DE3128942C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meß- und Steueranlage zum Einsatz im untertägigen Bergbau gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für den Einsatz im untertägigen Bergbau sind Tonfrequenzsysteme bekannt, bei denen in jedem Adernpaar 24 Kanäle von je 120 Hz Bandbreite vorhanden sind, wobei je ein Signal von 5 bis 15 Hz gleichzeitig übertragen und dabei noch telefoniert werden kann. Über diese Mehrfachausnutzung der Adernpaare können somit ins­ gesamt 24 Meßgeber ständig angeschlossen und zur Überwachung bestimmter, häufig von der Bergaufsichtsbehörde vorgeschrie­ benen Messungen eingesetzt werden.

Bei den bekannten, im untertägigen Bergbau eingesetzten Tonfre­ quenzanlagen wird das Signal eines jeden Gebers zunächst im unter Tage angeordneten Signalsendeteil in ein Frequenzsignal von 5-15 Hz umgeformt, um dann über den auf einen bestimmten Tonfrequenzkanal eingestellten Tonfrequenzsender zur Gruben­ warte übertragen zu werden. Die Stromversorung der Meßgeber erfolgt über die Tonfrequenzmeßanlage. Übertage wird das Fre­ quenzsignal von einem auf den entsprechenden Tonfrequenzkanal eingestellten Tonfrequenzempfänger aufgefangen, in ein Strom­ signal umgewandelt und dann einem Schreiber oder Auswerteteil zugeleitet. Nachteilig bei den bekannten Tonfrequenzmeßanlagen ist, daß nur eine sehr begrenzte Überwachung und Fernübertra­ gung von Meßwerten möglich ist. In der Regel kann auf diese Art und Weise nur eine Übertragung der von der Bergaufsichts­ behörde vorgeschriebenen Meßwerte erreicht und sichergestellt werden. Außerdem ist der Stromverbrauch wegen der ständigen Versorgung aller Geber sehr hoch.

In der DE-AS 12 51 682 ist die Verwendung ausschließlich akti­ ver Meßgeber vorgeschlagen. Diese müssen ständig mit Strom ver­ sorgt sein, weil die anstehenden analogen Signale im Zeitmulti­ plex-Betrieb seriell digitalisiert und adressiert werden. Die Vielzahl der Geber verlangt eine entsprechend ausgelegte Strom­ versorgung, die die untertägig erforderliche Eigensicherheit nicht erfüllen kann. Außerdem ist der Ausgang eines immer glei­ chen Signals nicht gewährleistet, so daß auch bei großen Ent­ fernungen eine Beeinflussung durch die im Einsatz befindlichen starken Arbeitsmaschinen eintreten kann.

Aus der DE-OS 19 08 652 sind Meßgeber bekannt, die durch Batte­ rien ständig mit Strom eigenversorgt sind. Sie strahlen ihre Meßwerte über Sender drahtlos ab, was unter Tage zu einem Ver­ lust der entsprechenden Signale führen würde. Bei der für die Datenübertragung in Krankenhäusern vorgesehenen Anlage werden die Meßwerte über eine Zentrale empfangen, ausgewertet und bei vorliegender Gefährdung zur Alarmauslösung ausgenutzt. Ein Ver­ gleich mit den unter Tage auftretenden Problemen ist nicht mög­ lich.

Die DE-AS 21 60 080 beschreibt eine Anordnung zur Zeit-multi­ plexen Übertragung mehrerer Meßwerte unter Verwendung der Zwei­ draht-Übertragungstechnik. Hier sollen dem Meßwert proportionale Spannungssignale Zeit-multiplex übertragen werden. Spannungs­ signale sind aber bei größeren Übertragungslängen, bei Tempe­ raturschwankungen und insbesondere bei Schwankungen der Ver­ sorgungsspannung beeinflußbar. Entsprechende Frequenzsignalme­ thoden sind gerade im untertägigen Bergbau sehr störanfällig und werden von daher nicht eingesetzt.

Der Einsatz von Multiplexern zur Ansteuerung verschiedener Meß­ geber ist aus Stöckl, M., Winterling, K. H.: Elektrische Meß­ technik, Teubner, Stuttgart, 1973, S. 269-279, insbesondere S. 278 und S. 279, bekannt. Die einzelnen, von den Meßgebern kommen­ den und umgeformten Signale werden von einem Signalsendeteil über eine Leitung einer Meßzentrale zugeführt und dort ausge­ wertet. Die Steuerung erfolgt über die gleiche Leitung von Übertage aus, so daß jeweils nur der angesteuerte Meßgeber mit Strom versorgt ist.

Eine entsprechende Meß- und Steueranlage ist auch aus Stein­ buch, K.: Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung, 2. Aufl., Springer, Berlin 1967, S. 870-871, bekannt. Dabei erfolgt eine Meßumformung und Rückformung jeweils am Anfang und am Ende der verbindenden Leitung.

