一种掘进机的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种掘进机的控制系统，电压传感器、电流传感器输出的电量信号经信号转换电路转换成可调电压信号，所述信号转换电路的输出端通过低通滤波器分别与DSP微处理器、采样保持器连接，所述采样保护器输出端经AD转换器与CPLD复杂可编程逻辑器件连接，所述DSP微处理器输出端通过CPLD复杂可编程逻辑器件与微处理器连接；所述掘进机开关量的输出信号依次经光电隔离器、继电器处理后传输给微处理器；所述微处理器的输出端分别与CAN总线驱动器、串行通信驱动器、PWM驱动器连接。实现了对掘进机多路模拟信号的采集、处理以及多种逻辑控制功能，提高了控制系统的集成度、处理速度和可靠性。
【专利说明】一种掘进机的控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于煤矿开采机械设备【技术领域】，具体涉及一种掘进机的控制系统。
【背景技术】
[0002]在我国，煤炭是主要的能源，煤矿能否安全生产直接影响到国民经济的发展。在煤矿生产中，掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，煤矿巷道的快速掘进是保证矿井高产稳产的关键技术措施。所以现代煤矿的掘进和回采均是采用掘进机这种大型机械进行作业。
[0003]巷道掘进是煤矿生产和建设的基础工程，主要是利用掘进机进行掘进，掘进机主要由行走、切割、装载、输送机构构成，装载机构对切割机构切割下来的物料进行收集、装载到中间刮板运输机上，然后经后部转载设备将其运出巷道、卸载。掘进机的工作驱动目前主要采用液压驱动，通过PLC来控制比例电磁阀的油路通道，从而达到控制掘进机的相关动作。由于掘进机的工作环境恶劣，掘进机有截割头主轴、传动齿轮箱、行走部部件容易发生故障，但由于掘进机在狭窄而黑暗的巷道里工作，且其体积较大，工作人员不易发现故障的准确地发现处，严重影响了煤矿作业的进度与开采效率。所以掘进机要实现电气控制，使其具有控制、保护、故障诊断等功能，不断提高其工作可靠性。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的就是要解决上述不足，提供一种掘进机的控制系统，实现对掘进机上的多路模拟信号的采集、处理以及多种逻辑控制功能，提高了控制系统的集成度、处理速度和可靠性。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型提供一种掘进机的控制系统，包括用于检测掘进机工作电压、电流的电压传感器、电流传感器以及掘进机开关量，所述电压传感器、电流传感器输出的电量信号经信号转换电路转换成可调电压信号，所述信号转换电路的输出端通过低通滤波器的分别与DSP微处理器、采样保持器连接，所述采样保护器输出端经AD转换器与CPLD复杂可编程逻辑器件连接，所述DSP微处理器输出端与CPLD复杂可编程逻辑器件；所述CPLD复杂可编程逻辑器件的输出端与微处理器连接；
[0006]所述掘进机开关量的输出信号依次经光电隔离器、继电器处理后传输给微处理器；所述微处理器的输出端分别与CAN总线驱动器、串行通信驱动器、PWM驱动器连接。
[0007]进一步，所述继电器的输出端通过EPM7128可编程大逻辑器件与微处理器连接。
[0008]进一步，为了使电压与电流信号实现采样同步，并消除因电压、电流采样不同步带来的角度差问题，从而提高检测的精度，所述信号转换电路与低通滤波器之间设有双四选一数据选择器。
[0009]微处理器选用32位微处理器TMS320F2812作为主控芯片，该芯片具有强大的数字信号处理能力、事件管理能力、嵌入式控制能力，还拥有多种标准串行通信外设，为掘进机控制系统的提供了良好平台。
[0010]EPM7128可编程大逻辑器件为ALTERA公司的MAX7000系列产品，具有高阻抗、电可擦等特点，可用门单元为2500个，从而实现本系统的各种检测信号的逻辑功能，并可扩展新的逻辑功能。
[0011]本实用新型中信号转换电路将通过电压传感器、电流传感器检测到的掘进机工作电压、电流及电量信号转换成可调电压信号，然后通过双四选一数据选择器控制电压采样和电流采样同步进行，消除由电压和电流非同步采样带来的角度差，从而提高控制系统各回路功率因数的精度。低通滤波器用于降低信号输入频率，使其最高频率不超过采样频率的I / 2。采样保持器是模拟量存储装置，保证输入的模拟信号在AD转换期间保持不变。
