專利名稱：控制礦山工作面中支撐單元運(yùn)動(dòng)的支撐控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制礦山工作面中支撐單元運(yùn)動(dòng)的支撐控制器。
這種控制器例如由DE10207698.7A1(TBT2104)以及DE19982113.5-24A1(TBT9805)已知。
在這種支撐控制器中，各個(gè)支撐單元(在該申請(qǐng)中稱為“護(hù)板(Schilde)”)可以由一個(gè)中央控制器出發(fā)或者通過(guò)各個(gè)控制單元來(lái)控制，這些控制單元分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)護(hù)板(護(hù)板控制器)。其中從護(hù)板控制器中的一個(gè)出發(fā)，可以分別控制相鄰的或者多個(gè)相鄰的護(hù)板?；旧峡刂菩盘?hào)通過(guò)一根所有護(hù)板控制器共用的導(dǎo)線傳送到所有的護(hù)板控制器。然而所述的護(hù)板控制器被如此編程，使得只有對(duì)應(yīng)于和控制指令一起發(fā)送的碼字的護(hù)板控制器做出響應(yīng)，并執(zhí)行開(kāi)關(guān)指令。其他所有護(hù)板控制器將控制信號(hào)與碼字一起繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。
當(dāng)輸入一條控制指令時(shí)，占用了整個(gè)導(dǎo)線(總線導(dǎo)線)。
本發(fā)明的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)一種支撐控制器，其中能夠很容易地找到護(hù)板控制器中的故障，并且當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)仍然能夠繼續(xù)工作。
其解決方案由權(quán)利要求1得出。
由于工作面很長(zhǎng)，存在這樣的危險(xiǎn)即從一個(gè)護(hù)板控制器到另一個(gè)護(hù)板控制器的信號(hào)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的衰減，以至于該信號(hào)不能夠由遠(yuǎn)處的護(hù)板控制器、尤其是中央控制器接收到。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求2所述的實(shí)施方式，這一問(wèn)題通過(guò)采用兩根總線導(dǎo)線和所有重疊發(fā)送的信號(hào)得以避免。
根據(jù)本發(fā)明，可以與控制信號(hào)的輸入無(wú)關(guān)地同時(shí)將測(cè)量信號(hào)和其他狀態(tài)信號(hào)傳送到操作員或中央控制器。同樣對(duì)于每個(gè)控制信號(hào)，也可以同時(shí)并且無(wú)時(shí)延地給出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，通過(guò)這個(gè)應(yīng)答信號(hào)來(lái)輸入和/或執(zhí)行控制指令。
下面參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1工作面及支撐單元的截面圖。
圖2截煤機(jī)和支撐單元組的示意圖。
圖3中央控制器和護(hù)板控制器的示意結(jié)構(gòu)圖。
在圖1中示出了支撐單元1-18中的一個(gè)支撐單元。在圖2中示出了多個(gè)支撐單元1至18。所述支撐單元沿著礦層20排列。用一個(gè)采掘機(jī)械中的切割裝置23、24在采掘方向22上對(duì)礦層20進(jìn)行開(kāi)采。在該實(shí)施例中采掘機(jī)械是截煤機(jī)21的形式。