Nachteilig bei diesen bekannten Meß- und Steueranlagen ist ins­ besondere der hohe notwendige Meß- und Regelaufwand sowie eine nicht eigensichere Stromversorgung, so daß entsprechende Anla­ gen unter Tage nicht einsetzbar sind. Nachteilig ist weiter, daß die bekannten Anlagen lediglich dazu geeignet sind, Meß­ werte zu senden und zu empfangen, ohne daß eine Möglichkeit gegeben ist, damit auch Betriebsvorgänge zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eigen­ sichere Stromversorgung für derartige Meß- und Steueranlagen zu schaffen und sie darüber hinaus so auszubilden, daß auch eine Steuerung von Betriebsvorgängen möglich ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Damit ist es möglich, mit einer derar­ tigen Vielstellenmeß- und Steueranlage unterschiedliche physi­ kalische Größen zu ermitteln und auszuwerten, die sowohl für die Betriebsführung als auch die Statistik von Wichtigkeit sind. Durch eine entsprechende Auslegung und die Vielzahl der zu ermittelnden Meßwerte sowie die Möglichkeit der Ansprache jedes einzelnen Meßgebers, ist eine Automatisierung der Meß­ wertermittlung und dabei vor allem eine automatische Regelung von Betriebsvorgängen möglich.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine den betrieblichen Bedingungen des untertägigen Bergbaus genü­ gende und entsprechend angepaßte Meß- und Steueranlage ge­ schaffen ist, mit der weit voneinander entfernt angeordnete Meßgeber mit ihren zugeordneten bzw. stromversorgungsmäßig parallel geschalteten Schaltempfängern sowohl zum Messen wie auch zum Beeinflussen von Betriebsvorgängen verwendet werden. Die Frequenzzähler mit analogem Ausgang messen die Perioden­ dauer, so daß sie etwa 10mal schneller messen als die bekannten Umformer.

Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes werden nach­ folgend anhand einer Zeichnung erläutert, wobei

Fig. 1 ein Schaltschema einer Tonfrequenzanlage zeigt und

Fig. 2 das Schaltschema einer Tonfrequenzmeß- und Steuerungs­ anlage zeigt.

In Fig. 1 sind der Untertage- und der Übertageteil durch einen Trennstrich markiert wiedergegeben, wobei der untertägige Sig­ nalsendeteil 1 aus den Meßgebern 2, 3, dem Multiplexer 4 sowie dem eigentlichen Signalsendeteil besteht. Dieser wiederum wird von dem Tonfrequenzsender 6, dem Fernauskoppelgerät 7 und dem Schaltempfänger 8 gebildet. Dabei ist der Schaltempfänger 8 ein Zusatzteil, über den die Wirkung bzw. Schaltung des Multiplexers 4 über die übertägige EDV-Anlage gesteuert werden kann.

Übertage ist der Signalempfangs- und -auswerteteil 10 angeord­ net. Dieser weist einen Frequenzzähler 11 mit BCD-Ausgang sowie einen Tonfrequenzempfänger 12 und eine Ferneinspeisung 13 auf. Für die automatische Schaltung des Multiplexers 4 über die EDV- Anlage 15 ist der zusätzliche Tonfrequenzsender 14, vorgesehen, dem ein gesonderter Tonfrequenzkanal zur Verfügung steht. Bei dem übertägigen Signalempfangs- und -auswerteteil 10 ist der bekannte F/I-Umformer durch einen Frequenzzähler 11 mit BCD-Ausgang gesetzt worden. Dieser Frequenzzähler 11 mißt die Periodendauer dadurch wesentlich (rund 10mal) schneller als der F/I-Umformer. Hat die EDV-Anlage 15 ein Meßsignal regi­ striert, schaltet sie über den Tonfrequenzsender 14 und den Schaltempfänger 8 unter Tage den Multiplexer 4 direkt auf die nächste Meßstelle bzw. Meßgeber 2 bzw. 3 weiter. Auf diese Weise kann die notwendige Mindestdauer der Abfrage eines Meß­ gebers 2 bzw. 3 von 13,2 s auf 1,2 s mit Hilfe der EDV und des Frequenzzählers mit BCD-Ausgang reduziert werden. Die EDV-Anlage 15 kann nun durch Vergleich der Meßwerte mit Soll­ werten oder der letzten Meßreihe angeben, welcher Meßgeber 2 bzw. 3 wesentliche Änderungen anzeigt. Dieser besitzt damit eine höhere Priorität und wird sofort wieder oder in kürzeren Abstän­ den abgefragt. Ein Überspringen eines Meßgebers mit Hilfe des Multiplexers 4 erfordert 0,2 s pro Meßgeber, so daß die bei 96 Meßgebern erforderliche Gesamtmeßzeit von 2 Minuten im Bedarfs­ fall wesentlich reduziert werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Erweiterung der Vielstellen-Meßanlage zu ei­ ner Steuerungsanlage , wobei durch Zuschalten eines weiteren Ton­ frequenzsenders mit eigenem Tonfrequenzsignal und je eines Schalt­ empfängers 18, 19 zu den Meßgebern 2, 3 eine Steuerung von Be­ triebsvorgängen ganzer Betriebsabteilungen oder ganzer Betriebe möglich ist. Die Stromversorgung der Schaltempfänger 18, 19 er­ folgt aus der Vielstellen-Meßanlage, d. h. aus dem Multiplexer 4 jeweils parallel zum zugehörigen Meßgeber 2, 3. Dadurch ist ge­ währleistet, daß die Schaltempfänger 18, 19 des zugehörigen Ton­ frequenzkanals nur für die Steuerung von Betriebsvorgängen be­ nutzt werden können.

