DE102016209054A1

DE102016209054A1 - Steuern einer Ausgabe eines Abbausystems

Info

Publication number: DE102016209054A1
Application number: DE102016209054.2A
Authority: DE
Inventors: Gareth Rimmington
Original assignee: Joy MM Delaware Inc
Current assignee: Joy Global Underground Mining LLC
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2016-12-01
Also published as: CN106194178B; RU2019143123A; US10138728B2; RU2712812C2; CN112196530B; AU2016203363A1; GB201609107D0; CN106194178A; US20160348503A1; GB2541266A; US9810065B2; PL237724B1; RU2019143123A3; CN112196530A; PL417320A1; US20180030830A1; RU2016120849A3; RU2016120849A; GB2541266B; CN205990911U

Abstract

Steuern der Ausgabe eines Abbausystems. Die Steuerung umfasst Empfangen, an einem Prozessor, eines ersten Signals, das mit einer Position der Schrämmaschine assoziiert ist, Bestimmen, mit Hilfe des Prozessors, der Position der Schrämmaschine auf der Basis des ersten Signals, Empfangen, an dem Prozessor, eines zweiten Signals, das mit der Belastung einer Fördereinrichtung assoziiert ist, und Bestimmen, mit Hilfe des Prozessors, der Belastung der Fördereinrichtung auf der Basis des zweiten Signals. Das Verfahren umfasst weiterhin das Bestimmen, mit Hilfe des Prozessors, einer Ausgabe des Abbausystems auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung und das Steuern einer Geschwindigkeit der Schrämmaschine auf der Basis der Ausgabe aus dem Abbausystem.

Description

HINTERGRUND
Diese Erfindung bezieht sich auf die Steuerung eines Strebabbausystems. Das Strebabbausystem umfasst eine Strebbau-Schrämmaschine und eine Fördereinrichtung, wie etwa einen Armored Face Conveyor (”AFC”) oder einen Beam Stage Loader (”BSL”).
Strebabbausysteme für Untertagebau umfassen beispielsweise eine Schrämmaschine, um ein abgebautes Material (wie etwa Kohle) von einer Abbaufront zu entfernen, und eine Fördereinrichtung, wie etwa einen AFC oder einen BSL, um das abgebaute Material von einem Bereich, in dem das Material abgebaut wird, zu einem Bereich für die Verarbeitung (z. B. Zerkleinerung, Lagerung, etc.) zu transportieren. Die Schrämmaschine wird von einem oder mehreren Antriebsmechanismen (z. B. Motoren) angetrieben, um deren Position entlang der Abbaufront zu ändern und das abgebaute Material von der Abbaufront zu entfernen. AFCs umfassen beispielsweise ein erstes Kettenrad und ein zweites Kettenrad, um die herum eine Kette vorgesehen ist. Die Kette wird von einem oder mehreren Antriebsmechanismen (z. B. einem Kopfstreckenmotor, einem Fußstreckenmotor, etc.) angetrieben, wobei die Bewegung der Kette um die Kettenräder bewirkt, dass die Fördereinrichtung das abgebaute Material transportiert.
Wenn sich eine Schrämmaschine entlang des AFC bewegt und Material von einer Abbaufront entfernt wird, besteht die Möglichkeit, dass der AFC in einem Zustand nicht voller Belastung arbeitet. Wenn sich beispielsweise eine relativ geringe Menge von abgebautem Material auf dem AFC befindet (d. h. verglichen mit einer maximalen Belastung des AFC), kann das Abbausystem verfügbare Kapazität haben. Wenn bei Feststellen, dass das Abbausystem nicht mit voller Kapazität arbeitet, das Leistungsvermögen des Abbausystems vergrößert wird, kann das Abbausystem die verfügbare Kapazität aufnehmen und mehr Material aus der Grube fördern. Das Leistungsvermögen der Grube kann vergrößert werden, in dem beispielsweise die Geschwindigkeit der Schrämmaschine und/oder die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung erhöht wird. Wenn das Abbausystem über voller Kapazität arbeitet, kann in ähnlicher Weise das Leistungsvermögen des Abbausystem verringert werden, um eine Beschädigung an dem Abbausystem zu vermeiden.
Diese Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Steuereinheit, um eine Geschwindigkeit einer Schrämmaschine und/oder einer Fördereinrichtung eines Strebabbausystem zu steuern, um die Ausgabe des Abbausystems zu regulieren. Die Steuereinheit empfängt Signale, die sich auf eine Position der Schrämmaschine und/oder eine Belastung der Fördereinrichtung beziehen, und bestimmt eine Ausgabe des Abbausystems. Die Steuereinheit kann die Geschwindigkeit der Schrämmaschine und/oder der Fördereinrichtung auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems abändern oder einstellen (d. h. erhöhen oder verringern), um die Produktivität des Abbausystems zu verbessern. Beispielsweise bewirkt die Erhöhung der Geschwindigkeit der Schrämmaschine, dass mehr abgebautes Material von der Abbaufront entfernt wird, und eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung bewirkt, dass das abgebaute Material schneller zu dem Bereich für die Verarbeitung transportiert wird.
In einer Ausführungsform gibt die Erfindung ein Abbausystem an. Das Abbausystem umfasst eine Schrämmaschine, eine Fördereinrichtung, einen ersten Antriebsmechanismus, der mit der Schrämmaschine verbunden ist, einen ersten Sensor, einen zweiten Sensor und eine Steuereinheit. Der erste Antriebsmechanismus kann betätigt werden, um die Schrämmaschine anzutreiben. Der erste Sensor kann betätigt werden, um ein erstes Signal zu erzeugen, das sich auf eine Position der Schrämmaschine bezieht. Der zweite Sensor kann betätigt werden, um ein zweites Signal zu erzeugen, das sich auf eine Belastung der Fördereinrichtung bezieht. Die Steuereinheit kann betätigt werden, um das erste Signal von dem ersten Sensor zu empfangen, die Position der Schrämmaschine auf der Basis des ersten Signals zu bestimmen, das zweite Signal von dem zweiten Sensor zu empfangen und die Belastung der Fördereinrichtung auf der Basis des zweiten Signals zu bestimmen. Die Steuereinheit kann weiterhin betätigt werden, um eine Ausgabe des Abbausystems auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung zu bestimmen und eine Geschwindigkeit der Schrämmaschine auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems zu steuern.
In einer weiteren Ausführungsform gibt die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Ausgabe eines Abbausystems an. Das Verfahren umfasst das Empfangen eines ersten Signals, das mit einer Position der Schrämmaschine assoziiert ist, an einem Prozessor, das Bestimmen der Position der Schrämmaschine auf der Basis des ersten Signals mit Hilfe des Prozessors, das Empfangen eines zweiten Signals, das mit einer Belastung einer Fördereinrichtung assoziiert ist, an dem Prozessor und das Bestimmen der Belastung der Fördereinrichtung mit Hilfe des Prozessors auf der Basis des zweiten Signals. Das Verfahren umfasst weiterhin des Bestimmen einer Ausgabe des Abbausystems mit Hilfe des Prozessors auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung und das Steuern einer Geschwindigkeit der Schrämmaschine auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems.
In einer weiteren Ausführungsform gibt die Erfindung ein Abbausystem an. Das Abbausystem umfasst eine Schrämmaschine, eine Fördereinrichtung, einen ersten Antriebsmechanismus, der mit der Fördereinrichtung verbunden ist, einen ersten Sensor, einen zweiten Sensor und eine Steuereinheit. Der erste Antriebsmechanismus kann betätigt werden, um die Fördereinrichtung anzutreiben. Der erste Sensor kann betätigt werden, um ein erstes Signal zu erzeugen, das sich auf eine Position der Schrämmaschine bezieht. Der zweite Sensor kann betätigt werden, um ein zweites Signal zu erzeugen, das sich auf die Belastung der Fördereinrichtung bezieht. Die Steuereinheit kann betrieben werden, um das erste Signal von dem ersten Sensor zu empfangen, die Position der Schrämmaschine auf der Basis eines ersten Signals zu bestimmen, das zweite Signal von dem zweiten Sensor zu empfangen, und die Belastung der Fördereinrichtung auf der Basis des zweiten Signals zu bestimmen. Die Steuereinheit kann weiterhin betätigt werden, um eine Ausgabe des Abbausystems auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung zu bestimmen und eine Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems zu steuern.
