SU1423738A1 - Система автоматического управлени очистным комбайном в профиле пласта - Google Patents

Description

(21)4106790/22-03

(22)06.08.86

(46) J5.09.88. Бюл. № 34 ;() Научно-производственное объединение по созданию н выпуску средств автоматизацин горных машин Автомат- гормаш

(72) Д.И.Евстафьев, К.Ф.Жданов, А.И.Котл рский, Ю.А.Турииын и Д.И.Фреге (53) 622.232.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 972089, кл. Е 21 С 35/24, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1250651, кл. Е 21 С 35/24, 1984.

(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 0 ШСТ№1М КОМБАЙНОМ В ПРОФИЛЕ

ПЛАСТА

(57) Изобретени1е относитс  к угледобывающей пром-ти и предназначено дл  автоматизации добычных работ. Цель - повьпдение управлени  за счет компенсации norjsemHocTH преобразовани  координат. Устр-во содержит датчики (Д) пути угла продольного наклона 4 комбайна, положени  5,6 режущих органов (РО) и Д 8 т 9 порода - уголь. С выходов Д 1,4,5 и6 и элемента 3 пам ти сигналы поступают на вхо

иг. i

4 Ю

00

со

ас

ды блока 7 преобразовани  координат, В элемент 3 пам ти производитс  запись с выхода Д А по сигналу счетчика 2, насчитывающего кол-во дискрет пройденного пути, соответствующее меопорному рассто нию комбайна, В блоке 7 сигналы преобразовываютс  в горизонтальные и вертикальные координаты РО относительно условно неподвижной точки отсчета, которые поступают в программный блок (ПБ) 15 и запоминаютс  там. Сигналы с Д 8 и 9 поступают в блок 10 регулировани . Выходные сигналы блока 10 несут информацию о величине и направлении необходимого перемещени  соответствующего РО. С первого выхода блока 10 сигнал о необходимом перемещении опережающего РО поступает в блок 11 пам ти. По сигналу с Д 1 пути в блоке 11 инфор1

Изобретение относитс  к угледобывающей промышленности и может быть использовано дл  автоматического управлени  очистными комбайнами при автоматизации добычных работ.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности управлени  за счет компенсации погрешности преобразовани  координат.

На фиг.1 представлена структурна  схема системы автоматического управлени  очистным комбайном в профиле пласта; на фиг.2 - то же,блока преобразовани  координат (одного канала ) ; на фиг.З - то же, блока регулировани ; на фиг.4 - то же, блока сравнени  .

Система содержит датчик 1 пути, соединенный с входом счетчика 2, выход которого соединен с входом элемента 3 пам ти, датчик 4 угла продольного наклона комбайна, выход которого соединен с вторым входом элемента 3 пам ти, датчики 5,6 положени  режущих органов. Выходы датчиков 1,4,5,6 и элемента 3 пам ти соединены с входами блока 7 преобразовани  координат. Датчики 8,9 порода - уголь соединены своими выходами с входами блока 10 регулировани , третий вход которого

маци  сдвигаетс  на одну  чейку, а на входы блока 12 сравнени  поступают сигналы необходимых перемещений, определенные дл  обойм РО при нахождении в одной точке по длине лавы. С выхода блока 12 сигнал поступает в накапливающий сугтаатор 13, где суммируютс  по мере их поступлени  поправки , определенные при обработке. С выхода сумматора 13 через блок вычитани  14 сигнал поступает на второй вход ПБ 15. Здесь сравниваютс  вертикальные координаты записанной и реальной траекторий движени  РО при равенстве горизонтальных координат. С выхода БП 15 выдаетс  управл ющее воздействие на перемещение РО, которое фиксируетс  в блоке 16 или 17 и передаетс  на соответствующий исполнительный элемент 18 или 19. 4 ил.

