Блок управления секции механизированной крепи для осуществления указанной секцией своих функций при креплении лавы в горной выработке
Изобретение относится к блоку управления секции механизированной крепи для осуществления указанной секцией своих функций при креплении лавы в горной выработке. Техническим результатом является уменьшение трудоемкости, сложности и стоимости кабельной разводки. Блок управления секции механизированной крепи, который предназначен для осуществления указанной секцией своих функций при креплении лавы в горной выработке и которому перед группой функциональных элементов секции подключено распределительное устройство. Каждому из функциональных элементов секции механизированной крепи присвоено действующее только для него адресное кодовое слово, от обращения по которому зависит состояние внутреннего соединения между блоком управления и функциональными элементами секции механизированной крепи. Распределительное устройство расположено в пространственной близости к функциональным элементам. Функциональными элементами могут быть клапаны или датчики. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к блоку управления секции механизированной крепи для осуществления указанной секцией своих функций при креплении лавы в горной выработке.
Уровень техники
Подобное управление креплением лавы известно, например, из публикации DE 10393865.6 A1 (TBT 2234).
При таком управлении креплением лавы отдельные секции механизированной крепи, которую также называют щитовой крепью, приводятся в действие с устройства централизованного управления, либо отдельными блоками управления, установленными на каждой из секций крепи (блоки управления секций механизированной крепи), либо с ручного пульта управления по радиоканалу передачи данных. Для этого каждый блок управления секции механизированной крепи имеет микропроцессор с запоминающим устройством для хранения присвоенного этому блоку управления кодового сигнала (кодовое слово секции механизированной крепи). Передача данных от внешних устройств управления, каковыми являются, прежде всего, блоки управления других секций механизированной крепи лавы, а также центральное устройство управления, функциональным элементам блока управления секции механизированной крепи по внутренним соединительным средствам последнего разрешается или осуществляется только в том случае, если блок управления секции механизированной крепи получил команду с присвоенным этому блоку кодовым словом соответствующей секции.
Передача данных внутри секции механизированной крепи включает в себя электрическую связь между блоком управления секции механизированной крепи и функциональными элементами (исполнительные электромагниты и датчики) соответствующей секции механизированной крепи, в частности: во-первых, выдачу управляющих команд силовым приводам секции механизированной крепи, например исполнительным электромагнитам соответствующих гидравлических клапанов для приведения в действие силовых приводов, или исполнительных органов, и, во-вторых, опрос датчиков, запрос информации и передача измерительных сигналов от датчиков, приданных каждой секции механизированной крепи, например для измерения давления в силовых приводах, падения пласта или положения элементов конструкции секции механизированной крепи. Из-под каждого блока управления одной секции механизированной крепи можно также управлять двумя или более соседними с ней секциями для выдачи команд или опроса датчиков для выборки измерительных сигналов. В принципе, все сигналы, т.е. сигналы, участвующие в выдаче команд (командные сигналы), запросе измерительных сигналов (сигналы опроса), а также сами измерительные сигналы (в заявке они обобщенно называются управляющими сигналами), подаются на блоки управления всех секций механизированной крепи по общей для всех блоков линии (электрической шине). Однако эти блоки управления запрограммированы таким образом, что на управляющие сигналы реагирует, приступая к их выполнению, лишь тот блок управления, которому присвоено кодовое слово, посланное с управляющим сигналом. Все остальные блоки управления секций механизированной крепи передают управляющий сигнал с кодовым словом дальше.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение направлено на устранение проблем при передаче данных от блока управления секции механизированной крепи в пределах каждой секции механизированной крепи. До настоящего времени блок управления секции механизированной крепи для передачи данных приходилось оснащать соединительными средствами, т.е. электрическими проводниками и многожильными кабелями, разводимыми к многочисленным функциональным элементам, которые при этом частично объединены в группы, как, например, исполнительные электромагниты сблокированных гидравлических клапанов, а в другой секции являются идентичными или, по крайней мере, однородными. Прокладка таких электрических проводников и кабелей в пределах секции механизированной крепи не только затруднительна, сложна и подвержена ошибкам, но и сопряжена с опасностью ее повреждения в эксплуатации.
В основу изобретения была положена задача выполнения блока управления секции механизированной крепи таким образом, чтобы значительно уменьшить трудоемкость, сложность и стоимость кабельной разводки, ограничив объем соединительных средств лишь абсолютно необходимыми кабелями.
Решение этой задачи изложено в пункте 1 формулы изобретения.
Это решение дает то преимущество, что в пределах блока управления каждой секции механизированной крепи электрическая передача данных для осуществления функции крепления очистного забоя, т.е. электрическая передача данных для опроса датчиков с целью получения от них измерительных сигналов, электрическая передача данных посредством измерительных сигналов, а также электрическая передача данных для передачи управляющих команд на исполнительные органы секции механизированной крепи, по внутренним соединительным средствам может быть реализована в пределах секции механизированной крепи с малыми затратами на каблирование. Поэтому блок управления и кабельные соединения секции механизированной крепи могут быть в значительной мере смонтированы предварительно, что позволяет в значительной степени предотвращать ошибки в линиях связи, обусловленные неправильной прокладкой кабелей или возникающие впоследствии повреждения линий связи.