In einer weiteren Ausführungsform gibt die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Ausgabe eines Abbausystems an. Das Verfahren umfasst das Empfangen eines ersten Signals, das mit einer Position einer Schrämmaschine assoziiert ist, an einem Prozessor, das Bestimmen der Position der Schrämmaschine auf der Basis des ersten Signals mit Hilfe des Prozessors, das Empfangen eines zweiten Signals, das mit einer Belastung der Fördereinrichtung assoziiert ist, an dem Prozessor und das Bestimmen der Belastung der Fördereinrichtung mit Hilfe des Prozessors. Das Verfahren umfasst weiterhin das Bestimmen einer Ausgabe des Abbausystems auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung mit Hilfe des Prozessors und das Steuern einer Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems.
Bevor beliebige Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben werden, versteht es sich, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details der Konfiguration und der Anordnung von Bestandteilen beschränkt ist, wie es in der folgenden Beschreibung erläutert oder in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist. Die Erfindung eignet sich für andere Ausführungsformen und dazu, auf unterschiedliche Art und Weise ausgeführt oder in die Praxis umgesetzt zu werden. Zudem versteht es sich, dass die Ausdrucksweise und die Terminologie, die hier verwendet werden, dem Zweck der Beschreibung dienen und nicht als einschränkend betrachtet werden sollten. Die Verwendung von ”enthaltend”, ”umfassend” oder ”haben” sowie Variationen derselben hier verstehen sich hier so, dass sie Gegenstände, die im Folgenden aufgeführt sind, sowie Äquivalente derselben wie auch zusätzliche Gegenstände umfassen. Solange es nicht anders festgelegt oder anderweitig beschränkt ist, werden die Begriffe ”angebracht”, ”verbunden”, ”gehalten” und ”gekoppelt” sowie Variationen derselben breit gefasst verwendet und umfassen sowohl direkte als auch indirekte Anbringungen, Verbindungen, Halterungen und Kopplungen.
Darüber hinaus versteht es sich, dass Ausführungsformen der Erfindung Hardware, Software und elektronische Bauteile sowie Module umfassen können, die zu Zwecken der Erläuterung so dargestellt und beschrieben sein können, als ob die Mehrheit der Bauteile lediglich in Hardware ausgeführt wäre. Der gewöhnliche Fachmann wird auf der Basis dieser detaillierten Beschreibung jedoch erkennen, dass bei wenigstens einer Ausführungsform die auf Elektronik basierenden Aspekte der Erfindung in Software implementiert sein können (z. B. auf einem nicht transitorischen, von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ein können), die von einer oder mehreren Verarbeitungseinheiten, wie etwa einem Mikroprozessor und/oder applikationsspezifischen integrierten Schaltkreisen (”ASICs”) ausführbar ist. Somit wird darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von hardware- und softwarebasierten Vorrichtungen wie auch eine Vielzahl unterschiedlicher Konstruktionsbauteile verwendet werden können, um die Erfindung auszuführen. Beispielsweise können ”Server” und ”Rechnervorrichtungen”, die in der Beschreibung erläutert sind, eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten, ein oder mehrere von einem Computer lesbare Medienmodule, ein oder mehrere Eingangs-/Ausgangsschnittstellen und unterschiedliche Verbindungen (z. B. einen Systembus) umfassen, der die Komponenten verbindet.
Andere Aspekte der Erfindung werden anhand der detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht eines Strebabbausystems.
2 ist eine Perspektivansicht einer Strebbau-Schrämmaschine, die mit dem Abbausystem aus 1 assoziiert ist.
3 ist eine Perspektivansicht eines Abschnittes einer Fördereinrichtung, die mit dem Abbausystem aus 1 assoziiert ist.
4 zeigt eine Steuereinheit für das Abbausystem aus 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Position der Schrämmaschine aus 2 und einer Menge abgebauten Materials zeigt, das auf die Fördereinrichtung aus 3 geladen wird.
6 ist ein Diagramm, das eine Art und Weise zeigt, in der sich die Spannung entlang der Länge der Fördereinrichtung aus 3 ändert.
7 ist ein Vorgang für die Optimierung des Abbausystems aus 1.
8 ist ein weiterer Vorgang für die Optimierung des Abbausystems aus 1.
9 ist ein weiterer Vorgang für die Optimierung des Abbausystems aus 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Erfindung, die hier beschrieben ist, bezieht sich auf die Steuerung eines Strebabbausystems. Das Strebabbausystem umfasst beispielsweise Strebbau-Schrämmaschinen, eine Fördereinrichtung, wie etwa einen Armored Face Conveyor (”AFC”) oder Beam Stage Loaders (”BSL”), und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit kann betätigt werden, um ein oder mehrere Signale zu empfangen, die sich auf eine Eigenschaft des Strebabbausystems (wie etwa eine Position der Schrämmaschine, eine Belastung der Fördereinrichtung, etc.) beziehen, und eine Ausgabe des Abbausystems auf der Basis der Eigenschaften zu bestimmen. Die Steuereinheit kann weiterhin betätigt werden, um die Geschwindigkeit der Schrämmaschine und/oder die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems zu steuern. Die Geschwindigkeit der Schrämmaschine und/oder der Fördereinrichtung können eingestellt oder abgeändert werden, um die Produktivität des Abbausystems zu erhöhen, ohne die Fördereinrichtung zu überlasten oder die Schrämmaschine zu überlasten. Zu Zwecken der Beschreibung wird die Erfindung hier im Wesentlichen in Bezug auf Fördereinrichtungen beschrieben.
1 zeigt ein Strebabbausystem 100. Das Abbausystem 100 umfasst eine Abführfördereinrichtung 105, die sich von einer Abbaufront 110 erstreckt. Zwei Fördereinrichtungen 115 und 120 erstrecken sich entlang der Abbaufront 110. Strebbau-Schrämmaschinen 125 sind an den Fördereinrichtungen 115 und 120 derart angebracht, dass sie sich in einer seitlichen Richtung im wesentlichen parallel zu der Abbaufront 110 bewegen. Die Fördereinrichtungen 115 und 120 umfassen ein Antriebsende, das einen Abführabschnitt 130 bildet, der benachbart der Abführfördereinrichtung 105 angeordnet ist. Die Abführfördereinrichtung 105 umfasst einen Brecher 135 für die Verringerung der Größe des abgebauten Materials für weitere Verarbeitung und Lagerung. Fördereinrichtungs-Verschiebevorrichtungen 140 können betätigt werden, um die Fördereinrichtungen 115 und 120 hin zu der Abbaufront 110 zu bewegen. In einigen Ausführungsformen wird das Strebabbausystem 100 bei einem Untertageabbauvorgang verwendet und umfasst weiterhin eine Vielzahl angetriebener Grubenstempel (nicht gezeigt).
Wie in 2 gezeigt, umfasst jede Strebbau-Schrämmaschine 125 einen im wesentlichen rechteckigen Körper 200 und zwei Tragarme 205, von denen jeder eine Schneidkopfanordnung 210 trägt. Die Arme 205 sind schwenkbar mit gegenüberliegenden Enden des Körpers 200 verbunden und werden mit Stellantrieben 215 geschwenkt, die die Arme 205 mit dem Körper 200 koppeln. Jeder Arm 205 trägt einen Schneidkopfmotor 220, der betätigt werden kann, um die Schneidkopfanordnung 210 drehend anzutreiben. Die Schneidkopfanordnung 210 ist im wesentlichen zylindrisch und umfasst eine Schneidfläche 225 zum Abtragen von Material von der Abbaufront 110, wenn sich die Strebbau-Schrämmaschine 125 im wesentlichen parallel zu der Abbaufront 110 bewegt, und eine zweite Schneidfläche 230, die durch eine Stirnfläche der Schneidkopfanordnung 210 definiert ist, um Material von der Abbaufront 110 abzutragen, wenn sich die Strebbau-Schrämmaschine 125 im wesentlichen normal zu der Abbaufront 110 bewegt. Die erste Schneidfläche 225 kann im wesentlichen zylindrisch sein, und die zweite Schneidfläche 230 kann im wesentlichen kreisförmig, ringförmig, konisch oder kegelstumpfartig sein, unter anderem abhängig von der Art des Materials, das die Schneidflächen 225, 230 schneiden sollen. Sowohl die erste als auch die zweite Schneidfläche 225, 230 können mit einer Vielzahl von Schneidzähnen 235 unterschiedlicher Konfigurationen versehen sein, um Material an der Abbaufront 110 abzutragen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Zähne 235 sowohl an den ersten als auch den zweiten Schneidflächen 225, 230 angebracht.
