專利名稱：采用自動修型的硬巖掘進機采煤機電控裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及掘進機采煤機械電控領域中的一種采用自動修型的硬巖掘進機采煤機電控裝置。
背景技術：
硬巖掘進機是一種新概念采煤機，較傳統(tǒng)的掘進機相比，無論是切割硬度還是掘進速度還是自動成形方面都有了本質變化。控制工藝也非常復雜，這種新工藝的出現解決了普通掘進機采煤速度慢，切割硬度低，需手動修形等。以前在我們普通的掘進機采煤過程中，各家工藝也都基本一樣，都是人為手動控制，無自動切割修形。這樣就造成了巷道形狀不規(guī)則，效率低，掘進速度慢。進而我們拓展思維采用了新的控制工藝，改善采煤效率，提高性能參數從而達到開掘巷道和采煤面的掘進工作。因此，研制開發(fā)一種采用自動修型的硬巖掘進機采煤機電控裝置一直是急待解決的新課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用自動修型的硬巖掘進機采煤機電控裝置，此裝置是將電氣的模擬量輸出信號通過比例放大器輸出給電磁閥，再通過位移傳感器信號回饋給PLC，從而形成閉環(huán)控制。進行巷道斷面切割成形時，系統(tǒng)需要采用自動切割程序進行控制，根據切割工藝的要求，整個切割過程對6個切割臂之間的相互配合和動作速度及精度要求極高，一旦出現故障時對整個系統(tǒng)的聯鎖保護也要求的非常全面和嚴格。本發(fā)明的目的是這樣實現的一種采用自動修型的硬巖掘進機采煤機電控裝置，由隔離開關QS ；7個電機控制回路，其中包括真空接觸器KM1-7，阻容吸收器RC1-7，電流互感器TA1-7，電壓互感器CSP，西門子300系列PLC，信號放大器模塊PLVC，西門子面板式工控機IPC477C，隔離安全柵RWl-I I，動力變壓器TC，壓力傳感器YL，油溫傳感器GWP200，油位傳感器YW，水流量傳感器LK，甲烷濃度傳感器KG9701，防爆急停按鈕SB，防爆電鈴HO，防爆機車燈HL1-3，防爆比例電磁閥YKA1-18，刀盤轉角傳感器angle-fk，激光測距儀laser，驅動馬達，液壓傳動機構，其結構特征在于阻容吸收器，電流互感器串接在控制回路上，通過真空接觸器驅動電機；所有的傳感器信號輸入PLC系統(tǒng)，在由PLC根據算法來輸出相應的中間繼電器，在由繼電器輸出到相應的電磁閥。激光全站儀通過航空插頭和開關箱連接；所述裝置的工作原理及操作方法是，兩只內切割臂在正視圖中呈180° ;兩臂張開最大直徑5000mm，每對外切割臂在視圖中呈180°，兩對外切割臂夾角為120° ;外切割臂張開最大直徑6400mm，六只切割臂在正視圖中的相對角度是固定值，刀盤由液壓馬達驅動做正反方向旋轉運動，切割臂由液壓缸驅動，做伸縮運動，得到不同的切割直徑，根據用戶要求，切割形狀分為正方形和馬蹄形兩種；通過一次變壓器送電到開關箱后，經由開關箱內變壓器將3300V的電壓等級轉變?yōu)槠渌鄳碾妷旱燃墸鋬入妷旱燃壷饕?300V，1140V和380V驅動電壓組成，開關箱送電后系統(tǒng)首先進自動檢測，包括甲烷濃度檢測，一氧化碳濃度檢測，驅動電機漏電檢測，和檢測通訊是否正常，油溫油位是否正常；開關箱供電后，首先啟動油泵和行走馬達，然后根據激光定位系統(tǒng)測量信號和行走編碼器測量信號的比對，由PLC計算出相應的模擬量輸出，再經過PLVC信號放大器將信號放大來驅動相應的行走液壓馬達，進而調整機身的水平位置和姿態(tài)，使機器按照預定的路線行走，當機器行走到離前壁一定距離時，打開支撐等相應機構，利用支撐調整機身的垂直位置；當之前的動作完成后，切割機構開始利用六個切割臂進行仿形切割，PLC通過經PLVC信號放大器放大的模擬量信號驅動電磁比例閥和液壓馬達，從而控制六個切割臂液壓油缸的伸出或縮回及刀盤轉速，通過液壓油缸內的直線位移傳感器和切割刀盤上測轉角、轉速的旋轉編碼器測量的信號來判斷六個截割臂是否動作到預定的角度和位置及切割速度是否滿足要求，修型過程首先六個刀盤先修一個圓形，根據旋轉編碼器和直線位移傳感器計算到A點到H點之間由PLC計算來往復運動，H點和I點之間，I點和K點之間，A點和K點之間也同是往復運動來達到修型過程，先切成圓形然后由其中一個刀盤從B點和C點之間C點和D點之間往復運動達到修型過程，從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)最終經過反復修形達到預定的斷面形狀；所述裝置的控制系統(tǒng)算法是，控制系統(tǒng)連鎖，采礦機機身位置坐標正確，液壓系統(tǒng)工作正常，其它必要連鎖信號；刀盤旋轉速度閉環(huán)控制，用編碼器檢測刀盤旋轉速度，通過PID算法控制比例換向閥開度，達到刀盤旋轉速度閉環(huán)控制；切割臂位置控制，用絕對值編碼器檢測刀盤旋轉角度，從而確定切割臂位置；切割臂切割半徑；根據三角形余弦公式可以得到
