一种基于以太网通信的采煤控制台的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿技术领域，具体涉及一种基于以太网通信的采煤控制台。


背景技术：

2.现代煤矿开采技术的发展，自动化、高效化和安全化采煤已成趋势，采煤远程控制便是其中重要的一方面内容。
3.目前行业智能化综采应用场景由许多子系统构成，各子系统的工作原理的设计及与外部系统的通信协议都有所不同，针对远程操控采煤机，各子系统是通过数据串口、can通信协议及多种协议转换设备实现联网操作，进而各个子系统或是各采煤机，无论是软硬件的开发，还是数据处理过程都存在较大差距。
4.现有技术中，每台设备及每次协议转换都需要转换时间，在大量子系统集成的情况下，根本无法应用在以毫秒级时速与采煤机进行联通联网的场景，其在考虑稳定性、可靠性、开放性、拓展性和部署性时，不仅对企业增加了运维成本，还对时间灵敏的应用场景增加了致命的风险隐患。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种基于以太网通信的采煤控制台，以解决上述背景技术中提到的技术问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型公开了一种基于以太网通信的采煤控制台，包括：用于运行采煤终端状态数据的主机模块、用于改变采煤终端状态的操作模块和用于执行采煤终端状态的采煤终端，主机模块和操作模块通过信号线连接，采煤终端与主机模块通过以太网通信连接，其中，采煤终端状态包括机械运动状态和调试状态，主机模块包括处理器，以及集成在处理器上的电源、显示器、指示灯和用于连接以太网的一号以太网通信接口，操作模块包括电路板，以及集成在电路板上的功能按钮，电路板与处理器通过信号线连接，采煤终端设有用于连接以太网的二号以太网通信接口。
7.进一步地，操作模块包括一号操作区和二号操作区，信号线包括一号40芯功能排线和二号40芯功能排线，一号操作区包括一号电路板，以及集成在一号电路板上的一号功能按钮区，一号电路板与处理器通过一号40芯功能排线连接，二号操作区包括二号电路板，以及集成在二号电路板上的二号功能按钮区，二号电路板与处理器通过二号40芯功能排线连接。
8.进一步地，一号功能按钮区包括控制采煤终端的机械运动状态或调试状态为启动、停止、惯岛校准和急停的单功能按钮，以及复合功能按钮，单功能按钮控制采煤终端中一台设备的状态，复合功能按钮控制采煤终端中至少两台设备的状态。
9.进一步地，二号功能按钮区包括控制采煤终端的机械运动状态或调试状态为左截割启、左截割停、右截割启、右截割停、牵启、牵停、泵起、泵停、复位、加速和减速的单功能按钮，以及复合功能按钮，单功能按钮控制采煤终端中一台设备的状态，复合功能按钮控制采
煤终端中至少两台设备的状态。
10.可选地，采煤终端包括采用单机控制或联动控制的乳化泵、清水泵、转载机、运输机、皮带、采煤机、刮板机和破碎机。
11.优选地，乳化泵、清水泵、运输机、皮带、破碎机分别为2台。
12.可选地，在处理器和电源之间还设有权限锁，用于适配钥匙并控制操作模块上的功能按钮处于有效或失效状态。
13.可选地，在处理器和电源之间还设有断电急停按钮，用于控制基于以太网通信的采煤控制台停机。
14.可选地，基于以太网通信的采煤控制台采用直流电压供电，且直流电压大于12v。
15.可选地，基于以太网通信的采煤控制台采用直流电流供电，且直流电流大于300ma。
16.与现有技术相比，本实用新型的一种基于以太网通信的采煤控制台具有以下优点：
17.1、基于以太网通信的采煤控制台通过用于运行采煤终端状态数据的主机模块、用于改变采煤终端状态的操作模块和用于执行采煤终端状态的采煤终端组成，将主机模块和操作模块通过信号线连接，采煤终端与主机模块通过以太网通信连接，一方面，主机模块包括处理器，以及集成在处理器上的电源、显示器、指示灯和用于连接以太网的一号以太网通信接口，操作模块包括电路板，以及集成在电路板上的功能按钮，电路板与处理器通过信号线连接，采煤终端设有用于连接以太网的二号以太网通信接口，将该采煤控制台应用到同一工业以太网内，远程操控采煤终端状态所需功能及协议集成到主机模块上，可实现由主机模块和操作模块对采煤终端状态的控制和监控，提高了采煤控制台自身的稳定性及可靠性，结合处理器嵌入相应的软件算法进行逻辑控制，触发操作模块上的功能按钮后采煤终端状态数据可由主机模块来统一输入和统一输出，节省了需要人工操作或多次开发软硬件而部署的中间设备，大大降低了中间设备带来的故障和转换协议时间延长的问题，另一方面，该采煤控制台基于以太网通信，即基于有线网络作为主要的通信媒介，可广泛适用于以太网接入的场景，解决了部署多子系统和多转换协议时无法协同和兼容性的问题，从而提高了采煤控制台联动的效率，可在毫秒级内完成远程控制，通过低延时通信对时间灵敏的应用场景进行快速响应，进一步降低了风险隐患的发生。
