Система автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою

Винахід відноситься до гірничої промисловості і може використовуватися для керування і діагностики очисних комбайнів нового технічного рівня і контролю основних видів небезпеки вибоїв і оповіщення про їх критичний стан. Відомий комплекс пристроїв автоматизації комбайнів РКУ [1], що складається з лівого і правого пультів керування, носимого пульта керування, датчиків: температури, тиску, рівня, швидкості, панелі апаратів і панелі захисту, коробки розподільників. Недоліком згаданого комплексу є низька надійність, складність конструкції. Відомий комплекс засобів керування очисними комбайнами 1КДК500, 2КДК500, КДК700 з перетворювачем частоти в механізмі подачі [2], що складається з центрального пульта керування, лівого і правого пультів керування, носимого пульта радіокерування, пульта керування штрекового, пульта керування, датчиків масла, струму, тиску масла, місцезнаходження комбайна, коробки клемної, трансформатора живлення, зарядного пристрою, пульта індикації. До недоліків комплексу слід віднести низьку надійність, складність конструкції, велику споживану потужність. Задачею винаходу є підвищення надійності і безпеки роботи, спрощення обслуговування комбайна. Поставлена задача розв'язується тим, що в систему по автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою, що містить трансформатор живлення, з'єднаний входом із двигуном різання і пускачем, першим виходом - із входом перетворювача частоти, перший вихід останнього підключений до двигунів подачі, а вхід/вихід - до пульта керування, другим виходом, через блок керування, - відповідно з першим входом лівого і правого пультів керування, коробки клемної, центрального пульта керування, а також з виходом штрекового пульта керування, другий вхід пульта керування підключений до датчиків струму двигунів різання і до датчика струму двигуна маслостанції, третій - до ви ходу датчика температури і витрати води, вхід якого з'єднаний з виходом перетворювача частоти, четвертий і п'ятий - відповідно до другого входу лі вого і правого пульта керування, шостий - до другого входу клемної коробки, третій вхід якої приєднаний до датчика тиску масла, а виходи - до електрогідророзподільника, вихід останнього підключений до виконавчих механізмів, сьомий і восьмий відповідно - до другого входу центрального пульта керування і до першого - штрекового пульта керування, з'єднаному другим і третім виходами відповідно з апаратурою вмикання і вимикання комбайна і з автоматизованою системою протиаварійного захисту ша хти, перший і другий датчики температури масла, приєднані відповідно до третього входу лівого і правого пульта керування, перший і другий датчики місцезнаходження комбайна підключені відповідно до четвертого входу останніх, носимий пульт радіокерування, блок контролю ізоляції, датчики температури двигунів, джерело живлення, розміщене на штрековому пульті керування та підключене до блоків системи, причому датчики: струм у, температури і витрати води, температури двигунів та блок контролю ізоляції розміщені на комбайні і підключені до пульта керування, уведені перше і друге метан-реле, з'єднані відповідно з п'ятим входом лівого і правого пультів керування, перший і другий датчики присутності людини в небезпечній зоні, виконані у вигляді з'єднаних між собою мікропроцесора і датчика, і підключені відповідно до шостого входу останніх, причому перетворювач частоти розміщений у електроблоці комбайна, блок керування містить контролер, вхід/ви хід якого підключений до першого входу/ви ходу повторювача з гальванічною ізоляцією і відповідно до перших входів/ви ходів модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу, шістнадцятиканального модуля дискретного вводу, швидкісного восьмиканального модуля аналогового вводу з ізоляцією, причому вхід шістнадцятиканального модуля дискретного вводу підключений до виходу пульта сполучення з датчиками