大小。当急停按钮S1处于接通状态时中央控制电路处于工作状态，当急停按钮处于断开状态时中央控制电路进入锁定状态，不执行任何动作，需要重新上电才能复位。摇杆J1发出的信号分为开关量和模拟量信号，且摇杆J1的电源及信号为本质安全型，煤矿安全设备需要将来自爆炸危险区的开关量信号和标准模拟量信号隔离和转换至安全区，所以需要用隔离栅GS1、GS2和隔离板GB1对本质安全电源和普通开关电源进行隔离。

开关量信号通过隔离板GB1进行隔离，隔离板GB1内部信号进行光电隔离。输入侧为一个发光二极管，输出侧为一个感光二极管，当输入侧的开关闭合时发光二极管发光，感光二极管感光感光导通，当输入侧开关没有闭合时发光二极管不发光，感光二极管不导通，这样就达到了开关量的隔离目的。

隔离栅GS1、GS2是一个能将标准模拟量信号转换为另一个标准模拟量信号的器件，两个模拟量信号是隔离的信号，在本装置中它可以将本质安全电源的0～5V标准模拟量信号转化到开关电源的0～5V标准模拟量信号，两个信号是隔离的。

经过隔离栅GS1、GS2和隔离板GB1隔离的模拟量和开关量信号进入开关电源供电的中央处理电路进行处理，中央处理电路PLC根据摇杆J1、急停按钮S1发送的信号即可判断急停按钮S1是否按下、摇杆的摇动方向和幅度，PLC能够进行模数转换，将标准0～5V模拟量信号转换数字信息，PLC将根据摇杆的摇动位置控制两个电磁阀完成掘进机截割头的机械动作。

电磁阀EV1、EV2内部有两个线圈，1脚为线圈公共端，在1、2脚之间或1、3脚之间通电即可产生电磁力推动阀芯动作以控制阀EV1、EV2的开启量，线圈上通以不同大小的电流，阀芯即可产生对应比例的位移，两个电磁阀EV1、EV2内部共有4个线圈，可以控制执行机构的上、下、左、右四个方向的运动。中央处理电路PLC给线圈提供不同大小的电流即可控制动作执行电路的运动速度。

当掘进机进行恒功率掘进时，摇杆J1只控制执行机构的运动方向，执行机构的运动速度由反馈电路采集到掘进机实时电流值决定，反馈电路是一个电流传感器SEN1，它能将截割电机的电流转换为标准0～5V的直流电压信号，中央处理电路根据掘进机实时电流值控制截割头的掘进速度，如果截割电机的电流值超过额定电流值说明执行机构行进速度太快，就要减小电磁阀EV1、EV2控制电流，减慢掘进速度，如果电流值太小说明执行机构行进速度太慢，就要增大EV1、EV2控制电流，增加速度，这样就达到了截割电机是既不会超载运行又不会负载过轻的目的，最终使整机保持最佳的性能和最高的工作效率。

Claims

1、掘进机恒功率截割的远程控制装置，其特征在于它由操作箱、信号隔离电路、中央控制电路、反馈电路、动作执行电路组成；操作箱输出模拟量和开关量信号给信号隔离电路的输入端，中央控制电路共有两路输入，其中一路输入接信号隔离电路的输出端，其另一路输入接反馈电路的输出端，中央控制电路的输出接动作执行电路。

2、根据权利要求1所述的掘进机恒功率截割的远程控制装置，其特征在于所述的操作箱由摇杆(J1)和急停按钮(S1)组成，摇杆由两个相同的电位器(R)和四个开关(K)组成，每个电位器(R)的(11)脚接5V电源的正极(B50)，电位器(R)的(12)脚接5V电源的负极(B2)，其滑动端(10)脚为模拟信号输出端，两个输出端(10)脚输出的模拟信号分别通过(A01)和(A02)号线接信号隔离电路的输入端；每个开关(K)中(1)脚为公共端，接电源的负极(B2)；其(2)、(3)脚输出的开关量信号分别通过(A03)、(A04)、(A05)、(A06)号线接信号隔离电路的输入端；急停按钮(S1)的两个接线端为(1)、(2)脚，分别与电源负极(B2)和(A07)号线相连，其中(A07)号线是开关量信号输出端，接信号隔离电路的输入端。

