專利名稱：控制礦山工作面中支撐單元運動的支撐控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于控制礦山工作面中支撐單元運動的支撐控制器。
這種控制器例如由DE10207698.7A1(TBT2104)以及DE19982113.5-24A1(TBT9805)已知。
在這種支撐控制器中，各個支撐單元(在該申請中稱為“護板(Schilde)”)可以由一個中央控制器出發或者通過各個控制單元來控制，這些控制單元分別對應于一個護板(護板控制器)。其中從護板控制器中的一個出發，可以分別控制相鄰的或者多個相鄰的護板。基本上控制信號通過一根所有護板控制器共用的導線傳送到所有的護板控制器。然而所述的護板控制器被如此編程，使得只有對應于和控制指令一起發送的碼字的護板控制器做出響應，并執行開關指令。其他所有護板控制器將控制信號與碼字一起繼續轉發。
當一個護板控制器發生故障時，整個設備都不能再工作，并且還不能進行手動控制，直至故障解除。
本發明的任務是實現一種支撐控制器，其中能夠很容易地找到護板控制器中的故障，并且當設備出現故障時仍然能夠繼續工作。
其解決方案由權利要求1得出。
由于工作面很長，存在這樣的危險即從一個護板控制器到另一個護板控制器的信號會發生強烈的衰減，以至于該信號不能夠由遠處的護板控制器、尤其是中央控制器接收到。
根據本發明的權利要求2所述的實施方式，這一問題通過采用兩根總線導線和所有重疊發送的信號得以避免。
當輸入一條控制指令時，共用的導線(總線導線)被占用。這在權利要求3所述的實施方式中得以避免。由于其他的信號也可以與一個控制信號同時發送，因此可以不受輸入控制信號的影響，同時將測量信號或其他狀態信號傳送給操作員或中央控制器。同樣對于每個控制信號，也可以同時并且無時延地給出一個應答信號，通過這個應答信號來輸入和/或執行控制指令。
下面參照附圖描述本發明的實施例。
圖1工作面及支撐單元的截面圖。
圖2截煤機和支撐單元組的示意圖。
圖3中央控制器和護板控制器的示意結構圖。
在圖1中示出了支撐單元1-18中的一個支撐單元。在圖2中示出了多個支撐單元1至18。所述支撐單元沿著礦層20排列。用一個采掘機械中的切割裝置23、24在采掘方向22上對礦層20進行開采。在該實施例中采掘機械是截煤機21的形式。
截煤機21可以借助于一個圖中未示出的截煤鋼索在采掘方向19上行進。它具有兩個以不同高度設置的切割輥23、24，對煤壁進行銑削。開采下來的煤由截煤機(也稱為“輥裝機”)裝載到傳送帶上。傳送帶由一個流槽25構成，其中一個鎧裝傳送帶沿著煤面移動。截煤機21可沿著煤面行進。流槽25被劃分成各個單元，它們盡管相互連接，但是可以在采掘方向22上彼此相對移動。每個單元通過一個氣缸活塞單元(步進活塞)29作為動力產生裝置與支撐單元1-18中的一個支撐單元相連接。每個支撐單元用于支撐工作面。為此采用了另一個氣缸活塞單元30，它將一個底板相對于一個頂板撐開。所述頂板在其前面的朝向礦層的末端具有一個所謂的煤防撞緩沖器48。這里它是一個可在被開采的煤壁前面翻起的擋板。所述煤防撞緩沖器必須在截煤機21行進到此之前高高翻起。為此還采用了另外一個未示出的氣缸活塞單元。這里各支撐單元的這些功能元件僅僅作為實例給出。還存在其它的功能元件；對于本發明的理解不需要再提及和描述這些其它的功能元件。
對于每個動力產生裝置，如已經提到的，它是液壓氣缸/活塞單元。
這些氣缸/活塞單元通過閥門44、先導閥45來操作。在先導閥上固定了一個閥門控制器40，即一個外殼和位于其中的閥門控制器。
