一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验系统技术方案

一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验系统，包括数据采集系统、电脑人机交互界面、机载控制器和运动执行机构，机载控制器分别通过数据线与数据采集系统和运动执行机构连接，电脑人机交互界面通过编程电缆与机载控制器连接；本实用新型专利技术一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验方法能够在实验室条件下对多信息融合的采煤机的智能控制方法进行验证，并且能够实现虚实结合，避免了理论的空洞，达到了理论和实际的有机结合，具有重要的实际意义。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于采煤机智能控制领域，具体涉及一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验系统。
技术介绍
为了调整优化产业组织结构，增强产业国际竞争力，推进我国智能制造装备产业的发展，我国提出智能装备“十二五” “十三五”的发展规划。采煤机作为煤矿开采的核心设备，其自动化程度严重制约着矿井生产效益。如何全面、快速、准确地获取采煤机的运行信息，并通过信息融合处理实现对运行姿态实时、精确地智能控制是实现整个工作面自动化的关键。目前，国内外已经有许多对采煤机智能控制的理论方法，但是均是停留在理论表面没有实验进行支撑。
技术实现思路
本技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能够对多信息融合的采煤机的智能控制方法进行验证，在有限的实验室条件下完成对采煤机智能控制的研究的一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验系统。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验系统，包括数据采集系统、电脑人机交互界面、机载控制器和运动执行机构，机载控制器分别通过数据线与数据采集系统和运动执行机构连接，电脑人机交互界面通过编程电缆与机载控制器连接。机载控制器包括PLC中央处理器、通信模块、存储器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块；通信模块通过编程电缆与电脑人机交互界面连接。运动执行机构包括变频器、截割电机、牵引电机和电动缸；变频器分别通过电缆线与截割电机、牵引电机连接，截割电机和牵引电机上均设有温度传感器、电流传感器和电压传感器；模拟量输出模块通过数据线与变频器连接，数字量输出模块通过数据线与电动缸连接；数据采集系统包括模拟量采集模块和开关量采集模块，模拟量采集模块通过数据线与模拟量输入模块连接，开关量采集模块通过数据线与数字量输入模块连接；模拟量采集模块包括速度传感器、加速度传感器、动态扭矩传感器、机身倾角传感器、摇臂摆角传感器、电压传感器、电流传感器和温度传感器；开关量采集模块包括无线信号接收模块、控制柜按钮和接近开关；速度传感器用于实时监测机身运动的速度，加速度传感器用于实时监测机身运动的加速度；动态扭矩传感器用来测量采煤机滚筒的中心轴在运动过程中的扭矩值。采用上述技术方案，本技术具有以下有益效果：一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验方法，该实验方法能够在6米长2米宽的空间内完成，设计的采煤机模型放置在长5米的导轨上，采煤机的摇臂、机身上布置温度、电流、电压、速度、加速度、动态扭矩、倾角等传感器和相应的开关，用来采集采煤机模型工作过程中的各种模拟量和开关量信号，采集到的信号经过滤波、放大、A/D转换消除干扰信号后转换成数字量信号，再通过S7-300PLC编程电缆与人机交互界面进行连接，实时地显示采煤机运行过程中的相应信息。一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验方法，采煤机在实际工作过程中截割对象的变化引起一些参数的变化，如电流、电压、温度、速度、加速度、扭矩等，多信息融合的方法能够根据这些参数的变化来判断采煤机的工作状态，通过相应的判断执行实现采煤机滚筒调高的变化、牵引速度和截割速度、摇臂摆角等的变化达到对采煤机的智能控制。本技术能够同时在软件中建立的采煤机虚拟样机，实现联合仿真控制进行验证，在后期实验中可以利用虚拟样机代替实际样机，完成更多种类似采煤机或其他类似机构的实验测试。与现有技术相比，本技术一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验方法能够在实验室条件下对多信息融合的采煤机的智能控制方法进行验证，并且能够实现虚实结合，避免了理论的空洞，达到了理论和实际的有机结合，具有重要的实际意义。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术的工作流程图。具体实施方式如图1和图2所示，本技术的一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验系统，包括数据采集系统、电脑人机交互界面、机载控制器1和运动执行机构2，机载控制器1分别通过数据线与数据采集系统和运动执行机构2连接，电脑人机交互界面通过编程电缆与机载控制器1连接。