本安型支架控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种本安型支架控制器，该支架控制器的电路部分包括主控单元、传感器输入单元、阀驱动输出单元和通信单元，每个单元由总的供电线路供电，每个单元均采用二级管隔离方式供电，且采用一级隔离结构；每个传感器接口的供电线设置有独立的供电控制部件，每个阀驱动功能口末端设置有独立的阀供电控制部件，每个接口均采用相同的４芯引脚接头方式。本发明专利技术本安型支架控制器的每一单元等效为电阻和电抗的组合，其电抗参量满足本安要求，供电电路上的电抗参量也满足本安要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿井下综采工作面液压支架电控系统中的支架控制器，特别是一种 本安型支架控制器。
技术介绍
在矿山、化工、冶金、石油等危险领域中，为了确保工作人员的生命安全和设备的 安全，要求有防爆措施。对于自动化仪表、控制装置等，最常用的防爆形式有本安型、隔爆型 和增安型。煤矿综采工作面液压支架电控系统是由多个支架控制器组成的一个控制网络，各 支架控制器间要完成相互控制，因此需要各支架控制器能够保证足够的本安要求。本安技 术是通过限制电火花和热效应这两个可能的引爆源来实现防爆的，实际上是一种低功率设 计技术，其原理是从限制能量入手，采用电流截止式方式，可靠地将电路中的电压和电流限 制在一个允许的范围内，将能量限制在安全范围内，以保证在正常工作、发生短接或元器件 损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不至于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸。 因此，设计一种能够满足液压支架电控系统本安要求的支架控制器是一个亟待解决的技术 问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种本安型支架控制器，该支架控制器的电路部分包 括主控单元、传感器输入单元、阀驱动输出单元和通信单元，每个单元由总的供电线路供 电；每个单元均采用二级管隔离方式供电，且采用一级隔离结构。所述传感器输入单元中每个传感器接口的供电线设置有独立的供电控制部件，该 部件包括可调功率电阻和用于检测电阻负载流通情况的电流检测元件。所述阀驱动输出单元中阀驱动接口的每个阀驱动功能口末端设置有独立的阀供 电控制部件，该部件包括开关元件、合成控制和采用电压检测方式检测所接负载线圈状态 的延时控制。主控单元、传感器输入单元、阀驱动输出单元和通信单元中每个接口均采用相同 的4芯引脚接头方式。由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果有1、本安型支架控制器的电路部分包括四个单元，每一单元等效为电阻和电抗的组 合，其电抗参量满足本安要求，因为二级管的阻隔作用，各单元的电抗储能作用不相互影 响，也不反应到总的供电线路上，供电电路上的电抗参量也满足本安要求。2、更进一步，每个传感器接口的供电线设置有独立的供电控制部件，电流检测元 件检测电阻负载的通流情况，当发生过流时，它控制可调功率电阻由低阻态进入高阻态，从 而限制电流的输出。3、更进一步，阀驱动接口的每个阀驱动功能口末端设置有独立的阀供电控制部3件，可减小它的控制电流；采用电压检测方式检测负载线圈的状态，具有快速检测功能，且 在开关件的通流达到最大值之前就能检测出负载线圈的状态。4、更进一步，每个单元中的每个接口均采用相同的4芯引脚接头方式，使支架控 制器与配接设备之间的电缆可以互换。附图说明图1为电控系统的各电子设备的组网图。图2为本安型支架控制器的供电处理图。图3为传感器供电控制图。图4为传感器的供电控制电路图。图5为阀驱动接口的阀供电控制二元结构图。图6为独立的阀供电控制结构图。图7为感抗元件的电参量波形图。图8为独立的阀供电控制部件状态图。图9为独立的阀供电控制部件电路图。表1为负载线圈的状态图。图中标记1为主控单元，2为传感器输入单元，3为阀驱动输出单元，4为通信单 元，5为总的供电线路，6为总的阀供电控制部件，7……20为独立的阀供电控制部件，21为 扩展通信接口，22为开关元件，23为合成控制，24为延时控制，25为供电，26为控制信号，27 为负载状态，28为总开关，29为可调功率电阻，30为电流检测元件。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作详细描述实施例一如图1所示，支架控制器中的总供电线路对外直接连接到隔爆兼本安电源和其它 支架控制器。本安型支架控制器的本安设计包括供电设计、传感器输入端口的设计、阀门驱动 输出端口的设计。