專利名稱：礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于礦用設備控制領域，涉及ー種礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，是用于煤礦井下大型采、掘、運設備遠程可視遙控的執(zhí)行裝置。
背景技術：
目前，國內煤礦井下大型采、掘、運設備的遙控系統(tǒng)主要是視距內遙控，以盡量避免設備附近的惡劣環(huán)境影響操作人員的身體健康。盡管設備的無線通信距離不是實現超視 距遙控的瓶頸，但由于遙控裝置的無線通信帶寬太窄，使得其無法實現視頻信號的流暢傳輸，而不能用于超視距遠程遙控。近年有資料表明，有些機構正在研究基于寬帶無線通信的礦用遙控裝置，但限于其無線通信帶寬仍不足，使得視頻信息不夠豐富，再加上控制器通用性、無線傳輸協議匹配性差等原因，使其并不能成為ー種通用的遠程寬帶可視遙控通用控制器。因此，研發(fā)ー種以商用寬帶無線通信技術、通用可編程控制器、多協議接ロ設備為核心的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器成為ー個迫切需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了彌補現有技術的不足，提供了ー種使用方便、安全可靠、視頻信號傳輸效果好的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器。本發(fā)明是通過如下技術方案實現的
本發(fā)明的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，其特殊之處在于包括安裝在殼體內的電源裝置、控制裝置、通信裝置和操作裝置；控制裝置包括控制器，控制器設有采煤機控制I/o接ロ ；通信裝置包括以太網交換機、用于連接攝像機云臺的ModBus串ロ服務器、提供遙控通信通道的無線傳輸收發(fā)器及天線，ModBus串ロ服務器和無線傳輸收發(fā)器都連接以太網交換機，以太網交換機連接控制器，以太網交換機設有用于連接攝像機的對外流媒體視頻接ロ ；操作裝置包括用于正常操作/監(jiān)視的人機界面，人機界面連接控制器。優(yōu)選方案為，控制器還通過以太網交換機連接Canbus串ロ服務器，該服務器設有用于連接采煤機的串ロ，和/或，控制器還設有用于連接采煤機的支持DEVICE Net協議的串ロ。電源裝置包括交流配電開關以及與之連接的本安直流電源整流裝置和直流電源整流裝置，本安直流電源整流裝置連接人機界面和應急操作組件。操作裝置還包括應急操作組件?？刂破鹘洷景哺綦x器連接人機界面?？刂破鞯牟擅簷C控制I/o接ロ采用隔離繼電器控制，交流配電開關和隔離繼電器安裝在導軌上。殼體內部空間分接線腔、隔爆腔和本安腔三部分，接線腔設有用于連接外圍出入電纜的若干個喇叭電纜ロ，應急操作組件和人機界面安裝在本安腔，其余組件安裝在隔爆腔，隔爆腔與接線腔之間電器連通通過接線端子，隔爆腔與本安腔之間電器連通通過接線端子。
功能原理通過OFDM寬帶無線傳輸收發(fā)器接收遙控信號并轉成以太網信號，一路由以太網交換機中繼至可編程邏輯控制器(以下稱“PLC控制器”)后，通過PLC的I/O接ロ隔離繼電器給采煤機輸出控制指令并接收反饋信號，實現對采煤機的遠程遙控；另一路由以太網交換機中繼至ModBus串ロ服務器,通過ModBus總線向攝像機云臺輸出控制指令并接收反饋信號。采煤機周邊的流媒體視頻信息通過以太網交換機中繼至OFDM寬帶無線傳輸收發(fā)器后，通過無線信號發(fā)送出去，發(fā)送給用于遠程控制的手機或電腦等設備。本發(fā)明的有益效果是，使用方便、安全可靠、視頻信號傳輸效果好，滿足較大信息量傳輸需要，采用商用寬帶通信技術，通信帶寬最高為54MbpS，煤礦簡易支護巷道內的遙控距離不小于450m，主控裝置為通用可編程控制器，具備本安人機交互界面，具有4路流媒體視頻、4路串行通信接ロ。視頻接ロ支持4路流媒體接入(即可接4臺攝像機)、串行通信接ロ具有支持不同協議的4路串ロ(即ModBus串ロ服務器的RS485和RS232接ロ、Canbus串ロ服務器的接ロ、和PLC控制器上的DEVICE Net串ロ)。控制器采用的技術先進、元器件可靠、接ロ靈活、使用維護簡單，非常適于在煤礦井下環(huán)境條件惡劣的環(huán)境中使用。該設備使用時安裝在采煤機上，使用手機、電腦等遠程設備無線操控該設備(通過無線收發(fā)器和外 置天線)，該設備再操控采煤機。