В соответствии с предлагаемым решением каждому из функциональных элементов секции механизированной крепи присвоен действующий только для этого функционального элемента кодовый сигнал (адресное кодовое слово). Это позволяет реализовать функцию вызова (активизации) определенного функционального элемента, которая до сих пор осуществлялась централизованно в блоке управления секции механизированной крепи, децентрализованно на месте. Этому служит распределительное устройство, включенное во внутренние соединительные средства секции механизированной крепи между блоком управления секции механизированной крепи и функциональными элементами и расположенное как можно ближе к ним в пространстве. Это распределительное устройство может быть соединено с блоком управления секции механизированной крепи - как в варианте осуществления изобретения по пункту 2 формулы - только одним кабелем с небольшим числом жил. Оно содержит микропроцессор с запоминающим устройством, а также переключательные устройства с отдельными переключательными элементами, посредством которых устанавливается и разрывается соединение с вызываемым и подлежащим активизации функциональным элементом, осуществляемое по внутренним соединительным средствам. Если теперь с блока управления секции механизированной крепи по указанному кабелю послать в микропроцессор распределительного устройства так называемое вызывное кодовое слово для определенного функционального элемента секции механизированной крепи, это вызывное слово будет сравниваться в микропроцессоре с заложенными в его запоминающем устройстве адресными кодовыми словами. При совпадении вызывного кодового слова и хранящегося в памяти адресного кодового слова переключательное устройство приводится микропроцессором в действие на установление соединения для передачи сигналов между блоком управления секции механизированной крепи и тем функциональным элементом, адресное кодовое слово которого идентично вызывному кодовому слову.
В варианте осуществления изобретения по пункту 3 формулы соединительные средства для передачи данных между распределительным устройством и функциональными элементами образованы в каждом случае одним кабелем, ведущим к соответствующему функциональному элементу. При этом требуется только одно распределительное устройство с микропроцессором и переключательным устройством. Посредством переключательных элементов в составе переключательного устройства может быть установлено соединение с любым из подключенных функциональных элементов в зависимости от того, какое вызывное кодовое слово было перед этим послано блоком управления секции механизированной крепи в распределительное устройство. Электрические линии (проводники) могут быть размещены в основном внутри распределительного устройства, что таким образом обеспечивает защиту от неправильной прокладки проводов и их повреждения.
Это решение подходит, в частности, если функциональные элементы представляют собой исполнительные электромагниты гидравлических клапанов секции механизированной крепи, а передача данных используется для передачи управляющих команд на эти исполнительные электромагниты, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по пункту 5 формулы.
В варианте осуществления изобретения по пункту 4 формулы распределительное устройство пространственно расположено в каждом из функциональных элементов, или на нем, или вблизи него. Этот вариант позволяет обойтись, что касается соединительных средств, только одним кабелем для передачи данных между блоком управления секции механизированной крепи и первым из функциональных элементов. Между собой функциональные элементы могут быть связаны общей электрической шиной, способной передавать управляющий сигнал на функциональные элементы, но в данном случае в каждом функциональном элементе или на нем расположен микропроцессор с переключательным устройством, которое передает посланный управляющий сигнал на вызванный функциональный элемент и активизирует этот функциональный элемент в соответствии с управляющим сигналом.
Этот вариант осуществления изобретения или другой вариант, рассматриваемый ниже, пригоден, в частности, если функциональные элементы представляют собой датчики гидравлических клапанов секции механизированной крепи, а передача данных используется для передачи измерительных сигналов от датчиков в блок управления секции механизированной крепи и во внешние устройства управления, как это предусмотрено предпочтительным вариантом осуществления изобретения по пункту 8 формулы.
Когда функциональные элементы представляют собой исполнительные электромагниты гидравлических клапанов секции механизированной крепи, а передача данных используется для передачи управляющих команд на эти исполнительные электромагниты (как это предусмотрено пунктами 3 и 5 формулы изобретения), в еще одном варианте осуществления изобретения, охарактеризованном в пункте 6 формулы, гидравлические клапаны собраны в одном или нескольких клапанных блоках. Это имеет то преимущество, что исполнительные электромагниты также расположены близко друг к другу, предпочтительно рядом друг с другом, а распределительное устройство может быть установлено вблизи клапанного блока. Для соединения с блоком управления секции механизированной крепи достаточен управляющий кабель по меньшей мере с двумя жилами для передачи управляющих команд.
Распределительное устройство и в этом случае содержит микропроцессор с запоминающим устройством для хранения адресных кодов, а также переключательные устройства, посредством которых, соответственно поступившей управляющей команде, на тот исполнительный электромагнит, адресный код которого соответствует поступившему вызывному коду, по внутренним кабельным соединениям подается электрическая энергия, необходимая для перемещения запорного органа соответствующего клапана. Для этого распределительное устройство и переключательные устройства соединены единственным электрическим проводом с источником тока, например напряжением 12 вольт.
