Автоматизация проходческих комбайнов и погрузочных машин

 

Содержание темы

Основные требо­вания к системам автоматизированного управления проходческими комбайнами. Перечень и характеристика основных систем автоматизированного управления проходческими комбайнами. Принципы автоматической ориентации проходческого комбайна в пространстве. Автоматизация погрузочных машин.

 

Методические указания

1. Основные требо­вания к системам автоматизированного управления проходческими комбайнами

 

Системы автоматизированного управления в соответст­вии с требованиями проекта национального стандарта Украины «Комбайны шахтные проходческие со стреловидным исполни­тельным органом. Общие технические условия» должны обеспечивать:

- управления машинами проходческим комбайном на безопасном расстоянии (20-25м), причем, управление возможно как по проводному, так и по беспроводному каналу;

- автоматическое регулирование скорости перемещения исполнительного органа (или частоты вращения исполнительного органа при наличии мехатронной подсис­темы привода исполнительного органа на основе частотно-регулируемого электропривода);

- автоматическую стабилизацию на заданном токовыми уставками уровне среднего значения мощности электродвигателя подсистемы привода исполнительного органа путем регулирования основ­ного режимного параметра - скорости перемещения этого ор­гана. Реализация этого режима для мехатронизированных проходческих комбайнов обеспечивается с помощью регулятора нагрузки при наличии возможности дроссельного или объемного регулирования значения скорости перемещения исполнительного органа;

- автоматизированное управление исполнительным орга­ном путем его вождения по заданной программе. Эта программа первоначально формируется на основе об­разцового ручного вождения ИО в течение полного рабочего цикла и записывается в виде программного обеспечения для компьютера подсистемы автоматизации. В дальнейшем, в слу­чае необходимости, осуществляется корректировка этой про­граммы. Способ задания программы должен обеспечивать возможность быстрой перенастройки непосредственно на рабочем месте;

- автоматическую защиту от опрокидываний и несостоявшихся пусков электродвигателей силовых подсистем;

- контроль технического состояния электрических и гидравлических узлов;

- отображение контрольной, оперативной и аварийной ин­формации на пульте управления;

- автоматическое управление поворотной частью конвейе­ра при его смещении в горизонтальной плоскости относительно заданного положения;

- контроль положения комбайна в выработке;

- контроль направления проходимой выработки.

 

2. Перечень и характеристика основных систем автоматизированного управления проходческими комбайнами

 

Основными системы автоматизированного управления проходческими комбайнами в настоящее время являются:

 

1) регулятор нагрузки для проходческих комбайнов типа ПРИЗ-М. Принцип действия регулятора заключается в сравнении сигналов, снимае­мых с датчика тока электродвигателя исполнительного органа, с сигналами задания (уставки) и выдачи команд на изменение или отключение подачи комбайна на забой;

2) аппаратура дистанционного управления проходческим комбайном КСП33 типа АДУ-33;

3) комплекс управления и диагностики для проходческой техники унифицированный КПТУ.01;

4) комплектная аппаратура управления проходческим комбайном 4ПП2М типа КУАП;

5) аппаратура АДУ для управления проходческими комбайнами типа ГПКС и погрузочными машинами.

При автоматизации проходческих комбайнов также используются аппараты защиты электродвигателей типа КОРД (или его аналоги) и устройство предупредительной сигнализации ПС-КУ [9], блок регистрации БРП - 01 для регистрации параметров работы проходческих комбайнов и других горных машин.

Одной из наиболее современных систем автоматизированного управления проходческим комбайном, выполненной с применением микропроцессорной техники, являетсякомплекс КПТУ.01 [2].

 

Комплекс КПТУ.01

 

Комплекс является комплектующим изделием проходческих ком­байнов П110, П110-01 и предназначен для управления этими комбайнами в зоне визуального контроля их работы, а также для диагностики состояния отдельных узлов гидросистемы и электрооборудования.

Комплекс КПТУ.01 обеспечивает выполнение следующих основных функций:

- аварийное отключение электропитания проходческой техники.