在圖2中，截煤機向右移動。因此支撐單元17的煤防撞緩沖器必須翻回。另一方面，在行進方向19上位于截煤機21后面的支撐單元9上，流槽25的單元向前推進到被開采的煤壁上。同樣，后面的支撐單元8、7、6、5、4在前進過程中順次推進到工作面或被開采的煤壁上。在這些支撐單元上，煤防撞緩沖器被再次翻到下面。支撐單元3、2、1已經復位，并保持在其位置上，直到截煤機再次向右邊靠近。對上述運動的控制一部分與運動和截煤機的瞬時位置無關地自動進行，一部分手動完成。為此，每個支撐單元1-18分別配備有一個護板控制器34。每組支撐單元或護板控制器對應于一個工作面控制器33。一個護板控制器34分別與一個支撐單元1-18相對應，并且分別通過一個閥門控制器40(微處理器)與支撐單元1、2、3...(至18)的共同的動力發生裝置的先導閥45和主控閥44相連接。
每個護板控制器都用作中央支撐控制器。然而一組由多個護板控制器構成的控制器組之上可以設置一個工作面控制器33，或者所有的護板控制器之上也可以設置一個中央支撐控制器(主控中央控制器50和/或輔助中央控制器51)，所述中央支撐控制器與護板控制器相連接。在圖2中示出了一種這樣的實施方式。
中央控制器由主控中央控制器50和輔助中央控制器51組成。
電纜58(總線導線)將所有的護板控制器34相互連接。通過每個護板控制器進一步給出支撐指令。通過所述支撐指令，在一個特定的護板中執行特定的支撐功能，例如開采、挖掘邁進、壓實。所述支撐指令由所有的護板控制器34通過總線導線58接收，并進一步傳送。一個工作面控制器的所有支撐指令被直接傳送到與該工作面控制器直接相連的護板控制器。然后從這個護板控制器出發，所述支撐指令通過總線導線58到達所有其他的護板控制器34。然而通過一種預定的編碼，護板控制器1-18中只有一個、或者只有一組護板控制器被激活，以執行相應的支撐功能。然后被激活的護板控制器將接收到的支撐指令轉換為閥門控制指令，用于控制對應于相關支撐單元的控制閥或主控閥。
自動執行所述功能以及功能的執行過程例如在DE-A119546427.3中進行了描述。
控制裝置37用于中央手動執行指令的輸入，它作為手動設備來實現，并由操作員來操作。為了輸入指令，操作員可以站在工作面外面，或者至少遠離當前的采掘地點。
所述手動設備通過無線電與工作面控制裝置33的無線電接收機38進行通信。長方形的手動設備在一個面(控制面)上具有操作鍵。通過這些操作鍵可以將代碼輸入到分別要操作的支撐控制器(護板控制器34.1、34.2...中的一個)中，并且可以發出支撐指令，以執行所希望的功能或所希望的功能流程(例如開采或挖掘邁進)。例如將手動設備的天線39用于無線傳輸。
當操作員將手動設備沿其縱軸旋轉180度時，他將看到手動設備的控制面。它設置有兩個二極管、一個顯示器以及其他的按鍵。操作員可以用他的頭頂礦燈照亮這兩個二極管。只有當他例如用手指揭開一個二極管時，手動設備才能執行控制功能。為了進行控制，操作員輸入要控制的支撐單元的代碼。這樣，手動設備通過紅外發送器/接收器35與通過代碼進行應答的工作面控制器33上的調諧紅外發送器/接收器36相連接。現在借助于一個按鍵可以對特定的功能或工作狀態進行詢問。為此在工作面控制器中存入一個程序，利用該程序，對一個特定護板(支撐單元)的功能、工作狀態和功能流程進行詢問的順序可以被傳送到通過代碼進行應答的護板控制器并被執行。然后所接收到的數據借助于紅外發送器/接收器35、36被傳輸到手動設備，并顯示在顯示器上。通過這種方式，操作員可以由此確定一個特定的支撐單元是否具有完全的工作能力，或者功能元件或控制元件是否需要維護或更換。
這樣，用很少的操作費用就能夠實現截煤機和支撐單元的安全、無干擾且可靠的操作。由此可見，在地下作業中也可以對所需的位置和方向信號實現這種無干擾的無線傳輸，并且在工作面長度非常長的情況下也可以通過一個或很少的幾個無線電接收機對支撐控制器進行可靠的控制。為此，控制裝置具有以下特點傳輸到一個或者各個控制裝置的信號被進一步轉發到其他的控制裝置，并且通過共用的計算能力可以對要分別做出響應的支撐單元進行可靠的分析計算。此外其技術上的實現參照DE19546427.3。
