一种煤矿井下综采工作面生产设备自动停机控制方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于煤矿井下综采工作面生产设备自动停机控制方法，该方法设计了综采工作面生产设备停机机制和闭锁保护机制，在正常停机过程中，根据实时采集到的运输设备的电流来判断运输设备的载荷量，按照“顺煤流顺序停机”的停机原则，前一设备的载荷量为空载后，立即对该设备进行停机，再进入对下一设备载荷量判断阶段；在生产设备突然出现故障后，能够及时启动相应的闭锁保护机制，按照“故障设备逆煤流方向的设备全部急停，故障设备顺煤流方向的设备顺序停机”的保护原则对生产设备进行停机。本方法解决了传统综采工作面生产设备停机中停机间隔时间不当，生产设备带载停机或长时间空载运行的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种综采工作面生产设备自动化控制方法，尤其是一种煤矿井下综采工作面生产设备自动停机的控制方法。技术背景我国是一个煤炭生产大国，在煤炭行业的高速发展期，我国煤炭开采一直走高危、无序的发展之路，这直接导致了煤炭资源的生产浪费、生产设备的落后和工作人员劳动强度大等问题。目前，我国矿井正按照高产、高效的建设要求进行建设，引进了具有自动化功能的生产设备，在一定程度上提升了生产效率，减少了工作人员的劳动强度。但是，工作面的自动化除了设备自动化外，还要求系统自动化，即协同各设备按照生产工艺自动有序地进行工作。在智慧化矿山的发展趋势下，迫切需要解决煤矿井下综采工作面生产自动化这一问题，即实现综采工作面少人化、无人化的自动化生产。而这也是真正意义上提高生产效率、降低工作人员劳动强度的有效方法。而煤矿井下生产设备远程一键启停是实现煤矿井下综采工作面自动化生产的最为基本的一项功能。煤矿井下综采装备主要包括采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、泵站、顺槽胶带输送机。在煤从煤壁落下到运送出工作面的整个过程中，煤依次经由采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机和胶带输送机，形成煤流。在综采作业过程中，煤流是固定的，为了保证在作业开始时，生产设备能够快速安全的一次起动，生产设备要尽可能的空载起动。因此，在生产设备停止过程或者设备故障停机过程中要避免堆煤现存的发生。在起动的过程中，生产设备必须按照胶带输送机、破碎机、转载机、刮板输送机和采煤机的顺序依次起动，即逆煤流起动；在停止的过程中，生产设备必须按照采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机和皮带的顺序依次停止；在出现故障时，生产设备必须按照在故障设备顺煤流方向的设备正常停机，在故障设备逆煤流方向的设备全部急停。目前，生产设备的一键启停控制普遍采用设定固定时间间隔的方法来完成的，即自动启动过程是生产设备按照“逆煤流启动”的原则，前一设备启动后，后一设备进入启动预警，当启动预警时间完成后，该设备自动启动；自动停机过程是生产设备按照“顺煤流停止”的原则，前一设备停机后，后一设备进入停机倒计时阶段，当倒计时时间完成，该设备自动停机。但这种对生产设备一键启停控制方法尤其是在停机过程中存在以下弊端：（1）如果设定间隔时间过长，可以保证运输设备的煤完全运出，但是当运输设备上的煤已经完全运完后，运输设备仍继续空载运行，导致能耗较大；（2）如果设定间隔时间过短，可以有效的避免运输设备空载运行，但是会产生运输设备上的煤还未运完而停机，导致运输设备带载停机，这样不利于运输设备再次启动。本专利技术“一种煤矿井下综采工作面生产设备自动停机控制方法”就是为解决上述弊端而提出的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于煤矿井下综采工作面生产设备自动停机的控制方法，以解决目前生产设备一键停机控制中以时间间隔作为停机标准，而导致的延时停机或提前停机问题，进一步提高生产设备的停机及时性。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：提供一种煤矿井下综采工作面生产设备自动停机的控制方法，具有自动停机、闭锁保护和时间保护三种功能；所述方法是利用现有的煤矿井下综采工作面生产自动化控制平台来采集现场数据，再利用本专利技术所述方法进行数据处理，以实现正常生产过程中对综采工作面生产设备自动停机，故障突发时对综采工作面生产设备进行闭锁保护，以及在停机过程提供时间保护，以提高自动停机方法的可靠性。