- подачу предупредительного звукового сигнала.

- управление проходческой техникой по беспроводному каналу с

пульта радиоуправления.

- управление проходческой техникой с пульта местного.

- управление проходческой машиной с пультов переносных по двух­проводному каналу связи.

- контроль и защиту электродвигателей проходческих машин от пере­грева, при «опрокиде» и технологической перегрузке.

- блокировку скорости подачи исполнительного органа при нагрузках, превышающих номинальные режимы его работы.

- индикацию перегрузки по току защищенных электродвигателей.

- контроль и индикацию состояния отдельных блоков электрогидро-оборудования.

- защита от потери управляемости электродвигателями приводов комбайна.

- блокировка цепей дистанционного управления магнитным пускате­лем при зафиксированной кнопке «Стоп авар.»;

- блокировка скорости подачи исполнительного органа при нагруз­ках, превышающих номинальные режимы работы электродвигателей исполни­тельного органа.

- контроль и защита электродвигателей проходческого комбайна от перегревания при «опрокидывании» и технологической перегрузке.

Комплекс представляет собой локальную сеть, которая состоит из мо­дулей серии I-7000 с присоединенными к ним органами управления, датчиками и исполнительными устройствами; адресуемого терминала ввода-вывода DК-8070. Связь по сети осуществляется с помощью стандартного интерфейса RS-485. Каж­дый модуль имеет свой строго определенный адрес, который назначается про­граммным путем. Центральным модулем комплекса является контроллер I-7188, расположенный в пульте местном. Работа комплекса осуществляется в соответ­ствии с программой, записанной в памяти контроллера I-7188.

Комплекс реализует алгоритм управления проходческим комбайном с пультов (см. рисунок 1):

– местного;

– переносного 1 и переносного 2 по двухпроводному каналу связи;

– радиоуправления по беспроводному каналу связи.

Пульт местный ПМ является основным устройством управления комбайном, обеспечивающим прием команд, обработку, формирование и передачу всех исполнительных команд управления электрогидравликой и электроблоком комбайна. Пульт переносной ПП1 предназначен для пере-дачи команд управления всеми механизмами проходческого комбайна в режиме «Дист. 1» и команд управления механизмами комбайна, за ис-ключением управления хвостовой частью комбайна, в режиме «Дист. 2». Пульт переносной ПП2 предназначен для формирования и передачи команд управления хвостовой частью комбайна, перемещением конвейера, перегружателем и отключения комбайна. Управление хвостовой частью комбайна и перегружателем с ПП2 осуществляется только в режиме "Дист. 2". Пульт радиоуправления ПР переназначен для передачи команд управле-ния проходческим комбайном по радиоканалу на частоте 434 МГц.

 

 

Рисунок 1 - Состав комплекса КПТУ.01

 

Комплекс позволяет управлять машиной в зоне прямой видимо­сти с одного из четырех пультов: местного, носимого по радио, двух переносных - основного и хвостового с передачей команд по двух­проводному каналу.

С носимого пульта подается 31 команда управле­ния пуском-отключением комбайна, электродвигателями привода исполнительного органа, маслостанции, конвейера, гидродвигателями привода исполнительного органа, питателя, конвейера, опорного уст­ройства. Кроме того, с местного пульта включаются и отключаются электродвигатели перегружателя и пылеотсоса, а с пульта хвостового управляется хвостовая часть конвейера и перегружателя.

На расположенные на местном пульте управления жидкокристал­лический дисплей и единичные светодиодные индикаторы выводится информация о 20 диагностируемых параметрах - состоянии узлов элек­тро- и гидрооборудования, в том числе о включении контакторов и промежуточных реле, прохождении команд управления, текущем и пре­дельно допустимом нижнем уровне и предельно допустимой темпера­туре масла в баке, засоренности фильтров гидросистемы, уровне на­грузки защищаемых электродвигателей. Там же отражаются 57 причин отключения механизмов и адресов мест отказов.

Это упрощает обслуживание комбайна, позволяет снизить требова­ния к квалификации электрослесарей. При профилактических и нала­дочных работах можно без включения электроприводов проверить пра­вильность функционирования 26 узлов комбайна и комплекса КПТУ.