如已經說明的，護板控制器34通過電纜58相互連接，所述電纜在當前的實施方式中僅具有兩根芯線，分別用于串行傳輸碼字和支撐指令。只有其存儲的碼字與傳輸的碼字一致的那些護板控制器34/支撐單元才做出響應。電纜58是雙芯電纜，它以總線導線的形式從一個護板控制器34延伸到下一個護板控制器，并通過位于其間的護板控制器34將主控中央控制器50和輔助中央控制器51相互連接。
根據本發明，除了目前所用的單個的雙芯電纜58之外，也可以并行地鋪設兩根雙芯電纜59，在本申請中稱為并行總線。在本申請中電纜58、59也被稱為總線導線。
各個護板控制器34中的電纜布線原理在圖3中示出。圖中示出了多個護板控制器中的兩個護板控制器34.1和34.2。所述護板控制器通過總線導線58和59與主控中央控制器50和輔助中央控制器51相連。總線導線58具有兩根芯線58.1和58.2；總線導線59具有兩根芯線59.1和59.2。
兩根總線導線總共有四根芯線，將護板控制器34.1、34.2...的輸入元件52連接起來。從這個輸入元件出發，到來的信號在護板控制器中被處理，即首先檢驗一起發送的碼字與所存儲的、對應于各護板控制器的碼字是否一致。只要所傳輸的信號是控制信號，就進行相應的處理，并進一步轉發到先前所描述的護板的相應功能元件。
然后每個總線導線的一根芯線58.2或59.2被分別引至一個開關元件53。相應的線經由輸出端離開開關元件53，然后被引至相鄰護板控制器34.2的相應開關元件53。在開關元件53中，這兩根芯線58.2和59.2被同時地或者單獨地分開。
總線導線58或59的另一根線58.1或59.1被引至一個放大器元件54。相應的線分別從放大器元件的輸出端被引至相鄰護板控制器34.2...的放大器元件。每個護板控制器34.1、34.2...分別具有另一個“右側的”輸入元件52，它接收并處理來自右側的信號，即來自輔助中央控制器51或者另一個位于右側的護板控制器34.3...的信號。相鄰的護板控制器34.1、34.2再次通過兩根分別具有兩根線的電纜被連接。
開關53及其兩個開關元件以通常的方式閉合，以實現導通。然而當出現干擾時總線導線被分開。這樣一方面便于故障查找。為此，由一個控制裝置(主控中央控制器、輔助中央控制器、手動設備、工作面控制器或者護板控制器)將位于右側或左側的護板控制器的開關元件單獨地或者按順序打開，然后輸入控制信號。由于做出響應的護板控制器立即對控制信號進行應答，可以確定在護板控制單元中那個護板控制器發生了故障。另一方面可以在故障情況下實現分隔，以將發生故障的護板控制器隔離，并從一根或多根總線導線上拆下。這樣，仍然可以對其他的護板控制器進行控制，可以實現故障排除，而不會使工作面停工。
在放大器元件54中對到來的數字信號進行更新。由此可以在放大器元件中確定到來的信號是否超出了一個特別預先確定的閾值。如果超出了這個閾值，則在輸出端產生強度增大的信號，最好是具有最初的強度，從而確保了信號通過所有護板控制器進行傳導。尤其是提供了這種類型的放大器，因為控制信號、測量信號等是以數字形式傳輸的。
當僅由一個中央控制器50、51或由輸入裝置37(圖2)將控制指令輸入到系統中時，可以將控制指令分別通過自由的總線導線58或59來傳遞。其中控制指令以所描述的方式通過各個護板控制器34.1、34.2...被傳導。只有其存儲的碼字與和控制信號一起給出的碼字相一致的護板控制器做出響應。相應控制信號的接收和/或執行可以通過一個應答信號進行應答，因為它被提供給兩個總線導線58或59中的一個。應答可以立即無時延地進行，從而在輸入裝置處，即在主控中央控制器50、輔助中央控制器51或者控制裝置37處，也可以實現立即的控制。相應的控制信號被進一步傳送到閥門控制器40(圖1)。這樣，先導閥45的調整電磁體被激勵，并驅動動力發生裝置30的相應主控閥44。現在也可以通過總線導線傳送回壓力傳感器的信號，所述壓力傳感器是為了控制和監控每個動力發生裝置和/或閥門而設置的。
