專利名稱：礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別是一種采掘作業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的煤礦采掘設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)中， 一般采用以下兩種控制方 式， 一是以PLC或其他控制器為控制核心，系統(tǒng)中的輸入信號(hào)、傳感器、 輸出信號(hào)等均和該控制器連接，其中輸出信號(hào)為開關(guān)量，傳感器輸出模擬 信號(hào)直接連接至PLC或其他控制器，這種技術(shù)方案可以滿足一般的小型 控制系統(tǒng)，當(dāng)采掘設(shè)備對(duì)傳感器的檢測(cè)量較多和控制量也較多時(shí)，上述控 制系統(tǒng)就會(huì)變得比較臃腫，接線復(fù)雜，主控制器負(fù)載會(huì)產(chǎn)生過重，個(gè)別元 器件的故障或損壞會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行，這些負(fù)面影響因素，在大型采掘設(shè) 備中更顯突出；另一控制方式是以單獨(dú)設(shè)計(jì)的專用處理器為控制核心，系 統(tǒng)中的輸入信號(hào)、傳感器、輸出信號(hào)是直接連接在該控制器，對(duì)于部分模 擬量也采用通訊的方式進(jìn)行處理，并采用專門的通訊協(xié)議，從而在局部實(shí) 現(xiàn)了總線結(jié)構(gòu)，這種控制系統(tǒng)對(duì)比上述的控制系統(tǒng)技術(shù)方案，可以適應(yīng)大 型采掘設(shè)備的控制需求，但是，這種技術(shù)方案仍然沒有擺脫集中控制的束 縛，其接口協(xié)議不透明，對(duì)于組成后的系統(tǒng)，如果需要更換傳感器或升級(jí) 器件均會(huì)帶來較大困難，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性不強(qiáng)，此類控制系統(tǒng)的構(gòu)架在生產(chǎn)和維護(hù)中仍然比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種改進(jìn)的礦用采掘設(shè)備控制系 統(tǒng)，它能減少主控制器的負(fù)載，提高系統(tǒng)的可靠性，并能增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò) 展性和適應(yīng)性，其生產(chǎn)和維護(hù)也大大簡(jiǎn)化。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng) 設(shè)置有一主控制器，該主控制器經(jīng)二通訊線分別連接有從控制器、顯示裝 置， 一從控制器連接有指令輸入，另一從控制器連接輸出設(shè)備，構(gòu)成控制 級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)，主控制器連接的總線轉(zhuǎn)換橋經(jīng)二通訊線分別連接有電機(jī)參數(shù) 檢測(cè)、其他傳感器和接收裝置，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)，從控制器接收 的指令和/或經(jīng)總線轉(zhuǎn)換橋采集、接收的信號(hào)均發(fā)送至主控制器，主控制 器按預(yù)設(shè)編程完控制功能和顯示，并發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)至從控制器，經(jīng)從控制 器解析后驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備完成相關(guān)動(dòng)作。
本發(fā)明采用全新的基于雙總線的分布式控制，將控制功能模塊化，部 分功能在從控制器上實(shí)現(xiàn)，減少主控制器的負(fù)載，同時(shí)提高系統(tǒng)可靠性， 以數(shù)字通訊方式的總線信號(hào)相對(duì)模擬信號(hào)有更大的抗干擾能力，系統(tǒng)的模 塊化設(shè)計(jì)，透明的接口可實(shí)現(xiàn)模塊(包括控制器)的更換升級(jí)，提高系統(tǒng) 的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性，同時(shí)使生產(chǎn)、維修大大簡(jiǎn)化，特別適合用于掘錨機(jī)、 采煤機(jī)及掘進(jìn)機(jī)的電控制裝置。


圖1是本發(fā)明礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng)是基于雙總線分布式控制系統(tǒng)構(gòu) 架，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸量和傳輸速度的要求采用雙總線網(wǎng)絡(luò)，將控制器與傳輸 量大和傳輸速度要求較高的器件組成控制級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)，將傳輸量較少和傳 輸速度要求較低的器件組成數(shù)據(jù)采集級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)，以總線轉(zhuǎn)換橋?qū)崿F(xiàn)兩級(jí) 總線網(wǎng)絡(luò)的路由，徹底實(shí)現(xiàn)所有信號(hào)的總線傳輸。
礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)置有一主控制器1，該主控制器1可采用西 門子(SIMENS)公司的CPU315-2DP，主控制器1通過二根通訊線10 分別連接一從控制器12、顯示裝置13和另一從控制器14，上述二從控制 器12、 14可采用SIMENS公司的CPU224和EM277，其中一從控制器 12經(jīng)導(dǎo)線連接有指令輸入11,另一從控制器14經(jīng)導(dǎo)線連接有輸出設(shè)備 15， 二從控制器12、 14為遠(yuǎn)程安裝；
上述主控制器1、從控制器12、 14和顯示器13通過二根通訊線(10) 構(gòu)成控制級(jí)總線(PROFIBUS-DP)網(wǎng)絡(luò)，其相應(yīng)的通訊接口均應(yīng)符合 PROFIBUS-DP接口要求，其傳輸速度設(shè)為9.6Kbps-12Mbps;
指令輸入11包括有將收到的各種開關(guān)信號(hào)，如開關(guān)電機(jī)和其他液壓 動(dòng)作信號(hào)等，指令輸入11是將信號(hào)送入從控制器12，從控制器12將收 到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合PROFIBUS-DP協(xié)議的信號(hào)等待主控制器1査詢；
主控制器l， 一方面接收來自從控制器12的信號(hào)，另一方面也接收 經(jīng)總線轉(zhuǎn)換橋21的其他采集信號(hào)，根據(jù)預(yù)先編制的程序完成控制功能，如邏輯保護(hù)、自動(dòng)切割、數(shù)據(jù)記錄等，并按程序?qū)⑾嚓P(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至從控制 器14;
從控制器14將接收到的主控制器1的通訊信號(hào)解碼轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào) 驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備15;
同時(shí)，顯示裝置13將收到的主控制器1的信號(hào)實(shí)時(shí)反映在顯示裝置上。
電機(jī)參數(shù)檢測(cè)22、其他傳感器23、操作站接收裝置24和遙控接收裝 置25通過二根通訊線20和總線轉(zhuǎn)換橋21連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集級(jí)總線 (MODBUS-RTU)網(wǎng)絡(luò)，其中電機(jī)參數(shù)檢測(cè)22、其他傳感器23、操作 站接收裝置24和遙控接收裝置25的通訊接口符合MODBUS-RTU接口 要求，其最高傳輸速度為19.2Kbps;
電機(jī)參數(shù)檢測(cè)22是實(shí)現(xiàn)檢測(cè)各電機(jī)工作參數(shù)，包括有電機(jī)電力參數(shù) 檢測(cè)和電力溫度檢測(cè)等，均為智能檢測(cè)模塊，具備數(shù)據(jù)處理功能，可將檢 測(cè)到的數(shù)據(jù)按一定精度處理完成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，經(jīng)二根通訊線20接入總線轉(zhuǎn) 換橋21 ，再通過總線轉(zhuǎn)換橋21接入PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)；
其他傳感器23包括有壓力傳感器、流量傳感器、位移傳感器、位置 傳感器等，其他傳感器23將檢測(cè)至的信號(hào)通過二通訊線20接入總線轉(zhuǎn)換 橋21，再通過總線轉(zhuǎn)換橋21接入PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)；
操作站接收裝置24主要接收操作站發(fā)送的實(shí)時(shí)操作指令，遙控接收 裝置25通過無線信號(hào)接收來自遙控發(fā)射機(jī)的各種指令，二者均以二通訊 線20接入總線轉(zhuǎn)換橋21，再通過總線轉(zhuǎn)換橋21接入PROFIBUS-DP網(wǎng) 絡(luò)；電機(jī)參數(shù)檢測(cè)22、其他傳感器23、操作站接收裝置24和遙控接收裝 置25將各自的數(shù)據(jù)遵循MODBUS-RTU協(xié)議，根據(jù)相關(guān)指令不斷地發(fā)送 數(shù)據(jù)至總線轉(zhuǎn)換橋21 ，再由總線轉(zhuǎn)換橋21輸入PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)至主 控制器1 。
礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng)的工作原理是，指令輸入11向從控制器12 發(fā)出指令，從控制器12將接收到的操作指令發(fā)送給主控制器1，同時(shí)其 他采集的數(shù)據(jù)也通過總線轉(zhuǎn)換橋21將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至主控制器1，主控 制器1根據(jù)預(yù)先編制的程序完成控制功能，并將相關(guān)的信息及數(shù)據(jù)根據(jù)預(yù) 先編程發(fā)送至顯示裝置13上，主控制器1按程序?qū)⑾嚓P(guān)數(shù)據(jù)送達(dá)至從控 制器14，從控制器14將收到的數(shù)據(jù)解析后，隨之驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備15完成 相同的動(dòng)作。
本發(fā)明多控制器的使用，為分布式控制在功能上提供保證，主控制器 1主要完成設(shè)備的整個(gè)控制功能，從控制器12、 14完成設(shè)備局部數(shù)據(jù)處 理和局部控制功能，并根據(jù)主控制器1的請(qǐng)求，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂?器1上，由于主控制器1接收到的數(shù)據(jù)是經(jīng)預(yù)處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，大大減輕 主控制器l的負(fù)荷；同時(shí)由于采用就地處理方式后以數(shù)據(jù)方式傳輸，使各 部分之間相互獨(dú)立，大大減小系統(tǒng)布線的難度，提高了系統(tǒng)的可靠性，本 發(fā)明實(shí)現(xiàn)所有信號(hào)的總線傳輸，建立系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的骨干網(wǎng)絡(luò)，總線網(wǎng) 絡(luò)接口協(xié)議透明，可按需要方便地更換或升級(jí)模塊，而不必考慮對(duì)整個(gè)系 統(tǒng)的重建，只要新的模塊或器件能兼容符合系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)和通訊協(xié)議，從 而增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性。
權(quán)利要求
1、一種礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)設(shè)置有一主控制器(1)、該主控制器(1)經(jīng)二通訊線(10)分別連接有從控制器(12、14)、顯示裝置(13)，一從控制器(12)連接有指令輸入(11)，另一從控制器連接有輸出設(shè)備(15)，構(gòu)成控制級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)，主控器(1)連接的總線轉(zhuǎn)換橋(21)經(jīng)二通訊線(20)分別連接有電機(jī)參數(shù)檢測(cè)(22)、其他傳感器(23)和接收裝置(24、25)，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集級(jí)總線網(wǎng)絡(luò)，從控制器(12)接收的指令和/或經(jīng)總線轉(zhuǎn)換橋(16)采集、接收的信號(hào)均發(fā)送至主控制器(1)，主控制器(1)按預(yù)設(shè)編程完成控制功能和顯示，并發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)至從控制器(14)，經(jīng)該從控制器(14)解析后驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備完成相關(guān)動(dòng)作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征是控制級(jí) 總線(10)的最高傳輸速度為9.6Kbps-12Mbps 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng)，其特征是數(shù)據(jù)采 集級(jí)總線(20)的最高傳輸速度為19.2Kbps 。
全文摘要
一種礦用采掘設(shè)備控制系統(tǒng)，主要解決減少主控制器負(fù)載等技術(shù)問題，其采用技術(shù)方案是，該系統(tǒng)設(shè)置有一主控制器，該主控制器分別連接有從控制器和顯示裝置，一從控制器連接有指令輸入，另一從控制器連接有輸出設(shè)備，主控制器連接的總線轉(zhuǎn)換橋分別連接有電機(jī)參數(shù)檢測(cè)、各傳感器和接收裝置，指令和各檢測(cè)信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理后均發(fā)送至主控制器，主控制器完成控制功能和顯示，并發(fā)送數(shù)據(jù)至從控制器，經(jīng)該從控制器解析后驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備完成相關(guān)動(dòng)作，適用于各式掘錨機(jī)、采煤機(jī)及掘進(jìn)機(jī)的電控裝置。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101441464SQ200710170830
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者濤 張, 楓 董, 奔 高 申請(qǐng)人:天地上海采掘裝備科技有限公司