При этом за счет соответствующей конструкции клапанных блоков можно также сгруппировать исполнительные электромагниты таким образом, чтобы их электрические выводы предпочтительно располагались в одной плоскости или по прямой линии. Это позволяет также выполнить распределительное устройство в виде плоского тела, или корпуса, электрические выводы которого выполнены в виде контактов штепсельного разъема или подвижных контактов, которые соответствуют сопрягающимся с ними контактам штепсельного разъема или подвижным контактам исполнительных электромагнитов по расположению в пространстве (геометрически) и, разумеется, электрически. Таким образом, вариант осуществления изобретения по пункту 7 формулы позволяет обойтись без кабелей управления между распределительным устройством и функциональными элементами со всеми присущими им недостатками. Таким образом, соединение распределительного устройства с отдельными исполнительными электромагнитами и подача электроэнергии на последние осуществляется:
а) по коротким кабелям - в противоположность длинным кабелям, которые прежде необходимо было прокладывать между каждым отдельным исполнительным электромагнитом и блоком управления секции механизированной крепи;
б) непосредственно через контакты штепсельного разъема, применение которых возможно постольку поскольку, и в том случае если все исполнительные электромагниты одного блока расположены в одном плоском поле, например в поле, имеющем форму планки, и в одной плоскости.
При этом, однако, существует тот недостаток, что, например, двенадцать штепсельных контактов никогда не располагаются точно по оси ответных им контактов. Поэтому отдельный ответный контакт штепсельного разъема должен обладать определенной подвижностью параллельно плоскости, в которой расположены штепсельные контакты, закрепленные на распределительном устройстве. Выгоднее подвижные (аккумуляторные) контакты, в случае которых контактные элементы которых расположены в одной плоскости (плоскость контакта), а ответная часть разъема имеет конгруэнтно расположенные ответные контакты, сопрягающиеся с этими контактными элементами путем надвигания параллельно плоскости контакта или посадки перпендикулярно плоскости контакта.
Если функциональные элементы представляют собой датчики гидравлических клапанов секции механизированной крепи, а передача данных используется для передачи измерительных сигналов от датчиков в блок управления секции механизированной крепи и во внешние устройства управления (пункты 4 и 8 формулы), между собой датчики соединены последовательно измерительным кабелем (электрической шиной), а с блоком управления секции механизированной крепи они соединены единственным сигнальным кабелем. В этом случае каждый датчик имеет микропроцессор, который постоянно находится в готовности выдать в ответ на запрос измерительный сигнал и который содержит переключательное устройство для дальнейшей передачи сформированного измерительного сигнала. Если микропроцессор первого по счету датчика, непосредственно соединенного с блоком управления секции механизированной крепи, путем сравнения установит, что посланное блоком управления секции механизированной крепи вызывное кодовое слово соответствует адресному кодовому слову этого датчика, хранящемуся в запоминающем устройстве датчика, сигнальный кабель посредством переключательного устройства этого датчика соединяется с измерительной линией, в результате чего измерительный сигнал передается в блок управления секции механизированной крепи. Шина на участке, ведущем к следующему датчику, прерывается.
Если вызывное кодовое слово, посланное блоком управления секции механизированной крепи и поступившее в первый по счету датчик, непосредственно связанный с блоком управления секции механизированной крепи, не соответствует адресному кодовому слову этого датчика, переключательное устройство этого датчика замыкает электрическую шину на участке, ведущем к следующему датчику, или переключательное устройство остается в этом замкнутом состоянии. Затем в этом следующем датчике осуществляется процедура запроса и сравнения, результатом которой является возможное соединение электрической шины с измерительной линией этого датчика, вследствие чего измерительный сигнал этого датчика передается в блок управления секции механизированной крепи, а электрическая шина на участке, ведущем к следующему датчику, прерывается.
Этот процесс также может осуществляться следующим образом. Переключательные устройства всех датчиков находятся на общей электрической шине и в незапитанном состоянии поддерживают соединение между датчиками постоянно замкнутым. Таким образом, вызывное кодовое слово, посланное блоком управления секции механизированной крепи, поступает во все датчики, или содержащиеся в них микропроцессоры. Микропроцессор того датчика, адресное кодовое слово которого, сохраненное в запоминающем устройстве этого датчика, соответствует посланному вызывному кодовому слову, приводит в действие переключательное устройство и соединяет измерительную линию этого датчика с кабелем передачи данных, в результате чего измерительный сигнал передается в блок управления секции механизированной крепи. Шина на участке, ведущем к следующему датчику, прерывается.
Измерительный сигнал от датчиков постоянно готов к выдаче. Для этого датчик может быть оснащен запоминающим устройством для хранения измеренных значений, из которого при передаче вызывного кода за счет срабатывания переключательного устройства из памяти вызывается измеренное значение, т.е. результат измерения (пункт 9 формулы). Вместе с тем, осуществление измерений датчиком и выдача измерительного сигнала может также осуществляться непрерывно, при этом текущее измеренное значение может считываться с датчика при передаче вызывного кода за счет срабатывания переключательного устройства (пункт 10 формулы).
Устройства управления, в том числе блоки управления секций механизированной крепи, взаимодействующие с определенным числом функциональных элементов и осуществляющие обмен данными с одним из этих функциональных элементов в зависимости от совпадения адресного кодового слова с вызывным кодовым словом, имеют то преимущество, что функциональные элементы могут быть любого типа, а устройство управления не требуется приспосабливать к функциональному элементу. С этим, однако, связан тот недостаток, что существует возможность использования функциональных элементов, работающих ненадежно.
Еще одна задача изобретения касается как охарактеризованных выше блоков управления секций механизированной крепи, так и других устройств управления этого рода. В случае подобного рода устройств управления необходимо гарантировать использование только функциональных элементов надлежащего типа, которые, соответственно, обеспечивают надежную работу. Это особенно важно для безопасности подземных эксплуатации выработок в горном деле.