截煤機(jī)21可以借助于一個(gè)圖中未示出的截煤鋼索在采掘方向19上行進(jìn)。它具有兩個(gè)以不同高度設(shè)置的切割輥23、24，對(duì)煤壁進(jìn)行銑削。開(kāi)采下來(lái)的煤由截煤機(jī)(也稱為“輥裝機(jī)”)裝載到傳送帶上。傳送帶由一個(gè)流槽25構(gòu)成，其中一個(gè)鎧裝傳送帶沿著煤面移動(dòng)。截煤機(jī)21可沿著煤面行進(jìn)。流槽25被劃分成各個(gè)單元，它們盡管相互連接，但是可以在采掘方向22上彼此相對(duì)移動(dòng)。每個(gè)單元通過(guò)一個(gè)氣缸活塞單元(步進(jìn)活塞)29作為動(dòng)力產(chǎn)生裝置與支撐單元1-18中的一個(gè)支撐單元相連接。每個(gè)支撐單元用于支撐工作面。為此采用了另一個(gè)氣缸活塞單元30，它將一個(gè)底板相對(duì)于一個(gè)頂板撐開(kāi)。所述頂板在其前面的朝向礦層的末端具有一個(gè)所謂的煤防撞緩沖器48。這里它是一個(gè)可在被開(kāi)采的煤壁前面翻起的擋板。所述煤防撞緩沖器必須在截煤機(jī)21行進(jìn)到此之前高高翻起。為此還采用了另外一個(gè)未示出的氣缸活塞單元。這里各支撐單元的這些功能元件僅僅作為實(shí)例給出。還存在其它的功能元件；對(duì)于本發(fā)明的理解不需要再提及和描述這些其它的功能元件。
對(duì)于每個(gè)動(dòng)力產(chǎn)生裝置，如已經(jīng)提到的，它是液壓氣缸/活塞單元。
這些氣缸/活塞單元通過(guò)閥門44、先導(dǎo)閥45來(lái)操作。在先導(dǎo)閥上固定了一個(gè)閥門控制器40，即一個(gè)外殼和位于其中的閥門控制器。
在圖2中，截煤機(jī)向右移動(dòng)。因此支撐單元17的煤防撞緩沖器必須翻回。另一方面，在行進(jìn)方向19上位于截煤機(jī)21后面的支撐單元9上，流槽25的單元向前推進(jìn)到被開(kāi)采的煤壁上。同樣，后面的支撐單元8、7、6、5、4在前進(jìn)過(guò)程中順次推進(jìn)到工作面或被開(kāi)采的煤壁上。在這些支撐單元上，煤防撞緩沖器被再次翻到下面。支撐單元3、2、1已經(jīng)復(fù)位，并保持在其位置上，直到截煤機(jī)再次向右邊靠近。對(duì)上述運(yùn)動(dòng)的控制一部分與運(yùn)動(dòng)和截煤機(jī)的瞬時(shí)位置無(wú)關(guān)地自動(dòng)進(jìn)行，一部分手動(dòng)完成。為此，每個(gè)支撐單元1-18分別配備有一個(gè)護(hù)板控制器34。每組支撐單元或護(hù)板控制器對(duì)應(yīng)于一個(gè)工作面控制器33。一個(gè)護(hù)板控制器34分別與一個(gè)支撐單元1-18相對(duì)應(yīng)，并且分別通過(guò)一個(gè)閥門控制器40(微處理器)與支撐單元1、2、3...(至18)的共同的動(dòng)力發(fā)生裝置的先導(dǎo)閥45和主控閥44相連接。
每個(gè)護(hù)板控制器都用作中央支撐控制器。然而一組由多個(gè)護(hù)板控制器構(gòu)成的控制器組之上可以設(shè)置一個(gè)工作面控制器33，或者所有的護(hù)板控制器之上也可以設(shè)置一個(gè)中央支撐控制器(主控中央控制器50和/或輔助中央控制器51)，所述中央支撐控制器與護(hù)板控制器相連接。在圖2中示出了一種這樣的實(shí)施方式。
中央控制器由主控中央控制器50和輔助中央控制器51組成。
電纜58(總線導(dǎo)線)將所有的護(hù)板控制器34相互連接。通過(guò)每個(gè)護(hù)板控制器進(jìn)一步給出支撐指令。通過(guò)所述支撐指令，在一個(gè)特定的護(hù)板中執(zhí)行特定的支撐功能，例如開(kāi)采、挖掘邁進(jìn)、壓實(shí)。所述支撐指令由所有的護(hù)板控制器34通過(guò)總線導(dǎo)線58接收，并進(jìn)一步傳送。一個(gè)工作面控制器的所有支撐指令被直接傳送到與該工作面控制器直接相連的護(hù)板控制器。然后從這個(gè)護(hù)板控制器出發(fā)，所述支撐指令通過(guò)總線導(dǎo)線58到達(dá)所有其他的護(hù)板控制器34。然而通過(guò)一種預(yù)定的編碼，護(hù)板控制器1-18中只有一個(gè)、或者只有一組護(hù)板控制器被激活，以執(zhí)行相應(yīng)的支撐功能。然后被激活的護(hù)板控制器將接收到的支撐指令轉(zhuǎn)換為閥門控制指令，用于控制對(duì)應(yīng)于相關(guān)支撐單元的控制閥或主控閥。
