專利名稱：掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掘進(jìn)機(jī)行業(yè)中一種新型掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
背景技術(shù)：
目前，掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)在國外比較成熟但在國內(nèi)仍屬于起步階段，國內(nèi)煤礦 井下巷道施工作業(yè)面工況復(fù)雜，能見度低，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的操作基本上依靠操作者的感官和經(jīng) 驗(yàn)，這遠(yuǎn)不能滿足操作精度和安全的要求。因此結(jié)合國內(nèi)煤礦的實(shí)際情況提出一種先進(jìn)、可 靠、實(shí)用性強(qiáng)的新型仿形切割方案，能夠輔助操作者完成切割斷面。此次，研制開發(fā)的一種 掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)一直是急待解決的新課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)，用于輔助操作者完成切 割斷面，即使在掘進(jìn)機(jī)操作過程中由于前方煤層掉落粉塵，操作者看不清工作面的具體情 況，也能通過此仿形系統(tǒng)完成切割，可以避免由于看不清工作面而無法完成切割工作的情 況。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)，整個(gè)裝置由可編程邏輯 控制器、懸臂位移傳感器、鏟板位移傳感器、電磁閥箱、防爆鍵盤、液晶顯示屏組成，該系統(tǒng) 需要電控和液壓系統(tǒng)相互配合共同完成，掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制位移閉環(huán)控 制和切割電機(jī)恒功率的閉環(huán)控制，位移閉環(huán)控制是在切割畫面中，通過防爆鍵盤輸入想要 實(shí)現(xiàn)的斷面參數(shù)X、Y、R后，可編程邏輯控制器控制相應(yīng)油路電磁閥箱中的電磁閥開啟，輸 入的斷面參數(shù)給定值與懸臂位移傳感器、鏟板位移傳感器采集到的反饋信號(hào)構(gòu)成一個(gè)閉 環(huán)，控制電磁閥的通斷，達(dá)到控制懸臂和鏟板走位的目的；切割電機(jī)恒功率的閉環(huán)控制是通 過對(duì)切割電機(jī)工作電流的閉環(huán)控制可以實(shí)現(xiàn)切割電機(jī)功率控制，針對(duì)硬巖掘進(jìn)機(jī)切割電機(jī) 負(fù)載的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)應(yīng)用閉環(huán)控制以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)切割功率，提高切割效率；掘進(jìn)機(jī)仿形切割 系統(tǒng)在掘進(jìn)機(jī)切割油缸位置和鏟板油缸上位置分別安裝礦用位移傳感器，傳感器探桿安裝 于被測量油缸活塞桿上，把磁環(huán)安裝于油缸相對(duì)活塞桿移動(dòng)的套筒上，礦用位移傳感器工 作24V直流電源由電控箱引出，4-20mA信號(hào)源經(jīng)過光電隔離后被引入邏輯可編程控制器， 經(jīng)過雙閉環(huán)調(diào)節(jié)后由邏輯可編程控制器輸出一路數(shù)字信號(hào)和一路模擬信號(hào)分別控制電磁 閥箱中的電磁閥、電液比例閥完成切割頭、鏟板走位置和切割電機(jī)恒功率的控制。本發(fā)明的要點(diǎn)在于它的結(jié)構(gòu)及工作原理。其工作原理是，本系統(tǒng)是掘進(jìn)機(jī)行業(yè)中 一種新型掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)，通過在懸臂、鏟板油缸上加裝位移傳感器經(jīng)過邏輯可編程 控制器計(jì)算可以得到懸臂、鏟板的實(shí)時(shí)坐標(biāo)。同時(shí)通過掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)位移和功率雙 閉環(huán)控制可以達(dá)到精準(zhǔn)操控懸臂和鏟板走位及保持切割電機(jī)功率恒定。掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有能實(shí)現(xiàn)切割自動(dòng)化，即使在掘進(jìn)機(jī)操 作過程中由于前方煤層掉落粉塵，操作者看不清工作面的具體情況，也能通過此仿形系統(tǒng) 完成切割，可以使掘進(jìn)機(jī)的適用性、可靠性、精確性有很大提高使操控變得簡單、有效等優(yōu)點(diǎn)，將廣泛的應(yīng)用于在掘進(jìn)機(jī)行業(yè)中。