本安型支架控制器有14个接口，包括2个电源通信接口、7个阀驱动接 口、4个传感器接口、1个扩展通信接口。为了电缆的加工一致性，这14个接口采用相同的 4芯引脚接头方式。供电设计部分如图2所示，本安型支架控制器的电路部分包括主控单元1、传感器输入单元2、阀 驱动输出单元3和通信单元4，每一单元的供电采用二级管隔离方式由总的供电线路5供 电，且采用一级隔离结构。如图3所示，每一单元等效为电阻和电抗的组合，其电抗参量满 足本安要求。因为二级管的阻隔作用，各部份的电抗储能作用不相互影响，也不反应到总的 供电线路上，供电电路上的电抗参量也满足本安要求。比如，当供电线路5短路时，各单元上的电抗元件中的储能不通过供电线路放电。 当某一单元短路时，除了本单元的电抗元件中的储能放电外，其它各单元中的电抗菌素元 件中的储能不通过它放电。如此，可减少放电能量，把放电储能控制在本安要求范围内。4 传感器输入端口的设计部分支架控制器有4个传感器接口，可以外接4路传感器。每路传感器输入端口采用 4芯引脚，两引脚用作传感器的供电线，两引脚作为信号差分输入线。对于信号差分输入线，在传感器一方增加其信号的输出内阻，在支架控制一方增 加接收电路的输入内阻，并且并接一个限幅二极管。对于供电线，如图3所示，4个传感器接口的供电线除共用一个总开关28外，每一 个传感器接口的供电线还有独自的供电控制部件，它由可调功率电阻29和电流检测元件 30组成。总开关28由程序控制接通与断开，它控制所有的传感器接口的供电。电流检测元 件30检测电阻负载的通流情况，当发生过流时，它控制可调功率电阻29由低阻态进入高阻 态，从而限制电流的输出。如图4所示，在传感器的供电控制的电路图中，“电阻负载”就代表外接的传感器。 Q20是四路传感器的供电总开关，它受信号“SENS-VC”控制，Q15为每个传感器独有的供电开关。在上电初始，因外接“电阻负载”的作用，图中“V0UT”线为低电平，使Q16关闭，从 而使Q15断开，电源“VIN(12V)，，经功率电阻R56给电阻负载供电，故限制了传感器的初始 上电冲击电流。若“电阻负载”处于短路状态，则Q16不能导通，因而，电路经功率电阻R56限流， 调整R56的阻值把短路电流限制在安全的范围内。在“电阻负载”正常时，“V0UT”线上电压因充电而缓慢上升，使Q16导通，Q15接 通，电源“VIN(12V) ”经开关Q15给传感器供电。阀驱动输出接口的设计部分如图5所示，本安支架控制器有7个阀驱动接口，每个接口有两路阀驱动功能，共 有14个阀驱动功能，对于多于14个阀驱动功能的电控系统，可通过扩展通信接口 21外接 扩展驱动器，扩大阀驱动功能。所有的阀驱动接口除了共用一个总的阀供电控制部件6外， 每一个阀驱动功能口还配接一个独立的阀供电控制部件7至20。总的阀供电控制部件6由 外接的“急停开关”、“闭锁开关”和内部的“自恢复保险元件”串联而成。如图6所示，独立的阀供电控制部件设置在单个阀驱动功能口的末端，它由开关 元件22、合成控制23和延时控制24组成。控制信号26 —方面通过合成控制23去控制开 关22接通，另一方面，它启动延时控制24的延时功能，使延时控制24延时一段时间后起作 用。延时期后，延时控制24把检测到的负载状态27传递给合成控制23，从而去控制开关 22。当无控制信号26时，开关元件22处于断开状态，供电25不能给负载供给电源，阀 线圈无电不能动作。当负载线圈短路时，延时控制24检测出此故本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种本安型支架控制器，其特征在于，该支架控制器的电路部分包括主控单元（１）、传感器输入单元（２）、阀驱动输出单元（３）和通信单元（４），每个单元由总的供电线路（５）供电；每个单元均采用二级管隔离方式供电，且采用一级隔离结构。

【技术特征摘要】
1.一种本安型支架控制器，其特征在于，该支架控制器的电路部分包括主控单元(1)、 传感器输入单元(2)、阀驱动输出单元(3)和通信单元(4)，每个单元由总的供电线路(5) 供电；每个单元均采用二级管隔离方式供电，且采用一级隔离结构。2.根据权利要求1所述的本安型支架控制器，其特征在于，所述传感器输入单元(2)中 每个传感器接口的供电线设置有独立的供电控制部件，该部件包括可调功率电阻(29)和 用于检测电阻负载流通情况的电流检测元件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志生，陈志勇，刘庆华，张波，陈建先，
申请(专利权)人：四川神坤装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]