Die Strebbau-Schrämmaschine 125 umfasst zudem zwei innenliegende Stützfüße 240 und zwei außenliegende Stützfüße 245 (wobei lediglich einer der außenliegenden Stützfüße in 2 sichtbar ist). Die innenliegenden und die außenliegenden Stützfüße 240, 245 sind dazu eingerichtet oder betätigbar, an den Fördereinrichtungen 115, 120 derart angebracht zu werden, dass sich die Strebbau-Schrämmaschine 125 seitlich entlang der Fördereinrichtungen 115, 120 von dem Abführabschnitt 130 zu dem Rücklaufende der Fördereinrichtungen 115, 120 und wieder zurück bewegen kann. Die Strebbau-Schrämmaschine 125 wird von einem Antriebsmechanismus (wie etwa einem Motor mit änderbarer Drehzahl) entlang der Fördereinrichtungen 115, 120 angetrieben.
3 zeigt einen Teil einer Strebbau-Fördereinrichtung 300, ähnlich den Fördereinrichtungen 115, 120 aus 1. Die Fördereinrichtung 300 umfasst ein Rücklaufende 305, ein Förderelement oder eine Förderkette 310, die sich zwischen dem Rücklaufende 305 und dem Abführabschnitt 130 (siehe 1) bewegt, und eine Sensoranordnung 315 in der Nähe des Rücklaufendes 305. Die Kette 310 wird von einem Antriebsmechanismus, wie etwa einem Motor variabler Drehzahl angetrieben, der mit dem Abführabschnitt 130 assoziiert ist. Das Rücklaufende 305 umfasst einen Rahmen 320, eine Kettenrad- oder Aufnahmewelle 325, die an dem Rahmen 320 angebracht ist, und wenigstens einen Hydraulikzylinder (nicht gezeigt). Der Rahmen 320 bewegt sich in Bezug auf den Abführabschnitt 130 auf der Basis von Ausfahren und Zurückziehen des Hydraulikzylinders. Die Kette 310 verläuft um die Aufnahmewelle 325, um sich in einer Endlosschleife zwischen dem Abführabschnitt 130 und dem Rücklaufende 305 zu bewegen. Die Kette 310 umfasst eine Vielzahl von Laufelementen 330, die an der Kette 310 angebracht und in einem ersten Abstand in einer Bewegungsrichtung 335 der Kette 310 angebracht sind.
4 zeigt eine Steuereinheit 400, die mit dem Abbausystem 100 assoziiert ist. Die Steuereinheit 400 ist mit einer Vielfalt zusätzlicher Module oder Komponenten, wie etwa einem Benutzerschnittstellenmodul 405, einer oder mehreren Anzeigeeinrichtungen 410, einem Stromversorgungsmodul 415, einem oder mehreren Sensoren 420, einem Schrämmaschinen-Parametermodul 425, einem Fördereinrichtungs-Parametermodul 430, einem Datenspeicher oder einer Datenbank 435, einem ersten Antriebsmechanismus und Antrieb 440 (der beispielsweise mit einer oder mehreren Schrämmaschinen 125 assoziiert ist) und einem zweiten Antriebsmechanismus und Antrieb 445 (der beispielsweise mit einer oder mehreren Fördereinrichtungen 300 assoziiert ist) verbunden oder gekoppelt. In einigen Ausführungsformen umfassen der erste Antriebsmechanismus und Antrieb 440 einen ersten Motor und einen ersten Motorantrieb, und der zweite Antriebsmechanismus und Antrieb 445 umfassen einen zweiten Motor und einen zweiten Motorantrieb. In einigen Ausführungsformen umfassen ein erster Motor und ein erster Motorantrieb 440 und der zweite Motor sowie der zweite Motorantrieb 445 jeweils Schaltwerkanordnungen. Ausführungsformen der Erfindung, die hier beschrieben sind, sind in Bezug auf die Antriebsmechanismen und Antriebe beschrieben, die Motoren und Motorantriebe sind.
Der eine oder die mehreren Sensoren 420 sind beispielsweise Sensoren, die dazu eingerichtet oder betätigbar sind, eine Eigenschaft der Schrämmaschine 125 (wie etwa eine Schrämmaschinenposition, eine Schrämmaschinengeschwindigkeit und dergleichen) zu messen oder zu erfassen, Sensoren, die dazu eingerichtet oder betätigbar sind, eine Eigenschaft der Fördereinrichtung 300 (z. B. eine Kettenposition, eine Kettengeschwindigkeit, eine Kettenspannung und dergleichen) zu messen oder zu erfassen, Leistungswandler innerhalb des Strebabbausystems 100, die dazu eingerichtet und betätigbar sind, eine elektrische Eigenschaft (z. B. Strom, Spannung, Leistungsfaktor, Drehmoment, Geschwindigkeit, Eingangsleistung, Ausgangsleistung, etc.) zu messen oder zu erfassen, und Kraftmessdosen oder Sensoren (z. B. Spannungssensoren, Messfühler, etc.), die betätigt werden können, um ein Signal zu erzeugen, das sich auf eine Belastung der Fördereinrichtung, etc. bezieht. In einigen Ausführungsformen umfasst die Fördereinrichtung eine Vielzahl von Belastungssensoranordnungen an unterschiedlichen Orten an der Fördereinrichtung für die Erzeugung einer Vielzahl von Signalen, die sich auf die Belastung der Fördereinrichtung beziehen. Die Belastung der Fördereinrichtung kann anschließend auf der Basis einer Summe oder eines Durchschnitts der Messungen aus den Belastungssensoranordnungen bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen gleichen die Sensoranordnungen jenen, die in dem US-Patent No. 8.931.628 mit dem Titel ”AUTOMATED FACE CONVEYOR CHAIN TENSION LOAD SENSOR IN CHAIN TENSION PLATE” offenbart sind, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme enthalten ist. In anderen Ausführungsformen gleichen die Sensoranordnungen jenen, die in dem US-Patent No. 8.636.140 mit dem Titel ”CHAIN TENSION SENSOR” offenbart sind, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme enthalten ist.
Die Steuereinheit 400 umfasst Kombinationen aus Hardware und Software, die in Funktion unter anderem eine Ausgabe des Abbausystems 100 bestimmen, den Betrieb des Abbausystems 100 steuern, die eine oder die mehreren Anzeigeeinrichtungen 410 (z. B. eine Flüssigkristallanzeige [”LCD”]) aktivieren und den Betrieb des Abbausystems 100 überwachen und dergleichen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Steuereinheit 400 eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Komponenten, die Strom, eine Betriebssteuerung und Schutz für die Bauteile und Module innerhalb der Steuereinheit 400 und/oder dem Abbausystem 100 bereitstellen. Die Steuereinheit 400 umfasst beispielsweise unter anderem eine Verarbeitungseinheit 450 (z. B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller oder eine weitere geeignete programmierbare Vorrichtung), einen Speicher 455, Eingabeeinheiten 460 und Ausgabeeinheiten 465. Die Verarbeitungseinheit 450 umfasst unter anderem eine Steuereinheit 470, eine arithmetische Logikeinheit (”ALU”) 475 und eine Vielzahl von Registern 480 (die als eine Gruppe von Registern in 4 gezeigt sind) und ist mit Hilfe einer bekannten Computerarchitektur, wie etwa einer modifizierten Harvard-Architektur, einer Von-Neumann-Architektur und dergleichen implementiert. Die Verarbeitungseinheit 450, der Speicher 455, die Eingabeeinheiten 460 und die Ausgabeeinheiten 465 wie auch die unterschiedlichen Module, die mit der Steuereinheit 400 verbunden sind, sind durch einen oder mehrere Steuer- und/oder Datenbusse (z. B. einen gemeinsamen Bus 485) verbunden. Die Steuer- und/oder Datenbusse sind allgemein in 4 zu Veranschaulichungszwecken dargestellt. Die Verwendung eines oder mehrerer Steuer- und/oder Datenbusse für die Verbindung zwischen und die Kommunikation unter den unterschiedlichen Modulen und Komponenten wird einem Fachmann angesichts der hier beschriebenen Erfindung verständlich sein. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 400 zum Teil oder vollständig auf einem Halbleiterchip ausgeführt, ist ein feldprogrammierbares Gate-Array (”FPGA”), ein applikationsspezifischer integrierter Schaltkreis (”ASIC”) und dergleichen.