18.2、通过将不同属性的一号功能按钮区和二号功能按钮区分别部署在一号操作区和二号操作区，再将采煤终端不同设备的状态通过单功能按钮和复合功能按钮组合控制，极大有效的降低了多功能按钮信号处理过程中可能出现的信号干扰和电磁干扰等现象，进而防止远程操控失效。
19.3、通过权限锁、断电急停按钮121、12v保护电压、300ma保护电流等起到了控制的安全保护程序，应用在复杂环境地质的井下采煤场景中提高了安全性。
附图说明
20.图1为本实用新型一实施例的基于以太网通信的采煤控制台结构关系示意图。
21.图2为本实用新型另一实施例的基于以太网通信的采煤控制台结构关系示意图。
22.图3为本实用新型一实施例的功能按钮布局示意图。
23.图4为本实用新型另一实施例的功能按钮布局示意图。
24.图5为本实用新型另一实施例的断电急停按钮连接关系示意图。
25.其中，1、主机模块；11、处理器；12、电源；121、断电急停按钮；13、显示器；14、指示灯；15、一号以太网通信接口；2、操作模块；2a、一号操作区；2b、二号操作区；21、电路板；21a、一号电路板；21b、二号电路板；22、功能按钮；22a、一号功能按钮区；22b、二号功能按钮区；23a、单功能按钮；23b、复合功能按钮；23c、预留按钮；3、信号线；3a、一号40芯功能排线；3b、二号40芯功能排线。
具体实施方式
26.下面通过具体实施例进行详细阐述，说明本实用新型的技术方案。
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.下面结合附图具体描述，本实用新型实施例的一种基于以太网通信的采煤控制台，以下实施例若无特殊说明，所指的采煤控制台，均指本实用新型提供的一种基于以太网通信的采煤控制台。
29.如图1所示，本实用新型一实施例的一种基于以太网通信的采煤控制台，包括：用于运行采煤终端状态数据的主机模块1、用于改变采煤终端状态的操作模块2和用于执行采煤终端状态的采煤终端（图中未示出），将主机模块1和操作模块2通过信号线3连接，采煤终端与主机模块1通过以太网通信连接。
30.其中，主机模块1包括处理器11，以及集成在处理器11上的电源12、显示器13、指示灯14和用于连接以太网的一号以太网通信接口15，操作模块2包括电路板21，以及集成在电路板21上的功能按钮22，电路板21与处理器11通过信号线3连接，采煤终端设有用于连接以太网的二号以太网通信接口。
31.具体的，采煤终端状态主要包括机械运动状态和调试状态，在操控采煤控制台运行的过程中，不同的状态将其称为不同的功能形态指令，进而通过信号方式在采煤控制台中传输，相应的，采煤终端也部署有执行相应指令的传感器和处理器11，以下统称为采煤终端。
32.在具体采煤场景应用中，若要通过主机模块1和操作模块2控制采煤终端运行，可以按此步骤进行操作，接通电源12至指示灯14亮起后，先触发功能按钮22发出改变采煤终端状态的指令电信号给处理器11，再由处理器11依据嵌入的软件算法确定有指令电信号输入时将其解析为指令数据信号，最后将该指令数据信号通过以太网传输给采煤终端执行相应的指令，相应的，若要通过主机模块1反馈采煤终端状态，采煤终端在每执行一次相应的指令后，需将执行数据信号通过以太网传输给处理器11，进而由处理器11将执行数据信号转化为执行数据直接发送给显示器13进行可视化显示。
33.需要说明的是，上述通过以太网传输指令数据信号的过程，是由以太网转换器通过ip数据包及以太网帧封装，并将帧传输至采煤机终端的ip网络地址进行匹配，采煤机终端接收匹配完成的ip网络地址的帧，对帧进行拆封和解封，从而获取功能形态指令，然后按
照该指令进行机械运动或执行调试。
34.在一号以太网通信接口15和二号以太网通信接口主要接入以太网线实现通信，例如采用的光缆由外壳地/网线屏蔽层，以及光缆芯为绿、绿白、橙白和橙的四条光纤组成。
