CS262726B1 - Zapojení elektrické části automatizovaného řídicího systému důlní mechanizované výztuže - Google Patents

Abstract

Účelem řešení je zvýšení bezpečnosti a spolehlivosti při řízení mechanizované výztuže v důlním prostředí s nebezpečím výbuchu.^Podstatou řešení je zagojení elektrické části automatizovaného řídicího systému důlní meohanlzované výztuže, u něhož je v každé ovládací jednotce sekce akumulátorová baterie, připojená paralelně k centrálnímu.jiskrově bezpečnému napájecímu zdroji, sloužící ke krytí zvýšeného odběru elektrické energie při manipulaci s mechanizovanou výztuží nebo/a s porubovým dopravníkem.

Description

Vynález se týká zapojení elektrické části automatizovaného řídicího systému důlní mechanizované výztuže, používané v hlubinných dolech.

Současné řídící systémy důlní mechanizované výztuže jsou řešeny jako elektrohydraulické, přičemž elektrická část zajištuje především programování činností, přenos povelů a informací z centrálního řídícího stanoviště na ovládací jednotky sekcí a mězi ovládacími jednotkami sekcí a hydraulická část, podřazená elektrické části, zajištuje ovládání výkonných silových prvků výztuže. Základním požadavkem na zapojení elektrické Části automatizovaného řídícího systému důlní mechanizované výztuže je možnost jeho provozování v důlním prostředí s nebezpečím výbuchu plynu nebo prachu. Uvedenému požadavku lze vyhovět buď umístěním centrální řídící jednotky ovládacích jednotek sekcí, případně jen jejich elektrických prvků, do nevýbušného závěry nebo zapojením elektrické Části řídícího systému tak,aky ocípovietalo požadavkům jiskrové bezpečnosti. Možná je i kombinace těchto řešení. Nevýhodou prvého řešený zejména u ovládacích jednotek sekc^ jsou velké rozměry a hmotnost nevýbušných závěrů, což znemožňuje nasazení v nízkých slojích. Další nevýhodou je velká pravděpodobnost poškození kabelů, spojujících ovládací jednotky sekcí, a v důsledku toho zvýšené nebezpečí výbuchu. Převážná část současných řídících systémů má proto elektrickou část řešenu druhým způsobem. Ovládací jednotky sekcí jsou přitom napájeny z centrálního jiskrově bezpečného zdroje, jehož výstupní výkonje omezen požadavky jiskrové bezpečnosti na 10 až 20 Protože počet ovládacích jednotek sekcí v porubu může být 100. i více, je zřejmé, že jejich příkon musí být minimální v klidovém stavu i v pracovním režimu, při manipulaci s výztuží nebo/a s porubovým dopravníkem. U jednoho ze známých řešení jsou ovládací jednotky sekcí v porubu rozděleny po úsecích, v nichž příkon ovládacích jednotek sekcí je v souladu s výkonem jiskrově bezpečného na- 2 262 726 pájecího zdroje. To však vyžaduje vložit mezi tyto úseky zařízení, které zajistí galvanické oddělení zdrojů sousedních úsekťj ' při zachování možnosti přenosu dat mezi ovládacími jednotkami sekcí sousedních úseků. Nevýhodou tohoto řešení je zvýšení počtu kabelů, vedených v porubu a snížení spolehlivosti systému. Konečně je známo řešení, u něhož jsou použity dva centrální jiskrově bezpečné napájecí zdroje, přičemž jeden zdroj napájí řídicí obvody ovládacích jednotek sekcí a druhý zdroj napájí elektrické výkonové spotřebiče, například vinutí elektromagnetů elektrohydraulických rozváděčů. Společnou nevýhodou popsaných známých řešení je, že výkon jiskrově bezpečného napájecího zdroje je plně využíván jen v relativně krátkém časovém úseku, při manipulaci s výztuží nebo/a s dopravníkem. Další společnou nevýhodou je, že při poruše centrálního napájecího zdroje nebo při porušení kabelového rozvodu mezi sekcemi lze sekci řídit jen přímo, nouzovým hydraulickým ovládáním sekce.

