前言：自移机尾 控制系统
一、概述 目前，对于自移机尾的操作均通过人工自行手动完成的，工人按照操作规程，结合工作经验，手动调节液压油路上的换向阀，控制相应油缸，来完成机尾的推移、调偏和调高等动作。这样人工手动控制固然会带来诸多缺点：1、手动操作并没有实现机尾的“自移”功能。实际上仍然依靠手动。2、操作工人往往由于对规定不了解或是工作经验不足等原因，调节皮带跑偏时调节不到位，加上皮带运行速度很快，最快会达到，导致皮带跑偏速度也很快，若调节不及时将导致皮带边缘磨损严重。3、当皮带跑偏较频繁时，手动调偏工作量增加，加重了工人的劳动强度。4、自移机尾部分在通讯方面仍没实现自动化。诸如此类的由于手动操作带来的缺陷还有很多，所以，迫切需要自移机尾的自动化改造。针对自移机尾的自动控制的研究除了能改善上面说的诸多缺点以外，还有他自身的自动控制的优点。比如，控制动作**，响应速度较快，工作效率高，能实现无人自动作业，能与其他掘进设备通讯，实现中央集中控制等优点。自移机尾的工作原理：自移机尾利用摩擦力，与转载机互为支点，迈步自移。将四个立虹的活塞杆收缩，让机身落下，以转载机为支点，推移赶活塞收缩，由于推力的作用，自移机尾相对于转载机前进了一个行程，完成自动推移。将四个立红的活塞伸出，撑起机身，使得固定滑座抬离地面，此时，转载机随着刮板机的推进而推进，滑移小车同样随之推移，带动推移红逐渐推出，直到推移到一个行程为止。像这样循环往复运动，实现了机尾的迈步自移。纠偏装置是通过布置在机尾前后端的水平油虹的伸缩运动，使得自移机尾在滚筒的轴向进行移动，从而调整机身中心线与皮带中心线的相对距离，实现纠偏功能。自移和纠偏的动力源均使用综采工作面提供的高压粟站。四个立缸的进液回路布置液控单向阀，用来维持整个机身的实时姿态，不让机身在重力作用下自行下落。纠偏水平的进液回路同样布置液控单向阀，用来维持机尾滚筒的横向状态，保证滚筒在皮带横向张力的作用下不会随之移动。为了更加高效且保证安全的实现自移机尾的动作，系统设定三种工作模式，分别是：手动模式，操作员可直接“点动”面板或遥控器上的按钮，实现对每个油虹的直接手动控制。分步自动模式，整个系统可分为推移、自动恢复水平和自动纠偏三组动作，分步自动模式下可分别实现每一组动作的分步自动完成。全自动模式，即实现整套动作的自动完成。系统主要分为自动推移、自动恢复水平和自动纠偏三组动作，下面说明每组动作的作用和要求。自动推移工作面推进过程中连带着转载机在机尾导轨上同步推进，由于导轨长度有限，当转载机推移达到极限时，需要机尾以转载机为支点向前推移，提供给转载机再次推进的空间。机尾推移过程中，首先要收缩四个立虹，使机架完全落在溜槽上，然后设定推移距离，并且确认前端的支架是否拆除，最后进行推移动作，推移到位之后，伸出四个立虹，撑起整个机架，从而完成一次推移动作。自动恢复水平在每次推移之后，需要恢复自移机尾机身的水平，以保证机身与前方固定架在水平面上对齐，防止机身的四个角高度不同导致的皮带跑偏。实现方法就是在推移到位信号发出后，根据当前读取的机身倾角传感器的数值与零度做差，利用此偏差的正负大小作为反馈，通过控制器的负反馈控制输出控制量驱动四个立虹进行调平动作。自动纠偏在“自动纠偏”状态下，完成机身状态和皮带相对位置的动态调整，保障皮带中心线与机身中心线的重合，防止皮带边的损坏。自动纠偏位置依靠专门设计的皮带偏度传感器检测，主要通过前后两个水平缸完成。如果水平移动距离大于时，需启动迈步推拉功能（通过立缸和水平缸交替动作实现）。