WO2008138316A2 - Schiidsteuereinrichtung zur durchführung der ausbaufunktion einer ausbaueinheit beim strebausbau in einem bergwerk - Google Patents

Schiidsteuereinrichtung zur durchführung der ausbaufunktion einer ausbaueinheit beim strebausbau in einem bergwerk Download PDF

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WO2008138316A2
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shield control
shield
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memory
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Willi Kussel
Peter Rahms
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Tiefenbach Control Systems Gmbh
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Priority to EP08758050A priority patent/EP2156017B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D23/00—Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor
    • E21D23/12—Control, e.g. using remote control

Definitions

  • Shield control device for performing the expansion function of an expansion unit in longwall construction in a mine
  • the invention relates to a shield control device of a Ausbauschildes for carrying out the expansion functions of the Ausbauschildes (expansion unit) in longwall construction in a mine.
  • This control is z. B. known from DE 10393865.6A1 (TBT 2234).
  • the individual expansion units referred to in this application as: shield or Ausbauschild, from a central control device or by the individual control units, which are assigned to each of the shields (shield control devices) or be controlled by an HMI device via radio for data transmission.
  • Each shield control device has for this purpose a microprocessor with memory for storing the shield control device associated code signal (Schildcodewort).
  • the data transmission of the external control devices-these are, in particular, the shield control devices of the other expansion frame of the longwall and the Gott Kunststofftechnisches to the functional elements of the shield control device via the internal connection means is only released or carried out when the shield control device is driven with its associated Schildcodewort.
  • the data transmission within the shield comprises the electrical communication between the shield control device and the functional elements (actuating magnets and sensors) of the respective expansion plate, in particular firstly the delivery of control commands to the force transmitter of the expansion plate, which are in particular the actuating magnet of the respective hydraulic valves for actuating the force transmitter / Actuators and secondly the retrieval / request and the transmission of measurement signals from the sensors, which each extension screen eg assigned to the pressure measurement of the force transmitter or inclination measurement or position of the components of the expansion plate. From each shield control device from the adjacent or several adjacent shields can be controlled to issue commands or to retrieve measurement signals. Basically all signals, i. Output of commands (command signals), request of measuring signals (recall signals) and the measuring signals themselves, in this application: control signals
  • SUBSTITUTE SHEET fed to all shield control devices via a line common to all shield control devices (bus line).
  • the shield controllers are programmed to only address the shield controller and cause it to execute the control signals associated with the shield codeword sent to the control signal. All other shield controllers pass the shield codeword control signal.
  • This invention addresses the problems of data transfer of the blade control device within each expansion shield.
  • the shield control device must hitherto for data transmission connection means, so electrical cables and multicore cables to a plurality of functional elements, said functional elements are partially combined in groups, e.g. the solenoids of combined in blocks hydraulic valves, and the other part are identical or at least similar.
  • the laying of these electrical cables and cables within the Ausbauschildes is not only difficult, consuming and prone to error, it is connected during operation with the risk of damage.
  • the object of the invention is an embodiment of the shield control device, in which the cost of the wiring is largely reduced and limited to the absolutely necessary cable
  • This refinement has the advantage that within the shield control device of each extension screen, the electrical data transmission for carrying out the expansion functions, ie: the electrical data transmission for retrieving measurement signals of the sensors, the electrical data transmission for transmitting the measurement signals and the electrical data transmission for the transmission of positioning commands to the actuators, can be made by the internal connection means with little cabling overhead within the Ausbauschildes. Therefore, the shield control and the wiring of the shield can be largely prefabricated, so that line faults due to incorrect wiring or subsequent damage largely are avoidable.
  • a code signal (address code word) valid only for this functional element is assigned to each of the functional elements of the expansion shield.
  • This makes it possible to execute locally the function of the call (activation) of a specific functional element, which has hitherto been carried out centrally in the shield control device, locally.
  • This distributor can be connected to the shield control device -as in the embodiment according to claim 2- via only one cable with few wires. It contains a microprocessor with memory as well as switching devices with individual switching elements, by means of which the connection to the called and to be activated functional element is made or interrupted via the internal connecting means.
  • a so-called call code word for a particular functional element of the shield is sent to the microprocessor of the distributor of the shield control device via said cable, it is compared in the microprocessor with the stored in the memory address code words. If the call code word and the stored address code word coincide, the switching device is actuated by the microprocessor in the sense that the connection for signal transmission between the shield control device and the functional element whose address code word is identical to the call code word is established.
  • connection means for data transmission between the distribution device and the functional elements are produced by a respective cable for each of the functional elements. Only a distributor with a microprocessor and switching device is needed. By the switching elements of the switching device, the connection to each of the connected functional elements can be made depending on what Rufcodewort previously by the shield control device to the distribution device has been sent.
  • the lines can be arranged substantially within the Verteii réelles and thereby protected against misplacement and damage.
  • This embodiment is particularly suitable when the functional elements are the actuating magnets of the hydraulic valves of the expansion plate and the data transmission of the transmission of control commands to the actuating magnet is used with the preferred embodiment according to claim 5.
  • the distribution device is spatially arranged in or at or close to each of the functional elements. It comes in this embodiment as a connecting means with only one cable for data transmission between shield control device and the first of the functional elements.
  • the functional elements may be connected to one another by a common bus line, which transmits the control signal to all functional elements, but in or on each functional element, a microprocessor with a switching device is arranged, which transmits the transmitted control signal to the called functional element and this in the sense of Control signal activated.
  • the hydraulic valves are combined in one or more valve blocks in the further embodiment according to claim.
  • a command cable with at least two wires for Transmission of positioning commands is sufficient to connect to the shield control device.
  • the distribution device also contains the microprocessor with memory for the address codes and the switching devices by which - corresponding to the incoming Stellbetation- the one solenoid, whose address code corresponds to the called call code, is acted upon by the electrical energy required for its adjustment via internal cable connections.
  • the distributor is and the switching devices are provided with a single electrical line with e.g. 12 volts connected.
  • the actuating magnets can also be created in blocks by appropriate construction of the valve blocks, so that their control ports are preferably in a plane or on a straight line.
  • the distribution device can also be designed as a planar body whose positioning connections are designed as plug-in connections or sliding contacts which spatially and of course also electrically correspond to plug-in connections or sliding contacts of the actuating magnets.
  • adjusting cable between distributor and functional elements with all their disadvantages avoided.
  • the connection from the distributor to the individual solenoids and their energization is done via a) short cable - in contrast to the previous long cables that were required between each individual solenoid and the shield control device. b) direct connections that are possible because and when all the solenoids of a block are in a flat field, e.g. strip-shaped field and are arranged in one plane.
  • each sensor has a microprocessor which constantly provides the measurement signal for interrogation and which contains the switching device for relaying the pending measurement signal.
  • the signal cable is connected to the measuring lead by means of the switching means of that sensor, so that the Messsignai is transmitted to the shield control device.
  • the bus line to the next sensor is interrupted. If the call code word of the first sensor connected directly to the shield control device does not correspond to the address code word sent by the shield control device, the bus line to the next sensor is closed by means of the switching device of this sensor, or the switching device remains in this closed position. The interrogation and comparison procedure then takes place in this next sensor with the result that possibly the bus line is connected to the measuring line of this sensor, so that the measuring signal of this sensor is transmitted to the shield control device and the bus line to the next sensor is interrupted.
  • the same process can also happen as follows:
  • the switching devices of all sensors are located in the common bus line and, in the unloaded position, keep the connection between the sensors permanently closed.
  • a call code word sent by the shield control device thus reaches all the sensors or the microprocessors contained in them.
  • the Microprocessor of that sensor whose stored in the memory of this sensor address code word corresponds to the sent Rufcodewort, actuates the switching device and connects the measuring line of this sensor to the data cable, so that the measurement signal is transmitted to the shield control device.
  • the bus line to the next sensor is interrupted.
  • the measuring signal of the sensors is constantly on.
  • the sensor may be equipped with a measured value memory from which the measured value can be retrieved when the polling code is transmitted by the actuation of the switching device.
  • the measurement signal can be measured by the sensor but also constantly and the current measured value when sending the polling code by the operation of the switching device from the sensor be retrieved (claim 10).
  • Control devices and-among other things-Shield control devices for a number of functional elements which make the traffic with one of the functional elements dependent on the correspondence of the address code word with a call code word have the advantage that the functional elements must be of any type and need not be adapted to the control device. However, this also has the disadvantage that functional elements with unreliable function can be used.
  • Another object of the invention is both for the shield control devices according to the preceding claims as well as other control devices of this type. In such control devices must be ensured that only design-appropriate and thus safe functional elements can be used. This is especially important for underground mining safety.