Uvedené nevýhody známých řešení odstraňuje zapojení elektrické části řídícího systému důlní mechanizované výztuže s adresovatelnými ovládacími jednotkami sekcí, umístěnými na sekcích mechanizované výztuže, napájenými z centrálního jiskrově bezpečného napájecího zdroje, s centrálním řídícím stanovištěm s mikropočítačem, uspořádané pro obousměrný sériový přenos dat mezi mikropočítačem a ovládacími jednotkami sekcí a vybavené zobrazovačem stavu řízeného zařízení, upravené pro prostředí s nebezpečím výbuchu plynů podle vynálezu. Podstatou vynálezu je, , že paralelně k centrálnímu jiskrově bezpečnému napájecímu zdroji je v každé ovládací jednotce sekce připojena přes blok oddělovacích diod, zdroj konstantního proudu a oddělovací jednosměrný prvek akumulátorová baterie, k výstupu zdroje konstantního proudu je přes první řízený spínač připojen i blok automatizovaného řízení sekce, přičemž druhý řídící vstup prvního řízeného spínače je připojen na první výstup bloku ručního řízení sekce, jehož první vstup je zapojen mezi oddělovací jednosměrný prvek a akumulátorovou baterii, k níž je přes druhý řízený spínač a první řízený spínač připojen spínací blok. Blok ručního řízení sekce v vnitřní ovládací jednotce sekce je spojen jednak první řídicí sběrnicí e blokem ručního řízení sekce v předcházející ovládací jednotce sekce, jednak druhou řídící sběrnicí je spojen s blokem ručního řízení sekce v následující ovládací

- 3 262 726 jednotce sekce. Všechny bloky automatizovaného řízení sekce jsou navzájem spojeny hlavní sběrnicí, kterou jsou dále spojeny s centrálním řídicím stanovištěm.

Zapojení podle vynálezu se projevuje novým a vyšším účinkem, zejména umožňuje optimální využití výkonu centrálního jiskrově bezpečného napájecího zdroje a umožňuje ovládání ze sousední sekce i při výpadku centrálního napájení ovládacích jednotek sekcí.

Tím významně zvyšuje bezpečnost práce v důlním provozu. Další výhodou je, že postačuje jediný centrální jiskrově bezpečný napájecí zdroj, není třeba použít zvláštní zařízení ke galvanickému oddělení skupin ovládacích jednotek, napájených ze samostatných zdrojů. Podstatně se zjednoduší i kabelový rozvoj a sníží se tak i zranitelnost systému.

Příklad zapojení podle vynálezu je zjednodušeně znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 je blokové schéma zapojení, na obr. 2 pak ve zvětšení blokové schéma ovládací jednotky sekce, fcde jsou znázorněny i spotřebiče, které však nejsou součástí ovládací jednotky.

Úplný automatizovaný elektrohydraulický systém pro řízení důlní mechanizované výztuže sestává z ovládacích jednotek 0^ až sekcí, z nichž každá je umístěna na jedné sekci mechanizované Z výztuže, je kabelem spojena jednak s příslušným elektrohydraulickým blokem, který není znázorněn, v němž jsou uloženy elektromagnetické ventily a ovládače, řídicí přívod a odvod pracovního média ke spotřebičům - obvykle přímočarým hydromotorům. Ovládacích jednotek sekcí může být až 256. V dalším je jako označena vnitřní ovládací jednotka sekce, která není ani první, ani poslední ovládací jednotkou sekce. Součástí systému jsou dále sběrnice 10, 11, 12 a 21 , sloužící pro přenos dat, centrální řídicí stanovíš tě 22 s programovatelným mikropočítačem a centrální jiskrově bezpeč ný napájecí zdroj 23. Každá ovládací jednotka 0^ až 0_z sekce je vytvořena z akumulátorové baterie J_, která je k~centrálnímu jiskrově bezpečnému zdroji 23 připojena paralelně přes blok 2 oddělovacích diod, programovatelný zdroj £ konstantního proudu a oddělovací jednosměrný prvek £. K výstupu zdroje 3, konstantního proudu je přes první řízený spínač 6, jehož první řídící vstup 61 je zapojen mezi blok 2 oddělovacích diod a zdroj 3. konstantního proudu, připojen i blok % automatizovaného řízení sekce. Druhý řídicí vstup 62