температури, що складається з послідовно з'єднаних стабілітрона, конденсатора, резисторного подільника напруги і транзисторного ключа, при цьому вхід останнього, перший вхід і другий вхід/ви хід модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу, перший і другий входи швидкісного восьмиканального модуля аналогового вводу з ізоляцією, вхід повторювача з гальванічною ізоляцією є виходами пульта керування, центральний пульт керування містить модуль шістнадцятиканального дискретного вводу, з'єднаний входом з органами керування, підключеними до входу дисплея, вхід/ви хід якого з'єднаний з виходами шістнадцятиканального модуля дискретного вводу та пульта радіоприймача і є виходом центрального пульта керування, пульт керування лівий (правий) містить модуль дискретного шістнадцятиканального вводу, перший вхід якого з'єднаний з органами керування, а другий - зі звуковим випромінювачем і є виходом пульта керування лівого (правого), а виходи модуля дискретного шістнадцятиканального вводу - його входами, штрековий блок керування містить повторювач з гальванічною ізоляцією, перший вхід/вихід якого є входом штрекового пульта керування, підключений другим входом/виходом до перших входів/ви ходів відповідно шістнадцятиканального модуля дискретного вводу і модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу і до входу дисплея, вхід шістнадцятиканального модуля дискретного вводу з'єднаний з першим входом модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу, ви хід останнього підключений до входу п ульта сполучення з апаратурою вмикання і вимикання комбайна, вихід останнього є виходом штрекового пульта керування, коробка клемна містить два модулі дискретного чотириканального вводу і п'ятиканального виводу, входи яких з'єднані між собою і з'являються першим виходом коробки клемної, а виходи з'єднані між собою, а також другий і третій входи другого модуля дискретного чотириканального вводу і п'ятиканального виводу з'являються відповідно другим виходом і входами коробки клемної. Введення в систему по автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою метан-реле, датчиків присутності людини в небезпечній зоні, з'єднаних з лівим і правим пультами керування, електрогідророзподільника, з'єднаного з коробкою клемної, і перетворювача частоти, підключеного до двигунів подачі, пульта керування, трансформатору живлення і датчику температури і витрати води, а також нове схемне рішення коробки клемної, штрекового пульта керування, пульта керування лівого (правого), центрального пульта керування, пульта сполучення з датчиками, пульта керування, датчика присутності людини в небезпечній зоні дозволило підвищити надійність і безпеку роботи, спростити обслуговування комбайна. На фіг.1 зображена схема системи по автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою, на фіг.2 - схема датчика присутності людини в небезпечній зоні, на фіг.3 - схема пульта керування, на фіг.4 - схема пульта сполучення з датчиками, на фіг.5 - схема центрального пульта керування, на фіг.6 - схема лівого і правого пультів керування, на фіг.7 - схема штрекового пульта керування, на фіг.8 - схема коробки клемної. Система по автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою складається з трансформатора живлення 1, блока керування 2, першого 3 і другого 4 датчиків струму двигуна різання, датчика струму двигуна маслостанції 5, датчика температури і витрати води 6, перетворювача частоти 7, лівого 8 і правого 9 пультів керування, першого 10 і другого 11 датчиків температури масла в редукторі двигунів різання, першого 12 і другого 13 датчиків місцезнаходження комбайнів, першого 14 і другого 15 метан-реле, першого 16 і другого 17 датчиків присутності людини в небезпечній зоні, центрального пульта керування 18, штрекового пульта керування 19, коробки клемної 20, датчика тиску масла 21, носимого пульта радіокерування 22 і електрогідророзподільника 23, датчиків температури