Ist zum Beispiel der Meßgeber 3 gerade in der Abfrage, dann ist er über den Multiplexer 4 mit Strom versorgt. Er gibt sein 5 bis 15 Hz-Signal ab, das über Tage von der EDV-Anlage 15 registriert wird. Der Meßgeber 3 soll zum Beispiel den Hub eines Rückzylin­ ders anzeigen, der im Schildausbau befestigt ist. Er mißt damit das Maß, um das der Strebförderer bereits vorgeschoben worden ist. Mit dem Meßgeber 3 ist der Schaltempfänger 19 parallel geschaltet. Der Schaltempfänger 19 kann den Rückzylinder betätigen, dessen Hub der Geber 3 mißt. Stellt die EDV-Anlage fest, daß der Hub des Rückzylinders noch nicht ausreichend ausgenutzt ist, so hält sie die serielle Abfrage sofort oder beim nächsten Durchgang an dem Meßgeber 3 an. Der Meßgeber ist damit von dem Multiplexer 4 unter Spannung gesetzt, ebenso wie der Schaltempfänger 19. In dieser Stellung kann über den parallel geschalteten Tonfrequenzkanal ein Steuerimpuls zum Schaltempfänger 19 gesendet werden, wodurch der Rückzylinder vollen Andruck erhält. Dadurch rückt der Förde­ rer in die Endstellung. Dies zeigt die EDV-Anlage direkt an. An­ dernfalls wird der Hinweis an den Hobelfahrer gegeben, daß die Gasse zwischen Förderer und Kohlenstoß-Bereich noch blockiert ist. Fehlschaltungen sind nicht möglich, da der entsprechende Schaltempfänger 19 nur mit Strom versorgt ist, wenn der entspre­ chende Meßgeber 3 durchgeschaltet ist. Das entsprechende Steuer­ signal kann somit bei einer derartigen Schaltung wirksam werden.

Das Arbeiten der anderen Meßgeber 2 mit den zugehörigen Schalt­ empfängern 18 zur Steuerung von beispielsweise Rück-, Spann- oder auch Hubzylindern für eine Hobelanlage kann gleichartig erfolgen.

• Bezugszahlenliste  1  Signalsendeteil
   2  Meßgeber
   3  Meßgeber
   4  Multiplexer
   6  TF-Sender
   7  Fernauskoppelgerät
   8  Schaltempfänger
  10  Signalempfangs- u. -auswerteteil
  11  Frequenzzähler
  12  TF-Empfänger
  13  Ferneinspeisung
  14  TF-Sender (1)
  15  EDV (Schreiber)
  17  TF-Sender (2)
  18  Schaltempfänger
  19  Schaltempfänger

Claims (3)

1. Vielstellenmeß- und Steueranlage zum Einsatz im unter­ tägigen Bergbau, mit einer Vielzahl von weit voneinander entfernten Meßgebern für unterschiedliche Meßaufgaben

• - mit einem Multiplexer zur wahlweisen Ansteuerung der Meßgeber
• - mit einem Signalsendeteil zur Weitergabe der von den Meßgebern kommenden und frequenzproportionalen Meß­ werte über eine Leitung zu einer Meßzentrale, die in einer Grubenwarte über Tage angeordnet ist
• - mit einem weiteren Tonfrequenzkanal, über den der Multiplexer von Übertage aus über die gleiche Lei­ tung ferngesteuert wird,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß als Leitung ein ständig durchgeschaltetes Adern­ paar des Telefonnetzes eingesetzt ist
• - daß die vom Multiplexer (4) angesteuerten gleichar­ tigen Meßgeber (2, 3) über diesen mit Strom aus dem Telefonnetz versorgt werden und
• - daß den gleichartigen Meßgebern (2, 3) stromversor­ gungsmäßig parallel geschaltete Schaltempfänger (18, 19) zugeordnet sind, die gleichzeitig zur Übertragung der Meßwerte von den Meßgebern zur Meßzentrale Schalt­ signale von dieser erhalten, um dadurch Betriebsvor­ gänge zu steuern.

2. Vielstellenmeß- und Steueranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßzentrale, d. h. im übertägigen Signalempfangs- und -auswerteteil (10) ein Frequenzzähler (11) mit BCD-Ausgang zum Ein­ satz kommt.