Система программного управления угледобывающим комбайном

 

Изобретение относится к угольной промышленности, предназначено для автоматического управления режущими органами /РО/ угольного комбайна /К/. Цель изобретения - повышение безопасности и снижение напряженности ведения работ в забое. Система содержит датчик 1 угла продольного наклона К, элемент 2 памяти, счетчик 3, датчик 4 пути, пройденного К, датчики 5 и 6 контроля положения верхнего и нижнего РО, датчики 7 и 8 контроля толщины верхней и нижней угольных пачек. Выходы датчиков 1 и 4-8 и элемента 2 соединены с входами блока 9 преобразования координат, выходы которого через программный блок /ПБ/ 10 и соответствующие блоки 11 и 12 формирования управляющих сигналов соединены с исполнительными элементами 13 и 14. Выход датчика 4 пути подключен к входу счетчика 3, выход которого соединен со входом счетчика 3, выход которого подключен к входу элемента 2 памяти. По концам конвейера расположены концевые выключатели 15 и 16, выходы которых соединены с элементом 2 памяти. Система также содержит блок 17 выбора режима, соединенный с блоком 9, с ПБ 10, блоком 18 изменения программы, блоком 19 записи в буферную память и блоком 20 изменения координат, выход которого подключен к входам блока 18 и блока 21 определения рабочего участка. Блок 21 через блок 19 и буферную память 22 связан с масштабным экраном 23, связанным с блоком 24 управления им. При этом выход блока 9 соединен с входом блока 21, а выход блока 18 подключен к ПБ 10. В результате работы системы на экране 23 появляется изображение границ пласта, координаты которых определены на предыдущем выемочном цикле заданных траекторий перемещения РО и собственно РО. Машинист К, перемещая на экране изображения РО или заданных траекторий РО, может вносить необходимые изменения в программу отработки предстоящего выемочного цикла. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 С 35/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .4 - 6 м:. Мл ; ...ЧНИИ

,: Ф i ЕКА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1250651 (21) 4 98192/24-03 (22) 2ф.03.88 (46) 3,11.90. Бюл. М 44 (71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации Горных машин "Автоматгормаш" (72) А. В.Злодеев, B.È,Ðåâÿêèí, В.B,Ñèíåíêî, А.В.Д >линный, А,И.Котлярский, Ю.А.Турицын и.,А,И.Бордзило вский (53) 622.232.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

bL 1249158„кл. Е 21 С 35/24, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 12 0651, кл: Е 21 C 35 24, 1986. (54) ЦИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНЙЯ УГЛЕДОБЫВАЮЩИМ КОМБАЙНОМ

„„5U 1610002 А2 (57) Изобретение относится к угольной пром-сти, предназначено для автоматического управления режущими органами (РО) угольного комбайна (К), Цель изобретения— повышение безопасности и снижение напряженности ведения работ в забое. Система содержит датчик 1 угла продольного наклона К, элемент 2 памяти, счетчик 3, датчик 4 пути; пройденного К, датчики 5 и 6 контроля положения верхнего и нижнего

РО, датчики 7 и 8 контроля толщины верхней и нижней угольных пачек. Выходы датчиков 1 и 4-8 и элемента 2 соединены с входами блока 9 преобразования координат, выходы которого через программный блок (ПБ) 10 и соответствующие блоки 11 и 12 формирования управляющих сигналов соединены с исполнительными элементами 13 и 14. Выход

1610002

40 датчика 4 пути подключен к входу счетчика

3, выход которого соединен с входом счетгика 3, выход которого подключен к входу элемента 2 памяти. По концам конвейера располо>кены концевые выкл очатели 15 и

16, выходы когорых соединены с элементом

2 памяти, Система также содержит блок 17 выбора режима, соединенный с блоком 9, с ПБ 10, блоком 18 изменения программы, блоком 19 записи в буферную память и блоком 20 изменения координат, выход которого подключен к входам блока 18 и блока 21 определения рабочего участка. Блок

21 через блок 19 и буферную память 22 свяИзобретение относится к угольной промышленности, предназначено для автоматического управления режущими (исполнительными) органами (PO) угольного комбайна и является усовершенствованием устройства по авт.св. ¹ 1250651, Цель изобретения — повышение безопасности и снижение напряженности ведения работ в забое.