двигунів 24...24.n, датчика наявності води в системі охолодження двигунів 25, блока контролю ізоляції 26, джерела живлення ДЖ. Датчик присутності людини в небезпечній зоні 16(17) складається з датчика IR-260 фірми Simens 27 і мікропроцесора АТ902313 фірми ATMEL 28, блок керування 2 -з контролера 29, повторювача з гальванічною розв'язкою 30, модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу 31, шістнадцятиканального модуля дискретного вводу 32, швидкісного восьмиканального модуля аналогового вводу з ізоляцією 33, пульта сполучення з датчиками температури 34, що містить стабілітрон КС168 35, конденсатор К10-17-1мкф 36, резисторний розподільник напруги 37, транзисторний ключ К1109КТ23 38, центрального пульта керування 18, який складається з органів керування 39, модуля шістнадцятиканального дискретного вводу 40, дисплея 41, пульта радіоприймача 42, пульта керування лівого 8 і пульта керування правого 9, які містять органи керування 43, модуль дискретного шістнадцятиканального вводу 44, звуковий випромінювач С-02С фірми "Ультрадент" 45, пульта керування штрекового 19, який складається з повторювача с гальванічною ізоляцією 46, шістнадцятиканального модуля дискретного вводу 47, модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу 48, дисплея 49, пульта сполучення 50, органів керування 51, коробки клемної 20, яка містить два модуля дискретного чотириканального вводу і п'ятиканального виводу 52 і 53. Трансформатор живлення 1, з'єднаний входом із двигуном різання і пускачем, першим виходом - із входом перетворювача частоти 7, перший вихід останнього підключений до двигунів подачі, а вхід/ви хід - до блока керування 2, другим виходом, через блок керування 2, відповідно з першим входом лівого 8 і правого 9 пультів, коробки клемної 20, центрального пульта керування 18, а також з виходом штрекового пульта керування 19, другий вхід блока керування 2 підключений до датчиків струму двигунів різання 3, 4 і до датчика струму двигуна маслостанції 5, третій - до виходу датчика температури і витрати води 6, вхід якого з'єднаний із другим виходом перетворювача частоти 7, четвертий і п'ятий - відповідно до другого входу лівого 8 і правого 9 пульта керування, шостий - до другого входу клемної коробки 20, третій вхід якої приєднаний до датчика тиску масла 21, а виходи до входів електрогідроросподільника 23, вихід останнього підключений до виконавчих механізмів, сьомий і восьмий відповідно - до другого входу центрального пульта керування 18 і до першого штрекового пульта керування 19, з'єднаному другим і третім ви ходами відповідно з апаратурою вмикання і вимикання комбайна і з автоматизованою системою протиаварійного захисту ша хти, перший і другий датчики температури масла 10 і 11, приєднані відповідно до третього входу лівого 8 і правого 9 пульта керування, перший і другий датчики місцезнаходження комбайна 12 і 13, підключені відповідно до четвертого входу останніх, носимий пульт радіокерування 22, перше і друге метан-реле 14 і 15, з'єднані відповідно з п'ятим входом лівого 8 і правого 9 пультів керування, перший і другий датчики присутності людини в небезпечній зоні 16 і 17, виконані у вигляді з'єднаних між собою мікропроцесора 28 і датчика 27, і підключені відповідно до шостого входу останніх, причому перетворювач частоти 7 розміщений у електроблоці комбайна, блок керування 2 містить контролер 29, вхід/ви хід якого підключений до першого входу/ви ходу повторювача з гальванічною ізоляцією 30 і відповідно до перших входів/ви ходів модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу 31, шістнадцятиканального модуля дискретного вводу 32, швидкісного восьмиканального модуля аналогового вводу з ізоляцією 33, причому вхід шістнадцятиканального модуля дискретного вводу 31 підключений до виходу пульта сполучення з датчиками температури 34, що складається з послідовно з'єднаних стабілітрона 35, конденсатора 36, резисторного подільника напруги 37 і