соединен с выходами датчика пути, первый выход блока регулировани  соединен с первым входом блока 11 пам ти, второй вход которого соединен с выходом датчика 1 пути, а выход - с первьм входом блока 12 сравнени , второй вход которого соединен с вторым выходом блока 10 регулировани . Выход блока 12 сравнени  соединен с

входом накапливающего сумматора J3, выход которого соединен с первым входом блока 14 вычитани , второй вход которого соединен с вторым выходом блока 7 преобразовани  координат , а выход - с вторым входом программного блока 15. Первый выход блока 7 преобразовани  координат непосредственно соединен с первым входом программного блока 15. Выходы программного блока 15 через блоки 16 и 17 формировани  управл ющих сигналов соединены с соответствующими исполнительными элементами 18 и 19.

Система работает следующим образом .

При задании программы движени  режущих органов комбайна сигналы с выходов датчиков 1,4,5,6 и элемента 3 пам ти .соответствующие пути, пройден}юму

комбайном, углу продольного наклона его

корпуса, положению его режуЕшх органов и углу продольного наклона комбайна при кратности пройденного пути рассто нию между опорами комбайна, поступают на входы блока 7 преобразовани  координат. Запись в элемент 3 пам ти угла продольного наклона комбайна с выхода датчика производитс  по сигналу счетчика 2, насчитавшего количество дискрет пройденного пути, соответствующее межопорному рассто нию комбайна. В блоке 7 преобразовани  координат поступившие от датчиков значени  преобразуютс  в гори- зонтальные и вертикальные координаты режущих органов относительно условно неподвижной точки отсчета по следующим рекурентным зависимост м:

У Ув-Имвп з пЧф, -ИкБ1пЧф,

+ 1дп sinC + tf) + It-sin оС

Ion COS (6 +41) + Incosa

+

где

MOO

соответственно зонтальна  и вертикальна  координаты геометрического центра режу- ЗО щего органа; рассто ние от верхней полки конвейера до почвы пласта в том из сопр жений лавы со штре с ком, откуда было начато движение; длина проекции рассто ни  между опорами комдлина отрезка пр мой, соедин ющей геометричес кие центры режущего ор гана и опоры поворотно

Ч,

редуктора.

На фиг.2 представлена структурна  схема из каналов блока 7 преобразовани  координат - канала преобразовани  координат верхнего режущего органа .

В его состав вход т: счетчик 20, выход которого соединен через элементы 2 1 , 22 умножени , с входами сумматоров 23,24. Второй выход счетчика 20 через ключи 25,26 соответственно на- байна на его продоль- 40 капливающие сумматоры 27, 28 и эле- ную ось;менты 29, 30 умножени , св зан с вхоразность пути, пройден- дами сумматоров 23, 24. Информационного комбайном, и сум- ный вход ключа 25 и второй вход элемента 2J умножени  св заны с выходом 45 синусного функционального преобразовател  3J. Информационный вход ключа 26 и второй вход элемента 27 умножени  св заны с выходом косинусного функционального преобразовател  32. угол продольного накло-gQ Выход второго синусного функциональна корпуса комбайна при ного преобразовател  33 через соот- достижении нул  разног- ветствующий элемент 34 умножени  св зан с входом сумматора 23. На сумматор 23, кроме того, поступает сигнал, 55 пропорциональный у, записанньш оператором вручную. Выход второго косинусного преобразовател  35 через эле мент 36 умножени  св зан с входом сумматора 24. Выход сумматора 37 сое-мы целого числа длин проекций рассто ни  между опорами на продольную ось комбайна, укладывающихс  на длине пройденного пути;

стью пройденного пути и суммы целого числа длин проекций на прог дольную ось комбайна рассто ни  между опорами на длине пройденного пути;

Q ir,

Ч-ФК 1

О

0

0

Ч

(

Г.