附圖標記1-18.支撐單元1至1819.切割方向1920.礦層2021.采掘機械截煤機2122.采掘方向2223.切割方向切割輥23、2424.切割裝置切割輥25.傳送帶，流槽，單元2526.底板27.頂板28.輪2829.氣缸活塞單元，步進活塞，動力產生裝置2930.氣缸活塞單元，動力產生裝置31.計算機，微處理器3132.無線電接收器3233.工作面控制器，中央支撐控制器，工作面控制裝置34.控制裝置34，護板控制器，護板控制裝置，支撐控制器35.紅外發送器/接收器3536.紅外發送器/接收器3637.控制裝置，手動設備38.天線，無線電接收機39.手動設備的天線40.閥門控制器，微處理器，控制裝置4041.傳感器42.供電網絡44.控制閥4445.先導閥，控制閥4546.指令電纜46
47.調整電磁體4748.煤防撞緩沖器4850.主控中央控制器51.輔助中央控制器52.輸入元件53.開關元件54.放大器元件，更新58.電纜，總線導線58.1芯線58.2芯線59.電纜，總線導線，并行總線59.1芯線59.2芯線
權利要求
1.用于控制礦山工作面中支撐單元運動的支撐控制器，具有一個中央控制器，并且具有多個控制單元，每個支撐單元分別在地點上和功能上對應于這些控制單元中的一個控制單元(護板控制器)；護板控制器通過總線導線與中央控制器相連接，并且相互連接，通過所述總線導線，為了輸入控制指令，每個護板控制器可由一個中央控制器或一個相鄰的護板控制器調用；每個護板控制器以下列方式被編程通過所述總線導線傳來的、由分別對應于被調用的護板控制器的碼字所占用的控制指令可以被傳輸到該護板控制器以執行，其特征在于，每個護板控制器具有一個開關元件，可以通過這個開關元件將至少一根總線導線的芯線分開。
2.如權利要求1所述的支撐控制器，其特征在于，所述護板控制器具有一個放大器，用于未由分別對應于被調用的護板控制器的碼字所占用的信號，該信號通過兩根總線導線中的至少一根總線導線輸入。
3.如權利要求1或2所述的支撐控制器，其特征在于，所述護板控制器通過同種類型的第二根總線導線(并行總線)與中央控制器相連接并且相互連接，并且所述護板控制器以下列方式被編程通過一根總線導線傳來的、未由分別對應于被調用的護板控制器的碼字所占用的信號被進一步轉發到相鄰的護板控制器。
全文摘要
一種用于控制礦山工作面中支撐單元運動的支撐控制器，具有一個中央控制器(50)和多個控制單元(34)，每個支撐單元分別在地點上和功能上對應于這些控制單元中的一個控制單元(護板控制器)。所述護板控制器通過兩根總線導線(58，59)與中央控制器相連接，并且相互連接，通過所述總線導線，為了輸入控制指令，每個護板控制器可以由中央控制器或相鄰的護板控制器來調用。每個護板控制器被如此編程通過總線導線傳來的、由分別對應于要調用的護板控制器的碼字所占用的控制指令可以被傳輸到該護板控制器以執行。誒個護板控制器具有一個開關元件(53)，可以通過這個開關元件將護板控制器中的總線導線分開。通過同種類型的第二根總線導線(并行總線)，傳來的、未由分別對應于要調用的護板控制器的碼字所占用的信號被進一步轉發到相鄰的護板控制器。
文檔編號E21D23/16GK1726336SQ200380106324
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月11日 優先權日2002年12月16日
發明者漢茲·柯勒爾曼 申請人:迪芬巴赫控制系統股份有限公司