- 4 262 726 prvního řízeného spínače 6 je připojen k prvnímu výstupu 71 bloku 2 ručního řízení sekce, jehož první vstup 72 je zapojen mezi jednosměrný oddělovací prvek 4 a akumulátorovou baterii 2? k níž je přes druhý řízený spínač 8 a první řízený spínač 6 připojen spínací blok 2· Blok 2 ručního řízení sekce v vnitřní ovládací jednotce 0_m sekce je spojen jednak první sběrnicí 10 s blokem 2 ručního řTzení sekce v předcházející ovládací jednotce 0_m_₁ sekce, jednak druhou řídící sběrnicí 11 je spojen s blokem 2 ručního řízení sekce v následující ovládací jednotce 0 ₊₁ sekce.

Všechny bloky 2 automatizovaného řízení sekce jsou spojeny navzájem hlavní sběrnicí 12, která je spojena s centrálním řídícím stanovištěm 22.

Druhý řízený spínač 8 je s výhodou vytvořen z tranzistoru·13, jehož emitor 131 je zapojen mezi oddělovací jednosměrný prvek 2 a akumulátorovou baterii 2, kolektor 132 je spojen se spínacím blokem £ a báze 133 je připojena přes řídící obvod 14 k prvnímu řízenému spínači 6. Druhý řídící vstup 142 řídícího obvodu 14 je spojen s výstupem 73 bloku % ručního řízení sekce, jeho třetí řídicí vstup 143 je připojen k výstupu 51 bloku 2 automatizovaného řízení sekce a první řídicí vstup 141 je připojen k výstupu zdroje iž referenčního napětí. Zdroj 15 referenčního napětí je jedním vývodem zapojen mezi blok 2 oddělovacích diod a zdroj J konstantního proudu a druhým vývodem je zapojen mezi řídící obvod 14 á prv ní řízený spínač 6. Spínací blok 2 spotřebičů je s výhodou tvořen alespoň jedním obvodem 16 proudového omezení, který je pres druhý řízený spínač 8 spojen s akumulátorovou baterií 2 ^a dále alespoň s jedním spotřebičem 17a až 17k, například vinutím neznázorněného elektromagnetického, ventilu, který je spojen s prvním řízeným spínačem 6 přes třetí řízený spínač 18a až 18k, jehož jeden řídící vstup je spojen s příslušným řídicím výstupem 74a až 74k bloku 2 ručního řízení sekce a jehož další řídící vstup je spojen s příslušným řídícím výstupem 52a až 52k bloku % automatizovaného řízení sekce. První řídicí vstup 161 obvodu 16 proudového omezení je spojen s výstupem monostabilního klopného obvodu 1 9, jehož první napájecí přívod 191 je zapojen mezi akumulátorovou baterii 2 a oddělovací jednosměrný prvek 4, ^a druhý napájecí přívod 192 je s akumulátorovou baterií 2 spojen přes první řízený spínač 6. Spouštěcí vstup 193 je spojen s výstupem 81 druhého řízeného spí262 726 nače 8, k němuž je připojen i zobrazovač 20 provozních stavů, jehož vstup 201 je třetí sběrnicí 21 spojen s blokem £ automatizovaného řízení sekce. Zobrazovač 20 je též připojen k prvnímu řízenému spínači 6. Je výhodné řídicí vstup 31 zdroje 2 konstantního proudu připojit k výstupu 56 bloku % automatizovaného řízení sekce.