  • connection means for signal transmission between the control device and the functional element and microprocessor whose address code word is identical with the code signal (call code word) which can be sent by the control device can only be activated if, in addition to and in common with the control device with the Rufcodewort a characteristic of the type of the functional element code signal (type code word), which in the memory of the microprocessor of each functional element according to its type is stored, is sent.
  • Claim 12 shows in a development on how Rufcodewort, address code word and type code word can be combined with each other.
  • Figure 1 The section through a strut with a Ausbauschild
  • Figure 2 The schematic plan view of a cutting machine and a group of Ausbauschilden.
  • Figure 3 The schematic representation of a shield control device with sensors and actuators
  • Figure 4 Section and enlargement of Figure 3 with the control of the actuators
  • FIG. 5 Section and enlargement of FIG. 3 with the activation of the sensors
  • FIG. 6 enlargement of a suitable sliding contact connection for connecting the distributing device to the actuating magnets
  • FIG. 1 shows a plurality of expansion units 1 to 18.
  • the expansion units are arranged along a seam 20.
  • the seam 20 is dismantled with a cutting device 23, 24 of a mining machine 21 in the degradation direction 22.
  • the mining machine has the form of a cutting machine 21.
  • the cutting machine 21 is moved in the cutting direction 19 by means of a Schramtrosse, which is not shown. It has two cutting rollers 23, 24, which are set with different heights and mill the coal wall.
  • the broken coal is loaded onto a conveyor by the shredding machine, also known as a "shearer".
  • the conveyor consists of a channel 25, in which a Panzerbergerer is moved along the coal front.
  • the cutting machine 21 is movable along the coal front.
  • the channel 25 is subdivided into individual units which, although connected to one another, can execute a movement in the direction of dismantling 22 relative to one another. Each of the units is connected by a cylinder-piston unit (walking piston) 29 as force transmitter with one of the expansion units 1 to 18.
  • Each of the expansion units serves the purpose of supporting the strut.
  • further cylinder-piston units serve, for example, 30, which braces a bottom plate relative to a roof panel.
  • the roof panel has at its front, the seam facing the end of a so-called carbon bumper 48. This is a flap that is hinged in front of the mined coal wall.
  • the carbon bumper must be folded up in front of the approaching cutting machine 21.
  • Also for this purpose serves a further cylinder-piston unit, not shown.
  • These functional elements of the individual expansion are shown here only as an example. Other functional elements are available; These are, on the one hand, further force transmitters, in particular hydraulic cylinders / piston units, but on the other hand sensors 46 (FIGS. 3, 5), not shown here, by means of which, for example, the pressure of the hydraulic force transmitter or the distance covered or the position of the described movable and adjustable parts of the shield is measured and monitored.
  • valves 44 and pilot valves 45 are actuated via valves 44 and pilot valves 45.
  • Each valve / pilot valve has a housing with the valve control located therein and a control magnet 47 for adjusting the pilot piston or main control piston.
  • the unit of the channel 25 (shot) on the expansion unit 9 which is - behind the cutting machine 21 - in the direction of travel 19, advanced towards the mined coal wall.
  • the following expansion units are 8,7,6, 5 and 4 in forward gear with direction to the strut or on the mined coal wall. At these expansion units of the carbon bumper is already folded down again.
  • the expansion units 3, 2, 1 are ready moved and remain in this position until the cutting machine approaches again from the right.
  • a shield control device 34 is assigned to each of the expansions 1-18.
  • Each shield control device 34 is connected to the functional elements of its expansion plate, in particular the sensors 46 and the actuating magnet 47 of the pilot valves 45 and main valves 44 of the force transmitter. Details will be described later with reference to FIGS. 3, 4 and 5.
  • any of the shield control devices can be used.
  • one group of a plurality of shield control devices may be superordinate a handheld terminal 37 or a central configuration control (main control center 50 and / or auxiliary control center 51) for data input, which is connected to the shield control devices.
  • the central control system consists of the main control center 50 and the auxiliary control center 51.
  • the program for the automatic operation of the construction control and automatic entry of the expansion commands (robbery, stride, setting of the removal debris) in dependence on the position the removal machine stored.
  • the measured values (sensor signals) of the individual sensors can also be called up by the main control unit 50 and / or the auxiliary central unit 51. From the main center 50 and / or the auxiliary center 51 or from the manual operating device 37, the command output and the retrieval of the sensor signals can also be done by hand.
  • the cable 58 (bus line) connects all shield control devices 34 with each other. Through each shield control device, the input or output expansion commands, status data and other data are received by all others and passed on to all others.
  • a predetermined coding Schildcodewort
  • only one of Shield controllers 1-18 or a group of shield control devices are activated to perform the requested function, eg, measurement request or expansion function, e.g. B.
  • the activated Schild horrinrichtu ⁇ g then converts the function command received, eg measured value query or expansion command, in a command to the affected output screen associated functional elements, sensors, control valves or main valves.
  • the handset 37 is connected by radio to the radio receivers 38 provided in each of the shield control devices.
  • the shield control device which is the HMI device initially, this will receive the strongest radio signals. Accordingly, this blade controller now forwards the received signal over bus line 58 so that the blade control device addressed by the input Schik jcode word can respond accordingly.
  • radio transmission e.g. the antenna 39 of the handset.
  • a program can be stored, with which queries to the individual sensors or sequences of such queries on functions, operating conditions and functional processes of the respective shield (expansion) can be performed.
  • the data obtained is then transmitted substantially simultaneously via cable 58 to the adjacent shield control devices and from one of the shield control devices via radio to the handset and / or main center 50 and the auxiliary center 51 and displayed on a display. In this way, the operator can determine whether a particular signboard is still fully functional or whether maintenance or replacement of functional elements or controls is required.
  • the shield control device is connected via bus line 58 to the other shield control devices and to the main center 50 and the auxiliary center 51.
  • the shield control device has in the input of the bus line 58 an input element, in particular processor 60 with switch 62 which is normally closed, so that a passage of the incoming signals takes place from one shield control device to the next.
  • the separation of the bus line and further activation of the shield control device takes place, however, when via the bus, a signal arrives with the Schildcodewort which corresponds to the Schildcodewort, which is associated with the shield control device, and stored in the memory 61 of the shield control.
  • the incoming signal is processed in the called shield controller, e.g. for carrying out positioning commands in the sense of an expansion function or for retrieving or passing on measured values.
  • distributing devices 41 are provided for the data traffic within each shield control for distributing the data traffic to the addressed or responsive functional elements, sensors and force transmitters or their actuating magnets.
  • the distribution device can be arranged either in each of these functional elements or upstream of a group of functional elements.
  • only one cable 42 for the connection between shield control device 34 and one of the distributing devices 41 with a group of functional elements is provided within an expansion shield.
  • the distribution device or distribution devices are spatially arranged closely to the respective functional elements. Therefore, a diverse, complex and vulnerable wiring between the shield control device is avoided despite the large number of integrated into the traffic function elements.
  • a distributor 41 is provided in the embodiment nachFig.3, 4, which is upstream of a group of actuators and all actuators of the group of actuators in common.
  • This embodiment has the advantage that the solenoids are assigned no microprocessors for driving or the functionality of these microprocessors can be reduced to a minimum.
  • an external wiring between the distributor and the associated actuating magnets is also completely dispensed with.
  • valves 44 and pilot valves 45 and actuators 47 of the force transmitter are this aligned in a plane or on a straight line, but in any case so that they have electrical connector 53 for connection to the distribution device, which have parallel plug-in direction and preferably in a plane or on a straight line.
  • the distributor 41 is aligned as a flat, straight bar. It has on the side facing the actuating magnet of the group of valves arranged in a steel block, the plug contacts 52, which correspond geometrically with the mating contacts 53 of the actuating magnets. Possibly. can still be present a guide in which the distribution device can be performed in electrical and mechanical connection with the solenoids and their connectors.
  • the plugs of the actuating magnets and / or the plugs of the distributor preferably have a low lateral mobility in order to compensate for errors in the geometric arrangement and assignment.
  • connectors are in particular so-called battery contacts, which consists on one side of a resiliently movable in the insertion direction contact tongue and on the other side a rigidly fixed contact body, pin or the like.
  • the lateral mobility is given in one direction by the width of the contact tongues and in the direction perpendicular thereto by the elasticity of the contact tongue (for example: Fig.6).
  • the plug contacts 52 are in the distribution device 41 via an internal each Cable connection 54 connected to the arranged in the distribution device 41 valve control unit 40.
  • the valve controller 40 is connected via data cable 42 to the shield control device 34 and via this to the other shield control devices and the main center 50 and help center 51.