транзисторного ключа 38, при цьому вхід останнього, перший вхід і другий вхід/ви хід модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу 31, перший і другий входи швидкісного восьмиканального модуля аналогового вводу з ізоляцією 31, вхід повторювача з гальванічною ізоляцією 30 є виходами блока керування 2, пульт керування центральний 18 містить модуль шістнадцятиканального дискретного вводу 40, з'єднаний входом з органами керування 39, підключеними до входу дисплея 41, вхід/ви хід якого з'єднаний з виходами шістнадцятиканального модуля дискретного вводу 40 і пульта радіоприймача 42 і є виходом пульта керування центрального 18, пульт керування лівий 8 (правий 9) містить модуль дискретного шістнадцятиканального вводу 44, перший вхід якого з'єднаний з органами керування 43, а другий - зі звуковим випромінювачем 45 і є виходом пульта керування лівого 8 (правого 9), а виходи модуля дискретного шістнадцятиканального вводу 44 - його входами, блок керування штрековий 19 містить повторювач с гальванічною ізоляцією 46 перший вхід/ви хід якого є входом пульта керування штрекового 19, підключений другим входом/виходом до перших входів/ви ходів відповідно шістнадцятиканального модуля дискретного вводу 47 і модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу 48 і до входу дисплея 49, вхід шістнадцятиканального модуля дискретного вводу 47 з'єднаний з першим входом модуля дискретного семиканального вводу і восьмиканального виводу 48, вихід останнього підключений до входу пульта сполучення з апаратурою вмикання і вимикання комбайна 50, вихід останнього є виходом пульта керування штрекового 19, коробка клемна 20 містить два модулі дискретного чотириканального вводу і п'ятиканального виводу 52 і 53, входи яких з'єднані між собою і є першим виходом коробки клемної 20, а виходи з'єднані між собою, а також другий і третій входи другого модуля дискретного чотириканального вводу і п'ятиканального виводу 53 є відповідно другим виходом і входами коробки клемної 20. Введення в систему по автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою метан-реле, датчиків присутності людини в небезпечній зоні, з'єднаних із лівим і правим пультами керування, електрогідроросподільника, з'єднаного з коробкою клемною, і перетворювача частоти, підключеного до двигунів подачі, пульта керування, трансформатора живлення і датчику температури і витрати води дозволило підвищити надійність і безпеку роботи, спростити обслуговування комбайна. У системі по автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою використані наступні покупні вироби: датчик IR-260 фірми Simens і мікропроцесор АТ902313 фірми ATMEL датчик присутності людини в небезпечній зоні 16 та 17, модулі серії 1-7188/512, 7510, 7050, 7053, 7017F - блок керування 2; модуль І-7053 і дисплей DK-8070 - центральний пульт керування 18; модуль 1-7053 і звуковий випромінювач С-02С - пульт керування лівий 8 (правий 9); модулі серії I-7510, 7053, 7050, дисплей DK-8070 штрековий блок керування 19; два модулі I-7065В - коробка клемна 20; стабілізатор КС 168 (3шт.), конденсатор К17-1мкф, транзисторний ключ К1109КТ23 - блок сполучення з датчиками 34; трансформатор живлення 1, датчики струму двигуна різання 3 і 4, датчик струму двигуна маслостанції 5, датчик температури і витрати води 6, перетворювач частоти 7, датчик температури масла 10 і 11, датчик місцезнаходження комбайна 12 і 13, метанреле 14 і 15, датчик тиску масла 21, пульт радіокерування 22, блок радіокерування 42 застосовані з серійно випускаємого ВАТ «Елміз» комплексу засобів керування очисними комбайнами 1КДК500, 2КДК500, КДК700 з перетворювачем частоти в механізмі подачі; електрогідророзподільник 23 вбудований в комбайн і придбаний разом з ним; перетворювач частоти 7 - П4Е - 120; метан-реле 14 і 15 - типу ТМРК. Працює система по автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою слідуючим образом. Після подачі напруги 127В на джерело живлення, розміщене