[發明專利]一種用于硬巖巷道采礦機自動行走和糾偏的電控系統

有效

• 申請號: 201310527726.6
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103558852A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王斌;李博;楊雪菲;陳欣;楊敬洲;劉振宇;王祎妮;張玉玲;劉志明;許國權
• 申請（專利權）人: 北方重工集團有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B19/05
• 代理公司: 沈陽世紀藍海專利事務所(普通合伙) 21232
• 代理人: 譚琦

技術領域

本發明涉及硬巖巷道掘進機領域中的一種用于硬巖巷道采礦機自動行走和糾偏的電控系統。

背景技術

巷道掘進機是我國煤礦井下生產中應用最廣泛的機械裝備。出于對煤礦生產能力和生產安全的考慮,提升煤礦掘進作業的自動化水平、減少掘進工作面操作人員的要求已是十分迫切,開發研制自動掘進機是解決該問題的必然方向。掘進機位置及姿態的自動測定和控制算法是全自動掘進機必須解決的核心問題，本設備的位置及姿態的自動測定是通過激光定位測量系統實現的，電控系統通過將激光定位測量系統檢測到的機身位置及姿態信號與巷道設計的線路進行比對，如果出現偏差，則智能控制系統根據控制算法來控制相應的執行機構動作，進而實現機器的自動行走和糾偏。因此，研制一種用于硬巖巷道采礦機自動行走和糾偏的電控系統一直是急待解決的新課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于硬巖巷道采礦機自動行走和糾偏的電控系統，該裝置將電控系統的模擬量輸出信號通過比例放大器輸出給執行機構電磁閥，再將通過激光定位測量系統檢測到的信號反饋給PLC，形成閉環控制，在硬巖巷道采礦機進行行走和定位的過程中，系統需要采用自動行走和糾偏程序進行控制，對相應執行機構控制的實時性和位移傳感器的精度要求極高，出現故障時對整個系統的聯鎖保護也要求的非常全面和嚴格。

本發明的目的是這樣實現的：一種用于硬巖巷道采礦機自動行走和糾偏的電控系統，由主機電控系統和激光定位測量系統組成，主機電控系統包括隔離開關QS、真空接觸器KM、阻容吸收器RC、電流互感器TA1、電壓互感器CSP、隔離安全柵RW、片式繼電器KA、微型斷路器QF、PLC、油溫傳感器GWP200-C、油位傳感器YW、甲烷濃度傳感器GJT4/1000、位移傳感器WY、防爆電鈴DL9、防爆機車燈HL1-5、驅動電機YBU-160，阻容吸收器RC、電流互感器TA1串在主回路上，驅動電機YBU-160和真空接觸器KM連接，所有的傳感器信號和隔離安全柵RW連接，此連接是為了達到本安要求；激光定位測量系統包括本安型位姿檢測裝置、本安隔爆型激光指向裝置、防爆型傾斜檢測裝置、防爆激光測距裝置，激光定位測量系統與開關箱通過通訊和電源電纜連接；所述裝置的工作原理及操作方法是，首先由激光定位測量系統測得采礦機偏角、偏距、俯仰角和翻滾角、車前距和機身中心高等位姿參數；再由位移傳感器測出支撐油缸的位移量，然后PLC將這些測量信號與理論設計值進行比較，計算出相應的模擬量輸出；通過一次變壓器送電到開關箱在由開關箱內變壓器變成相應的電壓等級，箱內電壓等級主要由3300V，1140V驅動電壓組成，開關箱送電后系統先自檢測甲烷濃度，驅動電機是否漏電，通訊是否正常，油溫油位是否正常；開關箱供電后通過激光定位測量系統和位移傳感器等采集的數據反饋到PLC，由PLC計算出相應的模擬量輸出信號再經過PLVC放大，控制相應的電磁比例閥，進而驅動相應的行走履帶，和相應的支撐油缸的伸出或縮回，再由激光定位測量系統和支撐油缸內的位移傳感器和角度傳感器來判斷機身的位置和姿態是否行走到預定的位置和姿態，從而形成閉環控制系統?，經過反復調整達到理想狀態；閉環控制的目的是通過測量所得數據，分別控制6個支撐油缸，并重復其控制過程，使其整機中心線與工程巷道理想中心線偏差在工程要求范圍內；其控制過程是：第一步測量整機位姿參數，并計算理想地平面補償量，控制油缸伸長相應長度；第二步再進行整機位姿參數測量，并計算實際地平面補償量，控制油缸伸長相應長度；第三步最后進行整機位姿參數測量，并計算控制誤差補償量，控制油缸伸長相應長度，從而達到工程控制要求；其控制參數如下：

支撐油缸A、B、C、D、E、F總伸長補償量依次為：

ΔL₁、ΔL₂、ΔL₃、ΔL₄、ΔL₅、ΔL₆

支撐油缸A、B、C、D、E、F理想地平面補償量依次為：

Δl₁、Δl₂、Δl₃、Δl₄、Δl₅、Δl₆

支撐油缸A、B、C、D、E、F實際地平面補償量依次為：