PL201119B1 - Układ sterowania górniczego kompleksu ścianowego - Google Patents

Abstract

1. Uk lad sterowania górniczego kompleksu scianowego, sk ladaj acego si e z obudowy scia- nowej wspó lpracuj acej z przeno snikiem i ma- szyn a urabiaj ac a, w którym ka zda z wielu sekcji obudowy ma przypisane jej urz adzenie steruj a- ce do zasterowywania poszczególnych funkcji roboczych, wyposa zone w urz adzenie komuni- kacyjne pozwalaj ace na wzajemn a komunikacj e mi edzy urz adzeniami steruj acymi, a tak ze wy- posa zony w zlokalizowan a na zewn atrz sciany central e scianow a ze srodkami komunikacji prze- kazuj acymi dane pomi edzy urz adzeniami steru- j acymi a central a scianow a, znamienny tym, ze srodki komunikacji obejmuj a radiow a jed- nostk e przeka znikow a (8, 12, 58, 59) zarówno w scianie i/lub poza scian a, z modu lami nadaw- czymi i odbiorczymi s luzacymi do bezprzewo- dowej, dwukierunkowej transmisji (9, 61) danych w ko ncowych odcinkach sciany wydobywczej. PL PL PL PL

Description

(21) Numer zgłoszenia: 366477 (51) Int.Cl.

E21D 23/12 (2006.01) E21C 35/24 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 22.03.2004 (54) Układsterowania górniczego kompleksu ścianowego

(30) Pierwszeństwo: 01.04.2003,DE,20305309.5	(73) Uprawniony z patentu: DBT GmbH,LUnen,DE
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 04.10.2004 BUP 20/04	(72) Twórca(y) wynalazku: Johannes Wesselmann,Dortmund,DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2009 WUP 03/09	(74) Pełnomocnik: Caban Włodzimierz, INVENT Sp. z o.o.

(57) 1. Układ sterowania górniczego kompleksu ścianowego, składającego się z obudowy ścianowej współpracującej z przenośnikiem i maszyną urabiającą, w którym każda z wielu sekcji obudowy ma przypisane jej urządzenie sterujące do zasterowywania poszczególnych funkcji roboczych, wyposażone w urządzenie komunikacyjne pozwalające na wzajemną komunikację między urządzeniami sterującymi, a także wyposażony w zlokalizowaną na zewnątrz ściany centralę ścianową ze środkami komunikacji przekazującymi dane pomiędzy urządzeniami sterującymi a centralą ścianową, znamienny tym, że środki komunikacji obejmują radiową jednostkę przekaźnikową (8, 12, 58, 59) zarówno w ścianie i/lub poza ścianą, z modułami nadawczymi i odbiorczymi służącymi do bezprzewodowej, dwukierunkowej transmisji (9, 61) danych w końcowych odcinkach ściany wydobywczej.

PL 201 119 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania górniczego kompleksu ścianowego, znajdującego zastosowanie w górnictwie podziemnym, zwłaszcza węgla kamiennego.

W górnictwie podziemnym węgla kamiennego szerokie zastosowanie znalazły kompleksy ścianowe, składające się ogólnie z przenośnika, maszyny urabiającej oraz rozmieszczonych w ścianie obok siebie sekcji obudowy. Sekcje obudowy wyposażone są w urządzenia sterujące realizacją przypisanych im funkcji, urządzenia komunikacyjne pomiędzy urządzeniami sterującymi, a ponadto mają połączenia z centralą ścianową zlokalizowaną poza ścianą a także środki komunikacji dla przekazu danych pomiędzy urządzeniami sterującymi w ścianie a centralą ścianową poza ścianą.

W sterowaniu obudowy ścianowej, znanym z opisu patentowego DE 198 47 901 C1, urządzenie komunikacji pomiędzy urządzeniami sterującymi, jak również środek komunikacji urządzeń sterujących z centralą ścianową wykonane jest jako magistrala ścianowa typu PROFIBUS. Wszelka wymiana danych odbywa się zgodnie z kolejnością ustaloną przez system magistrali dla uprawnień dostępu. Dzięki zastosowaniu magistrali PROFIBUS nakład na okablowanie w podziemnej ścianie zostaje zredukowany o około 40% w porównaniu z okablowaniem konwencjonalnym. Niemniej jednak nadal konieczne jest przewodowe połączenie wszystkich urządzeń sterujących ze sobą, jak również z centralą ścianową.