Der Speicher 455 umfasst beispielsweise einen Programmspeicherbereich und einen Datenspeicherbereich. Der Programmspeicherbereich und der Datenspeicherbereich können Kombinationen unterschiedlicher Arten von Speichern, wie etwa einen Festspeicher (”ROM”), einen Direktzugriffsspeicher (”RAM”) (z. B. einen dynamischen RAM [”DRAM”], einen synchronen DRAM [”SDRAM”], etc.), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festspeicher (”EEPROM”), einen Flash-Speicher, eine Festplatte, eine SD-Karte oder andere geeignete magnetische, optische, physikalische oder elektronische Speichervorrichtungen oder Datenstrukturen umfassen. Die Verarbeitungseinheit 450 ist mit dem Speicher 455 verbunden und führt Softwareanweisungen aus, die in der Lage sind, in einem RAM des Speichers 455 (z. B. während der Ausführung), einem ROM des Speichers 455 (z. B. auf eine im wesentlichen permanenten Basis) oder auf einem anderen nicht transitorischen, von einem Computer lesbaren Medium, wie etwa einem anderen Speicher oder Diskette, gespeichert zu werden. Die Software, die in der Ausführung des Abbausystems 100 enthalten ist, kann in dem Speicher 445 der Steuereinheit 400 gespeichert sein. Die Software umfasst beispielsweise Firmware, eine oder mehrere Applikationen, Programmdaten, Filter, Regeln, ein oder mehrere Programmmodule sowie andere ausführbare Anweisungen. Die Steuereinheit 400 ist dazu eingerichtet oder betätigbar, aus dem Speicher unter anderem Anweisungen, die sich auf Steuervorgänge und Verfahren beziehen, die hier beschrieben sind, abzurufen und auszuführen. Bei anderen Konstruktionen umfasst die Steuereinheit 400 zusätzliche, weniger oder andere Bauteile.
Das Schrämmaschinen-Parametermodul 425 ist mit einer oder mehreren Schrämmaschinen 25 verbunden oder assoziiert, die von dem ersten Antriebsmechanismus und dem Antrieb 440 angetrieben werden. Das Schrämmaschinen-Parametermodul 425 ist dazu eingerichtet oder betätigbar, Signale, die mit einem oder mehreren Parametern (z. B. der Schrämmaschinenposition, der Schrämmaschinengeschwindigkeit, der Motordrehzahl, dem Motorstrom, der Motorspannung, der Eingangsleistung, etc.) assoziiert sind, von der einen oder den mehreren Schrämmaschinen 125 zu empfangen. In einigen Ausführungsformen erzeugt das Schrämmaschinen-Parametermodul 425 Signale, die sich auf die Schrämmaschinenparameter beziehen. In anderen Ausführungsformen umfasst das Schrämmaschinen-Parametermodul 425 einen oder mehrere Sensoren 420 oder ist mit diesen verbunden und empfängt Signale von dem einen oder den mehreren Sensoren 420, die sich auf die Schrämmaschinenparameter beziehen.
Das Fördereinrichtungs-Parametermodul 430 ist mit einer oder mehreren Fördereinrichtungen 300 verbunden, die von dem zweiten Antriebsmechanismus und dem Antrieb 445 angetrieben werden. Das Fördereinrichtungs-Parametermodul 430 ist dazu eingerichtet oder betätigbar, Signale zu empfangen, die mit einem oder mehreren Parametern der Fördereinrichtung assoziiert sind (wie etwa die Belastung oder Ladekapazität der Fördereinrichtung, die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung, die Motordrehzahl, der Motorstrom, die Motorspannung, die Eingangsleistung, etc.). In einigen Ausführungsformen erzeugt das Fördereinrichtungs-Parametermodul 430 Signale, die sich auf die Fördereinrichtungsparameter beziehen. In anderen Ausführungsformen umfasst das Fördereinrichtungs-Parametermodul 430 einen oder mehrere Sensoren 420 oder ist mit diesen verbunden und empfängt Signale von dem einen oder den mehreren Sensoren 420, die sich auf die Fördereinrichtungsparameter beziehen.
Die Motoren 440, 445 werden mit Steuersignalen gesteuert, die von der Steuereinheit 400 oder einer weiteren zugehörigen Steuereinheit empfangen werden. Die Motoren 440, 445 sind zudem mit Untersetzungsgetrieben verbunden, um die Drehzahl der Motoren 440, 445 auf eine Drehzahl zu reduzieren, die sich für die Schrämmaschine 125 und die Fördereirichtung eignet. Bei einigen Ausführungen ist die Steuereinheit 400 dazu eingerichtet oder betätigbar, die Motoren 440, 445 und das Abbausystem 100 autonom mit Hilfe der Sensoren 420 sowie einem oder mehreren gespeicherten Programmen oder Modulen zu steuern. Bei anderen Anwendungen ist die Steuereinheit 400 dazu eingerichtet oder betätigbar, die Motoren 440, 445 und das Abbausystem 100 auf der Basis einer Kombination manueller Eingaben und automatischer Steuerungen zu steuern.
Das Benutzerschnittstellenmodul 405 wird verwendet, um die Schrämmaschine 125, die Fördereinrichtung 300 und/oder das Abbausystem 100 zu steuern oder zu überwachen. Beispielsweise ist das Benutzerschnittstellenmodul 405 wirkungsmäßig mit der Steuereinheit 400 gekoppelt, um die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125, die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 300, die Drehzahl der Motoren 440, 445 und dergleichen zu steuern. Das Benutzerschnittstellenmodul 405 kann eine Kombination aus digitalen und analogen Eingabe- oder Ausgabevorrichtungen umfassen, die erforderlich sind, um einen gewünschten Grad einer Steuerung und Überwachung für das Abbausystem 100 zu erzielen. Beispielsweise kann das Benutzerschnittstellenmodul 405 eine Anzeigeeinrichtung und Eingabevorrichtungen, wie etwa eine Tastbildschirmanzeige, einen oder mehrere Knöpfe, Wählscheiben, Schalter, Taster und dergleichen umfassen. Die Anzeigeeinrichtung ist beispielsweise eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung (”LCD”), eine Leuchtdioden-(”LED”-)Anzeigeeinrichtung, eine organische LED-(”OLED”-)Anzeigeeinrichtung, eine elektrolumineszente Anzeigeeinrichtung (”ELD”), eine Oberflächenleitungs-Elektronenemitter-Anzeigeeinrichtung (”SED”), eine Feldemissionsanzeigeeinrichtung (”FED”), eine Dünnfilmtransistor-(”TFT”-)LCD und dergleichen. Bei anderen Konstruktionen ist die Anzeigeeinrichtung eine Super-Aktivmatrix OLED-(”AMOLED”-)Anzeigeeinrichtung. Das Benutzerschnittstellenmodul 405 kann zudem dazu eingerichtet oder betätigbar sein, Zustände oder Daten, die mit dem Abbausystem 100 assoziiert sind, in Echtzeit oder im wesentlichen in Echtzeit anzuzeigen. Das Benutzerschnittstellenmodul 405 ist beispielsweise dazu eingerichtet oder betätigbar, gemessene Eigenschaften des Abbausystems 100 (wie etwa der Schrämmaschine 125, der Fördereinrichtung 300 und dergleichen), den Status des Abbausystems 100, Fehlerzustände (z. B. durchhängende Kette, Kette ohne Spannung und dergleichen), eine Menge abgebauten Materials auf der Fördereinrichtung 300 und dergleichen anzuzeigen. In einigen Ausführungen wird das Benutzerschnittstellenmodul 405 in Verbindung mit der einen oder den mehreren Anzeigeeinrichtungen 410 (z. B. LEDs) gesteuert, um visuelle Anzeigen des Status' oder der Bedingungen des Abbausystems 100 bereitzustellen.
Wenngleich in 4 eine einzige Steuereinheit dargestellt ist, kann bei anderen Konstruktionen die Steuereinheit 400 in eine Vielzahl von Steuereinheiten getrennt sein. Die Steuereinheit 400 kann beispielsweise in eine konsolidierte Steuereinheit (”CCU”), eine programmierbare Steuereinheit (”PCU”) und dergleichen getrennt sein. Die CCU kann sich in einer explosionssicheren Umhüllung befinden und sorgt für eine Steuerung des gesamten Fördersystems. Die PCU ist ein intrinsisch sicheres System, das mit der CCU eine Schnittstelle bilden kann, um unter anderem den Betrieb der Fördereinrichtung zu stoppen, zu unterbrechen und auszulösen und dergleichen.