Решение этой задачи предусмотрено пунктом 11 формулы изобретения.
При этом соединительные средства для передачи сигналов между блоком управления и функциональным элементом с микропроцессором, адресное кодовое слово которого идентично посылаемому блоком управления кодовому сигналу (вызывному кодовому слову), активизируются только в случае, если блоком управления дополнительно к вызывному кодовому слову и вместе с ним послан кодовый сигнал, характеризующий тип функционального элемента (кодовое слово типа функционального элемента), сохраненный в запоминающем устройстве микропроцессора каждого функционального элемента соответственно его типу.
В варианте осуществления изобретения по пункту 12 формулы предусмотрена возможность комбинирования вызывного кодового слова, адресного кодового слова и кодового слова типа функционального элемента друг с другом.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание примера осуществления изобретения, поясняемое чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - вид в разрезе лавы с секцией механизированной крепи,
на фиг.2 - схематический вид сверху врубовой машины и группы секций крепи,
на фиг.3 - схематическое изображение блок управления секции механизированной крепи с датчиками и исполнительными электромагнитами,
на фиг.4 - увеличенный фрагмент фиг.3, иллюстрирующий управление исполнительными электромагнитами,
на фиг.5 - увеличенный фрагмент фиг.3, иллюстрирующий управление датчиками,
на фиг.6 - увеличенное изображение соединения с подвижным контактом для соединения распределительного устройства с исполнительными электромагнитами.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показана одна из секций 1-18 механизированной крепи, которые в отрасли вообще и в настоящей заявке в частности также называются просто секциями крепи или секциями щитовой крепи. На фиг.2 показано множество секций 1-18 крепи. Секции механизированной крепи расположены вдоль пласта 20. Разработка пласта 20 ведется режущим инструментом 23, 24 выемочной машины 21 в направлении 22 проходки. В рассматриваемом примере осуществления изобретения выемочная машина выполнена в виде врубовой машины (очистного комбайна) 21.
Врубовая машина 21 может перемещаться в направлении 19 резания с помощью не показанного на чертеже канатного органа перемещения. Она имеет два барабанных исполнительных органа 23, 24, которые установлены на разной высоте и врезаются в угольный забой, отбивая уголь. Отбитый уголь наваливается врубовой машиной на забойный конвейер. Конвейер состоит из желоба 25 (рештачный став), в котором вдоль очистного угольного забоя перемещаются скребки. Врубовая машина 21 установлена с возможностью перемещения вдоль линии очистного угольного забоя. Желоб 25 делится на отдельные секции (рештаки), которые, хотя и соединены друг с другом, могут перемещаться относительно друг друга в направлении 22 проходки. Каждая из секций желоба соединена с соответствующей секцией 1-18 крепи силовым цилиндром 29 (гидропередвижчик), представляющим собой исполнительный орган или силовой привод. Каждая из секций крепи служит для поддержки очистного забоя. Этой цели служат другие силовые цилиндры 30, распирающие опорную плиту (основание) 26 и плиту 27 перекрытия. Плита перекрытия на своем переднем, обращенном к пласту конце, имеет так называемый поддерживающий козырек 48. Этот козырек представляет собой щиток, который может отклоняться в сторону вырабатываемого угольного забоя. Перед подъезжающей врубовой машиной 21 поддерживающий козырек 48 должен быть поднят. Для этого предусмотрен еще один силовой цилиндр, на чертеже не показанный. Эти функциональные элементы отдельной секции механизированной крепи представлены здесь лишь в качестве примера. Существуют и другие функциональные элементы; при этом речь может идти, с одной стороны, о дополнительных силовых приводах, прежде всего гидроцилиндрах (гидродомкратах), а с другой стороны, о не показанных на фиг.1 датчиках 46 (фиг.3, 5), с помощью которых, например, осуществляется измерение и контроль давления в гидравлических силовых приводах или перемещений либо положений описанных выше подвижных и переставных частей секции механизированной крепи.
Эти силовые цилиндры приводятся в действие с помощью основных клапанов 44 и вспомогательных клапанов 45 предуправления (предварительного усиления регулирующего воздействия). У каждого основного/вспомогательного клапана закреплен корпус с находящимся в нем устройством управления клапаном, а также исполнительный электромагнит 47 для перемещения золотника вспомогательного или основного управляющего клапана.
На фиг.2 врубовая машина показана в процессе движения вправо. Поэтому поддерживающий козырек секции 17 крепи должен быть убран, т.е. откинут назад. С другой стороны секция (звено) желоба 25, приданная секции 9 механизированной крепи, оказавшейся, глядя в направлении 19 резания, за врубовой машиной 21, подвигается в направлении плоскости угольного забоя. Точно так же следующие за ней секции 8, 7, 6, 5 и 4 механизированной крепи находятся в состоянии передвижки по направлению к очистному забою, т.е. к плоскости срубаемой угольной стены. На этих секциях механизированной крепи поддерживающий козырек снова поднимается. Секции 3, 2, 1 механизированной крепи придвинуты к забою до конца и будут оставаться в этом положении, пока врубовая машина снова не подойдет справа.
