一種掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)，電壓傳感器、電流傳感器輸出的電量信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成可調(diào)電壓信號(hào)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過低通濾波器分別與DSP微處理器、采樣保持器連接，所述采樣保護(hù)器輸出端經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器與CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件連接，所述DSP微處理器輸出端通過CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件與微處理器連接；所述掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量的輸出信號(hào)依次經(jīng)光電隔離器、繼電器處理后傳輸給微處理器；所述微處理器的輸出端分別與CAN總線驅(qū)動(dòng)器、串行通信驅(qū)動(dòng)器、PWM驅(qū)動(dòng)器連接。實(shí)現(xiàn)了對(duì)掘進(jìn)機(jī)多路模擬信號(hào)的采集、處理以及多種邏輯控制功能，提高了控制系統(tǒng)的集成度、處理速度和可靠性。
【專利說明】一種掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于煤礦開采機(jī)械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國，煤炭是主要的能源，煤礦能否安全生產(chǎn)直接影響到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在煤礦生產(chǎn)中，掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，煤礦巷道的快速掘進(jìn)是保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施。所以現(xiàn)代煤礦的掘進(jìn)和回采均是采用掘進(jìn)機(jī)這種大型機(jī)械進(jìn)行作業(yè)。
[0003]巷道掘進(jìn)是煤礦生產(chǎn)和建設(shè)的基礎(chǔ)工程，主要是利用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)主要由行走、切割、裝載、輸送機(jī)構(gòu)構(gòu)成，裝載機(jī)構(gòu)對(duì)切割機(jī)構(gòu)切割下來的物料進(jìn)行收集、裝載到中間刮板運(yùn)輸機(jī)上，然后經(jīng)后部轉(zhuǎn)載設(shè)備將其運(yùn)出巷道、卸載。掘進(jìn)機(jī)的工作驅(qū)動(dòng)目前主要采用液壓驅(qū)動(dòng)，通過PLC來控制比例電磁閥的油路通道，從而達(dá)到控制掘進(jìn)機(jī)的相關(guān)動(dòng)作。由于掘進(jìn)機(jī)的工作環(huán)境惡劣，掘進(jìn)機(jī)有截割頭主軸、傳動(dòng)齒輪箱、行走部部件容易發(fā)生故障，但由于掘進(jìn)機(jī)在狹窄而黑暗的巷道里工作，且其體積較大，工作人員不易發(fā)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)處，嚴(yán)重影響了煤礦作業(yè)的進(jìn)度與開采效率。所以掘進(jìn)機(jī)要實(shí)現(xiàn)電氣控制，使其具有控制、保護(hù)、故障診斷等功能，不斷提高其工作可靠性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的就是要解決上述不足，提供一種掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)機(jī)上的多路模擬信號(hào)的采集、處理以及多種邏輯控制功能，提高了控制系統(tǒng)的集成度、處理速度和可靠性。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)，包括用于檢測掘進(jìn)機(jī)工作電壓、電流的電壓傳感器、電流傳感器以及掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量，所述電壓傳感器、電流傳感器輸出的電量信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成可調(diào)電壓信號(hào)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過低通濾波器的分別與DSP微處理器、采樣保持器連接，所述采樣保護(hù)器輸出端經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器與CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件連接，所述DSP微處理器輸出端與CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件；所述CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件的輸出端與微處理器連接；
[0006]所述掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量的輸出信號(hào)依次經(jīng)光電隔離器、繼電器處理后傳輸給微處理器；所述微處理器的輸出端分別與CAN總線驅(qū)動(dòng)器、串行通信驅(qū)動(dòng)器、PWM驅(qū)動(dòng)器連接。
[0007]進(jìn)一步，所述繼電器的輸出端通過EPM7128可編程大邏輯器件與微處理器連接。
[0008]進(jìn)一步，為了使電壓與電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)采樣同步，并消除因電壓、電流采樣不同步帶來的角度差問題，從而提高檢測的精度，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路與低通濾波器之間設(shè)有雙四選一數(shù)據(jù)選擇器。
[0009]微處理器選用32位微處理器TMS320F2812作為主控芯片，該芯片具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力、事件管理能力、嵌入式控制能力，還擁有多種標(biāo)準(zhǔn)串行通信外設(shè)，為掘進(jìn)機(jī)控制系統(tǒng)的提供了良好平臺(tái)。
[0010]EPM7128可編程大邏輯器件為ALTERA公司的MAX7000系列產(chǎn)品，具有高阻抗、電可擦等特點(diǎn)，可用門單元為2500個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的各種檢測信號(hào)的邏輯功能，并可擴(kuò)展新的邏輯功能。
[0011]本實(shí)用新型中信號(hào)轉(zhuǎn)換電路將通過電壓傳感器、電流傳感器檢測到的掘進(jìn)機(jī)工作電壓、電流及電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成可調(diào)電壓信號(hào)，然后通過雙四選一數(shù)據(jù)選擇器控制電壓采樣和電流采樣同步進(jìn)行，消除由電壓和電流非同步采樣帶來的角度差，從而提高控制系統(tǒng)各回路功率因數(shù)的精度。低通濾波器用于降低信號(hào)輸入頻率，使其最高頻率不超過采樣頻率的I / 2。采樣保持器是模擬量存儲(chǔ)裝置，保證輸入的模擬信號(hào)在AD轉(zhuǎn)換期間保持不變。