机载控制器1包括PLC中央处理器、通信模块、存储器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块；通信模块通过编程电缆与电脑人机交互界面连接；运动执行机构2包括变频器、截割电机、牵引电机和电动缸；变频器分别通过电缆线与截割电机、牵引电机连接，截割电机和牵引电机上均设有温度传感器、电流传感器和电压传感器；模拟量输出模块通过数据线与变频器连接，数字量输出模块通过数据线与电动缸连接；数据采集系统包括模拟量采集模块3和开关量采集模块4，模拟量采集模块3通过数据线与模拟量输入模块连接，开关量采集模块4通过数据线与数字量输入模块连接；模拟量采集模块3包括速度传感器、加速度传感器、动态扭矩传感器、机身倾角传感器、摇臂摆角传感器、电压传感器、电流传感器和温度传感器；开关量采集模块4包括无线信号接收模块、控制柜按钮和接近开关；速度传感器用于实时监测机身运动的速度，加速度传感器用于实时监测机身运动的加速度；动态扭矩传感器用来测量采煤机滚筒的中心轴在运动过程中的扭矩值。采煤机模型包括水平设置的机身、导轨和导向滑靴，导向滑靴设有两个，机身固定在两个导向滑靴上，机身滑动连接在导轨上机身左右两侧均设有一组滚筒截割机构，两组滚筒截割机构左右对称设置；位于右侧的滚筒截割机构包括截割电机、电动缸、摇臂和滚筒，截割电机内置固定在摇臂内部，截割电机的主轴上固定有主动链轮，摇臂上设有摇臂摆角传感器，摇臂的左端部铰接在机身上，电动缸的缸体端部铰接在机身上，电动缸的活塞杆铰接在摇臂的左端底部；滚筒转动连接在摇臂的右端部，滚筒的主轴上设有从动链轮和动态扭矩传感器，主动链轮通过链条与从动链轮传动连接；本装置在6米长2米宽的实验室空间内进行操作，首先连通采煤机模型的电源，采煤机模型运行，通过采煤机模型上的速度传感器、加速度传感器、动态扭矩传感器、机身倾角传感器、摇臂摆角传感器以及截割电机和牵引电机上的温度传感器、电流传感器和电压传感器采集相应的模拟信号，这些模拟信号经过模拟量输入模块的A/D转换后成为为数字信号，PLC中央处理器接收到这些数字信号后一方面传递给通信模块，通信模块通过编程电缆传输给电脑人机交互界面，在电脑人机交互界面上适时地显示传感器采集信号的变化；另一方面，这些模拟信号经过PLC中央处理器的处理，PLC中央处理器接着将这些处理后的数字信号传输给模拟量输出模块，模拟量输出模将处理后的数字信号重新转换为模拟信号，并将这些模拟信号传输给变频器，变频器根据这些模拟信号调整截割电机、牵引电机的下一步动作；另外，无线信号接收模块、控制柜开关以及接近开关采集到数字信号后将这些数字信号传输给数字量输入模块，数字量输入模块对这些数字信号进行处理并将处理后的数字信号传输给PLC中央处理器，PLC中央处理器接收到采集的数字信号后加以分析，接着将分析后的信号传输给数字量输出模块，数字量输出模块通过接收到的信号指令控制电动缸的动作。这些传感器信号经过相互融合共同控制采煤机的运行，记录下采煤机模型正常运行时各信号的波动范围，通过预先设定各信号的阈值，当采煤机的截割状态发生变化的时候，信号发生突变，超过阈值的时候，就会驱动采煤机的执行机构，使采煤机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验系统，其特征在于：包括数据采集系统、电脑人机交互界面、机载控制器和运动执行机构，机载控制器分别通过数据线与数据采集系统和运动执行机构连接，电脑人机交互界面通过编程电缆与机载控制器连接，电脑人机交互界面用于实时地显示传感器采集信号的变化；机载控制器包括PLC中央处理器、通信模块、存储器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块；通信模块通过编程电缆与电脑人机交互界面连接；运动执行机构包括变频器、截割电机、牵引电机和电动缸；变频器分别通过电缆线与截割电机、牵引电机连接，截割电机和牵引电机上均设有温度传感器、电流传感器和电压传感器；模拟量输出模块通过数据线与变频器连接，数字量输出模块通过数据线与电动缸连接；数据采集系统包括模拟量采集模块和开关量采集模块，模拟量采集模块通过数据线与模拟量输入模块连接，开关量采集模块通过数据线与数字量输入模块连接；模拟量采集模块包括速度传感器、加速度传感器、动态扭矩传感器、机身倾角传感器、摇臂摆角传感器、电压传感器、电流传感器和温度传感器；开关量采集模块包括无线信号接收模块、控制柜按钮和接近开关；速度传感器用于实时监测机身运动的速度，加速度传感器用于实时监测机身运动的加速度；动态扭矩传感器用来测量采煤机滚筒的中心轴在运动过程中的扭矩值。...

【技术特征摘要】
1.一种实现多信息融合的采煤机智能控制的实验系统，其特征在于：包括数据采集系统、电脑人机交互界面、机载控制器和运动执行机构，机载控制器分别通过数据线与数据采集系统和运动执行机构连接，电脑人机交互界面通过编程电缆与机载控制器连接，电脑人机交互界面用于实时地显示传感器采集信号的变化；机载控制器包括PLC中央处理器、通信模块、存储器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块；通信模块通过编程电缆与电脑人机交互界面连接；运动执行机构包括变频器、截割电机、牵引电机和电动缸；变频器分别通过电缆线与截割电机、牵引电机连接，截割电机和牵引电机上均设有温度传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫艳燕，孔秀平，刘俊利，赵豪杰，霍佳伟，王立锋，王翔宇，徐建，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南;41