Управление этими движениями осуществляется частично автоматически по заложенной программе в зависимости от движений и мгновенного положения врубовой машины, а частично вручную. Для этого каждой секции 1-18 механизированной крепи придан свой блок 34 управления. Каждый блок 34 управления секции механизированной крепи связан с функциональными элементами своей секции, в частности с датчиками 46 и исполнительными электромагнитами 47 вспомогательных клапанов 45 предуправления и основных клапанов 44 управления силовыми приводами. Подробнее это рассматривается ниже со ссылкой на фиг.3, 4 и 5.
Для ввода данных, в частности ввода команд или запроса данных, может использоваться любой из блоков управления секций крепи. Вместе с тем, для ввода данных группу из нескольких блоков управления секций можно подчинить устройству 33 управления механизмами очистного забоя, либо всю совокупность блоков управления секций можно подчинить ручному пульту 37 управления или центральному устройству управления крепью (главному 50 и/или вспомогательному 51 центральным устройствам управления), соединенному с блоками управления секций. Такой вариант показан на фиг.2.
Центральное устройство управления крепью состоит из главного 50 и вспомогательного 51 центральных устройств управления. В главное 50 и/или вспомогательное 51 центральное устройство управления заложена программа автоматического управления механизированной крепью и автоматического ввода команд управления крепью (разгрузка гидравлической стойки, передвижение секции, распор секции) в зависимости от положения выемочной машины. Для этого главным устройством 50 централизованного управления и/или вспомогательным устройством 51 централизованного управления может осуществляться выполняемая по заданной программе выборка результатов измерений от отдельных датчиков (сигналов датчиков). Выдача команд и выборка сигналов датчиков (опрос датчиков) может также осуществляться с главного устройства 50 централизованного управления и/или вспомогательного устройства 51 централизованного управления или с ручного пульта 37 управления вручную.
Все блоки 34 управления секций крепи соединены между собой кабелем 58 (электрической шиной). Каждый из этих блоков управления секций крепи принимает от всех других блоков управления секций введенные или выданные команды управления крепью, данные состояния и прочие данные и передает их также всем другим блокам управления секций.
Однако в силу предварительного кодирования (с помощью кодового слова секции механизированной крепи) для выполнения требуемой функции, например, запроса результата измерения или функции крепления забоя в смысле разгрузки гидравлической стойки, передвижения секции, распора секции активизируется блок управления только одной из секций 1-18 крепи, либо блоки управления определенной группы секций крепи. Затем активизированный блок управления секции преобразует полученную команду, например запрос результатов измерений или команду приведения в действие секции механизированной крепи, в команду, подаваемую на относящиеся к этой секции функциональные элементы, датчики, управляющие клапаны или главные клапаны.
Управление блоком управления определенной секции механизированной (щитовой) крепи, автоматизированный вызов функций и процесс их отработки описаны, например, в заявке DE 19546427.3 A1.
Ручной пульт 37 управления соединен каналом радиосвязи с радиоприемниками 38, предусмотренными в каждом из блоков управления секций механизированной крепи. При этом блок управления секции механизированной крепи, расположенный ближе всех к ручному пульту управления, будет принимать наиболее сильные радиосигналы. Соответственно, этот блок управления секции механизированной крепи передает полученный сигнал по электрической шине 58, в результате чего блок управления секции механизированной крепи, к которому ручной пульт управления обратился с помощью введенного кодового слова секции, может отреагировать соответствующим образом. Для передачи радиосигналов служит, например, антенна 39 ручного пульта управления.
В блоках управления секций механизированной крепи или главном центральном устройстве 50 управления либо вспомогательном центральном устройстве 51 управления может быть заложена программа, позволяющая проводить отдельные опросы или серии опросов отдельных датчиков относительно функций, рабочих состояний и процессов выполнения функций соответствующей секцией механизированной крепи. Затем полученные данные по существу одновременно передаются по кабелям 58 в соседние блоки управления секций механизированной крепи и от одного из блоков управления секций механизированной крепи по радиоканалу на ручной пульт управления и/или в главное центральное устройство 50 управления или вспомогательное центральное устройство 51 управления и отображаются на дисплее. Таким образом, оператор может убедиться в том, что определенная секция механизированной крепи еще вполне работоспособна или уже требует технического обслуживания, замены функциональных элементов или элементов управления.
Принцип соединения и коммутации отдельного блока 34 управления секции механизированной крепи с функциональными элементами своей секции механизированной крепи, в частности с исполнительными электромагнитами 47 для ввода команд и с датчиками 46 для их опроса на предмет выдачи измеренных значений, поясняется в целом на фиг.3 и более подробно на фиг.4 и 5, соответственно. Эти средства переключения имеются в каждой секции механизированной крепи.
На этих чертежах показан один из множества блоков 34 управления секций механизированной крепи. Блок управления секции механизированной крепи связан по электрической шине 58 с другими блоками управления секций механизированной крепи и с главным центральным устройством 50 управления и вспомогательным центральным устройством 51 управления. Блок управления секции механизированной крепи имеет на входе электрической шины 58 входной элемент, в частности процессор 60 с переключателем 62, который является нормально замкнутым, в результате чего поступающие сигналы направляются от одного блока управления секции механизированной крепи к следующему. Отключение же электрической шины и последующая активизация блока управления секции механизированной крепи происходит в случае, если по шине поступит сигнал с кодовым словом секции механизированной крепи, соответствующим кодовому слову секции механизированной крепи, присвоенному блоку управления секции механизированной крепи и хранящемуся в запоминающем устройстве 61 блока управления секции механизированной крепи. В этом случае поступивший сигнал обрабатывается в вызванном блоке управления секции механизированной крепи, например для выполнения управляющих команд в смысле функции крепления забоя или запроса или передачи результатов измерений (измеренных значений).