Pro přivedení napájecího napětí z centrálního jiskrově bezpečného napájecího zdroje 23 na ovládací jednotky Oj až 0_z sekcí pracuje zapojení takto:

Přes blok oddělovacích diod 2, programovatelný zdroj 2 konstantního proudu a oddělovací jednosměrný prvek 4 je nabíjena akumulátorová baterie J.. Napájecí napětí přivedené na první řídící vstup 61 prvního řízeného spínače 6 způsobí jeho sepnutý a tím připojení bloku 2 automatizovaného řízení sekce na výstup programovatelného zdroje 2 konstantního proudu, takže celkový proud dodávaný zdrojem

2. konstantního proudu se samočinně rozdělí na ěást potřebnou pro napájení bloku £ automatizovaného řízení sekce - tato hodnota je závislá na jejím okamžitém provozním stavu - a na zbývající Část, která je využita pro nabíjení akumulátorové baterie J.. Automatizované elektrohydraulické ovládání sekce se uskutečňuje působením bloku £ automatizovaného řízení sekce na spínací blok £, přičemž blok 2 automatizovaného řízení sekce současně zprostředkovává přenos řídicích signálů a dat mezi ovládací jednotkou Oj až 0₂ sekce a centrálním řídicím stanovištěm 22 pomocí hlavní sběrnice* 12.

V případě potřeby lze provést ruční elektrohydraulické ovládání dané sekce ze sousední sekce tak, že z bloku 2 ručního řízení sekce na vnitřní ovládací jednotce 0_m sekce se přivedou první řídicí sběrnicí 10 řídicí signály na spínací blok 2 ^v předcházející ovládací jednotce 0m<_j sekce nebo se přivedou řídicí signály druhou ří dici sběrnicí 11 na spínací blok 2 v následující ovládací jednotce °m+1 ^se^^ce· Při automatizovaném i ručním elektrohydraulickém ovládáni sekce je pro sepnutí spotřebičů 17a až 17k nezbytnou podmínkou kromě sepnutí příslušných třetích řízených spínačů 18a až 18k také sepnutí prvního spínače 6 a druhého řízeného spínače 8. Je-li na ovládací jednotky 0^ až 0z sekcí přivedeno napájecí napětí z centrálního jiskrově”bezpečného napájecího zdroje 2^, sepne první řízený spínač 6 po přivedení napájecího napětí na první řídicí vstup 61. Není-li přivedeno napájecí napětí, lze uvést první ř,íze- 6 262 726 ný spínač 6 do sepnutého stavu při ručním elektrohydraulickém ovládání ze sousední sekce signálem přivedeným na jeho druhý řídící vstup 62 z prvního výstupu 71 bloku 2 ručního řízení sekce, která obdržela příslušný povel po první řídící sběrnici 10 nebo druhé řídící sběrnici 11 ze sousední ovládací jednotky sekce, z níž se provádí ruční ovládání. Druhý řízený spínač 8 je spínán řídícími signály přiváděnými při automatizovaném elektrohydraulickém ovládání sekce z výstupu 51 bloku 2 automatizovaného řízení sekce na třetí vstup 143 řídícího obvodu 14 a z výstupu zdroje 15 referenčního napětí na první řídící vstup 141 řídícího obvodu 1 4, který zajištuje rozp^nuťí prvního spínacího tranzistoru 13 tehdy, klesne-li napětí akumulátorové baterie χ pod definovanou hodnotu, určenou signálem na výstupu zdroje 15 referenčního napětí. Při ručním elektrohydraulickém ovládání ze sousední sekce je druhý řízený spínač 8 spínán řídícím signálem, přiváděným na druhý řídící vstup 142 řídícího obvodu z třetího výstupu 73 bloku 2 ručního řízení sekce, která obdržela příslušný povel první řídicí sběrnicí 10 nebo druhou řídící sběrnici 11 ^ze sousední ovládací jednotky sekce, z níž se provádí ruční ovládání. Při ručním elektrohydraulickém ovládání nezávisí sepnutí spínacího tranzistoru 13 na hodnotě signálu přivedeného na první vstup 141 řídícího bbvodu 14 z výstupu zdroje 15 refe-w renčního napětí. Je-li sepnut první řízený spínač 6 a dojde-li poté k sepnutí druhého řízeného spínače Sak sepnutí spínacího tranzistoru 13, na kolektoru 132 napětí akumulátorové baterie X zmenšené o úbytek napětí na spínacím tranzistoru 13. Toto napětí je přivedeno jako logický signál na vstup 193 monostabilního klopného obvodu 19 a současně jako napájecí napětí přes obvod 16 proudového omezení na spotřebiče 17a až 17k například vinutí * elektromagnetů ventilů pro řízení pracovních funkcí sekce mechanizované výztuže. Sepnutí spotřebičů 17a až 17k závisí na stavu třetích řízených spínačů 18a až 18k, jejichž stav určují řídící signály na jejich řídících vstupech, přiváděné z výstupů 22a až 22k bloku -2 automatizovaného řízení sekce při automatizovaném elektrohydraulickém ovládání a přiváděné z výstupů 74a až 24* při ručním elektrohydraulickém ovládání ze sousední sekce. Logický signál na vstupu 191 monostabilního klopného obvodu 1 9 způsobí s časovým zpožděním změnu signálu na řídícím-vstupu 161