圖I為本發(fā)明的結構原理示意框圖。圖2為主視圖示意圖。圖3為本內部布置示意圖。圖4為圖3的A—AfflJ面不意圖。圖5為圖3的B—BfflJ面不意圖。圖6為圖3的左視不意圖。圖中I.交流配電開關，2.本安直流電源整流裝置，3.直流電源整流裝置，4. PLC控制器，5.隔離繼電器，6.應急操作組件，7.本安隔離器，8.人機界面，9.以太網交換機，IO-ModBus串ロ服務器，11. Canbus串ロ服務器，12. OFDM無線收發(fā)器，13.外置天線，14.接線端子，15.接線端子，16.導軌，17.喇叭電纜ロ，21.交流電源輸入端ロ，22.本安直流電源輸出端ロ，23.直流電源輸出端ロ，24.對外串行通信接ロ，25.對外流媒體視頻接ロ，26.采煤機控制I/O接ロ，31.接線腔，32.隔爆腔，33.本安腔。
具體實施例方式附圖為本發(fā)明的ー種具體實施例。本發(fā)明的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，包括安裝在殼體內的電源裝置、控制裝置、通信裝置和操作裝置等構成。如圖1-6。殼體為遙控控制器的外殼部分，外形基本為長方體，右上角為操作裝置區(qū)域，整個殼體采用礦用隔爆兼本質安全型殼體，除右上角本安腔33外圍對外的部分為礦用一般型夕卜，其他部分均為礦用隔爆型，防護等級IP65，適合在礦井井下環(huán)境最嚴酷的地點使用。殼體內部空間分三部分接線腔31、隔爆腔32、本安腔33，接線腔設有用于連接外圍出入電纜的若干個喇叭電纜ロ 17，應急操作組件6和人機界面8安裝在本安腔，其余組件安裝在隔爆腔，隔爆腔內有安裝設備方便(交流配電開關I和隔離繼電器5)的導軌16，隔爆腔與接線腔之間電氣連通通過接線端子14，隔爆腔與本安腔之間電氣連通通過接線端子15，自外圍出入接線腔的電纜均通過喇叭電纜ロ 17。
操作裝置包括應急操作組件6的按鈕/選擇開關/指示燈組件、用于正常操作/監(jiān)視的人機界面8，人機界面連接PLC控制器，殼體在右上角開孔，用于安裝按鈕/選擇開關/指示燈組件6、人機界面8。人機界面8設有顯示屏和鍵盤。電源裝置包括交流配電開關1、24V本安直流電源整流裝置2、24V直流電源整流裝置3，交流配電開關I安裝在導軌16上，整流裝置2、3直接緊固在隔爆腔32底板上。本安直流電源整流裝置2連接人機界面和應急操作組件6。24V直流電源整流裝置3連接PLC控制器和其他電器元件?？刂蒲b置包括作為控制核心的PLC控制器4、PLC上控制采煤機控制I/O接ロ 26的隔離繼電器5、本安隔離器7，PLC控制器設有采煤機控制I/O接ロ 26，PLC經本安隔離器
7連接人機界面8，PLC控制器4、本安隔離器7直接緊固在隔爆腔32底板上，隔離繼電器5安裝在導軌16上。通信裝置包括以太網交換機9、提供對外ModBus通信接ロ的ModBus串ロ服務器 10、提供對外Canbus通信接ロ的Canbus串ロ服務器11、提供遙控通信通道的OFDM寬帶無線傳輸收發(fā)器12及外置天線13，ModBuS串ロ服務器10用于連接攝像機云臺，Canbus串行通信接ロ 24用于連接采煤機，通信裝置均直接緊固在隔爆腔32底板上，另外，PLC控制器4本體還直接提供ー個支持DEVICE Net協議的串行通信接ロ，用于連接采煤機。Canbus串ロ服務器11、ModBus串ロ服務器10和無線傳輸收發(fā)器12都連接以太網交換機9，以太網交換機9連接PLC控制器，以太網交換機設有用于連接攝像機的對外流媒體視頻接ロ 25。礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，其主要結構是礦用隔爆兼本安安全型殼體、通用可編程邏輯控制器、エ業(yè)以太網交換機、協議處理器、無線收發(fā)器、配套雙套直流電源組件等。該設備使用時安裝在采煤機上，使用手機、電腦等遠程設備無線操控該設備(通過無線收發(fā)器和外置天線)，該設備再操控采煤機。該設備的無線遙控通信通道采用商用寬帶通信技術，主控裝置為通用可編程控制器，兼容性強，主信道通信帶寬高達為54Mbps。該設備同時提供了用于采煤機控制的I/O接ロ 26 (容量為14個DI及8個D0)、Canbus通信接ロ 24、DEVICE Net通信接ロ，用于攝像機云臺控制的ModBus通信接ロ 24(可選RS485或RS232)，用于流媒體視頻(最多支持4路)數據接入的以太網接ロ 25。該設備的電纜出入都位于正面ー側，其他面沒有安裝空間要求，方便在狹窄的場所使用，所有維護工作簡單方便。如圖1，該產品需要通過端ロ 21從現場接入交流電源，通過交流配電開關I分配后，提供給本安直流電源整流裝置2、直流電源整流裝置3，分別整流后輸出供各設備使用的24V本安直流電源輸出端ロ 22和24V直流電源輸出端ロ 23。如圖1，寬帶無線遙控信號通過外置天線13接收后，進入OFDM寬帶無線傳輸收發(fā)器12處理，解調出控制數據并轉成以太網信號進入以太網交換機9，一路由以太網交換機9中繼至PLC控制器4，PLC控制器4向采煤機輸出控制指令；另一路中繼至ModBus串ロ服務器10，由ModBus串ロ服務器10轉為ModBus協議后，通過串ロ 24(可選RS485或RS232)連接外圍攝像機云臺，實現對云臺的控制。