  • the valve control unit 40 has a microprocessor 59 with memory 56. In the memory for each of the connected solenoids individual codeword (address code word) is stored. On the other hand, in the shield control device in a memory 57 of each expansion function and each incoming command is deposited a the type of the element to be controlled individual call code. Depending on the incoming signal and its substantive content, the call code of the function element, which must perform the requested function, is sent via data cable 42 by activating the shield control device.
  • the microprocessor 59 controls the switching elements 63 which control the connection of the voltage line, e.g. 12Volt l_eitung 46 to the functional elements / actuating magnets, and activates a single one of the switching elements 63 with connection to the solenoid whose address code corresponds to the incoming call code. This solenoid is then acted upon by the voltage required for its adjustment via one of the internal cable connections 54.
  • the switching elements 63 which control the connection of the voltage line, e.g. 12Volt l_eitung 46 to the functional elements / actuating magnets, and activates a single one of the switching elements 63 with connection to the solenoid whose address code corresponds to the incoming call code. This solenoid is then acted upon by the voltage required for its adjustment via one of the internal cable connections 54.
  • a distributor 41 is provided in each of the sensors
  • This embodiment has the advantage that the sensors are associated with microprocessors which make the sensor self-sufficient, i. regardless of the shield control device used in each case.
  • a distribution device 41 is arranged in each sensor 46.
  • This has a microprocessor 59 with memory 56.
  • a code word custom for the sensor (address code word) is stored.
  • each incoming command deposited a the element / sensor to be controlled individual call code is activated by activation of the shield control device and the call code of that sensor 46 whose measured value is to be queried via data cable 42 first to the first of the sensors 46 and over the existing of only one cable internal cable connection 54 all other sensors connected in series are forwarded.
  • the switch 63 of the distributors 41 are normally closed, so that a passage to the other sensors takes place. However, the separation of the bus lines takes place if its address code corresponds to the incoming call code.
  • the microprocessor 59 controls the switching element 63 in the sense of a connection to the called sensor 46, whose address code corresponds to the incoming call code.
  • the pending measured value of the called sensor can be transmitted to the shield control device or the main or auxiliary center or a manual input device.
  • the switching element 63 of the sensors is not permanently closed, first the address code of the first sensor 46 is compared with the incoming call code. Only when the address code does not correspond to the call code, the incoming command is forwarded by switching element 63 via the internal cable connection 54 to the next sensor and its distribution device, u.s.w. until the address code corresponds to the call code. Only then takes place by switching element 63 is a connection of the data line 42 to the respective sensor 46 and the internal cable connection 54 to the reteren sensors remains interrupted.
  • connection means 42 for signal transmission between the shield control device and the called sensors 46 by sending the Rufcodeworts can only be activated when the shield control device in addition to and together with the Rufcodewort a characteristic of the type of functional element code signal (type code word) is sent.
  • This type code word is stored on the one hand in the memory 61 of the shield control device and is assigned to each incoming command with the address code word corresponding to the sensor to be controlled.
  • This type code word is also stored in a memory 57 of the microprocessor 59 of each sensor according to its type.
  • the microprocessor 59 in each of the sensors controls the affected switching element 63 in terms of a connection to the respective sensor 46 only if not only its address code the incoming call code but also the type code corresponds to the called type code.
  • This type code can not be manipulated to ensure that the sensors installed in the replacement shield during operation have the required approval and quality. It is not necessary to always transmit and process two codeword address code and type code.
  • the call code in the processor 60 of the shield control device on the one hand and the address code in the microprocessor 59 of the sensors on the other hand can be encrypted with the type code according to an identical algorithm in both cases, so that the call code only in the encoded by the design code form and with the Address code is compared in the encoded by the design code form.
  • Radio receiver 32 32. Radio receiver 32
  • Control unit 34 Control unit 34, shield control device, shield control unit, expansion control 35.Antenne35
  • valve control unit 40 Control unit 40

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Abstract

Der Schildsteuereinrichtung eines Ausbauschildes zur Durchführung der Ausbaufunktionen des Ausbauschildes beim Strebausbau in einem Bergwerk ist vor einer Gruppe von Funktionselementen ein Verteilgerät zugeordnet. Jedem der Funktionselemente des Ausbauschildes ist ein nur für dieses geltendes Adresscodewort zugeordnet, von dessen Aufruf die die interne Verbindung zwischen der Schildsteuereinrichtung und den Funktionselementen abhängt. Das Verteilgerät ist in räumlicher Nähe der Funktionselemente angeordnet. Bei den Funktionselementen handelt es sich um Ventile oder Sensoren.

Description

Schildsteuereinrichtung zur Durchführung der Ausbaufunktion einer Ausbaueinheit beim Strebausbau in einem Bergwerk
Die Erfindung betrifft eine Schildsteuereinrichtung eines Ausbauschildes zur Durchführung der Ausbaufunktionen des Ausbauschildes (Ausbaueinheit) beim Strebausbau in einem Bergwerk.
Diese Steuerung ist z. B. bekannt durch die DE 10393865.6A1 (TBT 2234). Bei dieser Ausbausteuerung können die einzelnen Ausbaueinheiten, in dieser Anmeldung auch als: Schild oder Ausbauschild bezeichnet, von einer zentralen Steuereinrichtung aus oder durch die einzelnen Steuereinheiten, welche jedem der Schilde zugeordnet sind (Schildsteuereinrichtungen) oder durch ein Bediengerät über Funk zur Datenübertragung angesteuert werden. Jede Schildsteuereinrichtung besitzt hierzu einen Mikroprozessor mit Speicher zum Speichern des der Schildsteuereinrichtung zugeordneten Codesignals (Schildcodewort). Die Datenübertragung der externen Steuereinrichtungen -das sind vor allem die Schildsteuereinrichtungen der anderen Ausbauschilde des Strebs sowie die Zentralsteuereinrichtung- zu den Funktionselementen der Schildsteuereinrichtung über deren internen Verbindungsmittel wird nur frei gegeben bzw. durchgeführt, wenn die Schildsteuereinrichtung mit dem ihr zugeordnete Schildcodewort angesteuert wird.
Die Datenübertragung innerhalb des Schildes umfasst die elektrische Kommunikation zwischen der Schildsteuereinrichtung und den Funktionselementen (Stellmagnete und Sensoren) des jeweiligen Ausbauschildes, insbesondere also erstens die Abgabe von Stellbefehlen an die Kraftgeber des Ausbauschildes, das sind insbesondere die Stellmagneten der jeweiligen hydraulischen Ventile zur Betätigung der Kraftgeber/Aktuatoren sowie zweitens den Abruf/ Anforderung und die Übertragung von Messsignalen der Sensoren, welche jedem Ausbauschild z.B. zur Druckmessung der Kraftgeber oder Neigungsmessung oder Position der Bauteile des Ausbauschildes zugeordnet sind. Von jeder Schildsteuereinrichtung aus können auch die benachbarten oder mehrere benachbarte Schilde zur Abgabe von Befehlen oder zum Abruf von Messsignalen angesteuert werden. Grundsätzlich werden alle Signale, d.h. Abgabe von Befehlen (Befehlsignale), Anforderung von Messsignalen (Abrufsignale) sowie die Messsignale selbst, in dieser Anmeldung: Steuersignale
ERSATZBLATT über eine allen Schildsteuereinrichtungen gemeinsame Leitung (Busleitung) allen Schildsteuereinrichtungen zugeführt. Die Schildsteuereinrichtungen sind jedoch so programmiert, dass lediglich die Schildsteuereinrichtung angesprochen und zur Ausführung der Steuersignale veranlasst wird, welcher das mit dem Steuersignal gesendete Schildcodewort zugeordnet ist Alle anderen Schildsteuereinrichtungen leiten das Steuersignal mit Schildcodewort weiter.
Diese Erfindung befasst sich mit den Problemen der Datenübertragung der Schildsteuereinrichtung innerhalb eines jeden Ausbauschildes. Die Schildsteuereinrichtung muß bisher zur Datenübertragung Verbindungsmittel, also elektrische Leitungen und mehradrige Kabel zu einer Vielzahl von Funktionselementen enthalten, wobei diese Funktionselemente zum Teil in Gruppen zusammengefasst sind, z.B. die Stellmagnete von in Blöcken zusammengefassten hydraulischen Ventilen, und zum anderen Teil identisch oder zumindest gleichartig sind. Die Verlegung dieser elektrischen Leitungen und Kabel innerhalb des Ausbauschildes ist nicht nur schwierig, aufwendig und fehlergeneigt, sie ist beim Betrieb auch mit der Gefahr der Beschädigung verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist eine Ausgestaltung der Schildsteuereinrichtung, bei welcher der Aufwand der Verkabelung weitgehend herabgesetzt und auf die unbedingt erforderlichen Kabel beschränkt ist
Die Lösung ergibt sich aus Anspruch 1.
