专利名称：矿用采掘设备控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制系统，特别是一种采掘作业的自动控制系统。
背景技术：
在现有的煤矿采掘设备的电气控制系统中， 一般采用以下两种控制方 式， 一是以PLC或其他控制器为控制核心，系统中的输入信号、传感器、 输出信号等均和该控制器连接，其中输出信号为开关量，传感器输出模拟 信号直接连接至PLC或其他控制器，这种技术方案可以满足一般的小型 控制系统，当采掘设备对传感器的检测量较多和控制量也较多时，上述控 制系统就会变得比较臃肿，接线复杂，主控制器负载会产生过重，个别元 器件的故障或损坏会影响系统的运行，这些负面影响因素，在大型采掘设 备中更显突出；另一控制方式是以单独设计的专用处理器为控制核心，系 统中的输入信号、传感器、输出信号是直接连接在该控制器，对于部分模 拟量也采用通讯的方式进行处理，并采用专门的通讯协议，从而在局部实 现了总线结构，这种控制系统对比上述的控制系统技术方案，可以适应大 型采掘设备的控制需求，但是，这种技术方案仍然没有摆脱集中控制的束 缚，其接口协议不透明，对于组成后的系统，如果需要更换传感器或升级 器件均会带来较大困难，系统的可扩展性和适应性不强，此类控制系统的构架在生产和维护中仍然比较复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种改进的矿用采掘设备控制系 统，它能减少主控制器的负载，提高系统的可靠性，并能增强系统的可扩 展性和适应性，其生产和维护也大大简化。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是:矿用采掘设备控制系统 设置有一主控制器，该主控制器经二通讯线分别连接有从控制器、显示装 置， 一从控制器连接有指令输入，另一从控制器连接输出设备，构成控制 级总线网络，主控制器连接的总线转换桥经二通讯线分别连接有电机参数 检测、其他传感器和接收装置，构成数据采集级总线网络，从控制器接收 的指令和/或经总线转换桥采集、接收的信号均发送至主控制器，主控制 器按预设编程完控制功能和显示，并发送相关数据至从控制器，经从控制 器解析后驱动输出设备完成相关动作。
本发明采用全新的基于双总线的分布式控制，将控制功能模块化，部 分功能在从控制器上实现，减少主控制器的负载，同时提高系统可靠性， 以数字通讯方式的总线信号相对模拟信号有更大的抗干扰能力，系统的模 块化设计，透明的接口可实现模块(包括控制器)的更换升级，提高系统 的可扩展性和适应性，同时使生产、维修大大简化，特别适合用于掘锚机、 采煤机及掘进机的电控制装置。
图1是本发明矿用采掘设备控制系统示意图。
具体实施例方式
参照图1，矿用采掘设备控制系统是基于双总线分布式控制系统构 架，根据数据传输量和传输速度的要求采用双总线网络，将控制器与传输 量大和传输速度要求较高的器件组成控制级总线网络，将传输量较少和传 输速度要求较低的器件组成数据采集级总线网络，以总线转换桥实现两级 总线网络的路由，彻底实现所有信号的总线传输。
矿用采掘设备控制系统设置有一主控制器1，该主控制器1可采用西 门子(SIMENS)公司的CPU315-2DP，主控制器1通过二根通讯线10 分别连接一从控制器12、显示装置13和另一从控制器14，上述二从控制 器12、 14可采用SIMENS公司的CPU224和EM277，其中一从控制器 12经导线连接有指令输入11,另一从控制器14经导线连接有输出设备 15， 二从控制器12、 14为远程安装；
上述主控制器1、从控制器12、 14和显示器13通过二根通讯线(10) 构成控制级总线(PROFIBUS-DP)网络，其相应的通讯接口均应符合 PROFIBUS-DP接口要求，其传输速度设为9.6Kbps-12Mbps;
指令输入11包括有将收到的各种开关信号，如开关电机和其他液压 动作信号等，指令输入11是将信号送入从控制器12，从控制器12将收 到的信号转换为符合PROFIBUS-DP协议的信号等待主控制器1査询；
主控制器l， 一方面接收来自从控制器12的信号，另一方面也接收 经总线转换桥21的其他采集信号，根据预先编制的程序完成控制功能，如逻辑保护、自动切割、数据记录等，并按程序将相关数据发送至从控制 器14;
从控制器14将接收到的主控制器1的通讯信号解码转换为开关信号 驱动输出设备15;
同时，显示装置13将收到的主控制器1的信号实时反映在显示装置上。