權利要求
1.一種采用自動修型的硬巖掘進機采煤機電控裝置，由隔離開關QS ；7個電機控制回路，其中包括真空接觸器KM1-7，阻容吸收器RC1-7，電流互感器TA1-7，電壓互感器CSP，西門子300系列PLC，信號放大器模塊PLVC，西門子面板式工控機IPC477C，隔離安全柵RWl-I I，動力變壓器TC，壓力傳感器YL，油溫傳感器GWP200，油位傳感器YW，水流量傳感器LK,甲烷濃度傳感器KG9701，防爆急停按鈕SB，防爆電鈴HO，防爆機車燈HL1-3，防爆比例電磁閥YKA1-18,刀盤轉角傳感器angle-fk,激光測距儀laser,驅動馬達,液壓傳動機構,其結構特征在于阻容吸收器，電流互感器串接在控制回路上，通過真空接觸器驅動電機；所有的傳感器信號輸入PLC系統(tǒng)，在由PLC根據算法來輸出相應的中間繼電器，在由繼電器輸出到相應的電磁閥。激光全站儀通過航空插頭和開關箱連接。
2.根據權利要求I所述的采用自動修型的硬巖掘進機采煤機電控裝置，其特征在于所述裝置的工作原理及操作方法是，兩只內切割臂在正視圖中呈180° ;兩臂張開最大直徑5000mm，每對外切割臂在視圖中呈180° ,兩對外切割臂夾角為120° ;外切割臂張開最大直徑6400mm，六只切割臂在正視圖中的相對角度是固定值，刀盤由液壓馬達驅動做正反方向旋轉運動，切割臂由液壓缸驅動，做伸縮運動，得到不同的切割直徑，根據用戶要求，切割形狀分為正方形和馬蹄形兩種；通過一次變壓器送電到開關箱后，經由開關箱內變壓器將3300V的電壓等級轉變?yōu)槠渌鄳碾妷旱燃墸鋬入妷旱燃壷饕?300V，1140V和380V驅動電壓組成，開關箱送電后系統(tǒng)首先進自動檢測，包括甲烷濃度檢測，一氧化碳濃度檢測，驅動電機漏電檢測，和檢測通訊是否正常，油溫油位是否正常；開關箱供電后，首先啟動油泵和行走馬達，然后根據激光定位系統(tǒng)測量信號和行走編碼器測量信號的比對，由PLC計算出相應的模擬量輸出，再經過PLVC信號放大器將信號放大來驅動相應的行走液壓馬達，進而調整機身的水平位置和姿態(tài)，使機器按照預定的路線行走，當機器行走到離前壁一定距離時，打開支撐等相應機構，利用支撐調整機身的垂直位置；當之前的動作完成后，切割機構開始利用六個切割臂進行仿形切割，PLC通過經PLVC信號放大器放大的模擬量信號驅動電磁比例閥和液壓馬達，從而控制六個切割臂液壓油缸的伸出或縮回及刀盤轉速，通過液壓油缸內的直線位移傳感器和切割刀盤上測轉角、轉速的旋轉編碼器測量的信號來判斷六個截割臂是否動作到預定的角度和位置及切割速度是否滿足要求，修型過程首先六個刀盤先修一個圓形，根據旋轉編碼器和直線位移傳感器計算到A點到H點之間由PLC計算來往復運動，H點和I點之間，I點和K點之間，A點和K點之間也同是往復運動來達到修型過程，先切成圓形然后由其中一個刀盤從B點和C點之間C點和D點之間往復運動達到修型過程，從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)最終經過反復修形達到預定的斷面形狀。
3.根據權利要求I所述的一種采用自動修型的硬巖掘進機采煤機電控裝置，其特征在于所述裝置的控制系統(tǒng)算法是，控制系統(tǒng)連鎖，采礦機機身位置坐標正確，液壓系統(tǒng)工作正常，其它必要連鎖信號；刀盤旋轉速度閉環(huán)控制，用編碼器檢測刀盤旋轉速度，通過PID算法控制比例換向閥開度，達到刀盤旋轉速度閉環(huán)控制；切割臂位置控制，用絕對值編碼器檢測刀盤旋轉角度，從而確定切割臂位置；切割臂切割半徑； 根據三角形余弦公式可以得到
全文摘要
一種應用于掘進機采煤機械電控領域中的采用自動修型的硬巖掘進機采煤機電控裝置，由隔離開關QS；7個電機控制回路，包括真空接觸器KM1-7，阻容吸收器RC1-7，電流互感器TA1-7；電壓互感器CSP，西門子300系列PLC，信號放大器模塊PLVC,西門子面板式工控機IPC477C等，阻容吸收器，電流互感器串接在控制回路上，通過真空接觸器驅動電機。該發(fā)明將電氣的模擬量輸出信號通過比例放大器輸出給電磁閥，再通過位移傳感器信號回饋給PLC，從而形成閉環(huán)控制，進行巷道斷面切割成形時，系統(tǒng)需要采用自動切割程序進行控制，根據切割工藝的要求，整個切割過程對6個切割臂之間的相互配合和動作速度及精度要求極高。
文檔編號E21C25/16GK102943672SQ201210466499
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權日2012年11月19日
發(fā)明者李博, 崔闖, 王鐵雷, 劉雅臣, 廉浩, 朱永昌, 王斌 申請人:北方重工集團有限公司