Durch diese Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, dass innerhalb der Schildsteuereinrichtung eines jeden Ausbauschildes die elektrische Datenübertragung zur Durchführung der Ausbaufunktionen, d.h.: die elektrische Datenübertragung zum Abrufen von Messsignalen der Sensoren, die elektrische Datenübertragung zum Übertragen der Messsignale sowie die elektrische Datenübertragung zur Übertragung von Stellbefehlen an die Aktuatoren, durch die internen Verbindungsmittel mit geringem Verkabelungsaufwand innerhalb des Ausbauschildes hergestellt werden kann. Daher kann die Schildsteuerung und die Verkabelung des Schildes weitgehend vorgefertigt werden, so dass Leitungsfehler durch falsche Verkabelung oder nachträgliche Beschädigung weitgehend vermeidbar sind.
Bei der Lösung wird jedem der Funktionselemente des Ausbauschildes jeweils ein nur für dieses Funktionselement geltendes Codesignal (Adresscodewort) zugeordnet. Das ertaubt, die bisher in der Schildsteuereinrichtung zentral ausgeübte Funktion des Aufrufs (der Aktivierung) eines bestimmten Funktionselementes dezentral vor Ort auszuführen. Dazu dient ein Verteilgerät, welches in die internen Verbindungsmittel des Schildes zwischen der Schildsteuereinrichtung und den Funktionselementen eingeschaltet ist und in möglichst enger räumlicher Nähe zu diesen liegt. Dieses Verteilgerät kann mit dem Schildsteuergerät -wie in der Ausführung nach Anspruch 2- über nur ein Kabel mit wenigen Adern verbunden sein. Es enthält einen Mikroprozessor mit Speicher sowie Schalteinrichtungen mit einzelnen Schaltelementen, durch welche über die internen Verbindungsmittel die Verbindung zu dem aufgerufenen und zu aktivierenden Funktionselement hergestellt bzw. unterbrochen wird. Wenn nun von der Schildsteuereinrichtung über das genannte Kabel ein so genanntes Rufcodewort für ein bestimmtes Funktionselement des Schildes an den Mikroprozessor des Verteilgeräts gesandt wird, so wird dieses in dem Mikroprozessor mit dem in dessen Speicher niedergelegten Adresscodeworten verglichen. Bei Übereinstimmung von Rufcodewort und dem gespeicherten Adresscodewort wird die Schalteinrichtung durch den Mikroprozessor in dem Sinne betätigt, dass die Verbindung zur Signalübertragung zwischen der Schildsteuereinrichtung und demjenigen Funktionselement, dessen Adresscodewort mit dem Rufcodewort identisch ist, hergestellt wird.
In der Ausgestaltung nach Anspruch 3 werden die Verbindungsmittel zur Datenübertragung zwischen dem Verteilgerät und den Funktionselementen durch jeweils ein Kabel für jedes der Funktionselemente hergestellt. Dabei wird nur ein Verteilgerät mit einem Mikroprozessor und Schalteinrichtung benötigt. Durch die Schaltelemente der Schalteinrichtung kann die Verbindung zu jedem der angeschlossenen Funktionselemente hergestellt werden in Abhängigkeit davon, welches Rufcodewort zuvor durch die Schildsteuereinrichtung an das Verteilgerät gesandt worden ist. Die Leitungen können im wesentlichen innerhalb des Verteiigeräts angeordnet und dadurch vor Falschverlegung und Beschädigung geschützt sein.
Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere, wenn die Funktionselemente die Stellmagnete der Hydraulikventile des Ausbauschildes sind und die Datenübertragung der Übermittlung von Stellbefehlen zu den Stellmagneten dient mit der bevorzugten Weiterbildung nach Anspruch 5.
Bei der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ist das Verteilgerät räumlich in oder an oder nahe bei jedem der Funktionselemente angeordnet. Man kommt in dieser Ausführung als Verbindungsmittel mit nur einem Kabel zur Datenübertragung zwischen Schildsteuereinrichtung und dem ersten der Funktionselemente aus. Die Funktionselemente können unter einander durch eine gemeinsame Busleitung verbunden sein, welche das Steuersignal an alle Funktionselemente überträgt, wobei jedoch in oder an jedem Funktionselement ein Mikroprozessor mit einer Schalteinrichtung, angeordnet ist, weicher das übertragene Steuersignal an das aufgerufene Funktionselement überträgt und dieses im Sinne des Steuersignals aktiviert.
Diese oder die nachfolgend noch zu beschreibende Ausgestaltung eignet sich insbesondere, wenn die Funktionselemente die Sensoren der Hydraulikventile des Ausbauschildes sind und die Datenübertragung der Übermittlung von Messsignale der Sensoren zu der Schildsteuereinrichtung und zu den externen Steuereinrichtungen dient mit der bevorzugten Weiterbildung nach Anspruch 8.
Wenn die Funktionselemente die Stellmagnete der Hydraulikventile des Ausbauschildes sind und die Datenübertragung der Übermittlung von Stellbefehlen zu den Stellmagneten dient (Ansprüche 3 und 5) werden in der weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 6 die Hydraulikventile in einem oder mehreren Ventilblöcken zusammengefasst. Das hat den Vorteil, dass auch die Stellmagnete eng bei einander, vorzugsweise eng neben einander liegen und das Verteilgerät dem Ventilblock räumlich eng zugeordnet sein kann. Zur Verbindung mit der Schildsteuereinrichtung genügt ein Befehlskabel mit mindestens zwei Adern für die Übermittlung von Stellbefehlen.
Das Verteilgerät enthält auch hier den Mikroprozessor mit Speicher für die Adresscodes sowie die Schalteinrichtungen, durch welche -entsprechend dem eingehenden Stellbefehl- derjenige Stellmagnet, dessen Adresscode dem aufgerufenen Rufcode entspricht, mit der zu seiner Verstellung erforderlichen elektrischen Energie über interne Kabelverbindungen beaufschlagt wird. Hierzu ist das Verteilgerät und sind die Schalteinrichtungen mit einer einzigen elektrischen Leitung mit z.B. 12 Volt verbunden.
Hierbei können die Stellmagnete durch entsprechende Konstruktion der Ventilblöcke ebenfalls blockweise angelegt werden, so dass ihre Stellanschlüsse vorzugsweise in einer Ebene oder auf einer Geraden liegen. Dadurch kann auch das Verteilgerät als ebener Körper ausgeführt werden, dessen Stellanschlüsse als Steckanschlüsse oder Schiebekontakte ausgebildet sind, welche mit Steckanschlüssen oder Schiebekontakten der Stellmagnete räumlich und selbstverständlich auch elektrisch korrespondieren. Auf diese Weise werden in der Ausführung nach Anspruch 7 Stellkabel zwischen Verteilgerät und Funktionselementen mit allen ihren Nachteilen vermieden. Die Verbindung von dem Verteilgerät zu den einzelnen Stellmagneten und deren Energiebeaufschlagung geschieht also über a) kurze Kabel -im Gegensatz zu den bisherigen langen Kabeln, die zwischen jedem einzelnen Stellmagneten und der Schildsteuereinrichtung erforderlich waren. b) direkte Steckverbindungen, die möglich sind, weil und wenn alle Stellmagnete eines Blocks in einem ebenen Feld, z.B. leistenförmigen Feld und in einer Ebene angeordnet sind.
Dabei besteht allerdings der Nachteil, dass z.B. 12 Stecker niemals genau mit ihren Gegenstücken fluchten. Es muß daher das einzelne Gegenstück der Stecker eine gewisse Beweglichkeit parallel zu der Ebene besitzen, in welcher die an dem Verteilgerät befestigten Stecker befestigt sind. Günstiger sind Schiebekontakte (Batteriekontakte) bei denen Kontaktelemente in einer Ebene (Kontaktebene) angeordnet sind und das Gegenstück Gegenkontakte in kongruenter Anordnung besitzt, welche sich durch Aufschieben parallel zur Kontaktebene oder Aufsetzen senkrecht zur Kontaktebene an die Kontaktelemente legen. Wenn die Funktionselemente die Sensoren der Hydraulikventile des Ausbauschildes sind und die Datenübertragung der Übermittlung von Messsignale der Sensoren zu der Schildsteuereinrichtung und zu den externen Steuereinrichtungen dient (Ansprüche 4 und 8), sind die Sensoren unter einander seriell durch ein Messkabel (Busleitung) und mit der Schildsteuereinrichtung durch ein einziges Signalkabel verbunden. In diesem Falle weist jeder Sensor einen Mikroprozessor auf, der das Messsignal ständig zur Abfrage bereit stellt und welcher die Schalteinrichtung zur Weitergabe des anstehenden Messsignals enthält. Wenn der Mikroprozessor des ersten direkt mit der Schildsteuereinrichtung verbundene Sensors durch Vergleich feststellt, daß das von der Schildsteuereinrichtung gesandte Rufcodewort dem in dem Speicher dieses Sensors gespeicherten Adresscodewort dieses Sensors entspricht, wird das Signalkabel mittels der Schalteinrichtung dieses Sensors mit der Meßleitung verbunden, so dass das Messsignai an die Schildsteuereinrichtung übertragen wird. Die Busleitung zu dem nächsten Sensor wird unterbrochen. Entspricht das von der Schildsteuereinrichtung gesandte Rufcodewort des ersten direkt mit der Schildsteuereinrichtung verbundene Sensors nicht dessen Adresscodewort, wird mittels der Schalteinrichtung dieses Sensors die Busleitung zu dem nächsten Sensor geschlossen, bzw. die Schalteinrichtung verbleibt in dieser Schließstellung. Sodann erfolgt die Abfrage- und Vergleichsprozedur in diesem nächsten Sensor mit dem Ergebnis, dass evtl. die Busleitung mit der Meßleitung dieses Sensors verbunden wird, so dass das Messsignal dieses Sensors an die Schildsteuereinrichtung übertragen und die Busleitung zu dem nächsten Sensor unterbrochen wird.