1

d

О с

последний зафиксированный fa ;

рассто ние между опорой кбмбайна, положение которой контролируетс , и геометрическим центром опоры поворотного редуктора соответствующего режущего органа; угол наклона пр мой,соедин ющей опору комбайна, положение которой контролируетс , и геометрический центр опоры редуктора к продольной оси комбайна;

угол продольного наклона корпуса комбайна; угол наклона пр мой,соедин ющей герметические центры режущего органа и опоры поворотного ре- -дуктора;

длина отрезка пр мой, соедин ющей геометрические центры режущего органа и опоры поворотного

дииен с входами третьих синусного функционального преобразовател  38 и косинусного функционального преобразовател  39,выходы которых через соответствующие элементы АО ,4 1 умножени  св заны с входами сумматоров 23 , 24 соответственно . Вход счетчика 20 св зан с выходом датчика I пути (фиг.1) BXO;UII синусного и косинусного функционального преобразователей 31, 32 соединены с выходом элемента 3 пам ти вход с:/мматора 37 - с выходом датчика А угла продольного наклона комбайна , входы синусного 33 и косинусного 35 (фиг.2) функциональных преобразователей соединены с датчиком 5 контрол  положени  верхнего режущего органа (фиг.1).

Функцио}1ирование канала преобразовани  координат верхнего (аналогично и нижнего) режущего органа сводитс  к пересчету данных, поступивших от ла7чиков 1,3,Л,5, и координаты верхнего режущего органа по зависимост м (1) . Группы блоков, представлен- 1ые на фиг. 2, реализуют различные сла Iаемые из формул (1). После выполне- JiiiH всех преобразований (пон тных из назначений блоков) на выходе сумматора 23 по вл етс  сигнал, соответствующий значению вертикальной коорди- HaT ji режущего органа (выход 2 блока 7 на фиг,1), а на выходе сумматора 24 - горизонтальной координать ренсущего органа (выход 1 блока 7). Выходь г;умматора 23 обоих каналов блока 7 условно показаны на фиг,1 одной линией (выход I блока 7). Аналогично изображены одной линией выходы сумматоров 24 дл  обоих каналов (выход 2 блока 7). Координаты каждого режущего органа поступают в программный блок 15, где запоминаютс .

При отработке программы операции, выполн емые всеми перечисленными блоками , кроме программного, повтор ютс . Кроме того, датчики 8,9 порода - уголь контактируют расположени  соответствующих режуощх органов относительно границ пласта с боковыми породами и сигналы с их выходов поступают в блок 10 регулировани .

Согласно фиг.З блок 10 регулировани  содержит: синхронизаторы 42, выходы которых соединены с задатчика- ми 43 времени и первыми входами счетчиков 44 синхроимпульсов, выходы за- датчиков 43 времени соединены с вто

0

рыми входами элементов 45 совпадени , на первые входы которых поступают - сигналы от датчиков 8,9 порода - уголь, а выходы соединены с первыми входами счетчиков-накопителей 45. Выход датчика 1 пути (фиг.1) соединен с входом триггера 47, выходы которого через реле 48 задержки времени соединены с управл ющими входами ключей 49.50, информационные входы которых соединены соответственно с выходами счетчиков-накопителей 46 и счетчиков 44 синхроимпульсов, выходы C ключей 49 соединены с первым входом

с 1 делител  Ь1, второй вход которого соединен с выходами ключей 50, а выход - с первыми входами пороговых элементов 52 и 53, выходы реле 48 задержки времени соединены также с входами элементов 54 задержки, выходы которых соединены с вторыми входами счетчиков-накопителей 46 и счетчиков 44 синхроимпульсов и с управл ю- 5 Щими входами ключей 55, входы которых соединены с задатчиками 56 уставок, а выходы - с вторыми входами пороговых элементов 52,53. Первый выход порогового элемента 52 соединен с первыми входами элементов 57, 58 совпадени , второй выход его - с первыми входами элементов 59, 60 совпадени , первый вход порогового элемента 53 соединен с третьими входами 57,58 coвпaдeн  , а его второй выход - с третьими входами элементов 59,60 совпадени . Вторые входы элементов 57,59 совпадени  соединены с выходом элемента 54 задержки дл  опережающего режущего органа, а вторые входы элементов 58,60 совпадени  - с элемента 54 задержки дл  отстающего режущего органа.