Согласно настоящему изобретению - как показано на фиг.3-5 - для обмена данными внутри каждого блока управления секции механизированной крепи предусмотрено распределительное устройство 41, предназначенное для распределения обмена данными по функциональные элементам, датчикам и силовым приводам, или их исполнительным электромагнитам, которые среагировали или должны среагировать на обращение блока управления. При этом распределительное устройство может быть расположено либо в каждом из этих функциональных элементов, либо перед группой функциональных элементов. В любом случае в пределах одной секции механизированной крепи предусмотрен только один кабель 42 для соединения между блоком 34 управления секции механизированной крепи и одним из распределительных устройств 41 с группой функциональных элементов. Распределительное устройство или распределительные устройства расположено(-ы) близко в пространстве к соответствующим функциональным элементам. Поэтому изобретение позволяет обойтись без многократной, сложной и подверженной ошибкам прокладки кабелей между блоком управления секции механизированной крепи и функциональными элементами, несмотря на то, что в обмен данными вовлечено множество функциональных элементов.
Для клапанов 44 управления и клапанов 45 предуправления силовых приводов, а также исполнительных электромагнитов этих клапанов в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, 4, предусмотрено одно распределительное устройство 41, расположенное перед группой исполнительных электромагнитов и общее для всех исполнительных электромагнитов этой группы. Этот вариант осуществления изобретения имеет то преимущество, что исполнительные электромагниты не требуется снабжать микропроцессорами для управления электромагнитами, либо функциональность этих микропроцессоров можно свести к минимуму.
Кроме того, в представленном на фиг.3, 4 варианте осуществления изобретения полностью исключено наружное каблирование между распределительным устройством и относящимся к нему исполнительными электромагнитами.
Для этого клапаны 44 управления и клапаны 45 предуправления и исполнительные электромагниты 47 силовых приводов расположены в одной плоскости или же выстроены по прямой линии, но в любом случае скомпонованы таким образом, что они имеют электрические штепсельные контакты 53 (контакты штепсельного разъема) для подключения к распределительному устройству, которые выступают параллельно друг к другу и предпочтительно располагаются в одной плоскости или на одной прямой.
Распределительное устройство 41 выполнено в виде плоского прямолинейного бруска. На стороне, обращенной к исполнительным электромагнитам группы расположенных в стальном блоке клапанов, оно имеет штепсельные контакты 52, геометрически соответствующих ответным контактам 53 исполнительных электромагнитов. В зависимости от обстоятельств также может быть предусмотрена направляющая, обеспечивающая направленное перемещение распределительного устройства в состояние электрического и механического соединения с исполнительными электромагнитами и их штепсельными контактами. Штепсельные контакты исполнительных электромагнитов и/или штепсельные контакты распределительного устройства предпочтительно имеют небольшую боковую подвижность, исключающую ошибки в геометрическом расположении и соответствии контактов. В качестве подобных контактов штепсельного разъема подходят, в частности, так называемые батарейные контакты, которые состоят с одной стороны из пружинящего и ориентированного в направлении основного движения контактов контактного язычка, а с другой стороны - жестко закрепленной контакт-детали, штыря или аналогичной детали. При этом боковая подвижность в одном направлении определяется шириной контактных язычков, а в перпендикулярном ему направлении - упругостью контактного язычка (например, как показано на фиг.6).
Штепсельные контакты 52 в распределительном устройстве 41 связаны соответствующими внутренними кабельными соединениями 54 с расположенным в распределительном устройстве 41 контроллером 40 клапана. Контроллер 40 клапана связан кабелем 42 передачи данных с блоком 34 управления секции механизированной крепи, а через него - с другими блоками управления секций механизированной крепи, главным центральным устройством 50 управления и вспомогательным центральным устройством 51 управления.
Контроллер 40 клапана имеет микропроцессор 59 с запоминающим устройством 56. В запоминающем устройстве хранится по одному индивидуальному кодовому слову (адресное кодовое слово) на каждый из подключенных исполнительных электромагнитов. С другой стороны, в запоминающем устройстве 57 блока управления секции механизированной крепи для каждой функции крепления забоя и каждой поступающей команды заложен индивидуальный вызывной код, соответствующий типу приводимого в действие функционального элемента. В зависимости от поступившего в блок управления сигнала и его содержания путем активизации блока управления секции механизированной крепи по кабелю 42 передачи данных посылается также вызывной код того функционального элемента, который должен выполнить требуемую функцию.
Микропроцессор 59 управляет переключательными элементами 63, устанавливающими соединение силового провода, например линии 46 подачи напряжения 12 вольт с функциональными элементами, в частности исполнительными электромагнитами, и активизирует один из переключательных элементов 63 с обеспечением соединения с тем исполнительным электромагнитом, адресный код которого соответствует поступившему вызывному коду. Тогда на этот исполнительный электромагнит по внутренним кабельным соединениям 54 подается напряжение, необходимое для его срабатывания на перестановку.
Для датчиков 46 в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, 5, предусмотрено распределительное устройство 41 в каждом из датчиков.