Derselbe Vorgang kann auch so vor sich gehen: Die Schalteinrichtungen sämtlicher Sensoren liegen in der gemeinsamen Busleitung und halten in der unbelasteten Stellung die Verbindung zwischen den Sensoren ständig geschlossen. Ein von der Schildsteuereinrichtung gesandtes Rufcodewort erreicht also sämtliche Sensoren bzw, die in ihnen enthaltenen Mikroprozessoren. Der Mikroprozessor desjenigen Sensors, dessen in dem Speicher dieses Sensors gespeichertes Adresscodewort dem gesandten Rufcodewort entspricht, betätigt die Schalteinrichtung und verbindet die Meßleitung dieses Sensors mit dem Datenkabel, so dass das Messsignal an die Schildsteuereinrichtung übertragen wird. Die Busleitung zu dem nächsten Sensor wird unterbrochen. Das Messsignal der Sensoren steht ständig an. Dazu kann der Sensor mit einem Meßwertspeicher ausgerüstet sein, aus dem bei Übersendung des Abrufcodes durch die Betätigung der Schalteinrichtung der Messwert abrufbar ist. (Anspruch 9) Das Messsignal kann durch den Sensor aber auch ständig gemessen und der aktuelle Messwert bei Übersendung des Abrufcodes durch die Betätigung der Schalteinrichtung aus dem Sensor abrufbar sein (Anspruch 10). Steuereinrichtungen und -darunter auch- Schildsteuereinrichtungen für eine Anzahl von Funktionselementen, welche den Datenverkehr mit einem der Funktionselemente von der Übereinstimmung des Adresscodeworts mit einem Rufcodewort abhängig machen, haben den Vorteil, dass die Funktionselemente von beliebiger Bauart sein und der Steuereinrichtung nicht angepasst sein müssen. Darin liegt aber auch der Nachteil, dass Funktionselemente mit unzuverlässiger Funktion verwandt werden können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung stellt sich sowohl für die Schildsteuereinrichtungen nach den vorangegangenen Ansprüchen wie auch andere Steuervorrichtungen dieser Art. Bei derartigen Steuervorrichtungen ist zu gewährleisten, dass nur bauartgerechte und damit sichere Funktionselemente zum Einsatz kommen können. Das ist für die Untertage-Sicherheit im Bergbau besonders wichtig.
Diese Weiterbildung ergibt sich aus Anspruch 11. Dabei sind die Verbindungsmittel zur Signalübertragung zwischen der Steuereinrichtung und dem Funktionselement und Mikroprozessor, dessen Adresscodewort mit dem von der Steuereinrichtung absendbaren Codesignal (Rufcodewort) identisch ist, nur dann aktivierbar, wenn von der Steuereinrichtung zusätzlich zu und gemeinsam mit dem Rufcodewort ein für die Bauart des Funktionselementes charakteristisches Codesignal (Bauartcodewort), welches in dem Speicher des Mikroprozessors jeden Funktionselementes entsprechend dessen Bauart gespeichert ist, abgesandt wird.
Anspruch 12 zeigt in einer Weiterbildung auf, wie Rufcodewort, Adresscodewort und Bauartcodewort mit einander kombinierbar sind.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 : Den Schnitt durch ein Streb mit einem Ausbauschild
Figur 2: Die schematische Aufsicht auf eine Schräm-Maschine und eine Gruppe von Ausbauschilden.
Figur 3: Die schematische Darstellung einer Schildsteuereinrichtung mit Sensoren und Stellmagneten
Figur 4: Ausschnitt und Vergrößerung von Fig.3 mit der Ansteuerung der Stellmagnete
Figur 5: Ausschnitt und Vergrößerung von Fig.3 mit der Ansteuerung der Sensoren
Figur 6: Vergrößerung einer geeigneten Schiebekontaktverbindung zur Verbindung des Verteilgeräts mit den Stellmagneten
In Figur 1 ist eine der Ausbaueinheiten 1-18 gezeigt, allgemein und in dieser Anmeldung auch als Ausbauschild oder Schild bezeichnet. In Figur 2 ist eine Mehrzahl von Ausbaueinheiten 1 bis 18 gezeigt. Die Ausbaueinheiten sind längs eines Flözes 20 angeordnet. Das Flöz 20 wird mit einer Schneideinrichtung 23, 24 einer Gewinnungsmaschine 21 in Abbaurichtung 22 abgebaut. In dem Ausfuhrungsbeispiel hat die Gewinnungsmaschine die Form einer Schrämmaschine 21.
Die Schrämmaschine 21 ist mittels einer Schrämtrosse, die nicht dargestellt ist, in Schneidrichtung 19 verfahrbar. Sie besitzt zwei Schneidwalzen 23, 24, die mit unterschiedlicher Höhe eingestellt sind und die Kohlewand abfräsen. Die gebrochene Kohle wird von der Schrämmaschine, auch "Walzenlader" genannt, auf einen Förderer geladen. Der Förderer besteht aus einer Rinne 25, in welcher ein Panzerförderer längs der Kohlefront bewegt wird. Die Schrämmaschine 21 ist längs der Kohlefront verfahrbar. Die Rinne 25 ist in einzelne Einheiten unterteilt, die zwar miteinander verbunden sind, jedoch relativ zueinander eine Bewegung in Abbaurichtung 22 ausführen können. Jede der Einheiten ist durch eine Zylinder- Kolben-Einheit (Schreitkolben) 29 als Kraftgeber mit einer der Ausbaueinheiten 1 bis 18 verbunden. Jede der Ausbaueinheiten dient dem Zweck, den Streb abzustützen. Hierzu dienen weitere Zylinder-Kolben-Einheiten z.B. 30, die eine Bodenplatte gegenüber einer Dachplatte verspannt. Die Dachplatte besitzt an ihrem vorderen, dem Flöz zugewandten Ende einen so genannten Kohlenstoßfänger 48. Dabei handelt es sich um eine Klappe, die vor die abgebaute Kohlewand klappbar ist. Der Kohlenstoßfänger muß vor der heranfahrenden Schrämmaschine 21 hochgeklappt werden. Auch hierzu dient eine nicht dargestellte weitere Zylinder- Kolben-Einheit. Diese Funktionselemente des einzelnen Ausbaus sind hier nur beispielhaft dargestellt. Weitere Funktionselemente sind vorhanden; dabei handelt es sich zum einen um weitere Kraftgeber, insbesondere um hydraulische Zylinder/Kolbeneinheiten, zum anderen aber auch um hier nicht dargestellt Sensoren 46 (Fig.3,5) handeln, durch welche zum Beispiel der Druck der hydraulischen Kraftgeber oder der zurückgelegte Weg oder die Position der geschilderten beweglichen und verstellbaren Teile des Schildes, gemessen und überwacht wird.
Diese Zylinder/Kolbeneinheiten werden über Ventile 44 und Vorsteuerventile 45 betätigt An jedem Ventil/Vorsteuerventil ist ein Gehäuse mit der darin befindlichen Ventilsteuerung sowie jeweils ein Stellmagnet 47 zur Verstellung des Vorsteuerkolbens oder Hauptsteuerkolbens befestigt. In Fig. 2 bewegt sich die Schrämmaschine nach rechts. Daher muß der Kohlenstoßfänger der Ausbaueinheit 17 zurückgeklappt sein. Andererseite wird die Einheit der Rinne 25 (Schuß) an der Ausbaueinheit 9, die sich - in Fahrtrichtung 19 - hinter der Schrämmaschine 21 befindet, in Richtung auf die abgebaute Kohlewand vorgerückt. Ebenso befinden sich die folgenden Ausbaueinheiten 8,7,6, 5 und 4 im Vorwärtsgang mit Richtung auf den Streb bzw. auf die abgebaute Kohlenwand. An diesen Ausbaueinheiten wird der Kohlenstoßfänger bereits wieder heruntergeklappt. Die Ausbaueinheiten 3, 2, 1 sind fertig gerückt und bleiben in dieser Position, bis die Schrämmaschine sich wieder von rechts nähert.