0

5

0

Блок 10 регулировани  работает следующим образом.

Синхронизаторы 42 выдают сигнал, соответствующий началу цикла измерени , по этому сигналу задатчики 43 времени формируют временной интервал - цикл измерени , в течение которого сигналы от датчиков 8,9 порода - уголь проход т через элементы 45 совпадени  и накапливаютс  в счетчиках 46. Одновременно подсчитываетс  количество синхроимпульсов (циклов измерени ) в счетчиках 44. При прохождении комбайном определенного пути на выходе датчика 1 пути по вл етс  сигнал, пе

реключающий триггер 47 в противополоное состо ние, при этом изменитс  состо ние его выходов и сработает одно из реле ДЗ задержки времени. При этом откроютс  соответствующие ключи 49,50, и на.входы делител  5J поступ т сигналы с выходов соответствующих счетчика-накопител  46 и счетчика 44 синхроимпульсов. Делитель 51 делит количество сигналов от датчика 8 или 9 порода - уголь на количество циклов измерени , т.е. на его выходе по вл етс  значение, равное среднему числу сигналов от датчика порода - уголь за цикл измерени .

Это значение поступает в пороговы элементы 52 и 53, где сравниваетс  с уставками, поступившими из соответствующего задатчика 56 уставок через ключ 56, открытый по сигналу реле 48 задержки времени с запаздыванием (в элементе 54 задержки) на врем  срабатывани  делител  51. Сигнал с выхода 54 задержки поступает также на вторые входы соответствующих счетчиков 44, 46 и обнул ет-их, подготавлива  к следующим циклам измерени . Пороговые элементы 52, 53 сравнивают сигналы, поступившие на их входы: при среднем количестве сигналов с датчика порода - уголь,меньше уставки Порода , сигналы по вл ютс  на первых выходах пороговых элементов 52, 53 и привод т к срабатыванию элементов 57 или 58 совпадени  (управление от породы); если среднее количество сигналов датчика порода - уголь больше уставки Уголь, сигналы по в

л ютс  на вторых выходах элементов 52, Q жит элементы сравнени  знаков, эле53 и приведут к срабатыванию элементов 59 или 60 совпадени  (управление от угл ), в остальных случа х ни один из элементов 57-60 не сработает. Вторые входы элементов 57, 59 и 58, 60 совпадени  соединены с выходами соответствующих элементов 54 задержки дл  того, чтобы выдавать управл ющий сигнал только на тот режущий ор45

мент 62 выделени  меньшего абсолютно го значени  и регистр 63. На входы элемента 61 из блоков 10 и 11 поступают знаковые разр ды их выходных сигналов, а на входы элемента 62 - абсолютные числовые значени . Выход элемента 62 соединен с входом регист ра 63, знаковьй разр д которого соединен со знаковым разр дом одного из

ган, сигналы с датчика порода - уголь gQ входных сигналов, а выход регистра

которого анализируютс  в данный момент . После прохождени  комбайном заданного пути вновь по витс  сигнал на выходе датчика 1 пути, который переведет триггер 47 в противоположное состо ние, и весь описанньш цикл повторитс  дл  другого режущего органа. Таким образом, на выходах элементов 57, 59 совпадени  по вл ютс  сигналы.