Этот вариант имеет то преимущество, что датчикам приданы микропроцессоры, делающие датчик автаркическим, т.е. независящим от используемого в каждом конкретном случае блока управления секции механизированной крепи.
Далее, в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, 5, кабельная разводка между блоком управления секции механизированной крепи и датчиками сведена к единственному кабелю.
В каждом датчике 46 расположено одно распределительное устройство 41. Оно имеет микропроцессор 59 с запоминающим устройством 56. В запоминающем устройстве 56 хранится индивидуальное для датчика кодовое слово (адресное кодовое слово). С другой стороны, как пояснялось выше, в запоминающем устройстве 57 блока управления секции механизированной крепи для каждой поступающей команды сохранен вызывной код, индивидуальный для приводимого в действие функционального элемента, в частности датчика. В зависимости от поступившего сигнала и его содержания путем активизации блока управления секции механизированной крепи по кабелю 42 передачи данных выдается также вызывной код того датчика 46, показание которого необходимо запросить, причем вызывной код сначала передается на первый из датчиков 46 и через него по внутреннему кабельному соединению 54, состоящему только из одного кабеля, пересылается на все остальные включенные друг за другом датчики. Переключатель 63 каждого из распределительных устройства 41 является нормально замкнутым, в результате чего посланный код свободно проходит на другие датчики. Отключение же электрической шины происходит в случае, если адресный код датчика соответствует поступившему вызывному коду.
Для этого микропроцессор 59 приводит переключательный элемент 63 в действие на установление соединения с вызванным датчиком 46, адресный код которого соответствует поступившему вызывному коду. Тогда результат измерения вызванного датчика может быть передан в блок управления секции механизированной крепи, в главное или вспомогательное центральное устройство управления или на ручной пульт управления.
При этом результатом измерения может быть текущее измеренное значение (показание), снимаемое с датчика. Или же результаты измерения могут быть получены ранее и сохранены в запоминающем устройстве 55 датчика.
Если переключательные элементы 63 датчиков не являются нормально замкнутыми, сначала происходит сравнение адресного кода первого датчика 46 с поступившим вызывным кодом. И только в том случае, если адресный код не соответствует вызывному коду, поступившая команда пересылается переключательным элементом 63 по внутреннему кабельному соединению 54 на следующий датчик и его распределительное устройство, затем на следующий и так далее, пока адресный код одного из датчиков не совпадет с вызывным кодом. Только тогда переключательный элемент 63 соединит линию 42 передачи данных с соответствующим датчиком 46, а внутреннее кабельное соединение 54 с другими датчиками останется прерванным.
Вышеупомянутое преимущество, заключающееся в том, что благодаря сопряжению датчиков с соответствующими микропроцессорами датчики становятся автаркическими, т.е. независящими от используемого в каждом конкретном случае блока управления секции механизированной крепи, также может быть связано с недостатками в отношении безопасности и надежности. В этой связи выше было отмечено, что возникает задача гарантирования применения только функциональных элементов надлежащего типа, обеспечивающих безопасность функционирования, что особенно важно для безопасности подземных эксплуатации выработок в горном деле.
Этот вариант осуществления изобретения также показан на фиг.5.
При этом соединительные средства 42 для передачи сигналов между блоком управления секции механизированной крепи и тем из датчиком 46, что вызван посылкой вызывного кодового слова, активизируются только в том случае, если блоком управления секции механизированной крепи дополнительно к вызывному кодовому слову и вместе с ним послан кодовый сигнал, характеризующий тип функционального элемента (кодовое слово типа функционального элемента). Это кодовое слово типа функционального элемента сохранено, во-первых, в запоминающем устройстве 61 блока управления секции механизированной крепи и добавляется к каждой вводимой команде с адресным кодовым словом соответственно вызываемому датчику. Это кодовое слово типа функционального элемента также хранится в запоминающем устройстве 57 микропроцессора 59 каждого датчика соответственно его типу. Микропроцессор 59, имеющийся в каждом из датчиков, приводит в действие соответствующий переключательный элемент 63 на установление соединения с соответствующим датчиком 46 только при соответствии как между адресным кодом датчика и поступившим вызывным кодом, так и между кодами типа датчика. Код типа не подвержен манипуляциям, в результате чего гарантируется то, что датчики, установленные в секции механизированной крепи, обладают во время ее работы необходимыми допуском к эксплуатации и качеством.
Передача и обработка двух кодовых слов, а именно адресного кода и кода типа функционального элемента, не является строго обязательной. В другом варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено кодирование (шифрование) кодов посредством кода типа датчика: с одной стороны, посредством кода типа датчика может кодироваться (шифроваться) вызывной код в процессоре 60 блока управления секции механизированной крепи, а с другой стороны посредством кода типа датчика может кодироваться (шифроваться) адресный код в микропроцессоре 59 датчика, причем в обоих случаях для кодирования используется одинаковый алгоритм, в результате чего вызывной код посылается только в закодированной посредством кода типа датчика форме и сравнивается с адресным кодом, опять же в закодированной посредством кода типа датчика форме.