Die Steuerung dieser Bewegungen geschieht teils automatisch nach einem eingespeicherten Programm in Abhängigkeit von den Bewegungen und der momentanen Position der Schrämmaschine, teils von Hand. Hierzu ist jedem der Ausbauten 1-18 jeweils eine Schildsteuereinrichtung 34 zugeordnet. Jedes Schildsteuergerät 34 ist mit den Funktionselementen seines Ausbauschildes, und zwar insbesondere den Sensoren 46 und den Stellmagneten 47 der Vorsteuerventile 45 bzw. Hauptventile 44 der Kraftgeber verbunden. Einzelheiten hierzu werden später anhand der Fig.3,4 und 5 beschrieben. Zur Dateneingabe, insbesondere Befehlseingabe oder Datenabfrage kann jede der Schildsteuereinrichtungen benutzt werden. Jedoch kann einer Gruppe von mehreren Schildsteuereinrichtungen eine Strebsteuerung 33 oder auch der Gesamtheit der Schildsteuereinrichtungen ein Handbediengerät 37 oder eine zentrale Ausbausteuerung (Hauptzentrale 50 und/ oder Hilfszentrale 51) für die Dateneingabe übergeordnet sein, die mit den Schildsteuereinrichtungen verbunden ist. Eine derartige Ausführung ist in Figur 2 gezeigt. Die zentrale Ausbausteuerung besteht aus der Hauptzentrale 50 und der Hilfszentrale 51. In der Hauptzentrale 50 und/oder der Hilfszentrale 51 ist das Programm zum automatischen Betrieb der Ausbausteuerung und automatischen Eingabe der Ausbaubefehle (Rauben, Schreiten, Setzen der Ausbauschilde) in Abhängigkeit von der Position der Abbaumaschine gespeichert. Dazu können auch die Messwerte (Sensorsignale) der einzelnen Sensoren von der Hauptzentrale 50 und/oder der Hilfszentrale 51 programmiert abgerufen werden. Von Hauptzentrale 50 und/oder der Hilfszentrale 51 aus oder von dem Handbediengerät 37 aus kann die Befehlsabgabe und der Abruf der Sensorsignale auch von Hand erfolgen. Das Kabel 58 (Busleitung) verbindet alle Schildsteuereinrichtungen 34 unter einander. Über jede Schildsteuereinrichtungen werden die eingegebenen oder abgegebenen Ausbaubefehle, Zustandsdaten und sonstigen Daten von alle anderen empfangen und an alle anderen weiter gegeben. Durch eine vorbestimmte Kodierung (Schildcodewort) wird jedoch nur eine der Schildsteuereinrichtungen 1-18 oder eine Gruppe von Schildsteuereinrichtungen aktiviert zur Durchführung der angeforderten Funktion, z.B. Messwertanfrage oder Ausbaufunktion z. B. im Sinne des Raubens, Schreitens, Setzens. Die aktivierte Schildsteuereinrichtuπg setzt sodann den erhaltenen Funktionsbefehl um, z.B. Messwertabfrage oder Ausbaubefehl, in einen Befehl an die dem betroffenen Ausbauschild zugeordneten Funktionselemente, Sensoren, Steuerventile bzw. Hauptventile.
Die Ansteuerung der Schildsteuereinrichtung eines bestimmten Ausbauschildes und die automatische Auslösung der Funktionen und Funktionsabläufe ist z.B in der DE- A1 19546427.3 beschrieben.
Das Handgerät 37 ist über Funk mit den Funkempfängem 38 verbunden, welche in jeder der Schildsteuereinrichtungen vorgesehen sind. Die Schildsteuereinrichtung, die dem Bediengerät zunächst liegt, wird hierbei die stärksten Funksignale empfangen. Dementsprechend gibt diese Schildsteuereinrichtung nunmehr das erhaltene Signal über die Bus-Leitung 58 weiter, so dass die durch das eingegebene SchikJcode-Wort angesprochene Schildsteuereinrichtung entsprechend reagieren kann. Zur Funkübertragung dient z.B. die Antenne 39 des Handgeräts.
In den Schildsteuereinrichtung oder der Hauptzentrale 50 bzw. der Hilfszentrale 51 kann ein Programm hinterlegt sein, mit welchem Abfragen an die einzelnen Sensoren oder Sequenzen solcher Abfragen über Funktionen, Betriebszustände und Funktionsabläufe des jeweiligen Schildes (Ausbaus) durchgeführt werden können. Die erhaltenen Daten werden sodann im wesentlichen simultan über Kabel 58 an die benachbarten Schildsteuereinrichtungen und von einer der Schildsteuereinrichtungen über Funk an das Handgerät und/oder Hauptzentrale 50 bzw. der Hilfszentrale 51 übertragen und auf einem Display dargestellt. Auf diese Weise kann sich der Bediener davon überzeugen, ob ein bestimmter Schild noch voll funktionsfähig ist oder ob eine Wartung oder der Austausch von Funktionselementen oder Steuerelementen erforderlich ist.
Das Prinzip der Verbindung und Verschattung der einzelnen Schildsteuereinrichtung 34 mit den Funktionselementen ihres Ausbauschildes, d.h. insbesondere den Stellmagneten 47 zur Befehlseingabe und mit den Sensoren 46 zur Messwertabfrage ist in Figur 3 mit den Detaildarstellungen in Fig.4 bzw. 5 dargestellt. Diese Schaltungen sind in jedem Ausbauschild vorhanden.
Gezeigt ist eine Schildsteuereinrichtung 34 von einer Vielzahl von Schildsteuereinrichtungen. Die Schildsteuereinrichtung ist über Bus-Leitung 58 mit den anderen Schildsteuereinrichtungen und mit der Hauptzentrale 50 und der Hilfszentrale 51 verbunden. Die Schildsteuereinrichtung besitzt im Eingang der Bus- Leitung 58 ein Eingangselement, insbesondere Prozessor 60 mit Schalter 62 welcher normaler Weise geschlossen ist, so dass eine Durchleitung der einkommenden Signale von einer Schildsteuereinrichtung zur nächsten stattfindet. Die Auftrennung der Busleitung und weitere Aktivierung der Schildsteuereinrichtung findet jedoch statt, wenn über die Busleitung ein Signal mit dem Schildcodewort einkommt, welches dem Schildcodewort, das der Schildsteuereinrichtung zugeordnet ist, entspricht und in dem Speicher 61 der Schildsteuerung gespeichert ist. In diesem Falle wird das einkommende Signal in der aufgerufenen Schildsteuereinrichtung verarbeitet, z.B. zur Durchführung von Stellbefehlen im Sinne einer Ausbaufunktion oder zum Abruf oder zur Weiterlertung von Messwerten.
Nach dieser Erfindung sind -wie in Fig.3 bis 5 dargestellt- für den Datenverkehr innerhalb jeder Schildsteuerung Verteilgeräte 41 vorgesehen für die Verteilung des Datenverkehrs auf die angesprochenen bzw. anzusprechenden Funktionselemente, Sensoren und Kraftgeber bzw. deren Stellmagnete. Dabei kann das Verteilgerät entweder in jedem dieser Funktionselemente angeordnet sein oder einer Gruppe von Funktionselementen vorgeordnet sein. In jedem Falle ist innerhalb eines Ausbauschildes nur ein Kabel 42 für die Verbindung zwischen Schildsteuereinrichtung 34 und einem der Verteilgeräte 41 mit einer Gruppe von Funktionselementen vorgesehen. Das Verteilgerät bzw. die Verteilgeräte sind räumlich eng an den jeweiligen Funktionselementen angeordnet. Daher wird eine vielfältige, aufwendige und anfällige Verkabelung zwischen der Schildsteuereinrichtung trotz der Vielzahl der in den Datenverkehr eingebundenen Funktionselemente vermieden. Für die Ventile 44 bzw. Vorsteuerventile 45 der Kraftgeber und deren Stellmagnete ist in der Ausführung nachFig.3, 4 ein Verteilgerät 41 vorgesehen, das einer Gruppe von Stellmagneten vorgeordnet und allen Stellmagneten der Gruppe von Stellmagneten gemeinsam ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass den Steifmagneten keine Mikroprozessoren zur Ansteuerung zugeordnet bzw. die Funktionalität dieser Mikroprozessoren auf ein Minimum reduziert werden kann.