3、根据权利要求1或2所述的掘进机恒功率截割的远程控制装置，其特征在于所述的信号隔离电路由隔离板(GB1)和两个隔离栅(GS1)、(GS2)组成，两个隔离栅(GS1)、(GS2)的(7)、(8)脚分别接24V开关电源的正负极即(+24V)端和(GND)端，隔离栅(GS1)的(3)脚输入端通过(A01)号线接操作箱中电位器(R)的(10)脚模拟信号输出端，隔离栅(GS2)的(3)脚输入端通过(A02)号线接操作箱中电位器(R)的(10)脚模拟信号输出端，隔离栅(GS1)、(GS2)的(4)脚接模拟信号的负极(B2)，隔离栅(GS1)、(GS2)的(5)、(6)脚为隔离后的模拟量信号输出端，通过(D01)、(D02)、(D03)号线接中央控制电路的模拟信号输入端；隔离板(GB1)中左侧的(1)脚为开关量信号的公共输入端，接12V开关电源的正极(B1)；其左侧(3)、(5)脚输入分别通过(A04)、(A06)号线接操作箱中摇杆(J1)的两个开关(K)的开关量信号输出端(2)脚，左侧(2)、(4)脚输入分别通过(A03)、(A05)号线接操作箱中摇杆(J1)的两个开关(K)的开关量信号输出端(3)脚，隔离板(GB1)中左侧的(6)脚输入通过(A07)号线接操作箱中急停按钮(S1)的开关量信号输出端(2)脚，隔离板(GB1)中右侧的(2)-(6)脚为隔离后的开关量信号输出端，通过(D04)-(D08)号线接中央控制电路的信号输入端。

4、根据权利要求3所述的掘进机恒功率截割的远程控制装置，其特征在于所述的中央控制电路为(PLC)，其(X23)、(X24)、(X27)输入脚通过(D01)、(D02)、(D03)号线接隔离电路隔离后的模拟量信号输出端，其中(X23)、(X24)脚分别接隔离电路中两个隔离栅(GS1)、(GS2)的5脚，(X27)脚为模拟量信号的公共输入端，接隔离电路中两隔离栅(GS1)、(GS2)的(6)脚；中央控制电路中的(X12)、(X13)、(X19)、(X20)、(X16)脚输入端分别通过(D04)-(D08)号线接隔离电路中隔离板(GB1)右侧的开关量信号输出端的(2)-(6)脚，中央控制电路中的(X22)脚为开关量信号的公共输入端，(X25)脚输入通过(D16)号线接反馈电路中的信号输出端，(X4)-(X6)、(X8)-(X10)脚输出接动作执行电路。

5、根据权利要求1或4所述的掘进机恒功率截割的远程控制装置，其特征在于所述的动作执行电路由分别控制上下运动电磁阀(EV1)和控制左右运动电磁阀(EV2)组成，控制上下运动的电磁阀(EV1)的(3)、(2)、(1)脚分别通过(D10)-(D12)号线接中央控制电路中的(X4)、(X6)、(X5)脚输出，控制左右运动的电磁阀(EV2)的(2)、(3)、(1)脚分别通过(D13)-(D15)号线接中央控制电路中的(X8)、(X10)、(X9)脚输出。

6、根据权利要求1或4所述的掘进机恒功率截割的远程控制装置，其特征在于所述的反馈电路由电流传感器(SEN1)组成，电流传感器(SEN1)采集到的截割电机的反馈电流由(M)脚输出通过(D16)号线接到中央控制电路中的(X25)脚输入端，传感器的+、-脚分别接开关电源的(+24V)和(GND)端。