下面結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1電控原理框圖。圖2切割電機(jī)功率控制示意圖。圖3矩形斷面參數(shù)示意圖。圖4拱形斷面參數(shù)示意圖。 圖5仿形切割系統(tǒng)安裝及結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，一種掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)，整個(gè)裝置由可編程邏輯控制器1、懸臂位移 傳感器2、鏟板位移傳感器3、電磁閥箱4、防爆鍵盤5、液晶顯示屏6組成。該系統(tǒng)需要電控 和液壓系統(tǒng)相互配合共同完成，在掘進(jìn)機(jī)懸臂油缸和鏟板油缸上分別安裝懸臂位移傳感器 2、鏟板位移傳感器3，懸臂位移傳感器2、鏟板位移傳感器3通過光電隔離后將采集到的信 號(hào)通過模擬量模塊送到可編程邏輯控制器1中，經(jīng)過處理后可以將懸臂和鏟板的位置坐標(biāo) 通過液晶顯示屏6實(shí)時(shí)地反映給操作者。掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制包括位移閉 環(huán)控制和切割電機(jī)恒功率的閉環(huán)控制，位移閉環(huán)控制是在切割畫面中，通過防爆鍵盤5輸 入想要實(shí)現(xiàn)的斷面參數(shù)X、Y、R后，可編程邏輯控制器1控制相應(yīng)油路電磁閥箱4中的電磁 閥開啟，輸入的斷面參數(shù)給定值與懸臂位移傳感器2、鏟板位移傳感器3采集到的反饋信號(hào) 構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)，控制電磁閥的通斷，從而達(dá)到控制懸臂和鏟板走位的目的；切割電機(jī)恒功率 的閉環(huán)控制是通過對(duì)切割電機(jī)工作電流的閉環(huán)控制可以實(shí)現(xiàn)切割電機(jī)功率控制，針對(duì)硬巖 掘進(jìn)機(jī)切割電機(jī)負(fù)載的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)應(yīng)用閉環(huán)控制以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)切割功率，提高切割效率， 在切割過程中，當(dāng)電流變送器檢測到切割電流比較小時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)電磁閥箱4中的電液 比例閥工作電流(或電壓)，增加懸臂擺動(dòng)速度，切割阻力增大，電機(jī)負(fù)載增加，直至電流增 大到額定值；當(dāng)電流變送器檢測到切割電流大于額定電流時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)電磁閥箱4中的 電液比例閥工作電流，減小懸臂擺動(dòng)速度，使切割阻力減小，電機(jī)負(fù)載降低，電流減小，直至 電機(jī)退出超載；從而使整個(gè)切割過程可保持動(dòng)態(tài)平衡，基本上達(dá)到切割電機(jī)恒功率工作，當(dāng) 進(jìn)行不規(guī)則形狀切割時(shí)，也可以關(guān)閉此調(diào)節(jié)功能，進(jìn)行人為切割控制；掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng) 的斷面自動(dòng)成型控制是通過防爆鍵盤5輸入斷面參數(shù)X、Y、R后，可編程邏輯控制器1根據(jù) 切割頭的直徑將X與Y解析為相應(yīng)的切割流程，根據(jù)懸臂位移傳感器2實(shí)時(shí)檢測水平和豎 直位置數(shù)據(jù)，通過控制電磁閥箱4中懸臂相應(yīng)的回轉(zhuǎn)和升降電磁閥完成切割；再根據(jù)切割 頭直徑和參數(shù)R計(jì)算成相應(yīng)的切割流程，通過懸臂位移傳感器2的實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)控制電磁 閥箱4中懸臂升降和回轉(zhuǎn)電磁閥進(jìn)行切割；掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)在掘進(jìn)機(jī)懸臂油缸和鏟板 油缸上分別安裝位移傳感器如圖5所示，位移傳感器探桿安裝于被測量油缸活塞桿上，把 磁環(huán)安裝于油缸相對(duì)活塞桿移動(dòng)的套筒上，位移傳感器工作24V直流電源由電控箱引出， 4-20mA信號(hào)源經(jīng)過光電隔離后被引入可編程邏輯控制器1，經(jīng)過雙閉環(huán)調(diào)節(jié)后由邏輯可編 程控制器輸出一路數(shù)字信號(hào)和一路模擬信號(hào)分別控制電磁閥箱4中的電磁閥、電液比例閥 完成懸臂、鏟板走位置和切割電機(jī)恒功率的控制。
