Лекции - Автоматизация производственных процессов на горных предприятиях

Подождите немного. Документ загружается.

высокой частоте ) прямой и обратными ветвями петли кабеля питания и

корпусом агрегата , конвейера (или отдельным проводом). Обмотки W

и W

на крайних стержнях магнитопровода УП , имеют одинаковое

количество витков и включены встречно ,поэтому на выходе УП

помехи взаимно компенсируются, а сигналы ТУ, передаваемые с ППУ,

складываются. Для развязки генератора сигналов сигнализации ТС и

входов частотно избираемых узлов , выделяющих сигналы ТУ , каждый

КП имеет развязывающее устройство РУ типа . Аналогичное устройство

имеется и в ПУ. Рассмотренная организация связи использована в

аппаратуре контроля автоматизированного стругового комплекса КСА.

При построении телемеханической системы применяется

кодирование состояния (замкнут-разомкнут ) датчика (реле) с помощью

комбинации четырёх частотных сигналов. Декодирование

(расшифровка) опрашиваемого устройства и управление

осуществляется декодерами частот и длительности ( дискриминаторами

длительности).

При разработке программного управления подсистемой

управления крепью реализуют следующие режимы управления :

- автоматическая последовательная передвижка секции крепи вслед за

комбайном (по сигналу ДПК) либо с шахматной (через одну)

передвижкой секций крепи с последующей фланговой выдвижкой

конвейера (либо без выдвижки конвейера);

- автоматическая “додвижка “ секций, пропущенных при шахматной

передвижке;

- фланговая ( либо фронтальная ) выдвижка конвейера ;

- пооперационное управление (дистанционное) выбранной секцией с

ЦПУ;

- автоматическое в пределах группы управление передвижкой секций из

лавы и т.д.

В процессе управления опрашиваются датчики переднего

положения секции, распора стойки , времени передвижки и другие.

Наиболее полно разработаны вопросы вопросы автоматизации

комплекса КМ138А .В разработке принимали участие Донавтомат

гормаш ,Малаховский завод, фирма Даути ( Англия).

Для управления механизированными крепями угледобывающих

комплексов КМ-138А разработана аппаратура САУК-138, Входящие в

их состав блоки выполнены на базе однокристальной микроЭВМ типа

1830ВЕ31.Конфигурация САУК138 как системы, так и её аппаратное

построение позволяют на аппаратно- программном принципе

реализовать широкий диапазон технологических алгоритмов крепи.

Комплекс обеспечивает:

-21 функцию управления крепью дистанционное управление

фронтальной передвижкой конвейера с центрального пульта управления

крепью (ЦПК);

-блокировки и защиты по давлению в магистрали, при отсутствии

распора и др.

-остановку подачи комбайна при превышении заданного

обнажения кровли в процессе автоматической передвижки крепи

-контроль, индикацию ,диагностику положения крепи;

-с комбайнового полукомплекта обеспечивается 11 функций по

управлению комбайном и предупредительной сигнализации;

-контроль технического состояния различных систем комбайна (с

сигнализацией и блокировками или представление в цифровом виде;

-передача управляющих команд и контрольной информации на

центральный пульт управления комплексом и приём управляющих

команд.

Комплекс КМ-146 оснащён аппаратурой КСАУК- 146,

функциональная схема которой показана на рис. В каждой секции крепи

смонтированы МП-контроллеры КС-146. Централизованный контроль и

управление операциями крепления в соответствии с выбранным

алгоритмом осуществляется через контроллер лавы (КЛ-146).

Исполнительные и контрольные устройства (ИКУС) включают

датчики , электрогидравлические преобразователи и гидравлические

исполнительные устройства (домкраты) распора стоек и передвижки.

Датчик домкрата передвижки -измерительная линейка, помещённая в

штоке домкрата. Обработка информации от измерительной линейки

производится внутри датчика и далее в коде передаётся в контроллер

секции.

Датчики давления тензометрического типа; обработка

информации от них производится в контроллере секции.

Датчик положения комбайна на ИК-лучах. Приёмник датчика

размещён внутри секционного контроллера.

Предусмотрена возможность одиночной и групповой передвижки

секций в режиме ручного управления.

При подключении КЛ к локальной сети КСАУК обеспечивает

автоматизированное управление крепью под контролем КЛ. По запросам

КЛ в штрек может быть выведена дополнительная информация о

состоянии крепи:

величина давления в гидростойках

положение штока домкрата передвижки секции

величина суммарного перемещения штока домкрата для

коррекции фронта лавы и т.д.

Средства индикации на передней панели секционного

контроллера представляют информацию о готовности секции,

подтверждение приёма команд, о недостижении распора соседними

секциями крепи и т.п.

