[實用新型]一種采煤機滾筒自動調高控制系統

有效

• 申請號: 201520111087.X
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN204436394U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 曾慶良;張海忠;張鑫;萬麗榮;王亮;仉毅;王成龍;劉志海;王新超;高忠燕
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24;E21C25/06
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本實用新型涉及一種采煤機滾筒自動調高控制系統，屬于礦井采煤設備技術領域。

背景技術

采煤機是綜合機械化采煤工作面的主要設備之一，采煤機的自動化是整個工作面自動化的中心環節，而滾筒高度的自動調節是實現采煤機自動化的一個主要方面。在采煤機滾筒高度調節控制方面，除國內外少數先進采煤機廠家采用記憶智能程控進行滾筒高度控制外，大部分是人工控制調高，即操作工人靠個人視力觀察并結合截割噪音來判斷采煤機滾筒是在割煤還是割巖，以便調節滾筒的高度。然而采煤機在割煤過程中，大量煤巖粉塵的產生，使工作面能見度降低，同時機器噪音很大，致使操作工人難以準確及時判斷采煤機的截割狀態，很難及時作出合理的操作。尤其在薄煤層工作面，作業條件差，作業空間小，工人行走不便，使得操作人員難以及時調節滾筒的高度。為了提高采煤機的智能化，將工人從惡劣的工作環境和繁重的體力勞動中解放出來，需要對采煤機進行改進使其滾筒能夠自動調節。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種采煤機滾筒自動調高控制系統。

本實用新型的技術方案如下：

一種采煤機滾筒自動調高控制系統，包括模糊控制器、數據采集裝置、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和電磁比例閥，所述第一壓力傳感器設置在采煤機調高油缸無桿腔管路接頭上，所述第二壓力傳感器設置在采煤機調高油缸有桿腔管路接頭上，所述電磁比例閥設置在采煤機調高液壓回路上；所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器均與所述的數據采集裝置連接，所述數據采集裝置與模糊控制器連接，所述模糊控制器與電磁比例閥連接。本實用新型提供的采煤機滾筒自動調高控制系統，所有傳感器通過信號線與數據采集裝置連接，數據采集裝置對所有傳感器信號進行濾波計算處理后，統一向模糊控制器發送濾波處理后的信號，模糊控制器首先計算出調高油缸油液壓力和壓力變化率，再根據調高油缸油液壓力和壓力變化率波動情況經過模擬推理判斷滾筒截割狀態，然后向電磁比例閥發送控制信號，以改變電磁比例閥閥芯運動方向和閥口開度，進而改變進出調高油缸的流量，從而改變調高油缸活塞桿位移，最終實現對滾筒的自動調高控制。

優選的，所述采煤機滾筒自動調高控制系統還包括顯示器和鍵盤，所述顯示器和鍵盤均與模糊控制器連接。此設計的優點在于，通過鍵盤實現向模糊控制器輸入一些參數的設置，顯示器用來顯示輸入的參數或系統工作參數，便于操作和觀察。

優選的，所述數據采集裝置選用研華股份有限公司生產的型號為PCI-1711U的數據采集卡。

優選的，所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器均選用瑞士KISTLER儀器股份公司生產的型號為SM20RE250-HKC的防爆型壓力變送器。

優選的，所述電磁比例閥選用博世力士樂公司生產的的型號為4WRZE16E100-7X/6EG24ETK31A1M的不帶電氣位置反饋的先導三位四通比例方向閥。

優選的，所述模糊控制器選用西門子公司生產的型號為S7-221的PLC，或選用德州儀器公司生產的MSP430系列中型號為MSP430F6659IZQW的單片機，或選用研華股份有限公司生產的帶PCI/PCIe擴展的型號為ARK-5260的嵌入式工控機，或選用PC計算機。

該采煤機滾筒自動調高控制系統的工作方法，包括信號采集、數據處理、模糊運算和指令輸出，其中，

(1)信號采集：所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器分別測量調高油缸無桿腔和調高油缸有桿腔的壓力信號并將壓力信號傳輸給數據采集裝置，所述數據采集裝置對壓力信號進行濾波處理后得到壓力原始數據，并將壓力原始數據傳輸給模糊控制器；

(2)數據處理：所述模糊控制器內部的數據處理程序根據接收到的壓力原始數據計算出調高油缸的負載壓力和負載壓力變化率；

(3)模糊運算：所述模糊控制器對步驟(2)中計算出的負載壓力和負載壓力變化率進行模糊化處理，在其對應的模糊子集上由隸屬度函數計算出隸屬度值作為其對應的模糊化值，然后根據模糊規則表中的模糊規則分別計算每條規則結論的適配度：取每條模糊規則下的負載壓力模糊化值、負載壓力變化率模糊化值以及電磁比例閥控制電流模糊子集隸屬度函數三者的交運算結果作為該條模糊規則結論的適配度，最后將所有模糊規則結論適配度的并運算結果作為控制器模糊運算結果；

(4)指令輸出：所述模糊控制器利用重心法對控制器模糊運算結果解模糊得到模糊控制器輸出即電磁比例閥的控制信號，所述控制信號控制改變電磁比例閥閥芯運動方向和閥口開度以改變進出調高油缸的流量，從而改變調高油缸活塞桿位移，最終實現對滾筒的自動調高控制。