矿用电机车无线重联同步控制系统的制作方法

本实用新型属于控制技术领域，具体为矿用电机车重联同步控制系统，应用于变频调速型矿用电机车，其中PLC与车载变频器之间采用现场总线控制，而重联机车之间则采用基于工业以太网的无线主从控制。本实用新型能够在保证电机车可以单机运行的同时，又可以允许两列机车之间组成重联系统，极大的提高了电机车运输效率，符合当前煤炭行业发展要求。

背景技术：

机车重联技术最早是在铁路干线电力牵引运行中提出的，在干线上使用多机牵引时,将各台机车通过机车两端的多芯电缆插头使其电气线路连接起来,实现由一名司机操纵多台机车的运行方式称为机车的重联运行。随着时代的发展，科技的进步，无线连接方案逐步成为机车重联的首选。

在当前煤炭行业形式严峻的大环境下，去掉劣质产能，提高优质产能是当前的首要目标，所以各个煤炭企业都提出了提高工作效率，降低人员成本的目标。

矿用电机车是煤矿重要的人员和货物运输工具，是铁路电力机车的简化版本，运行原理与其非常相似，在众多煤矿中承担着井下煤炭运输的重要角色。在当前煤炭行业“置换产能”的政策下，那些需要扩大产能且主要依靠矿用电机车运输煤炭的煤矿企业却面临着已有机车运力不足的问题。多数煤矿只能通过更换更运力的电机车，或是增加司机人来解决这个问题，但这种简单的解决方法却带来了更为沉重的经济与人员成本问题。如何在不增加司机人数的情况下，提高矿用电机车的单次运力的问题，这是一个可以深入研究而又有实际意义的课题。

技术实现要素：

本实用新型就是要针对目前变频调速型矿用电机车在不增加司机人数的情况下，如何提高机车的单次运力，降低经济与人员成本的问题，提供了矿用电机车无线重联同步控制系统。

本实用新型是采用如下的技术方案实现的：矿用电机车无线重联同步系统，包括PLC控制系统、无线通讯系统以及视频监视系统三部分。PLC控制系统包括PLC、工业交换机、车载变频器、比例阀、本安型触控人机界面（本安HMI）以及档位控制器、手轮、制动踏板；无线通讯系统由无线网桥构成；视频监视系统包括防爆监视器和防爆摄像仪。其中PLC、本安HMI、无线网桥、防爆监视器及防爆摄像仪均通过网线连接至工业交换机；档位控制器、手轮、制动踏板及电源控制接口均通过硬接线连接至PLC的I/O接口；PLC与车载变频器通过现场总线连接，并预留端子控制接口；比例阀通过硬接线与车载变频器相连。

本实用新型是两列矿用电机车的重联同步控制系统，两列机车的重联控制电路完全相同，适用于变频调速型矿用电机车。其中工业以太网的无线网络以无线工业网桥为硬件基础，PLC与车载变频器之间采用现场总线进行通讯与控制。

矿用电机车无线重联同步控制系统，是在借鉴铁路电力机车重联系统的基础，结合矿用电机车的特点以及煤矿运输环境的实际情况而设计的一项实用新型。本实用新型在不增加司机人员的情况下，使得一个司机可以同时驾驶两列电机车，极大的增加了矿用电机车的单次动力，提高了单位人员的工作效率。

矿用电机车无线重联同步控制系统为煤矿电机车运输带来了一次变革，具有以下优势：

1)提高了电机车单次运力与司机的工作效率；

2)提高运力的同时并未增加人员，节省人力成本；

3)旧车改造费用低廉，节省已有成本；

4)提供行车信息与变频器运行状态实时显示，主从机运行信息一目了然；

5)提供从机视频监视，实时观看从机行车状况，行车更安全；

6)工业以太网+现场总线的混合网络通信方式，使得变频控制指令与机车重联同步控制指领分网传输，保证了通信的稳定性；

7)全新的制动控制单元，在机车原有的变频器、制动闸瓦及气源回路基本上增加了PLC、制动踏板及气动比例阀，实现了电制动+气制动两种方式，且气制动的制动力可控（根据制动踏板下踏深度调节）；

8)高度统一的硬件构成与电气原理设计，保证了设备的互换性，故障查找与修理更加方便；

9)机车编组连接的高兼容性，本实用新型可以兼容首-首、首-中与首-尾三种方式，且首-首编组方式可以直接使用网线来连接，进一步降低成本。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

图2为本实用新型的系统连接示意图。

图3为矿用电机车首-中连接示意图。

图4为矿用电机车首-首连接示意图。

图5为矿用电机车首-尾连接示意图。

图中：1-防爆摄像仪，2-无线网桥。

具体实施方式

矿用电机车无线重联同步系统，包括PLC控制系统、无线通讯系统以及视频监视系统三部分。PLC控制系统包括PLC、工业交换机、车载变频器、比例阀、本安型触控人机界面（本安HMI）以及档位控制器、手轮、制动踏板；无线通讯系统由无线网桥构成；视频监视系统包括防爆监视器和防爆摄像仪。其中PLC、本安HMI、无线网桥、防爆监视器及防爆摄像仪均通过网线连接至工业交换机；档位控制器、手轮、制动踏板及电源控制接口均通过硬接线连接至PLC的I/O接口；PLC与车载变频器通过现场总线连接，并预留端子控制接口；比例阀通过硬接线与车载变频器相连。

重联同步控制系统以德国西门子S7-1200 PLC为控制核心，采用工业以太网与现场总线的混合型控制网络。其中工业以太网的无线网络以2.4G/5G无线工业网桥为传输硬件基础，而PLC与车载变频器之间则采用现场总线进行通讯与控制。

重联同步控制系统提供三种控制模式，即单机模式、重联主机模式、重联从机模式，用户可根据实际情况自行选择，灵活方便。单机模式：无线网桥断电，PLC无通讯活动；重联主机模式：无线网桥通电且配对，PLC响应重联从机通讯请求，防爆显示器通电；重联从机模式：无线网桥通电且配对，PLC向重联主机发送通讯请求，防爆摄像仪通电。