基于CAN总线的智能化采煤机控制系统的制作方法

本实用新型属于CAN总线通信技术领域，具体涉及一种基于CAN总线的智能化采煤机控制系统。

背景技术：

采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一，其集机械、电气和液压为一体，工作环境恶劣，如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断，造成巨大的经济损失，随着煤炭工业的发展，采煤机的功能越来越多，其自身的结构、组成愈加复杂，因而发生故障的原因也随之复杂，现有的采煤机控制系统控制复杂，各个控制模块摆放分散，布线分散，查找问题困难，检修的费时费力，不利于统一管理以及维护。通过使用CAN总线技术，可以把较为分散的模块通过总线进行连接，此外，由于井下环境恶劣，干扰因素导致数据在传输过程中通信中断，通过设置隔离电路提高抗干扰能力，但是在设置隔离电路的同时也会延长总线有效回路信号的传输延迟时间，减小通信速率。采煤机监控中，数据采集传输有近有远，因此，现如今缺少一种设计合理的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，实现电控系统的优化，维护方便的同时，满足远近外部设备的最大通信速率，稳定可靠。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其设计新颖合理，可将采煤机分散的模块通过CAN总线连接，操作简单，实现电控系统的优化，维护方便，满足远近外部设备的最大通信速率，稳定可靠，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：包括电控箱、用于近距离监控采煤机工作状态的近端监控单元和用于远距离监控采煤机工作状态的远端监控单元，所述近端监控单元和所述远端监控单元均通过CAN总线方式与所述电控箱进行通信，所述电控箱包括防爆箱体和设置在所述防爆箱体内的控制单元，控制单元包括控制器、供电系统以及与控制器相接的第一CAN总线通信模块、第二CAN总线通信模块和用于连接远程计算机的以太网通信模块，第二CAN总线通信模块通过光电隔离模块与控制器相接，所述近端监控单元包括用于采集采煤机工作参数的传感器组件、用于调节采煤机主电动机转速的主变频器、用于调节采煤机从电动机转速的从变频器、用于控制采煤机左摇臂动作的左截割电机和用于控制采煤机右摇臂动作的右截割电机，传感器组件、主变频器、从变频器、左截割电机和右截割电机均通过第一CAN总线通信模块与控制器进行通信，所述远端监控单元包括用于远程显示采煤机工作状态参数的显示终端和多个用于远程控制采煤机动作的预留接口，显示终端和多个预留接口均通过第二CAN总线通信模块和光电隔离模块与控制器进行通信。

上述的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：所述电控箱还包括设置在所述防爆箱体外的多个快速接头，多个所述快速接头包括与传感器组件配合的第一快速接头、与主变频器配合的第二快速接头、与从变频器配合的第三快速接头、与左截割电机配合的第四快速接头、与右截割电机配合的第五快速接头和与显示终端配合的第六快速接头，所述第一快速接头、所述第二快速接头、所述第三快速接头、所述第四快速接头和所述第五快速接头均与第一CAN总线通信模块的信号输出端相接；所述第六快速接头与第二CAN总线通信模块的信号输出端相接。

上述的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：所述以太网通信模块通过千兆网线与远程计算机连接。

上述的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：所述控 制器为PLC模块M1。

上述的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：所述以太网通信模块包括网口U3，所述网口U3的TD+管脚、TD-管脚、RD-管脚、RD+管脚、LEDG管脚和LEDY管脚均与PLC模块M1连接。

上述的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：所述第一CAN总线通信模块包括CAN总线通信模块U1，所述CAN总线通信模块U1的TXD管脚和RXD管脚均与PLC模块M1连接。

上述的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：所述光电隔离模块包括光电隔离芯片G1和光电隔离芯片G2，所述光电隔离芯片G1的第2管脚与PLC模块M1连接，所述光电隔离芯片G2的第4管脚与PLC模块M1连接。

上述的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：所述第二CAN总线通信模块包括CAN总线通信模块U2，所述CAN总线通信模块U2的TXD管脚与所述光电隔离芯片G1的第4管脚连接，所述CAN总线通信模块U2的RXD管脚与所述光电隔离芯片G2的第2管脚连接。

上述的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：所述供电系统为本安电源。

上述的基于CAN总线的智能化采煤机控制系统，其特征在于：所述传感器组件包括布设在采煤机上的温度传感器、速度传感器和倾角传感器，所述温度传感器、所述速度传感器和所述倾角传感器的数量均为一个或多个。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型采用CAN总线通信方式，可以把较为分散的模块通过总线进行连接，维护方便，便于统一管理。

2、本实用新型通过设置第一CAN总线通信模块，实现采煤机近距离的数据监控，减少光电隔离电路的使用，满足系统最大通信速率；同时设置第一CAN总线通信模块，实现远距离数据传输，避免长距离数据传输过程中数据 的失真，可靠稳定，使用效果好。

3、本实用新型设计新颖合理，可通过以太网通信模块将CAN总线传输回来的数据快速传输给远程计算机，实现不用网关的数据通信，另外，设置防爆箱体，采用本安电源，保证系统使用安全，实用性强，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，可将采煤机分散的模块通过CAN总线连接，操作简单，实现电控系统的优化，维护方便，满足远近外部设备的最大通信速率，稳定可靠，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型控制单元的电路连接关系示意图。

附图标记说明:

1—控制单元； 1-1—控制器； 1-2—供电系统；

1-3—第一CAN总线通信模块； 1-4—光电隔离模块；

1-5—第二CAN总线通信模块； 1-6—以太网通信模块；

2—传感器组件； 3—主变频器； 4—从变频器；

5—左截割电机； 6—右截割电机； 7—预留接口；

8—显示终端。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括电控箱、用于近距离监控采煤机工作状态的近端监控单元和用于远距离监控采煤机工作状态的远端监控单元，所述近端监控单元和所述远端监控单元均通过CAN总线方式与所述电控箱进行通信，所述电控箱包括防爆箱体和设置在所述防爆箱体内的控制单元1， 控制单元1包括控制器1-1、供电系统1-2以及与控制器1-1相接的第一CAN总线通信模块1-3、第二CAN总线通信模块1-5和用于连接远程计算机的以太网通信模块1-6，第二CAN总线通信模块1-5通过光电隔离模块1-4与控制器1-1相接，所述近端监控单元包括用于采集采煤机工作参数的传感器组件2、用于调节采煤机主电动机转速的主变频器3、用于调节采煤机从电动机转速的从变频器4、用于控制采煤机左摇臂动作的左截割电机5和用于控制采煤机右摇臂动作的右截割电机6，传感器组件2、主变频器3、从变频器4、左截割电机5和右截割电机6均通过第一CAN总线通信模块1-3与控制器1-1进行通信，所述远端监控单元包括用于远程显示采煤机工作状态参数的显示终端8和多个用于远程控制采煤机动作的预留接口7，显示终端8和多个预留接口7均通过第二CAN总线通信模块1-5和光电隔离模块1-4与控制器1-1进行通信。

需要说明的是，光电隔离电路1-4虽然能够隔离干扰，同时也会增加总线有效回路信号的传输延迟时间，导致通信速率减小，实际安装使用时，将所述电控箱安装在采煤机近端用于实时采集采煤机多个工作状态参数，传感器组件2、主变频器3、从变频器4、左截割电机5和右截割电机6均通过第一CAN总线通信模块1-3直接与控制器1-1进行通信，可减少光电隔离电路1-4的使用，满足系统最大通信速率；对于显示终端8一般设置在井上监控室，从采煤现场到井上监控室间距较远，电磁干扰大，使用光电隔离电路1-4保证数据传输有效，不失真。

本实施例中，所述电控箱还包括设置在所述防爆箱体外的多个快速接头，多个所述快速接头包括与传感器组件2配合的第一快速接头、与主变频器3配合的第二快速接头、与从变频器4配合的第三快速接头、与左截割电机5配合的第四快速接头、与右截割电机6配合的第五快速接头和与显示终端8配合的第六快速接头，所述第一快速接头、所述第二快速接头、所述第三快速接头、所述第四快速接头和所述第五快速接头均与第一CAN总线通信模块1-3的信号输出端相接；所述第六快速接头与第二CAN总线 通信模块1-5的信号输出端相接。

本实施例中，所述以太网通信模块1-6通过千兆网线与远程计算机连接。

如图2所示，本实施例中，所述控制器1-1为PLC模块M1。

如图2所示，本实施例中，所述以太网通信模块1-6包括网口U3，所述网口U3的TD+管脚、TD-管脚、RD-管脚、RD+管脚、LEDG管脚和LEDY管脚均与PLC模块M1连接。

如图2所示，本实施例中，所述第一CAN总线通信模块1-3包括CAN总线通信模块U1，所述CAN总线通信模块U1的TXD管脚和RXD管脚均与PLC模块M1连接。

如图2所示，本实施例中，所述光电隔离模块1-4包括光电隔离芯片G1和光电隔离芯片G2，所述光电隔离芯片G1的第2管脚与PLC模块M1连接，所述光电隔离芯片G2的第4管脚与PLC模块M1连接。

如图2所示，本实施例中，所述第二CAN总线通信模块1-5包括CAN总线通信模块U2，所述CAN总线通信模块U2的TXD管脚与所述光电隔离芯片G1的第4管脚连接，所述CAN总线通信模块U2的RXD管脚与所述光电隔离芯片G2的第2管脚连接。

本实施例中，所述供电系统1-2为本安电源。

本实施例中，所述传感器组件2包括布设在采煤机上的温度传感器、速度传感器和倾角传感器，所述温度传感器、所述速度传感器和所述倾角传感器的数量均为一个或多个。

需要说明的是，本实施例中，采用四个温度传感器分别用于采集采煤机主电动机、采煤机从电动机、左截割电机5和右截割电机6的工作温度，采用四个速度传感器分别用于采集采煤机主电动机、采煤机从电动机、左截割电机5和右截割电机6的工作转速，采用一个倾角传感器用于采集采煤机工作过程中倾斜程度。

本实用新型使用时，通过将电控箱靠近采煤机安装，采用本安电源为 电控箱内的控制单元1供电，避免电控箱内产生的火花对煤矿生产带来影响，距离电控箱距离较近的传感器组件2、主变频器3、从变频器4、左截割电机5和右截割电机6通过控制单元1中的第一CAN总线通信模块1-3直接与控制器1-1通信，减少光电隔离电路的使用，满足系统最大通信速率，且传感器组件2、主变频器3、从变频器4、左截割电机5和右截割电机6上均安装有配套的快速接头与电控箱进行电气连接，使用效果好；距离电控箱距离较远的显示终端8，由于数据在煤场传输过程中难免受到电磁干扰，导致数据传输受限制，数据失真严重，因此显示终端8通过第二CAN总线通信模块1-5与控制器1-1通信的线路中串联有光电隔离模块1-4，可靠稳定；另外，控制单元1可通过以太网通信模块1-6连接千兆网线与远程计算机连接，实现不同网络之间的转换，使用效率高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。