Z opisu patentowego DE 199 25 721 A1 zgłaszającego znana jest metoda zasterowywania poszczególnych urządzeń sterujących podziemnej obudowy ścianowej poprzez zdalne sterowanie w podczerwieni w postaci ręcznego urządzenia sterującego obsługiwanego przez pracownika. Jednostka nadawczo-odbiorcza nie jest przyporządkowana każdemu urządzeniu sterującemu sekcji lecz grupie urządzeń sterujących, dla zapewnienia możliwości wymiany danych na drodze radiowego przekazu danych w podczerwieni pomiędzy ręcznym urządzeniem sterującym a urządzeniami sterującymi sekcji.

Z opisu patentowego DE 100 18 597 A1 znane jest sterowanie ścianowe, w którym poszczególnym urządzeniom sterującym sekcji w ścianie przyporządkowane są urządzenia sterujące z odbiornikiem radiowym i nadajnikiem w podczerwieni umożliwiające pracownikowi zasterowanie sekcją drogą radiową. Urządzenie do ręcznego sterowania obsługiwane przez pracownika wyposażone jest w wyświetlacz, na którym ukazują się stany robocze danej sekcji. Urządzenia sterujące sekcjami połączone są ze sobą systemem okablowania.

Celem wynalazku jest dalsza redukcja nakładów na okablowanie sterowania sekcji obudowy i podniesienie niezawodności tego sterowania.

Istota wynalazku polega na tym, że środki komunikacji obejmują radiową jednostkę przekaźnikową w ścianie oraz w centrali ścianowej z modułami nadajnika i modułami odbiornika, służącymi do bezprzewodowej, dwukierunkowej transmisji danych w końcowych odcinkach ściany wydobywczej.

W preferowanym wykonaniu jednostka przekaźnikowa w ścianie zlokalizowana jest na jednej końcówce ściany lub też na obydwóch końcówkach ściany znajduje się po jednej jednostce przekaźnikowej, co pozwala na maksymalne skrócenie drogi transmisji radiowej w końcowym odcinku ściany.

Szczególnie korzystnym jest takie wykonanie wynalazku, w którym urządzenie komunikacyjne w ścianie obejmuje jednostki przekaźnikowe z modułami nadawczymi i odbiorczymi, rozmieszczone w ścianie w odstępach co kilka sekcji obudowy. Umożliwia to dwukierunkową wymianę danych dotyczących sterowania oraz stanów roboczych pojedynczych sekcji obudowy i ich grup z szybką komunikacją między końcówkami ściany, co pozwala na rezygnację z dotychczasowej komunikacji poprzez magistralę przewodową.

Inne, korzystne wykonanie charakteryzuje się tym, że maszynie urabiającej przyporządkowana jest radiowa stacja przekaźnikowa z modułami nadawczym i odbiorczym dla dwukierunkowej transmisji danych z zakresu sterowania i stanów roboczych z radiowym urządzeniem przekaźnikowym w końcówce ściany, lub - przy znacznych długościach ścian, z połączonymi urządzeniami przekaźnikowymi.

Celowym jest przy tym, gdy maszynie urabiającej przyporządkowane jest urządzenie sterujące, podłączone do urządzenia komunikacyjnego w ścianie, co umożliwia porównywanie istniejących danych sterowania i danych stanów roboczych, oraz zsynchronizowanie ich z parametrami sterowania dla sekcji obudowy.

Zasadniczą zaletą układu według wynalazku jest to, że umożliwia on zastąpienie połączeń przewodowych, niezbędnych dotychczas do wymiany danych między elementami sterowania, połączeniami radiowymi, pozwalającymi na transmisje danych dotyczących sterowania i stanów roboczych w obu kierunkach. Dzięki temu kable i przewody sterujące, prowadzone dotychczas w magistralach

PL 201 119 B1 szczególnie zagrożonych, jakimi są końcówki ściany, obecnie nie występują i w ten sposób wyeliminowano możliwość ich zerwania skutkującą poważną awarią sterowania. Istotną zaletą jest przy tym dalsze ograniczenie ilości oraz długości przewodów niezbędnych do sterowania kompleksem ścianowym, co ma bezpośrednie przełożenie na parametry ekonomiczne sterowania kompleksów ścianowych.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie: fig. 1 przedstawia schematycznie układ sterowania górniczym kompleksem ścianowym, a fig. 2 - również w ujęciu schematycznym inne wykonanie układu według wynalazku.