Ferner wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3, 4 auch auf eine äußere Verkabelung zwischen dem Verteilgerät und den zugeordneten Stellmagneten vollständig verzichtet.
Die Ventile 44 bzw. Vorsteuerventile 45 und Stellmagnete 47 der Kraftgeber werden hierzu in einer Ebene oder auf einer Geraden, jedenfalls aber so ausgerichtet, dass sie elektrische Verbindungsstecker 53 zum Anschluß an das Verteilgerät aufweisen, welche parallele Steckrichtung aufweisen und bevorzugt in einer Ebene oder auf einer Geraden liegen.
Das Verteilgerät 41 ist als ebener, gerader Balken ausgerichtet. Es weist auf der Seite, welche den Stellmagneten der Gruppe von in einem Stahlblock angeordneten Ventilen zugewandt ist, die Steckkontakte 52 auf, welche mit den Gegenkontakten 53 der Stellmagnete geometrisch korrespondieren. Evtl. kann noch eine Führung vorhanden sein, in welcher das Verteilgerät in elektrische und mechanische Verbindung mit den Stellmagneten und ihren Steckern geführt werden kann. Die Stecker der Stellmagnete und/oder die Stecker des Verteilgeräts weisen vorzugsweise eine geringe seitliche Beweglichkeit auf, um Fehler in der geometrischen Anordnung und Zuordnung auszugleichen. Als derartige Steckverbindungen eignen sich insbesondere so genannte Batteriekontakte, die auf einer Seite aus einer federnd beweglichen in Steckrichtung ausgerichteten Kontaktzunge und auf der anderen Seite einem starr befestigten Kontaktkörper, Kontaktstift oder dergl. besteht. Hierbei ist die seitliche Beweglichkeit in der einen Richtung durch die Breite der Kontaktzungen und in der dazu senkrechten Richtung durch die Elastizität der Kontaktzunge gegeben (z.B.: Fig.6).
Die Steckkontakte 52 sind in dem Verteilgerät 41 über jeweils eine interne Kabelverbindung 54 mit dem in dem Verteilgerät 41 angeordneten Ventilsteuergerät 40 verbunden. Das Ventilsteuergerät 40 ist über Datenkabel 42 mit der Schildsteuereinrichtung 34 und über diese mit den anderen Schildsteuereinrichtungen und der Hauptzentrale 50 und Hilfezentrale 51 verbunden.
Das Ventilsteuergerät 40 weist einen Mikroprozessor 59 mit Speicher 56 auf. In dem Speicher ist ein für jeden der angeschlossenen Stellmagnete individuelles Codewort (Adresscodewort) gespeichert. Andererseits ist in der Schildsteuereinrichtung in einem Speicher 57 jeder Ausbaufunktion und jedem einkommenden Befehl ein dem Typ des anzusteuernden Funktionselements individueller Rufcode hinterlegt. In Abhängigkeit von dem einkommenden Signal und seinem sachlichen Inhalt wird durch Aktivierung der Schildsteuereinrichtung auch der Rufcode des Funktionsetements, welches die angeforderte Funktion ausführen muß, über Datenkabel 42 verschickt.
Der Mikroprozessor 59 steuert die Schaltelemente 63 an, welche die Verbindung der Spannungsleitung, z.B. 12Volt-l_eitung 46 zu den Funktionselementen/ Stellmagneten herstellen, und aktiviert ein einzelnes der Schaltelemente 63 mit Verbindung zu dem Stellmagnet, dessen Adresscode dem ankommenden Rufcode entspricht. Dieser Stellmagnet wird sodann mit der zu seiner Verstellung erforderlichen Spannung über eine der Internen Kabelverbindungen 54 beaufschlagt.
Für die Sensoren 46 ist in der Ausführung nachFig.3, 5 ein Verteilgerät 41 in jedem der Sensoren vorgesehen
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass den Sensoren Mikroprozessoren zugeordnet sind, welche den Sensor autark, d.h. unabhängig von der jeweils eingesetzten Schildsteuereinrichtung machen.
Femer wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3, 5 die Verkabelung zwischen den der Schildsteuereinrichtung und den Sensoren auf ein einziges Kabel reduziert.
In jedem Sensor 46 ist ein Verteilgerät 41 angeordnet. Dieses weist einen Mikroprozessor 59 mit Speicher 56 auf. In dem Speicher 56 ist ein für den Sensor individuelles Codewort (Adresscodewort) gespeichert. Andererseits ist -wie ausgeführt- in dem Speicher 57 der Schildsteuereinrichtung jedem einkommenden Befehl ein dem anzusteuernden Funktionselement/ Sensor individueller Rufcode hinterlegt. In Abhängigkeit von dem einkommenden Signal und seinem sachlichen Inhalt wird durch Aktivierung der Schildsteuereinrichtung auch der Rufcode desjenigen Sensors 46, dessen Messwert abgefragt werden soll, über Datenkabel 42 zunächst an den ersten der Sensoren 46 und über die aus nur einem Kabel bestehende interne Kabelverbindung 54 an alle anderen hinter einander geschalteten Sensoren weitergeleitet. Der Schalter 63 der Verteilgeräte 41 sind normaler Weise geschlossen, so dass eine Durchleitung zu den anderen Sensoren stattfindet. Die Auftrennung der Busleitungen findet jedoch statt, wenn dessen Adresscode dem ankommenden Rufcode entspricht.
Dazu steuert der Mikroprozessor 59 das Schaltelement 63 im Sinne einer Verbindung zu dem aufgerufenen Sensor 46 an, dessen Adresscode dem ankommenden Rufcode entspricht. Nunmehr kann der anstehende Messwert des aufgerufenen Sensors zu der Schildsteuereinrichtung bzw. der Haupt- oder Hilfszentrale oder eine Handeingabegerät übertragen werden.
Dabei kann es sich um den aktuellen Messwert handeln. Es kann sich aber auch um zurückliegende Messwerte handeln, welche in einem Speicher 55 des Sensors gespeichert sind.
Wenn das Schaltelement 63 der Sensoren nicht dauernd geschlossen ist, wird zunächst der Adresscode des ersten Sensors 46 mit dem ankommenden Rufcode verglichen. Erst wenn der Adresscode dem Rufcode nicht entspricht, wird der einkommende Befehl durch Schaltelement 63 über die interne Kabelverbindung 54 an den nächsten Sensor und dessen Verteilgerät weitergeleitet, u.s.w. bis der Adresscode dem Rufcode entspricht. Erst dann erfolgt durch Schaltelement 63 eine Verbindung der Datenleitung 42 zu dem jeweiligen Sensor 46 und die internen Kabelverbindung 54 zu den werteren Sensoren bleibt unterbrochen.