 

Блок регистрации БРП-01

 

Блок БРП-01предазначен для регистрации параметров работы и происшедших событий во время работы проходческого комбайна или другой горной машины. Блок БРП-01 размещается в электроблоке горной машины.

 

 

Рисунок 2 - Блок регистрации БРП-01

 

Состав БРП-01(см.рисунок 2):

- блок регистрации;

- устройство сопряженя с персональным компьютером;

- блок индикации;

- съемный модуль памяти;

- блок питания.

Информация о параметрах горной машины передается в блок БРП-01при помощи интерфейса связи RS–485 и записывается в съемный блок памяти. Перенос данных с блока на персональный компьютер осуществляется посредством съемного модуля памяти, который подключается к персональному компьюьнру при помощи устройства сопряжения. БРП-01 имеет телемеханический канал связи для передачи информации в общешахтную сеть АСУ ТП.

 

3. Принцип программного управления исполнительным органом

проходческого комбайна

 

Принцип программного управления заключается в следующем. Машинист, управляя комбайном с пульта дистанционного управления, производит «образцовый» цикл обработки забоя. В этот момент в памяти микропроцессорного блока записывается траектория режущего органа. После завершения цикла записи система готова работать в программном режиме. Запускается микропроцессорный блок, который на основании записанной информации формирует управляющие команды на электрогидроблок. Электрогидроблок комбайна регулирует подачу масла в гидродомкраты, перемещения режущего органа в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Выполнение этих команд, а также перемещение питателя контролируют соответствующие датчики. Машинист в это время следит за работой комбайна и в случае необходимости может перейти на режим местного управления.

 

4. Принципы автоматической ориентации проходческого комбайна

в пространстве

 

Для осуществления направленного движения проходче­ского комбайна необходимо измерять координаты образующей точки в заданной системе отсчета, связанной с выработкой. Спо­собы нахождения координат определяют принципы построения системы направленного движения проходческого комбайна. Существуют следующие способы измерения: оптические (световые, инфракрас­ные лучи, луч лазера); гравитационные (маятники, уровни); геодезические (автоматы-нивелиры, планограммы); механические (струна, трос); гироскопические (гировертикаль, гирокомпас); магнитные (компас с магнитомодуляционным датчиком, с датчи­ком Холла). Непосредственное измерение координаты возможно при опти­ческом и механическом способе, так как они обеспечивают прямую связь комбайна с неподвижной системой координат отсчета. Остальные способы требуют дополнительных расчетов (спе­циальных вычислительных устройств), позволяющих преобразо­вать измеряемую величину в координату точки, связанной с ком­байном.

Необходимо изучить принцип контроля направления движения проходческого комбай­на с помощью лазерного луча [3].

 

 

5. Автоматизация погрузочных машин

 

Аппаратура дистанционного управления горно-проходческими

машинами АДУ

 

Аппаратура дистанционного управления горно-проходческими машинами АДУ предназначена для управления основными механизмами погрузочных машин и проходческих комбайнов с переносного пульта управления (ППУ), соединенного с машиной токоведущей перемычкой, с удобного и безопасного места в зоне видимости машины [10].

Аппаратура в зависимости от назначения (для проходческих комбайнов ГПК-Г, К-56МГ; породопогрузочной машины 1ПНБ-2Д, проходческо-очистных комбайнов УРАЛ-10А и УРАЛ-20А, породопогрузочной машины 2ПНБ-2Д, проходческого комбайна ГПКС) выпускается в следующих модификациях: АДУ-0, АДУ-1, АДУ-2, АДУ-3, АДУ-4.

Аппаратура АДУ совместно с электрогидравлической системой и магнитной станцией обеспечивает управление с переносного пульта механизмами горно-проходческих машин: магистральным пускателем, подающим питание на машину; гидроприводами механизмов; контакторами электроприводов.

Структурная схема аппаратуры АДУ представлена на рисунке 3.