PLC控制器4向采煤機輸出控制指令有兩個途徑①將控制指令轉變?yōu)殚_關量控制信號，經過I/O接ロ 26隔離繼電器5處理后，通過電纜連接采煤機控制接ロ，實現對采煤機的控制，I/o接ロ 26提供的容量為14個DI及8個D0，②將控制指令轉變?yōu)镈EVICE Net協議控制信號，通過其串行通信接ロ連接采煤機DEVICE Net通信接ロ。如圖1，采煤機的運行狀態(tài)信息反饋有兩條途徑一條是與控制信號處理流程相反；另一條是通過Canbus通信總線接ロ 24引入串ロ服務器11，由串ロ服務器11轉為以太網信號后，通過以太網交換機9中繼至OFDM寬帶無線傳輸收發(fā)器12處理成寬帶無線信號，通過外置天線13發(fā)送出去，發(fā)送給用于遠程控制的手機或電腦等設備。如圖1，采煤機周邊的流媒體視頻信息(最多支持4路)(來自采煤機上安裝的攝像 機)通過以太網接ロ 25引入交換機9后，中繼至OFDM寬帶無線傳輸收發(fā)器12處理成寬帶無線信號，通過外置天線13發(fā)送出去，發(fā)送給用于遠程控制的手機或電腦等設備。
權利要求
1.一種礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，其特征在于包括安裝在殼體內的電源裝置、控制裝置、通信裝置和操作裝置；控制裝置包括控制器，控制器設有采煤機控制I/o接口 ；通信裝置包括以太網交換機、用于連接攝像機云臺的ModBus串口服務器、提供遙控通信通道的無線傳輸收發(fā)器及天線，ModBus串口服務器和無線傳輸收發(fā)器都連接以太網交換機，以太網交換機連接控制器，以太網交換機設有用于連接攝像機的對外流媒體視頻接口 ；操作裝置包括用于正常操作/監(jiān)視的人機界面，人機界面連接控制器。
2.根據權利要求I所述的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，其特征在于控制器還通過以太網交換機連接Canbus串口服務器，該服務器設有用于連接采煤機的串口，和/或，控制器還設有用于連接采煤機的支持DEVICE Net協議的串口。
3.根據權利要求I或2所述的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，其特征在于電源裝置包括交流配電開關以及與之連接的本安直流電源整流裝置和直流電源整流裝置，本安直流電源整流裝置連接人機界面和應急操作組件。
4.根據權利要求I或2所述的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，其特征在于操作裝置還包括應急操作組件。
5.根據權利要求I或2所述的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，其特征在于控制器經本安隔離器連接人機界面。
6.根據權利要求3所述的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，其特征在于控制器的采煤機控制I/O接口采用隔離繼電器控制，交流配電開關和隔離繼電器安裝在導軌上。
7.根據權利要求I或2所述的礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，其特征在于殼體內部空間分接線腔、隔爆腔和本安腔三部分，接線腔設有用于連接外圍出入電纜的若干個喇叭電纜口，應急操作組件和人機界面安裝在本安腔，其余組件安裝在隔爆腔，隔爆腔與接線腔之間電器連通通過接線端子，隔爆腔與本安腔之間電器連通通過接線端子。
全文摘要
本發(fā)明屬于礦用設備控制領域，涉及一種礦用遠程寬帶可視遙控通用控制器，包括安裝在殼體內的電源裝置、控制裝置、通信裝置和操作裝置；控制裝置包括控制器，控制器設有采煤機控制I/O接口；通信裝置包括以太網交換機、用于連接攝像機云臺的ModBus串口服務器、提供遙控通信通道的無線傳輸收發(fā)器及天線，以太網交換機設有用于連接攝像機的對外流媒體視頻接口；操作裝置包括人機界面。本發(fā)明的有益效果是，使用方便、安全可靠、視頻信號傳輸效果好，滿足較大信息量傳輸需要，通信帶寬最高為54Mbps,遙控距離不小于450m，接口靈活、使用維護簡單，非常適于在煤礦井下環(huán)境條件惡劣的環(huán)境中使用。
文檔編號G05B19/418GK102841593SQ20121035387
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2012年9月21日
發(fā)明者高義標, 李延振, 朱杰 申請人:煤炭工業(yè)濟南設計研究院有限公司