一种链传动采煤机电缆智能随动控制系统及方法与流程
技术特征：
1.一种链传动采煤机电缆智能随动控制系统，包括与用于控制采煤机(11)运行的采煤机控制主机(27)通信且用于控制采煤机电缆拖拽装置运行的随动控制终端，所述采煤机电缆拖拽装置包括用于保护并拖动采煤机电缆(8)的电缆夹(4)、通过链条(2)拖动电缆夹(4)在采煤机运动方向上运动的滑动拖缆小车(3)、用于带动链条(2)运动的电动机(9)和与电动机(9)的输出轴连接的减速器(10)，以及机尾电缆槽(1)、中部电缆槽和机头电缆槽(6)，减速器(10)的输出轴上连接有设置在机尾电缆槽(1)内的主动链轮(28)，机头电缆槽(6)内设置有从动链轮(5)，链条(2)绕在主动链轮(28)和从动链轮(5)上形成了闭合的链条环，位于所述链条环上部的链条(2)与滑动拖缆小车(3)的下部固定连接，电缆夹(4)与滑动拖缆小车(3)的上部连接，其特征在于：所述随动控制终端包括随动控制主机(18)和电源(19)，以及与随动控制主机(18)相接的存储器(17)和连接上位机(25)的串口通信模块(24)，随动控制主机(18)的输入端接有安装在机尾电缆槽(1)内壁上且用于对链条(2)的张力进行实时检测的张力传感器(13)、安装在电缆夹(4)上用于对采煤机电缆(8)的夹持力进行实时检测的压力传感器(15)和安装在滑动拖缆小车(3)上用于检测滑动拖缆小车(3)与主动链轮(28)之间的距离的测距传感器(16)，随动控制主机(18)的输出端接有报警器(23)、用于驱动主动链轮(28)转动的变频器(22)和用于驱动油缸(21)运行的电磁比例阀(20)，油缸(21)安装在机头电缆槽(6)上且用于推动从动链轮(5)张紧。
2.按照权利要求1所述的一种链传动采煤机电缆智能随动控制系统，其特征在于：所述张力传感器(13)向随动控制主机(18)输入张力信号的回路中串联有张力变送器(14)。
3.按照权利要求1或2所述的一种链传动采煤机电缆智能随动控制系统，其特征在于：所述上位机(25)的输出端连接有用于显示所述采煤机电缆拖拽装置运行的显示屏(26)。
4.按照权利要求3所述的一种链传动采煤机电缆智能随动控制系统，其特征在于：所述随动控制主机(18)为PLC控制模块，所述PLC控制模块通过串口通信模块与采煤机控制主机(27)进行通信。
5.按照权利要求3所述的一种链传动采煤机电缆智能随动控制系统，其特征在于：所述测距传感器(16)为雷达测距传感器。
6.一种利用如权利要求4所述系统进行链传动采煤机电缆智能随动控制的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、随动控制终端初始化：随动控制终端采用上电初始化；
步骤二、链条和电缆夹的张紧控制及信号采集：首先，随动控制主机(18)预设链条(2)的张紧力阈值Fa，采用张力传感器(13)实时测量链条(2)的张紧力，并将测量得到的张紧力与张紧力阈值进行比对，采用PID控制电磁比例阀(20)调节油缸(21)伸缩对链条(2)进行张紧，使链条(2)的张紧力保持为Fa；然后，随动控制主机(18)预设电缆夹(4)的张力Fh且电缆夹(4)的张力Fh满足：Fh＝Fx+Fl+Fd+Fc且Fh与Fx、Fl、Fd和Fc的方向相反，其中，T0为初始状态下，变频器(22)给电动机(9)方向为正方向的初始扭矩，R为主动链轮(28)的节圆半径，Fx为滑动拖缆小车(3)的摩擦力，Fl为链条(2)的摩擦力，Fd为采煤机电缆(8)的摩擦力，Fc为采煤机(11)的反作用力且Fc＝0.5FM，FM为电缆夹(4)的拉断力；
规定采煤机(11)上行割煤时，电动机(9)逆时针转动，输出正方向扭矩；采煤机(11)下行割煤时，电动机(9)顺时针转动，输出负方向扭矩；
步骤三、随动控制系统的启动运行：采煤机控制主机(27)控制采煤机(11)运行，所述采煤机电缆拖拽装置随动运行；
步骤四、判断采煤机控制主机与随动控制主机之间是否有采煤机运行反馈信号：采煤机控制主机(27)向随动控制主机(18)发送运行反馈信号，所述运行反馈信号包括采煤机(11)的运行方向信号、运行速度信号和采煤机启停信号，当随动控制主机(18)能够连续接收到采煤机控制主机(27)发送的运行反馈信号时，说明采煤机控制主机(27)和随动控制主机(18)之间有采煤机运行反馈信号，执行步骤五；当随动控制主机(18)在时间段t内均接收不到采煤机控制主机(27)发送的运行反馈信号时，说明采煤机控制主机(27)和随动控制主机(18)之间无采煤机运行反馈信号，执行步骤六；