Струговая установка фирмы X&B включает главный и

вспомогательный регулируемые приводы струга и забойного конвейера ,

соответственно 250 квт и 160 квт. Для управления ,сигнализации при

пуске и орошении дороги струга в лаве применён

многофункциональный микропроцессорный элемент связи mFK-B.01/d с

искробезопасным пультом . С его помощью выполняются следующие

функции:

управление стругом на двух скоростях

управление забойным конвейером на одной скорости

орошение лавы( контроль протекания воды , включение

орошения на 13 отрезках лавы и др).

Программирование работы выполняется через искробезопасный

программатор mFK-PG(ввод, запоминание, индикация и передача

прикладных программ в управление).

Особый интерес для совершенствования горных машин и

техники контроля и управления им представляют отечественные

конверсионные фирмы. Они используют потенциал , накопленный при

создании систем управления ракетами и космическими комплексами. В

последние годы одной из таких фирм (фирма “КОНТЕХ”) разработаны

рад базовых блоков и датчиков, применяемых в автоматизированных

системах:

электрогидравлического управления крепью для серийно

выпускаемых неавтоматизированных крепей;

управления приводами встроенных систем подачи комбайнов с

электромагнитным тормозом;

управления приводами лавных конвейеров (до 300 квт);

дистанционного (до 20 м )радиоуправления очистными и

проходческими комбайнами;

диагностики крепей, комбайнов, лавных конвейеров и насосных

станций и т.д.

Фирмой “КОНТЕК” разработана система управления очистными

угледобывающими комплексами (СУОК).

СУОК -интегрированная программно- организованная система

контроля, диагностики и управления очистным забоем. Предусмотрено

использование набора унифицированных контроллеров, широкой

номенклатуры датчиков со стандартизированными искробезопасными

выходыми и другими элементами. Максимальное количество секций

крепи -до 200. Наработка на отказ по основным функциям -не менее

1000 часов.

Расчётная нагрузка на комплекс 3КМ138ТП- 3600 т . сутки.

В качестве базового режима управления принято ведение

режущих органов по заданным эталонным траекториям, формируемым

на основе траекторий получаемых в процессе обучающего прохода под

управлением комбайнера. Основной задачей при управлении является

отслеживание границы “уголь-порода”. При выполнении рабочего

прохода комбайн автоматически движется на максимально допустимой

скорости резания, ограниченной технологическими условиями и

конструктивными особенностями комплекса. Предусматривается и

автоматическая передвижка крепи.

Существенно повысить скорость передвижки позволяют

управление каждой секцией локальным контроллером и координация

управления со стороны центральной вычислительной системы.

Операции опроса датчиков осуществляются темпом один раз в

миллисекунду. Кроме автоматического управления предусмотрена

возможность пооперационного управления работой объектов с помощью

портативных пультов радиоуправления по индикации значений всех

параметров состояния объекта управления на дисплее пульта.

4. Автоматизация проходческих работ

Повышение интенсивности горных работ обуславливает

необходимость совершенствования комбайновой проходки, чему

способствует автоматизация горнопроходческих машин. Одновременно

улучшаются безопасность и санитарно- гигиенические условия труда.

Проходческие комбайны можно разделить на группы: бурового и

избирательного действия. Автоматизированный проходческий комбайн

как объект автоматизации включает подсистемы:

- автоматического регулирования нагрузки привода режущего органа

для оптимизации использования мощности;

- программного управления движением режущего органа для обработки

требуемого профиля забоя;

- автоматической ориентации, стабилизирующей комбайн в заданном

направлении движения и по углу крена.

Проходческие комбайны первого поколения (а также и буровые

машины) имели низкую конструктивную и динамическую

приспособленность к автоматизации. Опыт эксплуатации таких машин и

технических средств для их автоматизации позволяет разрабатывать и

осваивать для машин второго поколения новый комплекс

автоматических средств управления ими.

В настоящее время используют регулятор нагрузки ПРИЗ для

буровых машин и комбайнов бурового типа (ПК8М, КАРАГАНДА-7-15

и др.) и регуляторы нагрузки для комбайнов избирательного типа

семейства 4ПП2.

С помощью этих регуляторов в результате изменения скорости

подачи при неизменной скорости резания стабилизируется на заданном

уровне нагрузка электродвигателя.

Регулятор ПРИЗ - электрогидравлический, пропорционально -

интегральный , релейно-импульсного типа.

Программное управление проходческими комбайнами и

буровыми машинами начало развиваться с разработки переносных ПУ

для комбайнов со стреловидным режущим органом. В настоящее время

серийно выпускается аппаратура программного управления для 4ПП2 и

ПК9РА.

Проходческие комбайны, как объект автоматизации их

направленного движения, являются неустойчивыми динамическими

звеньями без самовыравнивания. В случае их отклонения от заданного

направления движения в вертикальной или горизонтальной плоскостях

ошибка, если её не устранять, возрастает.