 

 

 

Аппаратура АДУ содержит: переносной пульт управления ППУ механизмами горно-проходческих машин с удобного, безопасного для машиниста места; панель релейную с контролем ПРК для гальванической развязки цепей пульта управления от цепей исполнительных элементов; релейную панель (на рисунке не показана), по назначению и принципу действия аналогичную ПРК; блок запуска БЗ для выдачи разрешения на запуск электроприводов машины только после подачи предупредительного сигнала; тиристорную панель ПТ для включения и отключения контакторов электродвигателей с потребляемым током до 5 А и напряжением питания 36 В; источник питания ИП для подачи питания к цепям управления в ППУ, к ПРК и электромагнитам ЭМ; ящик зажимов (клеммная коробка) КК для коммутации цепей электромагнитов гидроблока; блок разгрузки гидроблока БРГ для включения электромагнита разгрузочного гидрораспределителя при включении одного или нескольких электромагнитов командных гидрораспределителей гидроблока.

Устройство предупредительной сигнализации типа ПС-КУ

Устройство ПС-КУ предназначено для формирования и воспроизведения частотно-модулированного звукового сигнала заданной длительности, оповещающего людей, находящихся по близости, о предстоящем включении отдельных частей и узлов проходческих комбайнов, погрузочных машин, буровых машин и маневровых лебедок с электроприводом и о возможном начале их перемещения [9].

Устройство ПС-КУ может применяться в забоях и выработках угольных шахт, в том числе шахт опасных по газу или пыли.

Основные функции устройство ПС-КУ:

1. Автоматическая подача предупредительного звукового сигнала при воздействии на органы включения (пуска) машины или отдельных её частей и узлов (длительность подачи предупредительного сигнала, с, не менее 6с, не более 15с.)

2. После подачи звукового сигнала повторное включение (пуск) отдельных машин и механизмов без сигнала, если промежуток времени между двумя следующими друг за другом пусками не превышает 5 с.

3. Возможность дистанционного включения предупредительного сигнала установленной длительности по целям с искробезопасными параметрами и самоконтролем их исправности с последующим включением машины, в том числе по реверсивной схеме управления.

4. Обеспечение нулевой защиты.

5. Автоматический контроль подачи предупредительного звукового сигнала по электрическим параметрам (току и напряжению) в самой удалённой точке.

6. Работоспособность схемы управления при сопротивлении внешней цепи не менее 20 Ом, U_c= 0,85 U_ном и снижении сопротивления изоляции до 1 кОм.

7. При кратковременных повышениях напряжения в сети до 1,5 U_ном невозможность самопроизвольных включений.

8. Индикацию работы отдельных узлов устройства.

Устройство выпускается в пяти вариантах поставки.Состав устройства ПС-КУ для каждого типа размера приведен в таблице 1.

 

Таблица 1 - Состав устройства ПС-КУ

 

N, п/п	Состав устройства	ПС-КУ I	ПС-КУ II	ПС-КУ III	ПС-КУ IV	ПС-КУ V
	Излучатель акустический (АИ)
	Трансформатор
	Блок выпрямителя и стабилизатора (БВС)
	Блок концевой сигнала (БКС)
	Блок электронный (БЭ)
	Блок сигнализации (БС)
	Панель (П)
	Блок концевой (БК)

Вопросы для самопроверки

1. Задачи автоматизации проходческих комбайнов.

2. Основные требования к устройствам и системам автоматизации проходческих комбайнов.

3. Основные устройства и системы автоматизации для проходческих машин и комплексов, выпускаемые предприятиями Украины.

4. Перечислите состав комплекса КПТУ.01.

5. Сформулируйте функции комплекса КПТУ.01.

6. Как осуществляется программное управление исполнительным органом проходческого комбайна.

7. Как осуществляется автоматическое направленное движение проходческого комбайна в пространстве.

8. Функции и состав блока регистрации БРП-01.

9. Назначение и область аппаратуры АДУ.

10. Функции и состав аппаратуры АДУ

11. Назначение, функции и состав аппаратуры ПС-КУ.

 

Тема 7.