Wie zuvor erwähnt wurde, ist bei einigen Ausführungsformen die Steuereinheit 400 dazu eingerichtet oder betätigbar, die Geschwindigkeit der einen oder der mehreren Schrämmaschinen 125 basierend darauf zu steuern, ob das Abbausystem 100 vollständig (wie etwa beinahe zu 100%) verwendet wird. Die Steuereinheit 400 ist zudem dazu eingerichtet oder betätigbar, Signale von dem einen oder den mehreren Sensoren 420 zu empfangen, die mit den Motoren 440, 445, der Schrämmaschine 125, der Fördereinrichtung oder anderen Bauteilen des Abbausystems 100 assoziiert sind. Die Signale aus den Sensoren 420 beziehen sich beispielsweise auf eine Position der Schrämmaschine 125, eine Belastung der Fördereinrichtung 300 und dergleichen. Die Steuereinheit 400 verarbeitet und analysiert anschließend die Signale, um eine Ausgabe des Abbausystems 100 zu bestimmen. Die Ausgabe des Abbausystems ist ein Maß der Produktivität des Strebabbausystems 10 und kann in Einheiten von Tonnen (d. h. von abgebautem Material) je Zeiteinheit (z. B. Minuten, Stunden und dergleichen) gemessen werden. Die Ausgabe des Abbausystems hängt unter anderem von einer Menge des abgebauten Materials, das an der Abbaufront 110 durch die Schrämmaschinen 125 abgetragen wird, der Menge des abgebauten Materials, das auf die Fördereinrichtung 300 geladen wird, und einer Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 ab. Bei einigen Ausführungsformen bestimmt die Steuereinheit 400, ob die Ausgabe des Abbausystems 100 optimiert wird, indem sie die Ausgabe des Abbausystems mit einem vorbestimmten Schwellenwert, wie etwa einer maximalen Ausgabe vergleicht, die für das Abbausystem 100 möglich ist. Der vorbestimmte Schwellenwert liegt beispielsweise zwischen 90% und 100% der maximalen (sicheren) Ausgabe des Abbausystems 100 (z. B. eine Ausgabe, die die Fördereinrichtung 300 nicht überlasten wird oder die Schrämmaschinen 125 nicht überbeansprucht). Die Steuereinheit 400 steuert anschließend die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 auf der Basis des Vergleiches der Ausgabe mit dem Schwellenwert. In einigen Ausführungsformen steuert die Steuereinheit 400 die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 auf der Basis einer Funktion, die sich auf die Ausgabe des Abbausystems 100 bezieht. Bei anderen Ausführungsformen steuert die Steuereinheit 400 die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 auf der Basis eines Wertes in einer Suchtabelle, die sich auf die Ausgabe des Abbausystems 100 bezieht. Die Geschwindigkeit der Schrämmaschine kann eine Geschwindigkeit sein, mit der die Schrämmaschine entlang der Fördereirichtung 300 bewegt wird, und/oder eine Geschwindigkeit, mit der die Schneidkopfanordnungen 210 gedreht werden.
Zusätzlich oder alternativ ist die Steuereinheit 400 dazu eingerichtet oder betätigbar, die Geschwindigkeit der einen oder der mehreren Fördereinrichtungen 300 basieren darauf zu steuern, ob das Abbausystem 100 vollständig (wie etwa beinahe zu 100%) belastet ist. Die Steuereinheit 400 ist weiterhin dazu eingerichtet oder betätigbar, Signale von dem einen oder den mehreren Sensoren 420 zu empfangen, die mit den Motoren 440, 445, der Schrämmaschine 125, der Fördereinrichtung 300 oder anderen Komponenten des Abbausystems 100 assoziiert sind. Die Signale aus den Sensoren 420 beziehen sich beispielsweise auf eine Position der Schrämmaschine 125, eine Belastung der Fördereinrichtung 300 und dergleichen. Die Steuereinrichtung 400 verarbeitet und analysiert anschließend die Signale, um die Ausgabe des Abbausystems 100 zu bestimmen. Die Ausgabe des Abbausystems 100 ist ein Maß der Produktivität des Abbausystems 100 und kann in Einheiten von Tonnen (d. h. abgebautem Material) pro Zeiteinheit (z. B. Minuten, Stunden, etc.) gemessen werden. Die Ausgabe des Abbausystems hängt unter anderem von einer Menge des abgebauten Materials, das an der Abbaufront 110 von der Schrämmaschine 125 abgetragen wird, der Menge des abgebauten Materials, das auf die Fördereinrichtung 300 geladen wird, und der Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 ab. Bei einigen Ausführungsformen bestimmt die Steuereinheit 400, ob die Ausgabe des Abbausystems 100 optimiert ist, indem sie die Ausgabe des Abbausystems mit einem vorbestimmten Schwellenwert, wie etwa einer maximalen Ausgabe, vergleicht, die für das Abbausystem 100 möglich ist. Der vorbestimmte Schwellenwert liegt beispielsweise zwischen 90% und 100% der maximalen (sicheren) Ausgabe des Abbausystems 100 (wie etwa einer Ausgabe, die die Fördereinrichtung 300 nicht überlastet oder die Schrämmaschinen 125 überbeansprucht). Die Steuereinheit 400 steuert anschließend die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 300 auf der Basis des Vergleichs der Ausgabe mit dem Schwellenwert. Bei einigen Ausführungsformen steuert die Steuereinheit 400 die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 300 auf der Basis einer Funktion, die sich auf die Ausgabe des Abbausystems 100 bezieht. Bei anderen Ausführungsformen steuert die Steuereinheit 400 die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 300 auf der Basis eines Wertes in einer Suchtabelle, die sich auf die Ausgabe des Abbausystems 100 bezieht.
Die Ausgabe des Abbausystems 100 ist ein Maß der Produktivität des Abbausystems 100. Während des Betriebs ist die Ausgabe des Abbausystems 100 vorzugsweise so dicht an der maximal möglichen Ausgabe für das Abbausystem 100 auf der Basis des abgebauten Materials, der Abbaubedingungen und dergleichen. Die Ausgabe des Abbausystems 100 zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt kann als ein Prozentsatz (%) einer maximalen Ausgabe des Abbausystems 100 ausgedrückt werden. Als solches ist das Strebabbausystem am produktivsten und am besten, wenn die Ausgabe des Abbausystems 100 etwa 100% der maximalen Ausgabe (z. B. zwischen 90% und 100%) beträgt. Sofern die Ausgabe des Abbausystems geringer als die maximale Ausgabe ist, stellt (z. B. erhöht) die Steuereinheit die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 und/oder der Fördereinrichtung, um die Ausgabe des Abbausystems 100 zu erhöhen.
Die Ausgabe des Abbausystems 100 wird auf der Basis der Position der Schrämmaschine 125 und/oder der Belastung (wie etwa des abgebauten Materials, der Stromverbrauchs, etc.) der Fördereinrichtung 300 bestimmt. 5 und 6 zeigen die Beziehung zwischen der Position der Schrämmaschine 125 und einer Menge abgebauten Materials auf der Fördereinrichtung 300 und der Spannung in der Förderkette 310 (die sich auf die Belastung der Fördereinrichtung, den Stromverbrauch und dergleichen bezieht). Insbesondere ist 5 ein Diagramm 600, das eine Beziehung zwischen der Position der Schrämmaschine 125 und der Menge des abgebauten Materials zeigt, das auf die Fördereinrichtung 300 geladen ist (d. h. in Tonnen pro Meter [”t/m”]), und ist mit der Zeit (d. h. Minuten) entlang einer x-Achse eines Koordinatensystems dargestellt. Die Position der Schrämmaschine 125 ist in Bezug auf einen Prozentsatz (%) der Abbaufront 110 (d. h. zwischen einer Kopfstrecke und einer Fußstrecke der Abbaufront 110) dargestellt. Wenn sich die Schrämmaschine 125 beispielsweise an einem extrem weit entfernten Ende eines Abbausystems 100 (wie etwa der Fußstrecke) befindet, ist der Prozentsatz der Position der Schrämmaschine 100% (d. h. in Bezug auf den vollen Bewegungsumfang der Schrämmaschine 125 entlang der Abbaufront 110). Nähert sich die Position der Schrämmaschine 125 der 100%-Position, nimmt die Menge des abgebauten Materials, das auf die Fördereinrichtung 300 geladen wird, in Bezug auf die Position der Schrämmaschine 125 ebenfalls zu. Daher bezieht sich die Ausgabe des Abbausystems 100 auf die Position der Schrämmaschine 125 entlang der Abbaufront 110, wobei die Position der Schrämmaschine verwendet werden kann, um die Ausgabe des Abbausystems 100 zu bestimmen und/oder vorherzusagen.