[0012]同時(shí)掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量的輸出信號(hào)依次經(jīng)光電隔離器進(jìn)行隔離、繼電器進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后傳給微處理器進(jìn)行處理，從而提高掘機(jī)開關(guān)量的輸出信號(hào)的抗干擾能力，增大通信距離。
[0013]CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件將多個(gè)AD轉(zhuǎn)換單元映射到DSP的I / O地址空間，大大增強(qiáng)了 DSP微處理器的訪問外設(shè)的能力，提高了控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的速度；實(shí)現(xiàn)25路AD轉(zhuǎn)換的初始化、讀寫操作、啟動(dòng)和停止，達(dá)到動(dòng)態(tài)地選擇采樣通道的目的。微處理器將CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件檢測到的多路電壓、電流、電量等信號(hào)及掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量的輸出信號(hào)進(jìn)行處理后，分別輸出控制信號(hào)給CAN總線驅(qū)動(dòng)器、串行通信驅(qū)動(dòng)器、PWM驅(qū)動(dòng)器，分別控制掘進(jìn)機(jī)的電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)、加速等信號(hào)。
[0014]本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)通過CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，在AD采樣環(huán)節(jié)可節(jié)省DSP微處理器的等待時(shí)間；同時(shí)還可節(jié)省25路模擬信號(hào)每個(gè)采樣周期。實(shí)現(xiàn)了對(duì)多路模擬信號(hào)的采集、處理以及多種邏輯控制功能，提高了控制系統(tǒng)的集成度、處理速度和可靠性。能夠滿足掘進(jìn)機(jī)正常生產(chǎn)的要求，具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和較高的可靠性。同時(shí)采用CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)所需的各種邏輯功能，簡化了硬件電路的設(shè)計(jì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的闡述。
[0017]如圖1所示，一種掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)，包括用于檢測掘進(jìn)機(jī)工作電壓、電流的電壓傳感器1、電流傳感器2以及掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量3，所述電壓傳感器1、電流傳感器2輸出的電量信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路4轉(zhuǎn)換成可調(diào)電壓信號(hào)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路4的輸出端依次通過雙四選一數(shù)據(jù)選擇器5、低通濾波器6的分別與DSP微處理器9、采樣保持器7連接，所述采樣保護(hù)器7輸出端經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器8與CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件10連接，所述DSP微處理器9輸出端與CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件10 ;所述CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件10的輸出端與微處理器14連接；所述掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量3的輸出信號(hào)依次經(jīng)光電隔離器11、繼電器12處理后傳輸給微處理器14 ;所述微處理器14的輸出端分別與CAN總線驅(qū)動(dòng)器15、串行通信驅(qū)動(dòng)器16、PWM驅(qū)動(dòng)器17連接。
[0018]進(jìn)一步，所述繼電器12的輸出端通過EPM7128可編程大邏輯器件13與微處理器14連接。
[0019]上述各部件均為現(xiàn)有的電氣器件，其工作原理均為已知，本實(shí)用新型主要是保護(hù)其電路連接、信號(hào)走向這種結(jié)構(gòu)。微處理器將CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件檢測到的多路電壓、電流、電量等信號(hào)及掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量的輸出信號(hào)進(jìn)行處理后，分別輸出控制信號(hào)給CAN總線驅(qū)動(dòng)器、串行通信驅(qū)動(dòng)器、PWM驅(qū)動(dòng)器，分別控制掘進(jìn)機(jī)的電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)、加速等信號(hào)。
[0020]上面所述僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于:包括用于檢測掘進(jìn)機(jī)工作電壓、電流的電壓傳感器(1)、電流傳感器(2)以及掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量(3)，所述電壓傳感器(1)、電流傳感器(2)輸出的電量信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(4)轉(zhuǎn)換成可調(diào)電壓信號(hào)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(4)的輸出端通過低通濾波器(6)的分別與DSP微處理器(9)、采樣保持器(7)連接，所述采樣保護(hù)器(7)輸出端經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器(8)與CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件(10)連接，所述DSP微處理器(9)輸出端與CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件(10);所述CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件(10)的輸出端與微處理器(14)連接； 所述掘進(jìn)機(jī)開關(guān)量(3)的輸出信號(hào)依次經(jīng)光電隔離器(11)、繼電器(12)處理后傳輸給微處理器(14);所述微處理器(14)的輸出端分別與CAN總線驅(qū)動(dòng)器(15)、串行通信驅(qū)動(dòng)器(16)、PWM驅(qū)動(dòng)器(17)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述繼電器(12)的輸出端通過EPM7128可編程大邏輯器件(13)與微處理器(14)連接。
3.根據(jù) 權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(4)與低通濾波器(6)之間設(shè)有雙四選一數(shù)據(jù)選擇器(5)。
【文檔編號(hào)】E21C35/24GK203796269SQ201420173624
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】孫家于, 佟海強(qiáng) 申請(qǐng)人:安徽恒源煤電股份有限公司