35.另外，还可以根据环境需求进行设置相应的壳体支架，以及指示灯14颜色和功能按钮22结构等，例如设置指示灯14亮起绿色代表采煤控制台可正常操作和运行，亮起红色代表主机模块1异常，亮起黄色代表功能按钮22锁定等，当然也可以设置多个指示灯14进行多样化显示，例如指示灯14作为报警装置，当采煤终端发生异常时进行报警播报，还可以部署多个主机模块1和操作模块2区域，以便实现不同属性类型的操作。
36.在本实用新型该实施例中，基于以太网通信的采煤控制台通过用于运行采煤终端状态数据的主机模块1、用于改变采煤终端状态的操作模块2和用于执行采煤终端状态的采煤终端组成，将主机模块1和操作模块2通过信号线3连接，采煤终端与主机模块1通过以太网通信连接，一方面，主机模块1包括处理器11，以及集成在处理器11上的电源12、显示器13、指示灯14和用于连接以太网的一号以太网通信接口15，操作模块2包括电路板21，以及集成在电路板21上的功能按钮22，电路板21与处理器11通过信号线3连接，采煤终端设有用于连接以太网的二号以太网通信接口，将该采煤控制台应用到同一工业以太网内，远程操控采煤终端状态所需功能及协议集成到主机模块1上，可实现由主机模块1和操作模块2对采煤终端状态的控制和监控，提高了采煤控制台自身的稳定性及可靠性，结合处理器11嵌入相应的软件算法进行逻辑控制，触发操作模块2上的功能按钮22后采煤终端状态数据可由主机模块1来统一输入和统一输出，节省了需要人工操作或多次开发软硬件而部署的中间设备，大大降低了中间设备带来的故障和转换协议时间延长的问题，另一方面，该采煤控制台基于以太网通信，即基于有线网络作为主要的通信媒介，可广泛适用于以太网接入的场景，解决了部署多子子系统和多转换协议时无法协同和兼容性的问题，从而提高了基于以太网通信的采煤控制台联动的效率，可在毫秒级内完成远程控制，通过低延时通信对时间灵敏的应用场景进行快速响应，进一步降低了风险隐患的发生。
37.如图2所示，本实用新型一实施例的一种基于以太网通信的采煤控制台，操作模块2包括一号操作区2a和二号操作区2b，信号线3包括一号40芯功能排线3a和二号40芯功能排线3b，一号操作区2a包括一号电路板21a，以及集成在一号电路板21a上的一号功能按钮区22a，一号电路板21a与处理器11通过一号40芯功能排线3a连接，二号操作区2b包括二号电路板21b，以及集成在二号电路板21b上的二号功能按钮区22b，二号电路板21b与处理器11通过二号40芯功能排线3b连接。
38.在该实施例中，将操作模块2规划在一号操作区2a和二号操作区2b，可以根据需要远程控制的采煤终端的设备类型个数进行分区设置，也可以根据不同操作员的权限进行分区设置，还可以根据机械运行状态和调试状态类别进行分区设置，进而实现触发一号功能按钮22和二号功能按钮22时对应要达到的控制目的，另外，信号线3选择40芯功能排线可以较好的降低采煤控制台负载和提升运行效率。
39.需要说明的是，在具体实施过程中，可以通过预留多个信号线3接口，采用同样的方式部署两个以上的操作区。
40.如图3和图4所示，本实用新型一实施例的一种基于以太网通信的采煤控制台，一号功能按钮区22a包括控制采煤终端的机械运动状态或调试状态为启动、停止、惯岛校准和
急停的单功能按钮23a，以及复合功能按钮23b，二号功能按钮区22b包括控制采煤终端的机械运动状态或调试状态为左截割启、左截割停、右截割启、右截割停、牵启、牵停、泵起、泵停、复位、加速和减速的单功能按钮23a，以及复合功能按钮23b，单功能按钮23a控制采煤终端中一台设备的状态，复合功能按钮23b控制采煤终端中至少两台设备的状态。
41.可选地，采煤终端包括采用单机控制或联动控制的乳化泵、清水泵、转载机、运输机、皮带、采煤机、刮板机和破碎机。
42.优选地，乳化泵、清水泵、运输机、皮带、破碎机分别为2台，分别记为1#乳化泵、1#清水泵、前部运输机、一部皮带、1#破碎机、2#乳化泵、2#清水泵、后部运输机、二部皮带、2#破碎机。
43.在具体实施过程中，可根据场景需求设置功能按钮22的个数、位置和记号。