二、功能设计一键式自移当前的自移机尾是手动控制，即操纵不同的操纵杆来控制一体式的手动换向阀，以向不同的油路供油，使各液压赶按要求动作。自移控制系统采用预先编写的程序控制，可实现自移机尾自移动作的顺序进行，当按下操作界面的移动键启动系统时，机尾顺序进行以下动作：举升液压社活塞伸出，使导轨落地并进一步支撑起机尾整体——推移液压缸工作，活塞杆伸出将机尾向前推移——举升液压虹活塞收回，提轨器将导轨提起，并使机尾底板落地支撑——推移液压缸工作，缸体向前进方向移动，带动导轨前移，为下次推进做准备。整个过程由传感器检测相关部件移动位置，由可编程控制器进行信号分析处理和发送执行命令，控制电磁换向阀按预设的程序步骤换向和复位，使不同的液压缸工作，无需人员的其他操作，实现机尾自移的一键式完成。紧急停车紧急停车是井下可运动设备必须具备的一项技术性能。在原有的手动操作方式中，只要停止手动操作，自移机尾将不再运行，所以可将它的紧急停车方式认定为停止手动操作。在电控方式下，由于机尾自移是一键式自移，一旦开启自移后，所有动作一气呵成，不再需要手动干预，但为了使系统功能更全面和安全，能应对突发情况，在程序编写中就加入紧急停车段，再设立一按键，用于紧急停车的控制。在启动一键自移后，若发生突发情况需要停止机尾运动的，按下此按键时，无论机尾处于自移中的任何阶段，都可使机尾立即停止运动，并保持当前姿态，等故障或险情排除后，再继续进行未完成的动作。远程遥控自移机尾的工作情况可并入井下的监控系统网络，甚至其控制系统也可并入井下设备的远程操作系统，通过煤矿井下的工业以太网网络传输系统，地面调控和调度室可实时观测到自移机尾的工作状态，同时当机尾需要移动时，地面工作人员或者井下工作基站可以远程控制自移机尾的移动，通过程序设定可以实现正常启动、任意位置停止和继续等功能。皮带集控系统设计将顺槽皮带接入，实现对现场三条皮带的现场集控和地面远程集控，通过将现场皮带综保的RS485接口接入到自移机尾控制箱，自移机尾控制器实现对综保的数据实时采集和实时控制，并通过以太网接口将数据上传到地面集控中心的综合自动化平台。移动视频巡检建议购买成套具有安标认证的挂轨式巡检机器人 三、硬件1、控制器 主要技术参数显示10.2寸彩色触摸屏操作方式10只不锈钢操作按钮+触摸屏外部通信1路网口（Modbus TCP）；4路RS485（ Modbus RTU）；1路CAN本安输入24路开关量输入；16路模拟量输入（4—20mA或0-10V订制）非安控制16路控制继电器语音输出大于85dB的语音输出，兼容扩播电话电源输入输入电压∶AC127V本安参数3只输出本质安全型电源模块（2只KPA-12R;1只KPA-18R）引线端口24只本安腔喇叭嘴；16只隔爆腔喇叭嘴；1支7芯航空插头外形尺寸高×宽×厚=660×480×315（mm×mm×mm）国量约70kg（控制器支持以太网接口，方便以后系统集成数据互联互通）2、电磁换向阀电磁换向阀建议线圈电压选择AC127V3、激光测距传感器测量范围：0.1—12米@90%反射率精度：±6cm@(0.1-3m),±2%@（3m-12m）距离分辨率 1cm帧率：1000hz光源：VCSEL中心波长：850nm人眼安全：Class1视场角：2°工作温度：-20℃～60℃工作电压：7-30V通讯方式：RS4854、压力变送器测量范围：0-60MPa供电电压：18-30V.DC输出信号：4～20mA.DC基本误差：0.5%F.S.回程误差：不大于0.25%F.S.重 复 性：不大于0.25%F.S.螺纹口径：M20*1.5 四、系统示意图 上位机