на штрековому пульті керування 19, останній подає напруга 22В на блоки системи автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою. З появою живлення контролер 29 пульта керування 2 протягом 4 секунд робить самотестування, після чого система готова до роботи. Контролер 29 по черзі видає в лінію зв'язку адреси всіх блоків системи й очікує відповідь хоча б одного з них. При відсутності останній контролер 29 забороняє вмикання комбайна і видає відповідну інформацію на дисплеї 41 і 49 відповідного штрекового пульта керування 19 і центрального пульта керування 18. У випадку нормального завершення опитування контролер 29 запитує інформацію про стан кнопок «Стоп загальний» органів керування 43 лівого 8 (правого 9) пульта керування, «Стоп аварійний» і «Стоп комбайна» органів керування 39 і 51 відповідно центрального 18 і штрекового 19 пультів керування. Якщо хоча б одна з кнопок «Стоп» натиснута, він забороняє вмикання комбайна і видає про це інформацію на дисплеї 41 і 49. Якщо кнопки «Стоп» відпущені, контролер 29 починає опитування датчиків: температури двигунів 24...24.n, наявності води в системі охолодження двигунів 25, температури масла в редукторах різальних органів 10, 11, присутності людини в небезпечній зоні 16, 17 і метану - метан-реле 14, 15. Якщо спрацьовує хоча б один з датчиків, контролер 29 блокує вмикання комбайна і видає відповідну інформацію на дисплеї 41 і 49. При нормальному стані датчиків опитується стан кнопок, які замикаються ключем, органів керування 43 лівого 8 і правого 9 пультів керування. Якщо замкнуті обидва ключі або обидва розімкнені, вмикання комбайна блокується контролером 29. Якщо замкнутий ключ в одному з пультів, вмикання комбайна дозволяється. Його можна зробити декількома способами в залежності від положення перемикача «Режим керування» органів керування 39 центрального пульта керування 18. Якщо останній стоїть в положенні «Місцеве», вмикання виробляється натисканням кнопки «Пуск комбайна» органів керування 39 центрального пульта керування 18, якщо перемикач «Режим керування» стоїть в положенні «Радіо», вмикання комбайна відбувається при натисканні кнопки «Пуск комбайна» на блоці радіокерування 42. Сигнал від останнього через антени установлені на центральному пункті керування 18, надходить до радіоприймача, а потім по інтерфейсу RS-485 до контролера 29. У режимі «Штрек» комбайн можна вмикати натиснувши кнопку «Пуск комбайна» органів керування 51 штрекового пульта керування 19. Одержавши сигнал про натискання останньої, контролер 29 видає команду модулю дискретного вводу/виводу 31 блока керування 2 про вмикання звукових випромінювачів 45 лівого 8 і правого 9 пультів керування, які протягом 6 секунд видають звуковий сигнал, що попереджає про вмикання комбайна. Потім контролер 29 видає команду модулю дискретного виводу 48 штрекового пульта керування 19, який за допомогою блока сполучення 50 вмикає апаратуру керування забійними механізмами АУЗМ, пристрій місцезнаходження комбайна УМК або аппаратура зв'язку, сигнализації і управління АССУ в залежності від того у якому положенні знаходиться перемикач «Апаратура» органів керування 51 штрекового пульта керування 19. Згадана апаратура підключає силове живлення до комбайна, який вмикається. На трансформатор живлення 1 надходить напруга 1140В, а з виходів його видається кілька напруг: 36В - для живлення джерел, встановлених у блоці керування; 8В - для живлення пристрою реєстрації УРОК; 42В и 8В - для живлення контакторів, встановлених у електроблоці комбайна; 36В - для живлення перетворювача частоти 7. Після вмикання комбайна можна здійснити підйом та опускання різальних органів і навантажувальних щитків, а також увімкнути подачу комбайна. Варіант керування ріжучими органами, щитками і подачею комбайна залежить від того, у якому режимі ведеться керування: місцеве, радіокерування або керування зі штреку (це визначається положенням перемикача «Режим управління» органів