權(quán)利要求
一種掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)，整個(gè)裝置由可編程邏輯控制器、懸臂位移傳感器、鏟板位移傳感器、電磁閥箱、防爆鍵盤、液晶顯示屏組成，其特征在于該系統(tǒng)需要電控和液壓系統(tǒng)相互配合共同完成，掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制位移閉環(huán)控制和切割電機(jī)恒功率的閉環(huán)控制，位移閉環(huán)控制是在切割畫面中，通過防爆鍵盤輸入想要實(shí)現(xiàn)的斷面參數(shù)X、Y、R后，可編程邏輯控制器控制相應(yīng)油路電磁閥箱中的電磁閥開啟，輸入的斷面參數(shù)給定值與懸臂位移傳感器、鏟板位移傳感器采集到的反饋信號(hào)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)，控制電磁閥的通斷，達(dá)到控制懸臂和鏟板走位的目的；切割電機(jī)恒功率的閉環(huán)控制是通過對(duì)切割電機(jī)工作電流的閉環(huán)控制可以實(shí)現(xiàn)切割電機(jī)功率控制，針對(duì)硬巖掘進(jìn)機(jī)切割電機(jī)負(fù)載的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)應(yīng)用閉環(huán)控制以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)切割功率，提高切割效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)，其特征在于所說的掘進(jìn)機(jī)仿形切割 系統(tǒng)在掘進(jìn)機(jī)切割油缸位置和鏟板油缸上位置分別安裝礦用位移傳感器，傳感器探桿安裝 于被測量油缸活塞桿上，把磁環(huán)安裝于油缸相對(duì)活塞桿移動(dòng)的套筒上，礦用位移傳感器工 作24V直流電源由電控箱引出，4-20mA信號(hào)源經(jīng)過光電隔離后被引入邏輯可編程控制器， 經(jīng)過雙閉環(huán)調(diào)節(jié)后由邏輯可編程控制器輸出一路數(shù)字信號(hào)和一路模擬信號(hào)分別控制電磁 閥箱中的電磁閥、電液比例閥完成切割頭、鏟板走位置和切割電機(jī)恒功率的控制。
全文摘要
一種應(yīng)用于在掘進(jìn)機(jī)行業(yè)中的掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)，由可編程邏輯控制器、懸臂位移傳感器、鏟板位移傳感器、電磁閥箱、防爆鍵盤、液晶顯示屏組成，該系統(tǒng)需要電控和液壓系統(tǒng)相互配合共同完成，掘進(jìn)機(jī)仿形切割系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制位移閉環(huán)控制和切割電機(jī)恒功率的閉環(huán)控制，位移閉環(huán)控制是在切割畫面中，通過防爆鍵盤輸入想要實(shí)現(xiàn)的斷面參數(shù)X、Y、R后，可編程邏輯控制器控制相應(yīng)油路電磁閥箱中的電磁閥開啟，輸入的斷面參數(shù)給定值與懸臂位移傳感器、鏟板位移傳感器采集到的反饋信號(hào)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)。該裝置能實(shí)現(xiàn)切割自動(dòng)化，在掘進(jìn)機(jī)操作過程中由于前方煤層掉落粉塵，操作者看不清工作面的具體情況，能通過此仿形系統(tǒng)完成切割，使掘進(jìn)機(jī)的適用性、可靠性、精確性有很大提高。
文檔編號(hào)E21D9/10GK101967981SQ201010282770
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者安磊, 崔闖, 張中博, 李冬, 李博, 王鐵雷, 趙大廈, 運(yùn)琳, 邴邵丹 申請(qǐng)人:沈陽礦山機(jī)械有限公司