In ähnlicher Weise ist 6 ein Diagramm 700 der Spannungen (d. h. in Tonnen) an unterschiedlichen Orten der Kette 310 in Bezug auf die Zeit. Das Diagramm 700 umfasst beispielsweise die obere Kopfstreckenspannung, die obere Fußstreckenspannung, die untere Kopfstreckenspannung und die untere Fußstreckenspannung. Die Spannungen sind in Tonnen angegeben und beziehen sich ebenfalls auf die Position der Schrämmaschine 125 und der Belastung der Fördereinrichtung 300 (z. B. die Menge des abgebauten Materials, das auf die Fördereinrichtung 300 geladen ist). Im Vergleich zu 5 nimmt, wenn die Menge des abgebauten Materials, das auf die Fördereinrichtung 300 geladen wird, zunimmt, die Spannung in der Kette 310 zu. Wenn die Position der Schrämmaschine 125 zunimmt, nimmt in ähnlicher Weise die Spannung in der Kette 310 zu. Bei einigen Ausführungsformen werden die gesamte Spannung in der Kette 310, die durchschnittliche Spannung in der Kette 310 und/oder die Spannung in der Kette 310 an einer speziellen Stelle verwendet, um die Belastung der Fördereinrichtung 300 zu bestimmen. Bei anderen Ausführungsformen werden die gesamte Spannung in der Kette 310, die durchschnittliche Spannung in der Kette 310 und/oder die Spannung in der Kette 310 an einer spezielle Stelle als repräsentativ für die Belastung der Fördereinrichtung betrachtet. Die Belastung der Fördereinrichtung 300 und/oder die Position der Schrämmaschine 125 können somit verwendet werden, um die Ausgabe des Abbausystems 100 zu bestimmen.
Die Vorgänge 800, 900 und 1000 sind mit der Bestimmung der Ausgabe des Abbausystems 100 und dem Steuern der Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 und/oder der Fördereirichtung 300 auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems assoziiert und werden hier im Bezug darauf beschrieben. Unterschiedliche Schritte, die hier in Bezug auf die Vorgänge 800, 900 und 1000 beschrieben sind, können gleichzeitig, parallel oder in einer Reihenfolge ausgeführt werden, die sich von der dargestellten seriellen Art und Weise der Ausführung unterscheidet. Die Vorgänge 800, 900 und 1000 können zudem mit weniger Schritten ausgeführt werden, als sie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt sind. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 400 betätigt werden, um den Vorgang 800, 900 und 1000 gleichzeitig oder tandemartig mit anderen Vorgängen auszuführen.
7 zeigt einen Vorgang zum Steuern des Abbausystems 100. Bei Schritt 805 empfängt die Steuereinheit 400 ein erstes Signal, das sich auf die Position der Schrämmaschine 125 bezieht. Die Steuereinheit 400 ist dazu eingerichtet oder betätigbar, einen Wert für die Position der Schrämmaschine 125 beispielsweise als einen Prozentsatz (%) einer Position entlang der Abbaufront 110 zu bestimmen oder zu berechnen (Schritt 810). Bei Schritt 815 empfängt die Steuereinheit 400 ein zweites Signal, das sich auf die Belastung der Fördereinrichtung 300 bezieht. Die Steuereinheit 400 ist dazu eingerichtet oder betätigbar, einen Wert für die Belastung der Fördereinrichtung 300, wie etwa ein Einheiten von Tonnen pro Meter zu bestimmen oder zu berechnen (Schritt 820).
Bei Schritt 825 bestimmt oder berechnet die Steuereinheit 400 eine Ausgabe des Abbausystems 100 auf der Basis der Eigenschaften, die bei Schritt 810 (d. h. die Position der Schrämmaschine 125) und bei Schritt 820 (d. h. die Belastung der Fördereinrichtung 300) bestimmt werden. Die Ausgabe der Abbausystems 100 kann berechnet werden, indem beispielsweise bestimmt wird, wie viele Tonnen abgebauten Materials die Schrämmaschine 125 während einer seitlichen Bewegung entlang der Abbaufront 110 abträgt, wie viele Tonnen des abgebauten Materials die Fördereinrichtung 300 zu dem Abführabschnitt 130 in eine Zeiteinheit (z. B. Minuten, Stunden, etc.) bewegt und dergleichen. Bei Schritt 830 analysiert die Steuereinheit 400 die Ausgabe des Abbausystems 100. Bei einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet oder betätigbar, die Ausgabe des Abbausystems mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen. Der vorbestimmte Schwellenwert ist beispielsweise die maximale Ausgabe des Abbausystems 100. Wie es oben erläutert wurde, kann die Ausgabe des Abbausystems 100 als ein Prozentsatz (%) der maximalen Ausgabe des Abbausystems 100 beschrieben werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit 400 die Ausgabe des Abbausystems 100 mit Hilfe einer Funktion und/oder einer Suchtabelle analysieren, die sich auf die Ausgabe des Abbausystems 100 (z. B. ist die vorliegende Ausgabe des Abbausystems eine Eingabe für eine Funktion oder eine Suchtabelle, wobei die Funktion oder die Suchtabelle erforderliche Steuersignale oder Parameter erzeugen) bezieht. Auf der Basis der Analyse der Ausgabe des Abbausystems 100 ist die Steuereinheit 400 dazu eingerichtet oder betätigbar, die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 (Schritt 835) und die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 300 (Schritt 840) zu steuern. Beispielsweise kann die Steuereinheit 400 die Drehzahl des Motors 440, der die Schrämmaschine 125 antreibt, erhöhen, um die Menge des abgebauten Materials zu erhöhen, das an der Abbaufront 110 abgetragen wird. Die Steuereinheit 400 kann zudem die Drehzahl des Motors 445, der die Fördereinrichtung 300 antreibt, erhöhen, um die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 300 und die Menge des abgebauten Materials zu erhöhen, das an der Abbaufront 110 abgetragen wird. Der Vorgang 800 kann kontinuierlich während des Betriebs des Abbausystems 100 ausgeführt werden, um konstant die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 und der Fördereinrichtung 300 einzurichten, um die Produktivität des Abbausystems 100 zu maximieren. Bei einigen Ausführungsformen ist die Ausgabe des Abbausystems 100 nicht festgelegt, wobei die Position der Schrämmaschine 125 und die Belastung der Fördereinrichtung 300 verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 und der Fördereinrichtung direkt zu steuern.
8 zeigt einen Vorgang 900 zum Steuern des Abbausystems 100. bei Schritt 905 empfängt die Steuereinheit 400 ein erstes Signal, das sich auf eine Position der Schrämmaschine 125 bezieht. Die Steuereinheit 400 ist dazu eingerichtet oder betätigbar, einen Wert für die Position der Schrämmaschine 125 beispielsweise als einen Prozentsatz (%) der Position entlang der Abbaufront 110 zu bestimmen oder zu berechnen (Schritt 910). Bei Schritt 915 empfängt die Steuereinheit 400 ein zweites Signal, das sich auf eine Belastung der Fördereinrichtung 300 bezieht. Die Steuereinheit 400 ist dazu eingerichtet und betätigbar, einen Wert für die Belastung der Fördereinrichtung 300 beispielsweise in Einheiten von Tonnen pro Meter zu bestimmen oder zu berechnen (Schritt 920).