Н" фиг, 1 изображена структурная схема системы программнога управления; на фиг, 2 — функциональная схема блока определения рабочего участка; на фиг. 3— участок конвейерного става и очистной комбайн с верхним и нижним РО, там же показаны координаты главных образующих точек PO и координаты границы породауголь в условно-неподвижной системе коар.ринат с центром в начале движения комбайна, В систему программного управления (фиг.1) входят датчик 1 угла продольного наклона комбайна, элемент 2 памяти. счетчик 3, датчик 4 пути, пройденного комбайнам, датчики 5 и 6 контроля положения соответственно верхнего и ни;кнего РО, датчики 7 и 8 контроля — îëùèíû соответственно верхней и нижнсй угольных пачек.

Эти датчики расположены на комбайне. Выходы датчиков 1 и 4-8 и элемента 2 памяти соединены с входом блока 9 преобразования координат, выходы которого через программный блок 10 и соответствующие блоки

11 и 12 формирования управляющих сигналов соединены с соответствующими входами исполнительных элементов 13 и 14, Выход датчика 4 пути подключен к входу счетчика 3, выход которого соединен с входом элемента 2 памяти, Выходы концевых выключателей 15 и 16, расположенных по концам скребковага конвейера, соединены зан с масштабным экраном 23, связанным с блоком 24 управления им. При этом выход блока 9 соединен с входом блока 21, а выход блока 18 подключен к ПБ 10. В результате работы системы на экране 23 появляется изображение границ пласта, координаты которых определены на предыдущем выемочном цикле заданных траекторий перемещения PO и собственно РО, Машинист К, перемещая на экране изображения PO или заданных траекторий РО, может вносить необходимые изменения в программу отработки предстоящего выемочного цикла. 3 ил, с элементом 2 памяти, Система также содержит блок 17 выбора режима, соединенный с блоком 9 преобразования координат, с программным блоком 10, блоком 18 изменения программы, блоком 19 записи в буферну о память и блоком 20 изменения координат, выход которого подключен к входам блока 18 изменения программы и блока 21 определения рабочего участка.

Блок 21 определения рабочего угастка через блок 19 записи в буферную память и буферную память 22 связан с масштабным экраном 23, связанным с блоком 24 управления масштабным экраном, который, в свою очередь, подключен к буферной памяти 22, причем выход блока 9 преобразования координат соединен с входом блока 21 определения рабочего участка, а выход блока 18 изменения программы связан " программным блоком 10.

Блок 17 выбора режима представляет собой набор переключателей: переключатель "Запис / "Отработка" / Коррекция", кнопку "Сброс" и переключатель "Поиск" /" Замена". Блок 18 изменения программ мажет представлять собой управляемый коммутатор, Блок 19 записи в буферную память может представлять собой известное соединение блока управления, блока записи текущего положения, блока записи исходной информации и блока хранения исходной информации.

Блок 20 изменения координат представляет собой соединение блока переключателей и блока суммирования.

Устройство блока 21 определения рабочего участка поясняется фиг.2, В его состав входят: элементы 25--31 умножения на постоянный коэффициент, элемент 32 деления без остатка, элементы 33,34 вычитания, 1610002

Система программного управления комбайном имеет три режима работы;"3aпись", "Отработка", "Коррекция". 8 режимах "Запись" и "Отработка" система работает следующим образом,, Во время движения угледобывающего комбайна с выхода датчика 1 сигналы, пропорциональные углу продольного наклона комрайна, поступая на вход элемента 2 памяти. Одновременно с выхода датчика 4 пути на вход счетчика 3 поступают сигналы, квантованные по пути с шагом, например, 0,1 м. В счетчике 3 они подсчитываются и при количестве импульсов, пропорциональном, расстоянию между опорами комбайна, ! счетчик переполняется и обнуляется. При этом с выхода счетчика 3 на вход элемента

2 памяти поступает сигнал, по которому информация из последнего заносится в блок 9 преобразования координат, а в самоь элементе 2 памяти происходит стирание ранее имевшейся информации и запись сигнала с выхода датчика 1 продол ьного угла наклона комбайна. 8 начале движения комбайна от одного из штреков по сигналу одного из концевых выключателей 15,16 в элементе 2 памяти происходит первая запись информации об угле продольного наклона комбайна. Сигналы с выходбв датчиков 1, 4 — 8., элемента 2 памяти поступают на входы блока 9 преобразования, координат, в котором производится пересчет показаний датчиков в координаты главных образующих точек режущих органов комбайна и координат границ поррда-уголь в условно-неподвижной системр координат с центром.в начале движения комбайна на сопряжении лавы со штреком. При этом положение любой:точки комбайна относительно начала координат (фиг.3) определяется как сумМа положений этой точки относительно одной из опор комбайна, например опоры А, и этой опоры относительно начала координат, и вычисляется по формулам (знак"+"используется при вычислении коордрнат верхнего PO и верхней границы поррда — уголь, знак "-" соответственно для нижних PO и границы):