55

 вл етс  выходом блока J2 сравнени 

Сигналы, соответствующие необход мым перемещени м режущих органов, в виде кодовых комбинаций поступают н входы блока 12, причем знаковые раз р ды сигналов поступают на входы эл мента 61 сравнени  знаков (может бы реализован на базе логического элем та сложени  МО модулю два). Абсолют

5

о

представл ющие кодовую комбинацию дл  управлени  опережающим органом (выход 1 блока 10), на выходах элементов 58, 60 - дл  управлени  отстающих (выход 2), Эта кодова  комбинаци  несет информацию о величине и направлении (знаке) необходимого перемещени  соответствующего режупего органа. Необходимое перемещение режущего органа соответствует обнаруженному датчиком 8 или 9 рассогласованию , должно обеспечить оставление угольной пачки заданной толщины и может быть как шаговым,- так и пропор- циональнь1М. С выхода 1 блока 10 сигнал о необходимости перемещении опережающего органа поступает в блокJJ пам ти, где хранитс  до момента прихода в ту же точку по длине лавы отстающего режущего органа. Блок 11 пам ти строитс  по принципу сдвигового регистра, количество  чеек которого равно числу циклов анализа ин5 формации датчика порода - уголь на пути, равном рассто нию между режущими органами комбайна. После каждого такого цикла информаци  в блоке J1 пам ти сдвигаетс  по сигналам датчика на одну  чейку, сама  стара  тер етс  и на освободивщеес  место записываетс  нова  с выхода J блока JO. Таким образом, на входы блока 12 сравнени  поступают необходимые перемещени , определ емые дл  обоих режущих органов комбайна при нахождении их в одной и той же точке по длине лавы.

Блок 12 сравнени  (фиг.4) содер

5

мент 62 выделени  меньшего абсолютного значени  и регистр 63. На входы элемента 61 из блоков 10 и 11 поступают знаковые разр ды их выходных сигналов, а на входы элемента 62 - абсолютные числовые значени . Выход элемента 62 соединен с входом регистра 63, знаковьй разр д которого соединен со знаковым разр дом одного из

входных сигналов, а выход регистра

 вл етс  выходом блока J2 сравнени .

Сигналы, соответствующие необходимым перемещени м режущих органов, в виде кодовых комбинаций поступают на входы блока 12, причем знаковые разр ды сигналов поступают на входы элемента 61 сравнени  знаков (может быть реализован на базе логического элемента сложени  МО модулю два). Абсолют

ные значени  необходимых перемещений также в виде кодовых комбинаций поступают на входы элемента 62 (реализуетс  на базе логического элемента сравнени ) , на выходе которого по вл етс  меньшее из абсолютных значений перемещений и поступает на вход регистра 63. На вход знакового разр да регистра 63 поступает один из знаковых разр дов, пришедших на входы элемента 61, При совпадении знаков необходимых перемещений режущих органов на выходе элемента 61 сравнени  по вл етс  сигнал, который поступает на уп- равл ющий вход регистра 63 и разрешает запись информации, поступившей на его входы. Информаци , соответствующа  меньшему из необходимых перемещений режущих органов с соответствую- щим знаком (поправка), поступает с выхода регистра 63 на вход накапливающего сумматора 13, где суммируетс  с уже имеющимс  значением.

Накапливающий сумматор 13 предназначен дл  случа , когда совпадение направлений перемещени  режутдих органов и, следовательно, введение поправки в программу отработки встречаетс  при обработке неоднократно. В этом случае все поправки, определенные при отработке, суммируютс  по мере их поступлени  с учетом знаков в с мматоре 13. образом, в любой момент отработки на выходе накапливающего сумматора 13 присутствует суммарна  поправка, полученна  на всем пройденном участке лавы. Эта поправк

Система автоматического управлени  очистным комбайном в профиле плас та, содержаща  датчик пути, выход которого через счетчшч соединен с входом элемента пам ти, датчик угла продольного наклона комбайна, выход которого соединен с вторым входом элемента пам ти, датчики положени  режу- щи.х органов комбайна, блок преобразовани  координат, входы которого соединены с выходами всех датчиков и элемента пам ти, а выход его соединен с входом программного блока, выходы которого через блоки формировани  управ л ющих сигналов соединены с соответствующими исполнительными элементами положени  режущих органов, отличающа с  тем, что, с целью повьш1ени  точности управлени  за счет компенсации вли ни  изменени  условий залегани  пласта и погрешности преобразовани  координат, он снабжена дву м  датчиками порода - уголь, блоком регулировани , блоком пам ти, блоком сравнени , ныкапливающим сумматором и блоком рЁ читани , причем вы45

поступает на вход блока 1А вычитани .