262 726 obvodu 16 proudového omezení, která způsobí omezení proudu protékajícího sepnutým spotřebičem na hodnotu postačující pro udržení spotřebiče, například elektrohydraulického ventilu v sepnu tém stavu. Obvod 16 proudového omezení je společný pro všechny spotřebiče, jejichž současné sepnutí je algoritmem řízení vylou čeno. Po sepnutí druhého řízeného spínače 8 je napájen rovněž zobrazovač 20 provozních stavů, řízený na svém vstupu 201 signá ly bloku automatizovaného řízení sekce 2» přenášené třetí řídící sběrnicí 21 . Výstup 56 bloku 2 automatizovaného řízení sekce určuje signálem na řídícím vstupu 31 programovatelného' zdroje 2 konstantního proudu hodnotu proudu na jeho výstupu. Zapojení je kromě řízení důlní mechanizované výztuže využitelné i v jiných automatizovaných řídících systémech v hornictví i v dalších odvětvích průmyslu.

Claims (4)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU 282 72Í

1. Zapojení elektrické části automatizovaného řídicího systému důlní mechanizované výztuže s adresovatelnými ovládacími jednotkami sekcí, umístěnými na sekcích mechanizované výztuže napájenými z centrálního jiskrově bezpečného napájecího zdroje a s centrálním řídicím stanovištěm s mikropočítačem, uspořádané pro obousměrný sériový přenos dat 'mezi mikropočítačem a ovládacími jednotkami sekcí a vybavené zobrazovačem stavu řízeného zařízení, upravené pro prostředí s nebezpečím výbuchu, vyznačené tím, že paralelně k centrálnímu jiskrově bezpečnému napájecímu zdroji je v každé ovládací jednotce /0₁, °2 θζ^ ^sekce Připojena přes blok /2/ oddělovacích diod, zdroj /3/ konstantního proudu a oddělovací jednosměrný prvek /4/ akumulátorová baterie /1/, k výstupu zdroje /3/ konstantního proudu je přes první řízený spínač /6/, jehož první řídící vstup /61/ je napojen mezi blok /2/ oddělovacích diod /4/ a zdroj /3/ konstantního proudu připojen i blok /5/ automatizovaného řízení sekce, přičemž druhý řídící vstup /62/ prvního řízeného spínače /6/ je připojen na první výstup /71/ bloku /7/ ručního řízení sekce, jehož první vstup /72/ je zapojen mezi oddělovací jednosměrný prvek /4/ a akumulátorovou baterii /1/, k níž je přes druhý řízený spínač /8/ a první řízený spínač /6/ připojen spínací blok /9/, dále blok /7/ ručního řízení sekce v vnitřní ovládací jednotce /0_m/ sekce je spojen jednak první řídicí sběrnicí /10/ s blokem /7/ ručního řízení sekce v předcházející ovládací jednotce sekce, jednak druhou řídicí sběrnicí /11/ je spojen s blokem /7/ ručního řízení sekce v následující owládací jednotce /0_m+l/ sekce a všechny bloky /5/ automatizovaného řízení sekce jsou navzájem spojeny hlavní sběrnicí /12/, kterou jsou dále spojeny s centrálním řídicím stanovištěm /22/.