电机参数检测22、其他传感器23、操作站接收装置24和遥控接收装 置25通过二根通讯线20和总线转换桥21连接，构成数据采集级总线 (MODBUS-RTU)网络，其中电机参数检测22、其他传感器23、操作 站接收装置24和遥控接收装置25的通讯接口符合MODBUS-RTU接口 要求，其最高传输速度为19.2Kbps;
电机参数检测22是实现检测各电机工作参数，包括有电机电力参数 检测和电力温度检测等，均为智能检测模块，具备数据处理功能，可将检 测到的数据按一定精度处理完成标准数据，经二根通讯线20接入总线转 换桥21 ，再通过总线转换桥21接入PROFIBUS-DP网络；
其他传感器23包括有压力传感器、流量传感器、位移传感器、位置 传感器等，其他传感器23将检测至的信号通过二通讯线20接入总线转换 桥21，再通过总线转换桥21接入PROFIBUS-DP网络；
操作站接收装置24主要接收操作站发送的实时操作指令，遥控接收 装置25通过无线信号接收来自遥控发射机的各种指令，二者均以二通讯 线20接入总线转换桥21，再通过总线转换桥21接入PROFIBUS-DP网 络；电机参数检测22、其他传感器23、操作站接收装置24和遥控接收装 置25将各自的数据遵循MODBUS-RTU协议，根据相关指令不断地发送 数据至总线转换桥21 ，再由总线转换桥21输入PROFIBUS-DP网络至主 控制器1 。
矿用采掘设备控制系统的工作原理是，指令输入11向从控制器12 发出指令，从控制器12将接收到的操作指令发送给主控制器1，同时其 他采集的数据也通过总线转换桥21将数据实时发送至主控制器1，主控 制器1根据预先编制的程序完成控制功能，并将相关的信息及数据根据预 先编程发送至显示装置13上，主控制器1按程序将相关数据送达至从控 制器14，从控制器14将收到的数据解析后，随之驱动输出设备15完成 相同的动作。
本发明多控制器的使用，为分布式控制在功能上提供保证，主控制器 1主要完成设备的整个控制功能，从控制器12、 14完成设备局部数据处 理和局部控制功能，并根据主控制器1的请求，将相关数据传输到主控制 器1上，由于主控制器1接收到的数据是经预处理的标准信号，大大减轻 主控制器l的负荷；同时由于采用就地处理方式后以数据方式传输，使各 部分之间相互独立，大大减小系统布线的难度，提高了系统的可靠性，本 发明实现所有信号的总线传输，建立系统模块化设计的骨干网络，总线网 络接口协议透明，可按需要方便地更换或升级模块，而不必考虑对整个系 统的重建，只要新的模块或器件能兼容符合系统接口标准和通讯协议，从 而增强系统的可扩展性和适应性。
权利要求
1、一种矿用采掘设备控制系统，其特征在于该系统设置有一主控制器(1)、该主控制器(1)经二通讯线(10)分别连接有从控制器(12、14)、显示装置(13)，一从控制器(12)连接有指令输入(11)，另一从控制器连接有输出设备(15)，构成控制级总线网络，主控器(1)连接的总线转换桥(21)经二通讯线(20)分别连接有电机参数检测(22)、其他传感器(23)和接收装置(24、25)，构成数据采集级总线网络，从控制器(12)接收的指令和/或经总线转换桥(16)采集、接收的信号均发送至主控制器(1)，主控制器(1)按预设编程完成控制功能和显示，并发送相关数据至从控制器(14)，经该从控制器(14)解析后驱动输出设备完成相关动作。
2、 根据权利要求1所述的矿用采掘设备控制系统，其特征是控制级 总线(10)的最高传输速度为9.6Kbps-12Mbps 。
3、 根据权利要求1所述的矿用采掘设备控制系统，其特征是数据采 集级总线(20)的最高传输速度为19.2Kbps 。
全文摘要
一种矿用采掘设备控制系统，主要解决减少主控制器负载等技术问题，其采用技术方案是，该系统设置有一主控制器，该主控制器分别连接有从控制器和显示装置，一从控制器连接有指令输入，另一从控制器连接有输出设备，主控制器连接的总线转换桥分别连接有电机参数检测、各传感器和接收装置，指令和各检测信号经数据处理后均发送至主控制器，主控制器完成控制功能和显示，并发送数据至从控制器，经该从控制器解析后驱动输出设备完成相关动作，适用于各式掘锚机、采煤机及掘进机的电控装置。
文档编号G05B19/418GK101441464SQ200710170830
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月23日 优先权日2007年11月23日
发明者涛 张, 枫 董, 奔 高 申请人:天地上海采掘装备科技有限公司