Układ sterowania A (fig. 1) dotyczy górniczego kompleksu ścianowego, na który ogólnie składa się przenośnik 1, maszyna urabiająca 2, korzystnie przemieszczająca się po przenośniku 1 między końcówkami ściany wydobywczej, oraz wiele zlokalizowanych obok siebie sekcji obudowy 3. Każdej sekcji obudowy 3 przyporządkowane jest urządzenie sterujące 4 umożliwiające realizację poszczególnych funkcji, takich jak dla przykładu rozpieranie i rabowanie, przesuw przenośnika 1 bądź przekładka sekcji obudowy 3 przy zrabowanym stojaku i elementach osłonowych. Ze względów bezpieczeństwa pracy sterowanie określonej sekcji obudowy 3 odbywa się poprzez urządzenie sterujące 4 zlokalizowane w sąsiedniej sekcji obudowy 3. Poszczególne urządzenia sterujące 4 połączone są ze sobą urządzeniami komunikacyjnymi 5, mającymi zazwyczaj postać przewodów łączących, służącymi do wymiany informacji pomiędzy sąsiednimi urządzeniami sterującymi 4. Każdej, jak przykładowo narysowano, szóstej sekcji obudowy 3 przyporządkowana jest jednostka przekaźnikowa 6 danych, przy czym poszczególne jednostki przekaźnikowe 6 danych, rozmieszczone w odstępach między sobą, połączone są za pomocą magistrali 7, przykładowo typu ZBUS, co umożliwia wzajemną wymianę danych między nimi. Jednostka przekaźnikowa, zlokalizowana w prawej końcówce ściany, wykonana jest jako przekaźnik radiowy 8 z modułami nadawczym i odbiorczym, realizującymi drogą radiową dwukierunkowy, bezprzewodowy przekaz 9 danych do centrali ścianowej 10, znajdującej się przykładowo nawet na powierzchni kopalni. Centrala ścianowa 10 jest przy tym połączona w opisywanym wykonaniu (fig. 1) poprzez kabel przesyłowy 11 z drugim urządzeniem przekaźnikowym 12 zlokalizowanym po stronie centrali ścianowej 10, korzystnie jak najbliżej końcówki ściany, które również posiada moduły nadawczy i odbiorczy, zapewniające możliwość dwukierunkowego przekazu 9 pomiędzy przekaźnikiem radiowym 8 a drugim urządzeniem przekaźnikowym 12. Radiowy przekaz 9 danych tworzy most przesyłowy w końcowej strefie ściany, gdzie zlokalizowane są napędy główny i pomocniczy przenośnika 1 a okresowo również maszyny urabiającej 2 i gdzie występuje szczególnie wysokie zagrożenie uszkodzenia bądź zerwania kabli elektrycznych. W przedstawionym przykładzie wykonania maszyna urabiająca 2 wyposażona jest w radiową stację przekaźnikową 13, za pośrednictwem której odbierane są dane sterowania, parametry robocze maszyny urabiającej, jak również inne sygnały robocze, dotyczące na przykład rodzaju i twardości urabianej skały, które wychwytywane są przez nie wyrysowane sensory, podawane są transmisyjnie 14 do radiowej stacji przekaźnikowej 13, a następnie przekazywane są łączem radiowym 15 do jednostek przekaźnikowych 6. Zrozumiałym jest przy tym, że jednostki przekaźnikowe 6 są również wyposażone w nadajniki oraz odbiorniki, mające taką samą budowę, jak przekaźnik radiowy 8 w końcówce ściany wydobywczej. Wymiana danych pomiędzy radiową stacją przekaźnikową 13, poruszającą się wraz z maszyną urabiającą 2 a stacjonarnymi w stosunku do sekcji obudowy 3 jednostkami przekaźnikowymi 6 danych odbywa się każdorazowo tylko z najbliżej położoną w odniesieniu do sekcji obudowy 3 stacjonarną jednostką przekaźnikową 6 danych łączem radiowym 15, 15'. Maszynie urabiającej może być przyporządkowane także dalsze, nie przedstawione urządzenie sterujące.