2. Zapojení elektrické části automatizovaného řídicího systému důlní mechanizované výztuže podle bodu 1, vyznačené tím, že řízený spínač /8/ je tvořen spínacím tranzistorem /13/,jehož emitor /131/ je zapojen mezi oddělovací jednosměrný prvek /4/ a akumulátorovou baterii /1/, kolektor /132/ je spojen se spí nacím blokem /9/ a báze /133/ je připojena přes řídicí obvod

- 9 262 726 /14/ na první řízený spínač /6/, přičemž druhý řídicí vstup /142/ řídicího obvodu /14/ je spojen s výstupem /73/ bloku /7/ ručního řízení sekce, jeho třetí řídící vstup /143/ je připojen k výstupu /51/, bloku /5/ automatizovaného řízení sekce a řídicí vstup /141/ je připojen k výstupu zdroje /15/ referenčního napětí, který je jedním vývodem zapojen mezi blok /2/ oddělovacích diod a zdroj /3/ konstantního proudu a druhým vývodem zapojen mezi řídicí obvod /14/ a první řízený spínač /6/.

3. Zapojení elektrické části automatizovaného řídicího systému důlní mechanizované výztuže podle bodu 1 nebo 2, vyznačené tím, že spínací blok /9/ spotřebičů je tvořen alespoň jedním obvodem /16/ proudového omezení, který je spojen přes druhý řízený spínač /8/ s akumulátorovou baterií /1/ a dále alespoň s jedním spotřebičem /17a až 17k/, který je spojen s prvním řízeným spínačem /6/ přes třetí řízený spínač /18a až 18k/, jehož jeden řídící vstup je spojen s příslušným řídicím výstupem /74a až 74k/ bloku /7/ ručního řízení sekce a jehož další řídicí vstup je spojen s příslušným řídicím výstupem /52a až 52k/ bléku /5/ automatizovaného řízení sekce, přičemž první řídicí vstup /161/ obvodu /16/ proudového omezení je spojen s výstupem monostabilního klopného obvodu /19/, jehož první napájecí přívod /191/ je zapojen mezi akumulátorovou baterii /1/ a oddělovací jednosměrný prvek /4/ a druhý napájecí přívod /192/ je s akumulátorovou baterií /1/ spojen přes první řízený spínač /6/ a jehož spouštěcí vstup /193/ je spojen s výstupem /81/ druhého řízeného spínače /8/, k němuž je připojen i zobrazovač /20/ provozních stavů, jehož vstup /201/ je třetí sběrnicí /21/ spojen s blokem /5/ automatizovaného řízení sekce a zobrazovač /20/ je též připojen k prvému řízenému spínači /6/.

4. Zapojení elektrické části automatizovaného řídicího systému důlní mechanizované výztuže podle bodů 1, 2 nebo vyznačené tím, že řídicí vstup /31/ zdroje /3/ konstantního proudu je připojen k výstupu /56/ bloku /5/ automatizovaného řízení sekce.