1. Блок управления секции механизированной крепи, предназначенный для осуществления указанной секцией своих функций при креплении лавы в горной выработке, характеризующийся тем, что он
для электрической передачи данных связан, с одной стороны, с внешними блоками управления секций механизированной крепи, прежде всего с блоками управления других секций лавы, а также с центральным устройством управления, а с другой стороны, внутренними соединительными средствами с функциональными элементами секции механизированной крепи, и
содержит микропроцессор с запоминающим устройством для хранения присвоенного ему кодового сигнала (кодовое слово секции), причем передача данных блоком управления секции механизированной крепи функциональным элементам своей секции по внутренним соединительным средствам разрешается только в случае приведения в действие этого блока управления секции механизированной крепи посредством присвоенного ему кодового слова секции,
отличающийся тем, что
каждому из функциональных элементов секции механизированной крепи присвоен действующий только для этого функционального элемента кодовый сигнал (адресное кодовое слово),
во внутренние соединительные средства включено распределительное устройство, включенное между блоком управления секции механизированной крепи и функциональными элементами и расположенное пространственно вблизи них,
распределительное устройство содержит микропроцессор с запоминающим устройством, а также переключательные устройства для переключения внутренних соединительных средств,
в запоминающем устройстве распределительного устройства сохранены адресные кодовые слова функциональных элементов, подчиненных блоку управления секцией механизированной крепи,
переключательные устройства приводятся в действие микропроцессором при приеме от блока управления секции механизированной крепи кодового сигнала (вызывное кодовое слово) таким образом, чтобы активизировать соединительные средства для передачи сигналов между блоком управления секции механизированной крепи и тем функциональным элементом, адресное кодовое слово которого идентично вызывному кодовому слову.
2. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что соединительные средства для передачи данных между блоком управления секции механизированной крепи и распределительным устройством включают в себя только один кабель.
3. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что соединительные средства для передачи данных между распределительным устройством и функциональными элементами включают в себя по одной линии, ведущей от распределительного устройства к соответствующему функциональному элементу.
4. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что распределительное устройство расположено в каждом из функциональных элементов, или на нем, или вблизи него, причем соединительные средства для передачи данных между блоком управления секции механизированной крепи и первым из функциональных элементов включают в себя только один кабель, а между собой функциональные элементы связаны общей шиной и управляются переключательными устройствами, расположенными в каждом из функциональных элементов.
5. Блок управления по пп.2 и 3, отличающийся тем, что функциональные элементы представляют собой исполнительные электромагниты гидравлических клапанов секции механизированной крепи, а передача данных используется для передачи управляющих команд на эти исполнительные электромагниты.
6. Блок управления по п.5, отличающийся тем, что:
гидравлические клапаны собраны в клапанном блоке,
распределительное устройство установлено вблизи клапанного блока,
распределительное устройство связано с блоком управления секции механизированной крепи управляющим кабелем (сигнальная линия 42) по меньшей мере с двумя жилами для передачи управляющих команд, а также силовым проводом (46),
распределительное устройство содержит микропроцессор с запоминающим устройством, а также управляемое им переключательное устройство с переключательными элементами (63),
каждый из исполнительных электромагнитов связан с распределительным устройством одним силовым проводом (46),
переключательные элементы выполнены с возможностью управления коммутацией силового провода (46) с внутренним кабельным соединением (54) каждого из исполнительных электромагнитов,
в запоминающем устройстве сохранены адресные коды подключенных исполнительных электромагнитов,
причем управление работой переключательного устройства осуществляется вводимой в него вместе с вызывным кодовым словом управляющей командой таким образом, чтобы один из переключательных элементов (63) обеспечивал подачу питания через внутреннее кабельное соединение (54) на тот исполнительный электромагнит, адресный код которого соответствует поступившему вызывному коду.
7. Блок управления по п.6, отличающийся тем, что:
гидравлические клапаны объединены в клапанном блоке,
электрические вводы гидравлических клапанов выполнены в виде контактов штепсельного разъема, расположенных рядом друг с другом в заданном геометрическом порядке,
распределительное устройство выполнено в виде бруска и имеет контакты, геометрически соответствующие контактам исполнительных электромагнитов, и
распределительное устройство механически и электрически соединено с исполнительными электромагнитами посредством контактов штепсельного разъема без промежуточного включения наружных кабельных соединений, причем внутренние кабельные соединения расположены исключительно внутри распределительного устройства.
8. Блок управления по п.4, отличающийся тем, что функциональные элементы представляют собой датчики.
9. Блок управления по п.4, отличающийся тем, что датчики имеют запоминающие устройства (55) с возможностью сохранения в них измерительных сигналов и вызова из памяти результатов измерений путем соединения запоминающего устройства с распределительным устройством.
10. Блок управления по п.5, отличающийся тем, что предусмотрена возможность считывания с датчика измерительных сигналов в той форме, в которой они выдаются, путем соединения датчика с его распределительным устройством.
11. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что соединительные средства для передачи сигналов между блоком управления секции механизированной крепи и функциональным элементом активизируются только в случае, если блоком управления секции механизированной крепи дополнительно к вызывному кодовому слову и вместе с ним послан кодовый сигнал, характеризующий тип функционального элемента (кодовое слово типа функционального элемента), сохраненный в запоминающем устройстве микропроцессора каждого функционального элемента соответственно его типу.
12. Блок управления по п.11, отличающийся тем, что кодовое слово типа функционального элемента служит для кодирования вызывного кодового слова и адресного кодового слова по заданному правилу таким образом, чтобы обеспечить возможность выполняемого в микропроцессорах сравнения вызывного кодового слова и адресного кодового слова, находящихся в закодированной посредством кодового слова типа функционального элемента форме.