Der bereits genannte Vorteil, dass wegen der den Sensoren zugeordneten Mikroprozessoren die Sensor autark, d.h. unabhängig von der jeweils eingesetzten Schildsteuereinrichtung sind, kann auch Nachteile hinsichtlich Sicherheit und Zuverlässigkeit haben. Deshalb wurde bereits darauf hingewiesen, dass sich auch die Aufgabe stellt, zu gewährleisten, dass nur bauartgerechte und damit sichere Funktionselemente zum Einsatz kommen können, und dass das für die Untertage-Sicherheit im Bergbau besonders wichtig ist. Diese Weiterbildung ist ebenfalls aus Figur 5 ersichtlich. Dabei sind die Verbindungsmittel 42 zur Signalübertragung zwischen der Schildsteuereinrichtung und dem aufgerufenen der Sensoren 46 durch Absendung des Rufcodeworts nur dann aktivierbar, wenn von der Schildsteuereinrichtung zusätzlich zu und gemeinsam mit dem Rufcodewort ein für die Bauart des Funktionselementes charakteristisches Codesignal (Bauartcodewort) abgesandt wird. Dieses Bauartcodewort ist zum einen in dem Speicher 61 der Schildsteuereinrichtung hinterlegt und wird jedem einkommenden Befehl mit dem Adresscodewort entsprechend dem anzusteuernden Sensor zugeordnet. Dieses Bauartcodewort ist ebenfalls in einem Speicher 57 des Mikroprozessors 59 jedes Sensors entsprechend dessen Bauart gespeichert. Der Mikroprozessor 59 in jedem der Sensoren steuert das betroffene Schaltelement 63 im Sinne einer Verbindung zu dem jeweiligen Sensor 46 nur an, wenn nicht nur dessen Adresscode dem ankommenden Rufcode sondern auch der Bauartcode dem aufgerufenen Bauartcode entspricht. Dieser Bauartcode ist nicht manipulierbar, so dass gewährleistet ist, dass die in den Ausbauschild im Laufe des Betriebs eingebauten Sensoren die erforderliche Zulassung und Qualität haben. Es ist nicht erforderlich, dass stets zwei Codewörter -Adresscode und Bauartcode übermittelt und verarbeitet werden. Vielmehr kann der Rufcode in dem Prozessor 60 der Schildsteuereinrichtung einerseits und der Adresscode in dem Mikroprozessor 59 der Sensoren andererseits mit dem Bauartcode nach einem in beiden Fällen identischen Algorithmus chiffriert werden, so dass der Rufcode nur in der durch den Bauartcode chiffrierten Form übersandt und mit dem Adresscode in der durch den Bauartcode chiffrierten Form verglichen wird. Bezugszeichen
1-18.Ausbaueinheiten 1 bis 18, Ausbauschild, Schild
19. Schneidrichtung 19
20. Flöz 20
21. Gewinnungsmaschine Schrämmmaschine 21
22. Abbaurichtung 22
23. Schneideinrichtung Schneidwalzen 23,24
24. Schneideinrichtung Schneidwalze
25. Förderer, Rinne, Einheit 25
26. Bodenplatte
27. Dachplatte
28. Rad 28
29. Zylinder-Kolben-Einheit, Schreitkolben, Kraftgeber 29
30. Zylinder-Kolben-Einheit, Kraftgeber 3 I.Rechner, Mikroprozessor 31,
32. Funkempfänger 32
33. Strebsteuerung, zentrale Ausbausteuerung, Strebsteuergerät
34. Steuergerät 34, Schildsteuereinrichtung, Schildsteuergerät, Ausbausteuerung 35.Antenne35
36. Empfänger 36
37. Steuergerät, Handgerät Bediengerät
38. Funkempfänger
39. Antenne des Handgeräts
40. Ventilsteuerung, Mikroprozessor, Ventilsteuergerät 40 Steuergerät 40
41. Verteilgerät 41
42. Datenkabel 42
44 Steuerventil 44
45 Vorsteuerventil, Steuerventil 45
46 Sensor
47 Stellmagnet 47 48 Kohlestoßfänger 48
49 Spannungsleitung, Energiezufuhr, Stellstrom
50 Hauptzentrale
51 Hilfszentrale
52 Steckkontakte 52
53 Gegenkontakten 53
54 Interne Kabelverbindung 54 Meßkabel
55 Speicher 55 für Meßsignal
56 Speicher 56 für Adresscodewort
57 Speicher 57 für Bauartcodewort
58 Kabel, Bus-Leitung, Signalleitung58 59. Mikroprozessor 59 mit Speicher
60 Prozessor 60 Eingangselement 60 mit Schalter
61 Speicher 61 in Schildsteuereinrichtung für Bauartcode
62 Schalter 62 in Schildsteuereinrichtung
63 Schaltelemente 63 in Verteilgerät 41

Claims

Ansprüche:
1. Schildsteuereinrichtung eines Ausbauschildes zur Durchführung der Ausbaufunktionen des Ausbauschildes beim Strebausbau in einem Bergwerk, wobei die Schildsteuereinrichtung zur elektrischen Datenübertragung einerseits mit den externen Schildsteuereinrichtungen, insbesondere den
Schildsteuereinrichtungen der anderen Ausbauschilde des Strebs sowie mit der
Zentralsteuereinrichtung und andererseits durch interne Verbindungsmittel mit den
Funktionselementen des Schildes verbunden ist, und wobei die Schildsteuereinrichtung einen Mikroprozessor mit Speicher zum
Speichern des ihr zugeordneten Codesignals (Schildcodewort) enthält und die
Datenübertragung zu ihren Funktionselementen über die internen
Verbindungsmittel nur freigibt, wenn sie durch das ihr zugeordnete Schildcodewort angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Funktionselemente des Ausbauschildes jeweils ein nur für dieses
Funktionselement geltendes Codesignal (Adresscodewort) zugeordnet ist, dass in die internen Verbindungsmittel zwischen der Schildsteuereinrichtung und den Funktionselementen und in räumlicher Nähe zu diesen ein Verteilgerät eingeschaltet ist dass das Verteilgerät einen Mikroprozessor mit Speicher sowie
Schalteinrichtungen zur Schaltung der internen Verbindungsmittel enthält, dass in dem Speicher die Adresscodeworte der zugeordneten Funktionselemente gespeichert sind, dass die Schalteinrichtungen durch den Mikroprozessor bei Empfang eines
Codesignals von der Schildsteuereinrichtung (Rufcodewort) in dem Sinne betätigbar sind, dass die Verbindungsmittel zur Signalübertragung zwischen der
Schildsteuereinrichtung und demjenigen Funktionselement aktivierbar sind, dessen
Adresscodewort mit dem Rufcodewort identisch ist.
2. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel zur Datenübertragung zwischen der Schildsteuereinrichtung und dem Verteilgerät nur ein Kabel enthalten.
3. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel zur Datenübertragung zwischen dem Verteilgerät und den Funktionselementen jeweils eine Leitung zu jedem der Funktionselemente enthalten.
4. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilgerät in oder an oder nahe bei jedem der Funktionselemente enthalten ist, dass die Verbindungsmittel zur Datenübertragung zwischen Schildsteuereinrichtung und dem ersten der Funktionselemente nur ein Kabel enthalten und dass die
Verbindung der Funktionselemente unter einander durch eine gemeinsame
Busleitung erfolgt und durch die Schalteinrichtungen in jedem der
Funktionselemente steuerbar ist.
5. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente die Stellmagnete von Hydraulikventilen des Ausbauschildes sind und die Datenübertragung der Übermittlung von Stellbefehlen zu den Stellmagneten dient.
6. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikventile in einem Ventilblock zusammengefaßt sind dass das Verteilgerät dem Ventilblock räumlich eng zugeordnet ist, dass das Verteilgerät mit der Schildsteuereinrichtung durch ein Befehlskabel
(Signalleitung 42) mit mindestens zwei Adern für die Übermittlung von Stellbefehlen sowie durch eine Spannungsleitung (46) verbunden ist daß das Verteilgerät den Mikroprozessor mit Speicher sowie die dadurch steuerbaren Schalteinrichtung mit Schaltelementen (63) enthält dass jeder der Stellmagnete mit dem Verteilgerät durch jeweils eine
Spannungsleitung (46) verbunden ist, dass die Schaltelemente die Verbindung der Spannungsleitung (46) zu der internen
Kabelverbindung (54) jeweils eines der Stellmagnete steuern, dass in dem Speicher die Adresscodes für die angeschlossenen Stellmagnete gespeichert sind, wobei die Schalteinrichtung durch einen gemeinsam mit einem Rufcodewort eingehenden Stelibefehl derart steuerbar ist, dass durch eines der Schaltelemente
(63) die Stromversorgung desjenigen Stellmagneten, dessen Adresscode dem aufgerufenen Rufcode entspricht, über die interne Kabelverbindung (54) herstellbar ist.
7. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikventile in einem Ventilblock zusammengefaßt sind dass die Stromanschlüsse der Hydraulikventile in vorgegebener geometrischer
Anordnung als Steckkontakte neben einander liegen, dass das Verteilgerät leistenformig ausgeführt ist und Steckverbindungen aufweist, welche mit den Steckverbindungen der Stellmagnete geometrisch korrespondieren, und dass das Verteilgerät mit den Stellmagneten ohne Zwischenschaltung von äußeren Kabelverbindungen mittels der Steckverbindungen mechanisch und elektrisch verbunden ist, wobei die internen Kabelverbindungen ausschließlich innerhalb des Verteilgeräts liegen.
8. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionselemente Sensoren sind.
9. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren Speicher (55) besitzen, in welchen die Messsignale eingespeichert und durch Verbindung des Speichers mit dem Verteilgerät abrufbar sind.
10. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Messsignale in ihrer aktuell anstehenden Form durch Verbindung des Sensors mit dessen Verteilgerät abrufbar sind.
11. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel zur Signalübertragung zwischen der Schildsteuereinrichtung und dem Funktionselement nur dann aktivierbar sind, wenn von der Schildsteuereinrichtung zusätzlich zu und gemeinsam mit dem Rufcodewort ein für die Bauart des Funktionselementes charakteristisches Codesignals (Bauartcodewort), welches in dem Speicher des Mikroprozessors jeden Funktionselementes entsprechend dessen Bauart gespeichert ist, absendbar ist.
12. Schildsteuereinrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet dass das Bauartcodewort nach einer vorgegebenen Verschlüsselungsregel zum Verschlüsseln des Rufcodeworts und des Adresscodeworts derart dient, dass das Rufcodewort und das Adresscodewort für ihren Vergleich, welcher in den Mikroprozessoren erfolgt, in der durch das Bauartcodewort verschlüsselten Form vorliegen.
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