k-1

V = Yo+I On X sin рф;+Iksinyyk+

I =1

+ l«sIn (O+ ср) ID SIn а R;

k-1

Х =1,«„ созе,; + lkcos peak+

I =--1

+ I<> сов (О+ р) 1Д cos а;

v,=v н; х, = х, где X,Y — соответственно горизонтальная и вертикальная координаты главных образую5 щих точек режущих органов (фиг.3);

Yr,Хг — соответственно горизонтальная и вертикальная координаты границы порода-уголь;

Y0 — расстояние от верхней полки кон10 вейера до почвы пласта в том из сопряжений лавы со штреком, откуда было начато движение;

Нп — толщина оставляемой угольной пачки под или над исполнительными орга15 нами;

IMon — длина проекции расстояния между опорами комбайна на его продольную ось;

I» — разность пути, пройденного комбай20 ном, и суммы целого числа длин проекций расстояния между опорами на продольную ось комбайна, укладывающихся на длине пройденного пути;

p

Π— угол наклона прямой, соединяющей опору, положение которой контролируется, и геометрический центр опоры редуктора, к продольной оси комбайна;

35 p — угол продольного наклона корпуса комбайна; а — угол наклона прямой, соединяющей геометрические центры PO и опоры поворотного редуктора;

40 IO — длина прямой, соединяющей геометрические центры PO и опоры поворотного редуктора;

R — радиус шнека.

При определении координат главной образующей точки верхнего режущего органа и кровли пласта всем переменным присваивается индекс "В", а для нижнего органа и почвы пласта — индекс "Н" (фиг.3), Блок 9 преобразования координат состоит из канала определения координат верхнего PO и верхней границы породауголь и аналогичного канала определения нижних координат. Каждый канал представляет собой известное соединение сумматоров, элементов умножения синусных и косинусных преобразователей, накапливающих сумматоров, ключевых элементов и счетчика, обеспечивающих выполнение ма1610002 тематических операций В соответствии с представленными формулами, Сигналы, пропорциональные координатам Хг и Уг границ пласта, фиксируются в памяти программного блока 10. Сигналы, пропорциональные координатам Х и Y ка>кдого исполнительного органа, в режиме "Запись" также фиксируются в памяти программного блока 10. В режиме

"Отработка" (при отработке программы) в программном блоке 10 производится сравнение текущих и зафиксированных ранее (в режиме "Запись"} значений координаты V при равенстве соответствующих величин Х.

Сигналы рассогласования, пропорциаиаль? ые р?!!.I<:t!Tê зафиксированных координат нижнего л верхнего режущих органов, поступают на входы соответству ощих блоков 11, 12 формирования управля ащих сигналов, Они представля ат собой последовательные соединения порогового устройства, ждущего мультивибратора и схемы умножения на знаковую функцию входного рассогласования. При достижении рассогласованием текущих и зафиксированных координат величины, равной шагу отработки, срабатывает пороговое устройство, и по е "o сигналу ждущий мультивибратар Формирует импульс, длительность которого пропорциональна шагу отработки, Этот импульс умножается на знаковую функци о рассогласования текущих и зафиксированных координат и поступает на входы соответствующих исполнительных элементов 13, 14, которые и осуществляют перемещение режущих органов.

Одновременна с этим сигналы, пропорциональные Х и Y каждого РО и XI u Yr границ пласта, полученные в блоке 9 преобразования координат, поступают в блок 21 определения рабочего участка (фиг.2).

Блок 21 определения рабочего участка работает следующим образом, Сит.-;алы, пропорциональные вертикальным координатам Y каждого режущего органа и У!- границ пласта, пастуггают на входы элементов 28 — 31 умножения, на постоянный коэффициент, где:-ласштабируются. Сигнал, пропорциональный горизонтальной координате Х ю жнего РО, поступает на вход элемента 32 деления без остатка на веллчину, прапорциональну а длине отображаемого на масштабном экране 23 участка лавы, Выход элемента 32 соединен с элементом 27 умно>кения на величину, прогорциональную длине отображаемого у .астка, причем выход последнего соединен с входами элементов Вычитания 33 и 34, H8,0p òèe

ВхОди которых подаготся сигналы, прапор5

55 циональные горизонтальным координатам соответствующих РО. Разностные сигналы подаются на входы элементов 25, 26 умно>кения, где масштабируются, Далее масштабные величины координат РО и границ пласта поступают в блок 19 записи в буферную память.