Bei Schritt 925 bestimmt oder berechnet die Steuereinheit 400 eine Ausgabe des Abbausystems 100 auf der Basis der Eigenschaften, die bei Schritt 910 (d. h. die Position der Schrämmaschine 125) und Schritt 920 (d. h. die Belastung der Fördereinheit 300) bestimmt wurden. Die Ausgabe des Abbausystems 100 kann beispielsweise berechnet werden, indem bestimmt wird, wie viele Tonnen des abgebauten Materials die Schrämmaschine 125 während einer seitlichen Bewegung entlang der Abbaufront 110 abträgt, wie viele Tonnen abgebauten Materials die Fördereinrichtung 300 zu dem Abführabschnitt 130 in einer Zeiteinheit (z. B. Minuten, Stunden, etc.) bewegt, und dergleichen. Bei Schritt 930 analysiert die Steuereinheit 400 die Ausgabe des Abbausystems 100. Bei einer Ausführungsform ist die Steuereinheit 400 dazu eingerichtet oder betätigbar, die Ausgabe der Abbausystems mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen. Der vorbestimmte Schwellenwert ist beispielsweise die maximale Ausgabe des Abbausystems 100. Wie es oben erläutert wurde, kann die Ausgabe des Abbausystems 100 als ein Prozentsatz (%) der maximalen Ausgabe des Abbausystems 100 bezeichnet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit 400 die Ausgabe des Abbausystems 100 mit Hilfe einer Funktion und/oder einer Suchtabelle analysieren, die sich auf die Ausgabe des Abbausystems 100 bezieht (beispielsweise wird die vorliegende Ausgabe des Abbausystems in eine Funktion oder eine Suchtabelle eingegeben, wobei Funktion oder die Suchtabelle notwendige Steuersignale oder Parameter erzeugt). Auf der Basis der Analyse der Ausgabe des Abbausystems 100 ist die Steuereinheit 400 dazu eingerichtet oder betätigbar, die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 zu steuern (Schritt 935). Die Steuereinheit 400 kann beispielsweise die Drehzahl des Motors 400 erhöhen, der die Schrämmaschine 125 antreibt, um die Menge des abgebauten Materials zu erhöhen, das an der Abbaufront 110 abgetragen wird. Der Vorgang 900 kann kontinuierlich während des Betriebs des Abbausystems 100 ausgeführt werden, um die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 und der Fördereinrichtung 300 konstant einzustellen oder abzuändern, um die Produktivität des Abbausystems 100 zu maximieren. In einigen Ausführungsformen wird die Ausgabe des Abbausystems 100 nicht bestimmt, wobei die Position der Schrämmaschine 125 und die Belastung der Fördereinrichtung 300 verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 und der Fördereinrichtung 300 direkt zu steuern.
9 zeigt einen Vorgang 1000 zum Steuern des Abbausystems 100. Bei Schritt 1005 empfängt die Steuereinheit 400 ein erstes Signal, das sich auf eine Position der Schrämmaschine 125 bezieht. Die Steuereinheit 400 ist dazu eingerichtet oder betätigbar, einen Wert für die Position der Schrämmaschine 125 beispielsweise als einen Prozentsatz (%) der Position entlang der Abbaufront 110 zu bestimmen oder zu berechnen (Schritt 1010). Bei Schritt 1015 empfängt die Steuereinheit 400 ein zweites Signal, das sich auf die Belastung der Fördereinrichtung 300 bezieht. Die Steuereinheit 400 ist dazu eingerichtet oder betätigbar, einen Wert für die Belastung der Fördereinrichtung 300 beispielsweise in Einheiten von Tonnen pro Meter zu bestimmen oder zu berechnen (Schritt 1020).
Bei Schritt 1025 bestimmt oder berechnet die Steuereinheit 400 eine Ausgabe des Abbausystems 100 auf der Basis der Eigenschaften, die in Schritt 1010 (d. h. die Position der Schrämmaschine 125) und Schritt 1020 (d. h. die Belastung der Fördereinrichtung) bestimmt wurden. Die Ausgabe des Abbausystems 100 kann beispielsweise dadurch berechnet werden, das bestimmt wird, wie viele Tonnen abgebauten Materials die Schrämmaschine 125 während einer seitlichen Bewegung entlang der Abbaufront 110 abträgt, wie viele Tonnen abgebauten Materials die Fördereinrichtung 300 zu dem Abführabschnitt 130 in einer Zeiteinheit (z. B. Minuten, Stunden, etc.) transportiert und dergleichen. Bei Schritt 1030 analysiert die Steuereinheit 400 die Ausgabe des Abbausystems 100. In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit 400 dazu eingerichtet oder betätigbar, die Ausgabe des Abbausystems mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen. Der vorbestimmte Schwellenwert ist beispielsweise die maximale Ausgabe des Abbausystems 100. Wie es oben erläutert wurde, kann die Ausgabe des Abbausystems 100 als ein Prozentsatz (%) der maximalen Ausgabe des Abbausystems 100 beschrieben werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit 400 die Ausgabe des Abbausystems 100 mit Hilfe einer Funktion und/oder Suchtabelle analysieren, die sich auf die Ausgabe des Abbausystems 100 bezieht (z. B. ist die vorliegende Ausgabe des Abbausystems eine Eingabe in eine Funktion oder eine Suchtabelle, wobei die Funktion oder die Suchtabelle notwendige Steuersignale oder Parameter erzeugt). Auf der Basis der Analyse der Ausgabe des Abbausystems 100 ist die Steuereinheit weiteren dazu eingerichtet oder betätigbar, die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 300 zu steuern (Schritt 1035). Beispielsweise kann die Steuereinheit 400 die Drehzahl des Motors 445 erhöhen, der die Fördereinrichtung 300 antreibt, um die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 300 und die Menge des abgebauten Materials zu erhöhen, das von der Abbaufront 110 abgeführt wird. Der Vorgang 1000 kann kontinuierlich während des Betriebs des Abbausystems 100 ausgeführt werden, um die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 und der Fördereinrichtung 300 konstant einzustellen oder abzuändern und so die Produktivität des Abbausystems 100 zu maximieren. In einigen Ausführungsformen wird die Ausgabe des Abbausystems 100 nicht bestimmt, wobei die Position der Schrämmaschine 125 und die Belastung der Fördereinrichtung 300 verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 und der Fördereinrichtung 300 direkt zu steuern.
In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 400 zudem dazu eingerichtet oder betätigbar, wahlweise zusätzliche Merkmale oder Steuerungen des Abbausystems 100, wie etwa Stollenvortrieb, Schlangen-Laden, Doppel-Schlange, Auto-Schlepp, Mehrfachvortrieb, Schwenken der Fläche, etc., auf der Basis der Ladekapazität der Förderanlage 300 und/oder der Ausgabe des Abbausystems 100 in Kraft zu setzen oder außer Kraft zu setzen.
Wenn sich die Schrämmaschine 125 beispielsweise entlang der Abbaufront 110 bewegt, wird die Fördereinrichtung 300 zu der Abbaufront 110 vorbewegt, um für den nächsten Durchlauf der Schrämmaschine 125 bereit zu sein. Die Energie, die mit der Fortbewegung der Fördereinrichtung 300 in dieser Weise assoziiert ist, macht etwa 20% der Ladekapazität der Fördereinrichtung 300 aus. Infolge der erhöhten Ladekapazität aus der Fortbewegung der Fördereinrichtung, ist weniger Ladekapazität für den Transport des abgebauten Materials entlang der Fördereinrichtung 300 verfügbar. Es gibt jedoch natürliche Einschränkungen in dem Umfang der Ladekapazität auf der Fördereinrichtung 300 aus dem abgebauten Material (siehe 5). Wenn beispielsweise die Schrämmaschine 125 das Ende der Abbaufront erreicht, muss die Schrämmaschine die Richtungen ändern und andere Vorgänge ausführen, die es gestatten, dass das abgebaute Material auf der Fördereinrichtung 300 abgeführt wird, ohne dass es schnell ersetzt wird, wodurch die Ladekapazität auf der Fördereinrichtung 300 aus dem abgebauten Material verringert wird. Um die Ausgabe des Abbausystems 100 zu erhöhen, kann somit die Steuereinheit 400 die Fortbewegung der Fördereinrichtung (z. B. die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Fördereinrichtung verringern, die Fortbewegung der Fördereinrichtung verhindern [d. h. die Fortbewegungsgeschwindigkeit auf null reduzieren], etc.) während des normalen Betriebs (z. B. nicht an einem Ende der Abbaufront 110, zwischen 10% und 90% der Länge der Abbaufront 110, zwischen 20% und 80% der Abbaufront 110, etc.) verlangsamen oder verhindern. Infolgedessen gibt es eine zusätzliche verfügbare Ladekapazität der Fördereinrichtung, die verwendet werden kann, um die Geschwindigkeit der Schrämmaschine 125 und/oder die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung 300 zu erhöhen. Wenn sich die Schrämmaschine 125 einem Ende der Abbaufront 110 nähert und die Ladekapazität auf der Fördereinrichtung 300 aus dem abgebauten Material verringert wird, kann es die Steuereinheit 400 der Fördereinrichtung 300 gestatten, sich zu der Abbaufront 110 fortzubewegen (d. h. die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Fördereinrichtung erhöhen).