步骤五、判断有采煤机运行反馈信号时电动机的转动方向是否为逆时针：采煤机控制主机(27)控制采煤机(11)运行割煤并向随动控制主机(18)输出该采煤机运行反馈信号，当采煤机(11)上行割煤时，电动机(9)逆时针转动，执行步骤501；当采煤机(11)下行割煤时，电动机(9)顺时针转动，执行步骤503；
步骤501、有采煤机运行反馈信号时电动机逆时针转动：首先，以主动链轮(28)主轴为受力点，存在采煤机(11)的反作用力Fc'且Fc'＜Fc；然后，根据Fh-Fx-Fl-Fd-F'c＞0，随动控制主机(18)驱动电动机(9)逆时针转动，链条(2)和滑动拖缆小车(3)被动随动；
步骤502、判断有采煤机运行反馈信号且电动机逆时针转动时链条的张紧力是否处于张紧力临界范围内：通过随动控制主机(18)设置链条(2)的张紧力临界范围，所述张紧力临界范围为[0,0.9Fa)∪(1.1Fa,+∞)，采用张力传感器(13)实时测量链条(2)的张紧力，当张力传感器(13)实时测量链条(2)的张紧力处于张紧力临界范围内时，执行步骤七；否则，执行步骤二；
步骤503、有采煤机运行反馈信号时电动机顺时针转动：变频器(22)给电动机(9)方向为负方向的扭矩T1，计算负方向扭矩T1时电缆夹(4)的张力并以滑动拖缆小车(3)主轴为受力点，获取负方向扭矩T1时电缆夹(4)的张力FH＝Fd+Fl+Fx-Fcc，其中，Fcc为方向与张力FH相同的采煤机(11)的作用力且Fcc＝0.5FM，随动控制主机(18)驱动电动机(9)顺时针转动，链条(2)和滑动拖缆小车(3)主动随动；
步骤504、判断有采煤机运行反馈信号且电动机顺时针转动时链条的张紧力是否处于张紧力临界范围内：当张力传感器(13)实时测量链条(2)的张紧力处于张紧力临界范围内时，执行步骤七；否则，执行步骤二；
步骤六、判断无采煤机运行反馈信号时链条的张紧力的变化是否为下降：采用张力传感器(13)实时检测链条(2)的张紧力，当链条(2)的张紧力下降，且链条(2)的张紧力下降至0.9Fa时，执行步骤601；当链条(2)的张紧力未下降而上升时，且链条(2)的张紧力上升至1.1Fa时，执行步骤603；
步骤601、无采煤机运行反馈信号时电动机逆时针转动：链条(2)的张紧力下降至0.9Fa时，随动控制主机(18)驱动电动机(9)逆时针转动，保持链条(2)的张紧力变化不超过0.05Fa，链条(2)和滑动拖缆小车(3)被动随动；
步骤602、判断无采煤机运行反馈信号且电动机逆时针转动时链条的张紧力是否处于张紧力临界范围内：采用张力传感器(13)实时测量链条(2)的张紧力，当张力传感器(13)实时测量链条(2)的张紧力处于张紧力临界范围内时，执行步骤七；否则，执行步骤二；
步骤603、无采煤机运行反馈信号时电动机顺时针转动：链条(2)的张紧力上升至1.1Fa时，随动控制主机(18)驱动电动机(9)顺时针转动，保持链条(2)的张紧力变化不超过0.05Fa，链条(2)和滑动拖缆小车(3)主动随动；
步骤604、判断无采煤机运行反馈信号且电动机顺时针转动时链条的张紧力是否处于张紧力临界范围内：采用张力传感器(13)实时测量链条(2)的张紧力，当张力传感器(13)实时测量链条(2)的张紧力处于张紧力临界范围内时，执行步骤七；否则，执行步骤二；
步骤七、故障报警及随动控制系统的停机：当链条(2)的张紧力处于张紧力临界范围内时，随动控制主机(18)控制电动机(9)停止转动，随动控制主机(18)与采煤机控制主机(27)通信控制采煤机(11)停机，并将故障信息通过串口通信模块(24)上传至上位机(25)，且通过与上位机(25)连接的显示屏(26)显示故障结果，同时随动控制主机(18)控制报警器(23)报警提示发生故障。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤二中滑动拖缆小车(3)的摩擦力Fx满足：Fx＝Mgμg，其中，M为滑动拖缆小车(3)质量且其单位为kg，g为重力加速度且其单位为N/kg，μg为滑动拖缆小车(3)与中部电缆槽的底部和侧部导轨之间的摩擦因数；链条(2)的摩擦力Fl满足：Fl＝2Gkμl，其中，Gk为链条(2)的重量且其单位为N，μl为链条(2)和电缆槽的摩擦因数；采煤机电缆(8)的摩擦力Fd满足：Fd＝2Qdμd，其中，Qd为采煤机电缆(8)的重量且其单位为N，μd为采煤机电缆(8)和电缆槽的摩擦因数。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤四中所述t的取值为3s～15s。
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