所述的煤矿井下综采工作面生产自动化控制平台，包括位于顺槽的高速嵌入式电脑UNO-3072A和安装在各生产设备控制系统（采煤机系统、胶带输送系统、三机运输系统）中的高速数据采集卡PCI-1716，二者通过Modbus TCP/IP通讯协议和以太网（Ethernet）连接在一起构成了生产设备的控制系统。所述高速数据采集卡PCI-1716用于采集刮板运输机、转载机、胶带输送机的电流值，检测采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机和胶带输送机的运行状态；所述高速嵌入式电脑UNO-3072A用于向各生产设备控制系统发送询问命令，接受各生产设备控制系统发送的数据，并对数据进行分析和处理，得到对各设备的启停控制命令。所述自动停机控制方法，是高速嵌入式电脑UNO-3072A通过Modbus TCP/IP通讯协议向生产设备控制系统发送巡检命令；高速数据采集卡PCI-1716采集刮板运输机、转载机及胶带运输机的电流值及运行状态，并通过Modbus TCP/IP通讯协议发送给高速嵌入式电脑UNO-3072A；高速嵌入式电脑UNO-3072A对所接收的信息进行分析处理，将当前设备的实时电流值与空载电流值进行对比，若当前设备的实时电流值达到了空载电流值之后，则判断出该设备上的煤全部运出，对该设备进行停机，否则待机等待；所述生产设备的停机顺序为采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机及胶带运输机；待上一设备停机后，同时启动时间保护计时，若设定时间范围内系统仍无法判断运输设备达到空载，则说明出现故障，系统立刻对设备进行停机；所述自动停机控制方法包括远程自动停机与停机闭锁保护两种情况。在正常的生产作业过程中，远程自动化停机及时间保护具体控制过程如下：（1）在煤矿井下综采工作面生产自动化控制系统平台上按下“一键停止”按钮；（2）高速嵌入式电脑UNO-3072A通过Modbus TCP/IP通讯协议向各生产设备控制系统发送运行状态巡检命令；（3）各生产设备控制系统接收到巡检命令后，将各自运行状态及运输设备的电流值通过Modbus TCP/IP通讯协议发送给所述的高速嵌入式电脑UNO-3072A；（4）高速嵌入式电脑UNO-3072A首先判断采煤机的运行状态，若采煤机正在运行当中，高速嵌入式电脑UNO-3072A向采煤机控制系统发送采煤机停机命令，并开始对刮板输送机的电流值进行检测，同时触发刮板输送机停机时间保护机制；若采煤机已处于停机状态，则高速嵌入式电脑UNO-3072A直接开始对刮板输送机的电流值进行检测，同时触发刮板输送机停机时间保护机制；（5）高速嵌入式电脑UNO-3072A在刮板输送机停机时间保护规定时间范围内检测到的刮板输送机的电流值小于空载电流值之后，向运输三机监测系统发送刮板输送机停机命令，并开始对转载机的电流值进行检测，同时触发转载机停机时间保护机制；高速嵌入式电脑UNO-3072A在刮板输送机停机时间保护规定时间范围内未检测到的刮板输送机的电流值小于空载电流值，直接向运输三机监测系统发送刮板输送机停机命令，并开始对转载机的电流值进行监测，同时触发转载机停机时间保护机制；（6）高速嵌入式电脑UNO-3072A在刮板输送机停机时间保护规定时间范围内检测到的转载机的电流值小于空载电流值之后，向运输三机系统发送转载机和破碎机停机命令，并开始对胶带输送机的电流值进行检测，同时触发胶带输送机停机时间保护机制；高速嵌入式电脑UNO-3072A在刮板输送机停机时间保护规定时间范围内未检测到的转载机的电流值小于空载电流值，直接向运输三机系统发送转载机和破碎机停机命令，并开始对胶带输送机的电流值进行检测，同时触发胶带输送机停机时间保护机制（7）高速嵌入式电脑UNO-3072A在胶带运输机停机时间保护规定的时间范围内检测到的胶带输送机的电流值小于空载电流值之后，向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿井下综采工作面生产设备自动停机控制方法，是利用现有的煤矿井下综采工作面生产自动化控制平台来采集现场数据，再进行数据处理，对综采工作面生产设备自动停机；其特征在于：所述自动化控制平台包括位于顺槽的高速嵌入式电脑UNO‑3072A和安装在生产设备控制系统中的高速数据采集卡PCI‑1716，二者通过Modbus