[0012]同时掘进机开关量的输出信号依次经光电隔离器进行隔离、继电器进行电平转换后传给微处理器进行处理，从而提高掘机开关量的输出信号的抗干扰能力，增大通信距离。
[0013]CPLD复杂可编程逻辑器件将多个AD转换单元映射到DSP的I / O地址空间，大大增强了 DSP微处理器的访问外设的能力，提高了控制系统数据采集的速度；实现25路AD转换的初始化、读写操作、启动和停止，达到动态地选择采样通道的目的。微处理器将CPLD复杂可编程逻辑器件检测到的多路电压、电流、电量等信号及掘进机开关量的输出信号进行处理后，分别输出控制信号给CAN总线驱动器、串行通信驱动器、PWM驱动器，分别控制掘进机的电机启动、制动、加速等信号。
[0014]本实用新型的控制系统通过CPLD复杂可编程逻辑器件实现数据采集，在AD采样环节可节省DSP微处理器的等待时间；同时还可节省25路模拟信号每个采样周期。实现了对多路模拟信号的采集、处理以及多种逻辑控制功能，提高了控制系统的集成度、处理速度和可靠性。能够满足掘进机正常生产的要求，具有较强的实时性和较高的可靠性。同时采用CPLD复杂可编程逻辑器件代替传统的标准逻辑器件实现控制系统所需的各种逻辑功能，简化了硬件电路的设计。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本实用新型做进一步的阐述。
[0017]如图1所示，一种掘进机的控制系统，包括用于检测掘进机工作电压、电流的电压传感器1、电流传感器2以及掘进机开关量3，所述电压传感器1、电流传感器2输出的电量信号经信号转换电路4转换成可调电压信号，所述信号转换电路4的输出端依次通过双四选一数据选择器5、低通滤波器6的分别与DSP微处理器9、采样保持器7连接，所述采样保护器7输出端经AD转换器8与CPLD复杂可编程逻辑器件10连接，所述DSP微处理器9输出端与CPLD复杂可编程逻辑器件10 ;所述CPLD复杂可编程逻辑器件10的输出端与微处理器14连接；所述掘进机开关量3的输出信号依次经光电隔离器11、继电器12处理后传输给微处理器14 ;所述微处理器14的输出端分别与CAN总线驱动器15、串行通信驱动器16、PWM驱动器17连接。
[0018]进一步，所述继电器12的输出端通过EPM7128可编程大逻辑器件13与微处理器14连接。
[0019]上述各部件均为现有的电气器件，其工作原理均为已知，本实用新型主要是保护其电路连接、信号走向这种结构。微处理器将CPLD复杂可编程逻辑器件检测到的多路电压、电流、电量等信号及掘进机开关量的输出信号进行处理后，分别输出控制信号给CAN总线驱动器、串行通信驱动器、PWM驱动器，分别控制掘进机的电机启动、制动、加速等信号。
[0020]上面所述仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种掘进机的控制系统，其特征在于:包括用于检测掘进机工作电压、电流的电压传感器(1)、电流传感器(2)以及掘进机开关量(3)，所述电压传感器(1)、电流传感器(2)输出的电量信号经信号转换电路(4)转换成可调电压信号，所述信号转换电路(4)的输出端通过低通滤波器(6)的分别与DSP微处理器(9)、采样保持器(7)连接，所述采样保护器(7)输出端经AD转换器(8)与CPLD复杂可编程逻辑器件(10)连接，所述DSP微处理器(9)输出端与CPLD复杂可编程逻辑器件(10);所述CPLD复杂可编程逻辑器件(10)的输出端与微处理器(14)连接； 所述掘进机开关量(3)的输出信号依次经光电隔离器(11)、继电器(12)处理后传输给微处理器(14);所述微处理器(14)的输出端分别与CAN总线驱动器(15)、串行通信驱动器(16)、PWM驱动器(17)连接。
2.根据权利要求1所述的掘进机的控制系统，其特征在于:所述继电器(12)的输出端通过EPM7128可编程大逻辑器件(13)与微处理器(14)连接。
3.根据 权利要求1所述的掘进机的控制系统，其特征在于:所述信号转换电路(4)与低通滤波器(6)之间设有双四选一数据选择器(5)。
【文档编号】E21C35/24GK203796269SQ201420173624
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】孙家于, 佟海强 申请人:安徽恒源煤电股份有限公司