керування 39 центрального пульта керування 18). У місцевому режимі підйом і опускання ріжучого органа відбувається при натисканні уверх або униз тумблера «ріжучий орган» органів керування 43 лівого 8 або правого 9 пульта керування відповідно для лівого або правого ріжучого органа. Аналогічно відбувається керування навантажувальними щитками. У режимі радіокерування керування ріжучими органами і щитками виконується натисканням відповідних кнопок на пульті керування. При керуванні зі штреку підйом і опускання різальних органів відбувається при натисканні уверх або униз тумблерів «Правий ріжучий орган» і «Лівий ріжучий орган» органів керування 51 штрекового пульта керування 19. Керування навантажувальними щитками зі штрекового пульта керування 19 не виробляється. Після одержання сигналу по інтерфейсу RS - 485 від модуля дискретного вводу 47 або від пульта радіокерування 42 про натискання кнопки керування ріжучим органом або навантажувальним щитком контролер 29 видає по інтерфейсу RS-485 команду в клемну коробку 20 одному з модулів дискретного 4-канального вводу і 5-канального виводу 52 або 53 про вмикання відповідного електромагніта, який визначає підйом або опускання ріжучого органа або щитка. Подача комбайна визначається кнопками "Подача вліво", "Подача управо", "Подача більш", "Подача менш" і "Стоп подачі". У місцевому режимі керування сприймається натискання кнопок підключених до модуля дискретного вводу 44 органів керування 43 лівого 8 і правого 9 пульта керування (у залежності від того в якому з них вставлений і повернений ключ). У режимі радіокерування контролер 29 реагує на натискання відповідних кнопок на блоці радіокерування 42. У режимі керування зі штреку подача визначається натисканням кнопок органів керування 51 штрекового пульта керування 19. На початку задається напрямок подачі кнопками "Подача вліво" або "Подача управо", а потім натисканням кнопки "Подача більш" задається швидкість подачі (одне натискання кнопки збільшує швидкість на одну ступінь). Натискання кнопки "Подача менш" зменшує швидкість подачі на одну ступінь. Натискання кнопки "Стоп подачі" зупиняє рух комбайна. Інформація про натиснуту кнопку оброблюється контролером 29, який потім передає відповідні команди по другому інтерфейсу RS-485 перетворювачу частоти 7, який здійснює безпосереднє керування двигунами подачі. Рух комбайна починається тільки після спрацьовування датчика тиску масла в гідросистемі гальма комбайна 21. Вимикання комбайна відбувається також при спрацьовуванні датчиків: наявності води в системі охолодження двигунів 25, температури двигунів 24...24.n, присутності людини в небезпечної зоні 16 і 17, метану - метан-реле 14 і 15. Вмикання і вимикання конвеєра виробляється кнопками «Пуск конвеєра» і «Стоп конвеєра» органів керування 39 і 51 центрального пульта керування 18 і штрекового пульта керування 19 і на блоці радіокерування 42. Натискання кнопок «Стоп загальний» органів керування 43 лівого 8 і правого 9 пультів керування відключить комбайн і конвеєр. Припинення руху комбайна відбувається при спрацьовуванні датчика температури і витрати води 6, а також при вимиканні датчика тиску масла в гідросистемі гальма комбайна 21. Дисплеї 41 і 49 встановлені в центральному 18 і штрековому 19 пультах керування служать для відображення інформації, яка приходить по інтерфейсу RS - 485 від контролера 29, про стан окремих вузлів комбайна. В даний час виготовлені досвідчені зразки системи по автоматизації керування і діагностики очисних комбайнів і контролю небезпеки вибою, які проходять іспит. Джерела інформації: 1. те хнічна локументація на «Комплекс пристроїв автоматизації комбайнів РКУ, КУАК», НПО «Автоматгірмаш», арх.№1801-990 від 28.12.87р. 2. Технічна документація на «Комплекс средств керування очисними комбайнами» 1КДК500, 2КДК500, КДК700 з пертворювачем частоти в механізмі подачі. КС500Ч», ОАО « Автоматгірмаш ім.В.А.Ан типова», арх.№2046-4 від 08.08.2002р.