44.例如：在一号操作区2a部署14个单功能按钮23a，依次标记采煤机、转载机、刮板机、1#破碎机、1#乳化泵、1#清水泵、前部运输机、1#破碎机、2#乳化泵、2#清水泵、后部运输机、一部皮带、二部皮带、惯岛校准功能的字样标识、或是数字标识、或是符号标识、或是数字和字母组合标识，可触发某一按钮使相应的设备启动、调试或停止运行；通过相似的方式，在一号操作区2a部署5个复合功能按钮23b，总控启动、总控停止、三机启动、泵站启动、泵站停止，比如通过触发总控启动按钮可使采煤终端所有设备启动，通过触发三机启动按钮可使采煤终端中采煤机、刮板机和破碎机这三种设备启动，通过触发泵站启动按钮可使采煤终端中乳化泵和清水泵这两种设备启动；另外，还可以通过集成在一号操作区2a或外接一号操作区2a的方式，部署6个复合功能按钮23b作为公共端，三机闭锁、三机自动、三机急停、总控闭锁、总控自动、总控急停，比如通过触发三机闭锁按钮可使采煤终端中采煤机、刮板机和破碎机这三种设备锁定无法对其进行启动、调试和停止操作，通过触发三机自动按钮可使采煤机、刮板机和破碎机这三种设备处于自动运行状态，通过触发三机急停按钮可使采煤机、刮板机和破碎机这三种设备立即断电而无法正常运行。
45.再例如：在二号操作区2b部署25个单功能按钮23a，依次标记上一视频、左截停、下一视频、右截启、最近架视频、右截停、自动跟随、2#破碎机、手动跟随、记忆、学习、牵起、左截停、牵停、破降、复位、加速、左降、减速、右升、左牵、右降、右牵、破升和左升，此时，可根据在一号操作区2a是否有启动采煤终端某个设备而进一步通过操作二号操作区2b对该启动的设备进行操作控制，比如采煤机已开启运行，此时可通过触发上一视频、学习、记忆等按钮组合操作实现现场视频查验、记录或教学，通过触发左截停、牵起、加速、左牵、和左升等按钮组合操作改变采煤机机械运动状态；通过同样的方式，在二号操作区2b部署4个复合功能按钮23b，依次标记总起、总停、泵起、泵停，比如1#乳化泵和1#清水泵已开启运行，通过触发泵起和加速等按钮组合操作改变1#乳化泵和1#清水泵机械运动状态；另外，还可以通过集成在二号操作区2b或外接二号操作区2b的方式，部署6个复合功能按钮23b作为公共端，采煤手动、采煤自动、采煤急停、泵站手动、泵站自动、泵站急停，比如通过触发采煤自动按钮可使采煤机处于自动运行状态，通过触发泵站自动按钮可使乳化泵和清水泵这两种设备处于自动运行状态。
46.以上，具体功能部署方式主要根据现场采煤需求，依据采煤终端的设备部署情况和功能需求情景进行部署，因此可以在操作模块2上设置预留按钮23c，用于实现场景中待控制采煤终端的功能，此处不再详细赘述。
47.在该实施例中，通过将不同属性的一号功能按钮区22a和二号功能按钮区22b分别部署在一号操作区2a和二号操作区2b，再将采煤终端不同设备以及状态通过单功能按钮23a和复合功能按钮23b组合控制，极大有效的降低了多功能按钮信号处理过程中可能出现的信号干扰和电磁干扰等现象，进而防止远程操控失效。
48.可选地，在处理器11和电源12之间还设有权限锁，用于适配钥匙并控制操作模块2上的功能按钮22处于有效或失效状态。
49.在该实施例中，接通电源12，开启权限锁，此时功能按钮22处于有效状态，可对采煤控制台进行操作，关闭权限锁，此时功能按钮22处于失效状态，不可对采煤控制台进行操作，或者即使触发了功能按钮22，也无法实现响应，进而可关闭电源12。
50.如图5所示，本实用新型一实施例的一种基于以太网通信的采煤控制台，在处理器11和电源12之间还设有断电急停按钮121，用于控制采煤控制台停机。
51.在该实施例中，接通电源12，此时采煤控制台正常运行，若出现紧急情况，可触发该断电急停按钮121，使采煤控制台快速断电从而中断运行。
52.可选地，采煤控制台采用直流电压供电，且直流电压大于12v，采煤控制台采用直流电流供电，且直流电流大于300ma。
53.在该实施例中，当采煤控制台处于直流12v快插供电时，即电流只有直流300ma时，采煤控制台即使处于通电状态，但功能按钮22无法发出电信号，从而采煤控制台中嵌入的软件算法也不会运行，从而实现对远程控制的保护，避免因在无人监管或人员疏忽意外触碰按钮的情况下，导致一些灾难性的后果。
54.尤其应用在复杂环境地质的井下采煤场景中，该采煤控制台作为采煤终端远程控制的重要环节，权限锁、断电急停按钮121、12v保护电压、300ma保护电流等起到了控制的安全保护程序。
55.还需要说明的是，关于本实用新型中提到的集成、接口、部署、设有等作为电路设计或各结构连接的重要部分，可以通过串口、导线或电缆等方式实现，且其型号和尺寸等选择主要根据现场电路需求进行设计，以达到电路连通或信号传输等功能，例如电缆线直径设计为0.75mm2，以太网线设计为mhyv 1x4（7/0.28mm）或mhyv 2x2（7/0.28mm）型线缆。
56.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。