自動(dòng)執(zhí)行所述功能以及功能的執(zhí)行過(guò)程例如在DE-A119546427.3中進(jìn)行了描述。
控制裝置37用于中央手動(dòng)執(zhí)行指令的輸入，它作為手動(dòng)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，并由操作員來(lái)操作。為了輸入指令，操作員可以站在工作面外面，或者至少遠(yuǎn)離當(dāng)前的采掘地點(diǎn)。
所述手動(dòng)設(shè)備通過(guò)無(wú)線電與工作面控制裝置33的無(wú)線電接收機(jī)38進(jìn)行通信。長(zhǎng)方形的手動(dòng)設(shè)備在一個(gè)面(控制面)上具有操作鍵。通過(guò)這些操作鍵可以將代碼輸入到分別要操作的支撐控制器(護(hù)板控制器34.1、34.2...中的一個(gè))中，并且可以發(fā)出支撐指令，以執(zhí)行所希望的功能或所希望的功能流程(例如開(kāi)采或挖掘邁進(jìn))。例如將手動(dòng)設(shè)備的天線39用于無(wú)線傳輸。
當(dāng)操作員將手動(dòng)設(shè)備沿其縱軸旋轉(zhuǎn)180度時(shí)，他將看到手動(dòng)設(shè)備的控制面。它設(shè)置有兩個(gè)二極管、一個(gè)顯示器以及其他的按鍵。操作員可以用他的頭頂?shù)V燈照亮這兩個(gè)二極管。只有當(dāng)他例如用手指揭開(kāi)一個(gè)二極管時(shí)，手動(dòng)設(shè)備才能執(zhí)行控制功能。為了進(jìn)行控制，操作員輸入要控制的支撐單元的代碼。這樣，手動(dòng)設(shè)備通過(guò)紅外發(fā)送器/接收器35與通過(guò)代碼進(jìn)行應(yīng)答的工作面控制器33上的調(diào)諧紅外發(fā)送器/接收器36相連接。現(xiàn)在借助于一個(gè)按鍵可以對(duì)特定的功能或工作狀態(tài)進(jìn)行詢問(wèn)。為此在工作面控制器中存入一個(gè)程序，利用該程序，對(duì)一個(gè)特定護(hù)板(支撐單元)的功能、工作狀態(tài)和功能流程進(jìn)行詢問(wèn)的順序可以被傳送到通過(guò)代碼進(jìn)行應(yīng)答的護(hù)板控制器并被執(zhí)行。然后所接收到的數(shù)據(jù)借助于紅外發(fā)送器/接收器35、36被傳輸?shù)绞謩?dòng)設(shè)備，并顯示在顯示器上。通過(guò)這種方式，操作員可以由此確定一個(gè)特定的支撐單元是否具有完全的工作能力，或者功能元件或控制元件是否需要維護(hù)或更換。
這樣，用很少的操作費(fèi)用就能夠?qū)崿F(xiàn)截煤機(jī)和支撐單元的安全、無(wú)干擾且可靠的操作。由此可見(jiàn)，在地下作業(yè)中也可以對(duì)所需的位置和方向信號(hào)實(shí)現(xiàn)這種無(wú)干擾的無(wú)線傳輸，并且在工作面長(zhǎng)度非常長(zhǎng)的情況下也可以通過(guò)一個(gè)或很少的幾個(gè)無(wú)線電接收機(jī)對(duì)支撐控制器進(jìn)行可靠的控制。為此，控制裝置具有以下特點(diǎn)傳輸?shù)揭粋€(gè)或者各個(gè)控制裝置的信號(hào)被進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)到其他的控制裝置，并且通過(guò)共用的計(jì)算能力可以對(duì)要分別做出響應(yīng)的支撐單元進(jìn)行可靠的分析計(jì)算。此外其技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)參照DE19546427.3。