Блок 19 записи в буферную память в соответствии с промасштабированными в блоке 21 координатами PG и границ пласта записывает масштабное изображение исполнительных органов и границ пласта в буферную память 22 с учетом принятого соответствия точек масштабного экрана 23 ячейкам буферной памяти 22 (в удобном для набл одения виде), Блок 21 управления масштабным экранам с>беспечивает нормальнуго работу масштабного экрана 23 (т.е. формирует развертку и т,п,) и засвечивает отдельные точки экрана 23 в соответствии с записанной в буферной памя ги 22 информацией.

Г1ри обращении к буферной памяти 22 приоритетом обладает блок 19 записи в буферную память относительно блока 24 управления масштабным экранам, г1ри смене отображаемого на масштабном экране участка лавы или при нажатии кнопки "Сброс" блока 17 выбора режима блок 19 заплси в буферную память очищает весь экран (абнуляет буферную память 22) и записывает в буферную память исходную для данных режимов "Запись" и "Отработка" информацийка, а именно: координаты границы пласта (атабра>кается на экране 23 как пунктирная линия) и заданнуга ранее программу перемещения режущим органом комбайна (отображается на экране 23 в влде, например, траектории движени" РО), Таким образам. машинист-оператор, видя на экране масштабное изображение гааниц пласта и заг|исаннай ра«ее программы перемещения PO комбайна, мажет оценить степень несоответствия программы реальному залеганию и принять решение а необходимости в ее корректировке. А наблпадая за дви>кением масштабного изображения РО относитегьно заданной программы, машинист мажет парировать отказы программного блока 10.

Работа системы и режиме "Коррекции" осуществляется следующим образом, Г1ерекл очатель "Запись" / "Отработка"/"Каррекцля"I пала>кении "Коррекция".

При этом блок 4 выбора ре>кигла отключает блок 9 преобразования координат и программный блок 10 и передает управление блоку 20 изме е .ия координат. Г ереключатели в бг аке переключателей блока 20 со1610002

5

15

25

50 ответствуют управлению движением режущими органами комбайна (" Вверх", "В низ", "Влево", "Вправо" ), После перехода в режим "Коррекция" в блоКе суммирования блока 20 устанавливаются начальные значения координат Х и Y испрлнительных органов. Нажатием любого пер включателя в блоке переключателей в бло суммирования подается команда на соответствующее изменение координаты

PO (если "Вверх", то прибавить к вертикальной, координате Y постоянную дискрету, "Вниз" — отнять, "Вправо" — прибавить к горИзонтальной координате Х постоянную дис рету, "Влево" — отнять и т,д,), Полученные в блоке суммирования блока 20 координаты режущих. органов поступают в блок 21 определения рабочего участкаи в блок 19 записи в буферную память. Эти же координаты поступают и в блок 18 изменения программы, который может представлять собой известное устройство в виде коммутатора, управляемого блоком

17 выбора режима.

Если переключатель "Поиск" / "Замена" находится в положении "Замена", то коммутатор в блоке 18 изменения программы откоыт и координаты PO записываются в памяти программного блока 10, заменяя предыдущуо программу. Если же переключатель "Поиск" /" Замена" находится в положении "Поиск, то происходит только отображение исполнительных органов на масштабном экране 23, В этом режиме на мас(итабном экране 23 производят подвод масштабного изображения исполнительных.органов к месту начала корректировки проГраммы.

Таким образом, действия машиниста по управлению комбайном с помощью предло;кенной системы заключаются в следующем.

Перед началом каждого выемочного цикла машинист пеоеводит переключатель

"Зайись" / "Отработка" /" Коррекция" в блоке 17 выбора режима в положение "Коррекция", а переключатель "Поиск"/"Замена" в положение "Поиск". При этом на экране 23 появляется масштабное изображение гра, ниц пласта, координаты которых определены на предыдущем выемочном цикле (например, пунктирная линия}, заданных ранее траекторий перемещения главных образующих точек режущих органов (например, сплОшная линия) и собственно режущих органов.