Неустойчивость комбайна к поддержанию заданного направления и

тяжёлые условия эксплуатации (запылённость, вибрации, изменение

гипсометрии пласта затрудняют построение надёжных и эффективных

систем автоматической ориентации. Наиболее известными из

применяемых является использование задание ориентации лазерными

излучателями : СКДК на комбайнах ПК8М и УРАЛ- 10КС , ЛАСТУГМ

-1 на 4ПП2.

Комплекс КУАП-1 совместно с электрогидравлической системой

и комплектным устройством управления электроприводом

обеспечивает:

- дистанционное управление (ДУ) с переносного пульта (ПП)

основными механизмами комбайна (в зоне видимости);

- дистанционный контроль (индикацию на ПП) положения коронки ИО,

угла наклона комбайна относительно заданного направления в

вертикальной плоскости, прохождения команд ДУ с пульта

переносного до блока управления, работы регулятора нагрузки при

перегрузках эл. двигателя;

- управление с местного пульта блока управления основными

механизмами комбайна;

- автоматическую стабилизацию тока нагрузки эл. двигателя ИО;

- автоматическую защиту эл. двигателя от “опрокидывания“ при

перегрузках;

- автоматическую защиту электромагнитов гидрораспределителей от

длительных пусковых токов;

- автоматическую защиту при повреждении цепей дистанционного

управления ПП4

- контроль и индикацию в процессе работы исправности основных

устройств управления;

- диагностику исправности основных устройств в процессе отработки

контрольных команд управления;

- программное (автоматизированное) управление перемещением ИО и

питателя;

- задание программы перемещения ИО и стола питателя в процессе

выполнения образцового цикла управления;

- возможность корректировки программы.

В комплект поставки КУАП-1 входят блок управления, блок

программный, датчик положения питателя, датчик вертикальных

положений, пульт управления переносной, блок контроля крена, блок

искробезопасных источников, сервопривод, датчик тока, регулятор

нагрузки, блок питания.

Датчики перемещений преобразуют угловые перемещения в

цифровой циклический код, представленный определённой

последовательностью замкнутых и разомкнутых состояний контактов

датчиков скользящих по плоскости вращающегося кодового диска. На

диске чередуются токопроводящие и изолированные участки. вращение

диска связано с угловыми перемещениями. Применяются и другие

конструкции датчиков.

КУАП-1 представляет собой модернизированный вариант

аппаратуры для комбайнов ПК9ра (выпускавшихся с 1973г) и

аппаратуры для 4ПП2С (выпуск с 1981 года).

5. Автоматизация добычных процессов на открытых

горных работах

5.1. Автоматизированное управление одноковшовыми

экскаваторами

Одноковшовый экскаватор является универсальной машиной,

способной выполнять работы в сложных горно-геологических условиях.

На карьерах применяются в основном прямая лопата и драглайн.

Последовательность выполнения операций, органы и приемы

управления, методы и средства контроля производственной ситуации

для обеих машин близки, поэтому основные принципы автоматизации

управления ими имеют незначительные отличия.

Автоматизация управления рабочим процессом одноковшового

экскаватора связана с принципиальными и техническими трудностями,

поскольку рабочий процесс экскаватора характеризуется большой

неопределенностью производственной ситуации. Известно, что

наиболее эффективна и легче осуществима автоматизация процессов с

высокой повторяемостью производственной ситуации. Поэтому

достоинства одноковшового экскаватора (универсальность и

приспособляемость к изменению условий работы) в отношении его

автоматизации представляются как недостатки. Ведь система

управления, которой оборудуется экскаватор, должна обладать такой же

приспосабливаемостью к изменению производственной ситуации, как и

сама машина. Высокая адаптация машиниста экскаватора, как звена

управляющей системы, объясняется прежде всего широкими

адаптационными возможностями человека.

Анализ управления одноковшовым экскаватором показывает, что

логика управления им очень сложна, количество используемой

информации велико, а технические средства получения этой

информации (например, аналог зрительного анализатора) в настоящее

время отсутствуют. Поэтому полное отстранение человека от

управления современным одноковшовым экскаватором неосуществимо.

Следовательно, автоматизация одноковшового экскаватора должна быть

направлена не на отстранение человека от управления, а на улучшение

Рис. 5.1. Упрощенная схема двухступенчатой системы

управления экскаватором:

/ — верхний уровень управления; 2 — нижний уровень управления;

3 — объект управления; 4—6 — приводы подъема, напора (тяги) и

поворота экскаватора включая усилительно-преобразовательные

части систем управления; 7—9—системы управления приводами

подъема, напора (тяги), поворота экскаватора; 10— 21 — измерители

параметров объекта с фильтрами н устройствами масштабирования;

И—управляющая вычислительная машина с устройством индикации

контролируемых параметров; 23— машинист экскаватора; 24— 26—

ключи выбора режимов; и

,, и„, V-, и'„, 11' , Уд—

напряжения, пропорциональные заданию скорости вращения

приводов подъема, напора (тяги), поворота