TCP/IP通讯协议和以太网连接在一起构成生产设备的控制系统，并增加时间保护机制；所述自动停机控制方法，是高速嵌入式电脑UNO‑3072A通过Modbus TCP/IP通讯协议向生产设备控制系统发送巡检命令；高速数据采集卡PCI‑1716采集刮板运输机、转载机及胶带运输机的电流值及运行状态，并通过Modbus TCP/IP通讯协议发送给高速嵌入式电脑UNO‑3072A；高速嵌入式电脑UNO‑3072A对所接收的信息进行分析处理，将当前设备的实时电流值与空载电流值进行对比，若当前设备的实时电流值达到了空载电流值之后，则判断出该设备上的煤全部运出，对该设备进行停机，否则待机等待；所述生产设备的停机顺序为采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机及胶带运输机；待上一设备停机后，同时启动时间保护计时，若设定时间范围内系统仍无法判断运输设备达到空载，则说明出现故障，系统立刻对设备进行停机；所述自动停机控制方法包括远程自动停机与停机闭锁保护两种情况。...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下综采工作面生产设备自动停机控制方法，是利用现有的煤矿井下综采工作面生产自动化控制平台来采集现场数据，再进行数据处理，对综采工作面生产设备自动停机；其特征在于：所述自动化控制平台包括位于顺槽的高速嵌入式电脑UNO-3072A和安装在生产设备控制系统中的高速数据采集卡PCI-1716，二者通过Modbus TCP/IP通讯协议和以太网连接在一起构成生产设备的控制系统，并增加时间保护机制；所述自动停机控制方法，是高速嵌入式电脑UNO-3072A通过Modbus TCP/IP通讯协议向生产设备控制系统发送巡检命令；高速数据采集卡PCI-1716采集刮板运输机、转载机及胶带运输机的电流值及运行状态，并通过Modbus TCP/IP通讯协议发送给高速嵌入式电脑UNO-3072A；高速嵌入式电脑UNO-3072A对所接收的信息进行分析处理，将当前设备的实时电流值与空载电流值进行对比，若当前设备的实时电流值达到了空载电流值之后，则判断出该设备上的煤全部运出，对该设备进行停机，否则待机等待；所述生产设备的停机顺序为采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机及胶带运输机；待上一设备停机后，同时启动时间保护计时，若设定时间范围内系统仍无法判断运输设备达到空载，则说明出现故障，系统立刻对设备进行停机；所述自动停机控制方法包括远程自动停机与停机闭锁保护两种情况。2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下综采工作面生产设备自动停机控制方法，其特征在于：所述安装高速采集卡的生产设备采煤机系统、胶带输送系统及三机运输系统。3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下综采工作面生产设备自动停机控制方法，其特征在于：所述高速数据采集卡PCI-1716采集刮板运输机、转载机及胶带运输机的电流值，检测采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机及胶带运输机的运行状态。4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下综采工作面生产设备自动停机控制方法，其特征在于：所述远程自动停机控制方法具体操作如下：（1）在煤矿井下综采工作面生产自动化控制系统平台上按下“一键停止”按钮；（2）高速嵌入式电脑UNO-3072A通过Modbus TCP/IP通讯协议向各生产设备控制系统发送运行状态巡检命令；（3）各生产设备控制系统接收到巡检命令后，将各自运行状态及运输设备的电流值通过Modbus TCP/IP通讯协议发送给所述的高速嵌入式电脑UNO-3072A；...

【专利技术属性】
技术研发人员：田慕琴，许春雨，郭俊，宋建成，吝伶艳，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14