如已經(jīng)說(shuō)明的，護(hù)板控制器34通過(guò)電纜58相互連接，所述電纜在當(dāng)前的實(shí)施方式中僅具有兩根芯線，分別用于串行傳輸碼字和支撐指令。只有其存儲(chǔ)的碼字與傳輸?shù)拇a字一致的那些護(hù)板控制器34/支撐單元才做出響應(yīng)。電纜58是雙芯電纜，它以總線導(dǎo)線的形式從一個(gè)護(hù)板控制器34延伸到下一個(gè)護(hù)板控制器，并通過(guò)位于其間的護(hù)板控制器34將主控中央控制器50和輔助中央控制器51相互連接。
根據(jù)本發(fā)明，除了目前所用的單個(gè)的雙芯電纜58之外，也可以并行地鋪設(shè)兩根雙芯電纜59，在本申請(qǐng)中稱為并行總線。在本申請(qǐng)中電纜58、59也被稱為總線導(dǎo)線。
各個(gè)護(hù)板控制器34中的電纜布線原理在圖3中示出。圖中示出了多個(gè)護(hù)板控制器中的兩個(gè)護(hù)板控制器34.1和34.2。所述護(hù)板控制器通過(guò)總線導(dǎo)線58和59與主控中央控制器50和輔助中央控制器51相連?？偩€導(dǎo)線58具有兩根芯線58.1和58.2；總線導(dǎo)線59具有兩根芯線59.1和59.2。
兩根總線導(dǎo)線總共有四根芯線，將護(hù)板控制器34.1、34.2...的輸入元件52連接起來(lái)。從這個(gè)輸入元件出發(fā)，到來(lái)的信號(hào)在護(hù)板控制器中被處理，即首先檢驗(yàn)一起發(fā)送的碼字與所存儲(chǔ)的、對(duì)應(yīng)于各護(hù)板控制器的碼字是否一致。只要所傳輸?shù)男盘?hào)是控制信號(hào)，就進(jìn)行相應(yīng)的處理，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)到先前所描述的護(hù)板的相應(yīng)功能元件。
然后每個(gè)總線導(dǎo)線的一根芯線58.2或59.2被分別引至一個(gè)開(kāi)關(guān)元件53。相應(yīng)的線經(jīng)由輸出端離開(kāi)開(kāi)關(guān)元件53，然后被引至相鄰護(hù)板控制器34.2的相應(yīng)開(kāi)關(guān)元件53。在開(kāi)關(guān)元件53中，這兩根芯線58.2和59.2被同時(shí)地或者單獨(dú)地分開(kāi)。
總線導(dǎo)線58或59的另一根線58.1或59.1被引至一個(gè)放大器元件54。相應(yīng)的線分別從放大器元件的輸出端被引至相鄰護(hù)板控制器34.2...的放大器元件。每個(gè)護(hù)板控制器34.1、34.2...分別具有另一個(gè)“右側(cè)的”輸入元件52，它接收并處理來(lái)自右側(cè)的信號(hào)，即來(lái)自輔助中央控制器51或者另一個(gè)位于右側(cè)的護(hù)板控制器34.3...的信號(hào)。相鄰的護(hù)板控制器34.1、34.2再次通過(guò)兩根分別具有兩根線的電纜被連接。
開(kāi)關(guān)53及其兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件以通常的方式閉合，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。然而當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)總線導(dǎo)線被分開(kāi)。這樣一方面便于故障查找。為此，由一個(gè)控制裝置(主控中央控制器、輔助中央控制器、手動(dòng)設(shè)備、工作面控制器或者護(hù)板控制器)將位于右側(cè)或左側(cè)的護(hù)板控制器的開(kāi)關(guān)元件單獨(dú)地或者按順序打開(kāi)，然后輸入控制信號(hào)。由于做出響應(yīng)的護(hù)板控制器立即對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行應(yīng)答，可以確定在護(hù)板控制單元中那個(gè)護(hù)板控制器發(fā)生了故障。另一方面可以在故障情況下實(shí)現(xiàn)分隔，以將發(fā)生故障的護(hù)板控制器隔離，并從一根或多根總線導(dǎo)線上拆下。這樣，仍然可以對(duì)其他的護(hù)板控制器進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)故障排除，而不會(huì)使工作面停工。