Машинист по представленному изображению оценивает соотве ствие заданной программы и границ пласта и в случае, если он считает необходимым изменение llpo граммы на отдельных участках, используя переключатели в блоке переключателей блока 20 изменения координат, перемещает на экране 23 масштабное иэображение PO к месту, где необходимо изменить программу (заданные ранее траектории перемещения главных образующих точек исполнительных органов). Затем переключатель "Поиск" / "Замена" он ставит в положение "Замена" и перемещает масштабное иэображение Р0 в соответствии со своим представлением о рациональной траектории их перемещения. По окончании участка несоответствия границ пласта и заданных ранее траекторий перемещения исполнительных органов переключатель "Поиск" / "Замена" необходимо перевести в положение "Поиск" и переместить масштабное изображение режущих органов к следующему участку, на котором необходимо изменить программу, повторив процедуру изменения программы (переключатель "Поиск" /" Замена" ставит в положение "Замена" и т.д.).

После изменения программы на всех участках несоответствия ее границам пласта машинист переводит переключатель

"Запись" / "Отработка" /" Коррекция" в положение "Отработка", и производится выемочный цикл в режиме "Отработка", т.е. по заданной программе.

В случае отсутствия координат границ пласта (1-й выемочный цикл после нарезки лавы) машинист ставит переключатель "Запись"/"Отработка"/"Коррекция" в положение "Запись" и производит образцовый выемочный цикл, при выполнении которого определяются координаты границ пласта и запоминаются координаты траекторий перемещения главных образующих точек исполнительных органов (программа).

Блок 9 преобразования координат, программный блок 10, блоки 11.12 формирования управляющих воздействий, блок 21 определения рабочего участка, блок 19 записи в буферную память, буферная память

22, блок 24 управления масштабным экраном, блок 20 изменения координат и блок 18 изменения программы могут быть реализованы на микросхемах серии К176, К561, КР580, 252, 212, 156 серий, полевых и биполярных транзисторах, электромагнитных реле в типовом включении.

Масштабный экран 23 может быть выполнен на базе газоразрядной индикаторной панели постоянного тока типа ИМà — 1.

В качестве датчика 1 продольного угла наклона комбайна может применяться компенсационный емкостной измеритель угла отклонения от вертикали с синусным выходом и аналого-цифровым преобразовате1610002

Ош Юлогга И пкенеиии координат пр лем. Аналогично датчики, определяющие угол наклона поворотного редуктора, могут использоваться в качестве датчиков 5,6 контроля положения РО, В качестве датчика 4 пути, пройденного комбайном, может использоваться датчик типа ДМК. В качестве датчиков 7,8 контроля толщины угольной пачки могут использоваться радиоизотопные датчики, входящие в состав àïïàратуры автоматического слежения за границами пласта типа "Квант", В качестве исполнительных элементов 13,14 может использоваться электропривод очистного комбайна, Преимуществами изобретения являются повышение безопасности ведения очистных работ за счет искл|очения присутствия человека в лаве во время задания программы, ее корректировки и между выемочными циклами (при ручной корректиров.ке программы для компенсации подштыбовки конвейера); снижение трудоемкости за счет автоматического запоминания координат траектории режущих органов и границ пласта, Формула изобретения

Система программного управления угледобывающим комбайном по авт.св, %1250651,отличающаяся тем, что, с целью повышения безопасности и снижения напряженности ведения работ в забое, система снабжена датчиками контроля толщины угольных пачек, блоком выбора режима, блоком записи в буферную память, блоком определения рабочего участка, бло5 ком изменения координат, блоком изменения программы, буферной памятью, блоком управления масштабным экраном и масштабным экраном, при этом выходы датчиков контроля толщины угольных пачек соедине10 ны с входами блока преобразования координат, выход которого подключен к первому входу блока определения рабочего участка, к выходу которого подключены последовательно соединенные блок

15 записи в буферную память, буферная память и масштабный экран, второй вход послеДнего соединен с первым выходом блока управления масштабным экраном, второй выход которого подключен к второ20 му входу буферной памяти, при этом выход блока выбора режима соединен с входом блока преобразования координат, входом программного блока, с вторым входом блока записи в буферную память, вхо25 дом блока изменения координат и первым входом блока изменения программы, второй вход которого подключен к выходу блока изменения координат, который также подключен к второму входу блока опре30 деления рабочего участка, причем выход блока изменения программы соединен с входом программного блока, Ол7 длпка 9 ефиЖпиай кссрдиная .

1610002

Составитель Ю. Злькин

Редактор М, Циткина Техред M.Ìîðãåêòàë Корректор Л. Патай

Заказ 3715 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101