Somit kann die Erfindung unter anderem ein System und ein Verfahren für die Steuerung einer Geschwindigkeit einer Schrämmaschine und/oder einer Fördereinrichtung in einem Abbausystem auf der Basis der Ausgabe der Abbausystems angeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8931628 [0027]
US 8636140 [0027]

Claims

Abbausystem, umfassend: eine Schrämmaschine eine Fördereinrichtung; einen ersten Sensor, der betätigt werden kann, um ein erstes Signal zu erzeugen, das sich auf eine Position der Schrämmaschine bezieht; einen zweiten Sensor, der betätigt werden kann, um ein zweites Signal zu erzeugen, das sich auf die Belastung der Fördereinrichtung bezieht; einen ersten Antriebsmechanismus, der mit der Schrämmaschine verbunden ist und betätigt werden kann, um die Schrämmaschine anzutreiben; und eine Steuereinheit, die betätigt werden kann, um das erste Signal von dem ersten Sensor zu empfangen, die Position der Schrämmaschine auf der Basis des ersten Signals zu bestimmen, das zweite Signal von dem zweiten Sensor zu empfangen, die Belastung der Fördereinrichtung auf der Basis des zweiten Signals zu bestimmen eine Ausgabe des Abbausystems auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung zu bestimmen, und eine Geschwindigkeit der Schrämmaschine auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems zu steuern.
Abbausystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen zweiten Antriebsmechanismus, der mit der Fördereinrichtung verbunden ist und betätigt werden kann, um die Fördereinrichtung anzutreiben, wobei die Steuereinheit weiterhin betätigt werden kann, um eine Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems zu steuern.
Abbausystem nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit weiterhin dazu eingerichtet ist, die Ausgabe des Abbausystems mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen und die Geschwindigkeit der Schrämmaschine auf der Basis des Vergleichs der Ausgabe mit dem vorbestimmten Schwellenwert zu steuern.
Abbausystem nach Anspruch 3, bei dem der vorbestimmte Schwellenwert eine maximale Ausgabe des Abbausystems ist.
Abbausystem nach Anspruch 1, bei dem der erste Sensor ein Positionssensor ist.
Abbausystem nach Anspruch 1, bei dem der zweite Sensor ein Belastungssensor ist.
Abbausystem nach Anspruch 1, bei dem der erste Antriebsmechanismus einen Motor umfasst.
Abbausystem nach Anspruch 7, bei dem die Geschwindigkeit der Schrämmaschine durch Steuern der Drehzahl des Motors gesteuert wird.
Verfahren für die Steuerung einer Ausgabe eines Abbausystems, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen, an einem Prozessor, eines ersten Signals, das mit einer Position einer Schrämmaschine assoziiert ist; Bestimmen, mit Hilfe des Prozessors, der Position der Schrämmaschine auf der Basis des ersten Signals; Empfangen, an dem Prozessor, eines zweiten Signals, das mit einer Belastung der Fördereinrichtung assoziiert ist; Bestimmen, mit Hilfe des Prozessors, der Belastung der Fördereinrichtung auf der Basis des zweiten Signals; Bestimmen, mit Hilfe des Prozessors, der Ausgabe des Abbausystems auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung; und Steuern einer Geschwindigkeit der Schrämmaschine auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend das Steuern einer Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend das Vergleichen, mit Hilfe des Prozessors, der Ausgabe des Abbausystems mit einem vorbestimmten Schwellenwert und das Steuern der Geschwindigkeit der Schrämmaschine auf der Basis des Vergleiches der Ausgabe mit dem vorbestimmten Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der vorbestimmte Schwellenwert eine maximale Ausgabe aus dem Abbausystem ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das erste Signal durch einen Positionssensor erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das zweite Signal durch einen Belastungssensor erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Belastungssensor ein Spannungssensor ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Antriebsmechanismus einen Motor variabler Drehzahl umfasst.
Abbausystem, umfassend: eine Schrämmaschine eine Fördereinrichtung; einen ersten Sensor, der betätigt werden kann, um ein erstes Signal zu erzeugen, das sich auf eine Position der Schrämmaschine bezieht; einen zweiten Sensor, der betätigt werden kann, um ein zweites Signal zu erzeugen, das sich auf die Belastung der Fördereinrichtung bezieht; einen ersten Antriebsmechanismus, der mit der Fördereinrichtung verbunden ist und betätigt werden kann, um die Fördereinrichtung anzutreiben; und eine Steuereinheit, die betätigt werden kann, um das erste Signal von dem ersten Sensor zu empfangen, die Position der Schrämmaschine auf der Basis des ersten Signals zu bestimmen, das zweite Signal von dem zweiten Sensor zu empfangen, die Belastung der Fördereinrichtung auf der Basis des zweiten Signals zu bestimmen eine Ausgabe des Abbausystems auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung zu bestimmen, und eine Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems zu steuern.
Abbausystem nach Anspruch 17, weiterhin umfassend einen zweiten Antriebsmechanismus, der mit der Fördereinrichtung verbunden ist und betätigt werden kann, um die Schrämmaschine anzutreiben, wobei die Steuereinheit weiterhin betätigt werden kann, um eine Geschwindigkeit der Schrämmaschine auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems zu steuern.
Abbausystem nach Anspruch 17, bei dem die Steuereinheit weiterhin betätigt werden kann, um die Ausgabe des Abbausystems mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen und die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis des Vergleichs der Ausgabe mit dem vorbestimmten Schwellenwert zu steuern.
Abbausystem nach Anspruch 19, bei dem der vorbestimmte Schwellenwert eine maximale Ausgabe des Abbausystems ist.
Abbausystem nach Anspruch 17, bei dem der erste Sensor ein Positionssensor ist.
Abbausystem nach Anspruch 17, bei dem der zweite Sensor ein Belastungssensor ist.
Abbausystem nach Anspruch 17, bei dem der erste Antriebsmechanismus einen Motor umfasst.
Abbausystem nach Anspruch 23, bei dem die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung durch Steuern einer Drehzahl des Motors gesteuert wird.
Abbausystem nach Anspruch 17, bei dem die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung eine Geschwindigkeit der Fortbewegung der Fördereinrichtung zu einer Abbaufront ist.
Verfahren für die Steuerung einer Ausgabe eines Abbausystems, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen, an einem Prozessor, eines ersten Signals, das mit einer Position einer Schrämmaschine assoziiert ist; Bestimmen, mit Hilfe des Prozessors, der Position der Schrämmaschine auf der Basis des ersten Signals; Empfangen, an dem Prozessor, eines zweiten Signals, das mit einer Belastung der Fördereinrichtung assoziiert ist; Bestimmen, mit Hilfe des Prozessors, der Belastung der Fördereinrichtung auf der Basis des zweiten Signals; Bestimmen, mit Hilfe des Prozessors, der Ausgabe des Abbausystems auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung; und Steuern einer Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems.
Verfahren nach Anspruch 26, weiterhin umfassend das Steuern einer Geschwindigkeit der Schrämmaschine auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems.
Verfahren nach Anspruch 26, weiterhin umfassend das Vergleichen, mit Hilfe des Prozessors, der Ausgabe des Abbausystems mit einem vorbestimmten Schwellenwert und das Steuern der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis des Vergleiches der Ausgabe mit dem vorbestimmten Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem der vorbestimmte Schwellenwert eine maximale Ausgabe des Abbausystems ist.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das erste Signal durch einen Positionssensor erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das zweite Signal durch einen Belastungssensor erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem der Belastungssensor ein Spannungssensor ist.
Verfahren nach Anspruch 32, bei dem der Antriebsmechanismus ein Motor variabler Drehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung eine Geschwindigkeit der Fortbewegung der Fördereinrichtung zu einer Abbaufront ist.
Steuereinheit, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, wobei die Steuereinheit ausführbare Anweisungen umfasst, die in dem Speicher gespeichert sind, um: eine Position einer Schrämmaschine auf der Basis eines ersten Signals zu bestimmen, das mit der Position der Schrämmaschine assoziiert ist; eine Belastung der Fördereinrichtung auf der Basis eines zweiten Signals zu bestimmen, das mit der Belastung der Fördereinrichtung assoziiert ist; eine Ausgabe eines Abbausystems auf der Basis der Position der Schrämmaschine und der Belastung der Fördereinrichtung zu bestimmen; und eine Geschwindigkeit der Schrämmaschine und/oder eine Geschwindigkeit der Fördereinrichtung auf der Basis der Ausgabe des Abbausystems zu steuern.