在放大器元件54中對(duì)到來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行更新。由此可以在放大器元件中確定到來(lái)的信號(hào)是否超出了一個(gè)特別預(yù)先確定的閾值。如果超出了這個(gè)閾值，則在輸出端產(chǎn)生強(qiáng)度增大的信號(hào)，最好是具有最初的強(qiáng)度，從而確保了信號(hào)通過(guò)所有護(hù)板控制器進(jìn)行傳導(dǎo)。尤其是提供了這種類型的放大器，因?yàn)榭刂菩盘?hào)、測(cè)量信號(hào)等是以數(shù)字形式傳輸?shù)摹?br> 當(dāng)僅由一個(gè)中央控制器50、51或由輸入裝置37(圖2)將控制指令輸入到系統(tǒng)中時(shí)，可以將控制指令分別通過(guò)自由的總線導(dǎo)線58或59來(lái)傳遞。其中控制指令以所描述的方式通過(guò)各個(gè)護(hù)板控制器34.1、34.2...被傳導(dǎo)。只有其存儲(chǔ)的碼字與和控制信號(hào)一起給出的碼字相一致的護(hù)板控制器做出響應(yīng)。相應(yīng)控制信號(hào)的接收和/或執(zhí)行可以通過(guò)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行應(yīng)答，因?yàn)樗惶峁┙o兩個(gè)總線導(dǎo)線58或59中的一個(gè)。應(yīng)答可以立即無(wú)時(shí)延地進(jìn)行，從而在輸入裝置處，即在主控中央控制器50、輔助中央控制器51或者控制裝置37處，也可以實(shí)現(xiàn)立即的控制。相應(yīng)的控制信號(hào)被進(jìn)一步傳送到閥門控制器40(圖1)。這樣，先導(dǎo)閥45的調(diào)整電磁體被激勵(lì)，并驅(qū)動(dòng)動(dòng)力發(fā)生裝置30的相應(yīng)主控閥44?，F(xiàn)在也可以通過(guò)總線導(dǎo)線傳送回壓力傳感器的信號(hào)，所述壓力傳感器是為了控制和監(jiān)控每個(gè)動(dòng)力發(fā)生裝置和/或閥門而設(shè)置的。
附圖標(biāo)記1-18.支撐單元1至1819.切割方向1920.礦層2021.采掘機(jī)械截煤機(jī)2122.采掘方向2223.切割方向切割輥23、2424.切割裝置切割輥25.傳送帶，流槽，單元2526.底板27.頂板28.輪2829.氣缸活塞單元，步進(jìn)活塞，動(dòng)力產(chǎn)生裝置2930.氣缸活塞單元，動(dòng)力產(chǎn)生裝置31.計(jì)算機(jī)，微處理器3132.無(wú)線電接收器3233.工作面控制器，中央支撐控制器，工作面控制裝置34.控制裝置34，護(hù)板控制器，護(hù)板控制裝置，支撐控制器35.紅外發(fā)送器/接收器3536.紅外發(fā)送器/接收器3637.控制裝置，手動(dòng)設(shè)備38.天線，無(wú)線電接收機(jī)39.手動(dòng)設(shè)備的天線40.閥門控制器，微處理器，控制裝置4041.傳感器42.供電網(wǎng)絡(luò)44.控制閥4445.先導(dǎo)閥，控制閥4546.指令電纜46
47.調(diào)整電磁體4748.煤防撞緩沖器4850.主控中央控制器51.輔助中央控制器52.輸入元件53.開(kāi)關(guān)元件54.放大器元件，更新58.電纜，總線導(dǎo)線58.1芯線58.2芯線59.電纜，總線導(dǎo)線，并行總線59.1芯線59.2芯線