С выхода блока 7 преобразовани  оды датчиков -торуда уголь соедине- ординат на входы программного блока 15 поступают вертикальна  (выход 2 блока 7) и горизонтальна  (выход блока 7) координаты режу1 а5х органов. При записи программы дв1гаени  режущих органов координаты без изменений запоминаютс  в программном блоке 15, а при отработке из вертикальной координаты вычитают поправку в блоке 14 вычитани  с учетом знаков. В самом начале отработки накапливающий сумматор 13 обнул етс . В программном блоке 15 при отработке программы происходит сравнение вертикальных координат записанной и реальной траекторий дви- gc выходом блока преобразовани  коорди- жени  режущих органов при равенстве нат, а выход - с вторым входом прог- горизонтальных координат. Если рас50

ны с первым и ртс1рьгм входами блока регулировани , третий вход которого соединен с выходом датчика Лути, первый выход блока регулировани  соединен с первым входом блока пам ти, второй вход которого соединен с выходом датчика пути, а выход - с первым входом блока сравнени , второй вход которого соединен с вторым выходом блока регулировани , а выход блока сравнени  соединен с входом накапливающего сумматора, выход которого сое динен с входом блока вычитани , второй вход которого соединен с вторым

раммного блока.

0

15 20 25

30

35

согласование между вертикальными координатами больше допустимого, программный блок 15 выдает управл ющее воздействие на перемещение режушего органа, которое формируетс  в блоке 16 или 17 (дл  опережающего или отстающего режущего органа), и затем соответствующий исполнительный элемент 18 или 19 перемещает указанный режущий орган на определенное рассто ние.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система автоматического управлени  очистным комбайном в профиле пласта , содержаща  датчик пути, выход которого через счетчшч соединен с входом элемента пам ти, датчик угла продольного наклона комбайна, выход которого соединен с вторым входом элемента пам ти, датчики положени  режу- щи.х органов комбайна, блок преобразовани  координат, входы которого соединены с выходами всех датчиков и элемента пам ти, а выход его соединен с входом программного блока, выходы которого через блоки формировани  управл ющих сигналов соединены с соответствующими исполнительными элементами положени  режущих органов, отличающа с  тем, что, с целью повьш1ени  точности управлени  за счет компенсации вли ни  изменени  условий залегани  пласта и погрешности преобразовани  координат, он снабжена двум  датчиками порода - уголь, блоком регулировани , блоком пам ти, блоком сравнени , ныкапливающим сумматором и блоком рЁ читани , причем вы

   оды датчиков -торуда уголь соедине- выходом блока преобразовани  коорди- нат, а выход - с вторым входом прог-

   ны с первым и ртс1рьгм входами блока регулировани , третий вход которого соединен с выходом датчика Лути, первый выход блока регулировани  соединен с первым входом блока пам ти, второй вход которого соединен с выходом датчика пути, а выход - с первым входом блока сравнени , второй вход которого соединен с вторым выходом блока регулировани , а выход блока сравнени  соединен с входом накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом блока вычитани , второй вход которого соединен с вторым

   оды датчиков -то выходом блока пр нат, а выход - с

   раммного блока.

   Of if) ,

   О г /гв

   s s ffsT

   ГЛ - 1J i.n fv

   -A k-1 1}

   Omf/.S

   ffrrrS.rff

   f

   f

   61

   фиг 4 V

   П

   L

   6

   L.

   /

   65