W innym przykładzie wykonania (fig. 2) układ sterowania B dotyczy również identycznego, górniczego kompleksu ścianowego, ogólnie składającego się z przenośnika 51, maszyny urabiającej 52 i wielu zlokalizowanych obok siebie kroczących za postępem ściany sekcji obudowy 53, z których każda wyposażona jest w urządzenie sterujące 54. Urządzenia sterujące 54 połączone są ze sobą urządzeniem komunikacyjnym 55 w postaci przewodu. Przykładowo co szósta sekcja obudowy 53 wyposażona jest w jednostkę przekaźnikową 56 danych połączoną przewodem 57 z urządzeniami sterującymi 54. Zarówno na lewej, jak i na prawej końcówce ściany znajduje się radiowa jednostka przekaźnikowa 58, posiadająca moduł nadawczy i moduł odbiorczy. Między radiową jednostką przekaźnikową 58 a odpowiednim drugim urządzeniem przekaźnikowym 59, zlokalizowanym po stronie centrali ścianowej 60, realizowany jest dwukierunkowy, radiowy przekaz 61. Obydwa urządzenia przekaźnikowe 59 połączone są za pomocą kabli przekaźnikowych 62, 63 ze swoimi centralami ścianowymi 60 zlokalizowanymi na powierzchni kopalni. Wymiana danych między centralami ścianowymi 60 a poszczególnymi urządzeniami sterującymi 54 w podziemnym wyrobisku może odbywać się w dwóch

PL 201 119 B1 kierunkach i częściowo odbywa się drogą radiową, w szczególności w zagrożonych odcinkach ściany. Dzięki modułom nadawczym i odbiorczym zarówno jednostki przekaźnikowej 56 danych, jaki i radiowych jednostek przekaźnikowych 58 możliwa jest dwukierunkowa wymiana danych drogą radiową bezpośrednio pomiędzy obydwoma radiowymi jednostkami przekaźnikowymi 58, co oznaczono strzałką 64, pomiędzy radiowymi urządzeniami przekaźnikowymi 58 a jednostkami przekaźnikowymi 56 danych, co oznaczono strzałką 65, jak również pomiędzy sąsiednimi lub dowolnymi jednostkami przekaźnikowymi 56 danych, co oznaczono strzałką 66. Odpada przy tym konieczność stosowania redundantnej magistrali kablowej przy takim sterowaniu B.

W ramach przedmiotowego wynalazku istnieje cały szereg możliwych modyfikacji w stosunku do wykonań przykładowych. Urządzenia przekaźnikowe po stronie centrali ścianowej 10, 60 mogą być zlokalizowane także na powierzchni. Wymiana danych pomiędzy urządzeniami przekaźnikowymi a centralami ścianowymi 10, 60 może być również zrealizowana drogą radiową. Również wszystkie urządzenia sterujące 4, 54 mogą być wykonane jako bezprzewodowe i działać jako system bezprzewodowego, dwukierunkowego przekazu danych.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (5)

1. Ul^ł£^dstf^i^(^\wE^rna górniczego kompleksu ścianowego, składającegosię z obudowy ścćanowej współpracującej z przenośnikiem i maszyną urabiającą, w którym każda z wielu sekcji obudowy ma przypisane jej urządzenie sterujące do zasterowywania poszczególnych funkcji roboczych, wyposażone w urządzenie komunikacyjne pozwalające na wzajemną komunikację między urządzeniami sterującymi, a także wyposażony w zlokalizowaną na zewnątrz ściany centralę ścianową ze środkami komunikacji przekazującymi dane pomiędzy urządzeniami sterującymi a centralą ścianową, znamienny tym, że środki komunikacji obejmują radiową jednostkę przekaźnikową (8, 12, 58, 59) zarówno w ścianie i/lub poza ścianą, z modułami nadawczymi i odbiorczymi służącymi do bezprzewodowej, dwukierunkowej transmisji (9, 61) danych w końcowych odcinkach ściany wydobywczej.

2. Układwedługzastrz. 1, tym, że j ednosska przekaźnikowa (8, 58) w έοίθηίβζΙοΚθlizowana jest na końcówce ściany, lub na obu końcówkach ściany znajduje się po jednej jednostce przekaźnikowej (58).

3. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że urządzenie komunikacyjne w ścianie obejmuje jednostki przekaźnikowe (6, 56) z modułami nadawczymi i odbiorczymi, rozmieszczone w odstępach co kilka sekcji obudowy (3, 53).

4. Ukkad według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że maszynne urabiającej (2) przyporządkowana jest radiowa stacja przekaźnikowa (13) z modułem nadawczym i odbiorczym dla dwukierunkowej transmisji (15, 15') danych dotyczących sterowania i stanów roboczych z radiowym urządzeniem przekaźnikowym (8, 58) lub urządzeniami przekaźnikowymi (6, 56), stanowiącymi urządzenie komunikacyjne.

5. Ukkadwedług zas^z. 4, znamiennytym, że maszynie urabiającej (2) przyporządkowane (ess urządzenie sterujące (4, 54) podłączone do urządzenia komunikacyjnego (5, 55) w ścianie.

PL 201 119 B1