權(quán)利要求
1.用于控制礦山工作面中支撐單元運(yùn)動(dòng)的支撐控制器，具有一個(gè)中央控制器，并且具有多個(gè)控制單元，每個(gè)支撐單元分別在地點(diǎn)上和功能上對(duì)應(yīng)于這些控制單元中的一個(gè)控制單元(護(hù)板控制器)；護(hù)板控制器通過(guò)總線導(dǎo)線與中央控制器相連接，并且相互連接，通過(guò)所述總線導(dǎo)線，為了輸入控制指令，每個(gè)護(hù)板控制器可由一個(gè)中央控制器或一個(gè)相鄰的護(hù)板控制器調(diào)用；每個(gè)護(hù)板控制器以下列方式被編程通過(guò)所述總線導(dǎo)線傳來(lái)的、由分別對(duì)應(yīng)于被調(diào)用的護(hù)板控制器的碼字所占用的控制指令可以被傳輸?shù)皆撟o(hù)板控制器以執(zhí)行，其特征在于，所述護(hù)板控制器通過(guò)同種類型的第二根總線導(dǎo)線(并行總線)與中央控制器相連接并且相互連接，并且所述護(hù)板控制器以下列方式被編程通過(guò)一根總線導(dǎo)線傳來(lái)的、未由分別對(duì)應(yīng)于被調(diào)用的護(hù)板控制器的碼字所占用的信號(hào)被進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)到相鄰的護(hù)板控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的支撐控制器，其特征在于，所述護(hù)板控制器具有一個(gè)放大器，用于未由分別對(duì)應(yīng)于被調(diào)用的護(hù)板控制器的碼字所占用的信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)兩根總線導(dǎo)線中的至少一根總線導(dǎo)線輸入。
3.如權(quán)利要求1或2所述的支撐控制器，其特征在于，每個(gè)護(hù)板控制器具有一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，可以通過(guò)這個(gè)開(kāi)關(guān)元件將至少一根總線導(dǎo)線的芯線分開(kāi)。
全文摘要
一種用于控制礦山工作面中支撐單元運(yùn)動(dòng)的支撐控制器，具有一個(gè)中央控制器(50，51)和多個(gè)控制單元，每個(gè)支撐單元(1－18)分別在地點(diǎn)上和功能上對(duì)應(yīng)于這些控制單元中的一個(gè)控制單元(護(hù)板控制器)。所述護(hù)板控制器(34)通過(guò)兩根總線導(dǎo)線(58，59)與中央控制器(50，51)相連接，并且相互連接，通過(guò)所述總線導(dǎo)線，為了輸入控制指令，每個(gè)護(hù)板控制器(34)可以由中央控制器(50，51)或相鄰的護(hù)板控制器(34)來(lái)調(diào)用。每個(gè)護(hù)板控制器被如此編程通過(guò)總線導(dǎo)線傳來(lái)的、由分別對(duì)應(yīng)于要調(diào)用的護(hù)板控制器(34)的碼字所占用的控制指令可以被傳輸?shù)皆撟o(hù)板控制器(34)以執(zhí)行。通過(guò)同種類型的第二根總線導(dǎo)線(58，59)(并行總線)傳來(lái)的、未由分別對(duì)應(yīng)于要調(diào)用的護(hù)板控制器(34)的碼字所占用的信號(hào)被進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)到相鄰的護(hù)板控制器。
文檔編號(hào)E21D23/00GK1726337SQ200380106336
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者厄蘇拉·柯勒爾曼, 克里斯汀·柯勒爾曼, 霍格爾·柯勒爾曼, 漢茲·柯勒爾曼 申請(qǐng)人:迪芬巴赫控制系統(tǒng)股份有限公司