УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНЫМИ КОНВЕЙЕРНЫМИ ЛИНИЯМИ

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована на шахтах для автоматизированного управления и контроля работы стационарных и полустационарных конвейерных линий любого типа, а также для местного управления отдельным конвейером, входящим или не входящим в состав линии.
Известна аппаратура типа АУК-10ТМ, предназначенная для автоматизированного управления конвейерами и неразветвленными конвейерными линиями в подземных выработках угольных шахт всех категорий (Ходобин И.И., Покровский Л.Н., Юров С.С.Эксплуатация аппаратуры типа АУК-10ТМ и РКЛД-2М автоматизированного управления шахтными конвейерными линиями. -М.: Недра, 1974. - С.3-13).
Существенными недостатками известной аппаратуры является невысокая надежность работы, сложность в монтаже, наладке и использовании, а также значительная масса (более 60 кг).
Известен комплекс автоматизированного управления конвейерами АУК-1М (Средства автоматизации технологических процессов на шахтах: каталог. - М.: ЦНИЭИуголь, 1989. - С.103-104). Комплекс предназначен для автоматизированного управления и контроля работы стационарных и полустационарных неразветвленных конвейерных линий с числом конвейеров до 10, а также для местного управления отдельным конвейером, входящим и не входящим в состав линии в шахтах, опасных по газу и пыли. Комплекс содержит блок питания на основе стабилизирующего трансформатора, блоки реле времени, нулевой защиты и аварийного отключения, реле подачи кодовых сигналов и контроля от замыкания на «землю», прибор-указатель для визуального определения числа работающих конвейеров и блок связи между пультом и блоками управления.
Комплекс содержит 4 блока общей массой 71,5 кг и с 1981 г. выпускается Днепропетровским заводом шахтной автоматики (Украина).
Основными недостатками известного комплекса автоматизированного управления конвейерными линиями является большое количество коммуникационных элементов открытого типа (реле), что в условиях эксплуатации в запыленных, влажных и агрессивных средах, характерных для шахт, резко снижается надежность его работы.
К недостаткам следует также отнести большую массу комплекса, в частности, только масса электронной начинки превышает 10 кг, что значительно осложняет его монтаж и обслуживание.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы и снижение массы устройства за счет исключения коммуникационных элементов открытого типа и использования микросхем и оптронной развязки электрических цепей.
Предложено устройство автоматизированного управления подземными конвейерными линиями, включающее электрические схемы управления каждым конвейером, соединенные с источником питания, датчиками скорости предыдущего и контролируемого конвейеров, линией звуковой сигнализации и через кнопочные посты с линиями экстренной остановки (КТВ и КСЛ) конвейеров.
Отличием является то, что линии КТВ и КСЛ снабжены концевыми диодами, а каждая электрическая схема управления содержит блоки определения направления концевого диода, приоритетного включения и непосредственного управления, причем блок определения направления концевого диода снабжен генератором частоты, подключенным через инвертор к измерительному мосту и измерительным транзисторам выхода которых через выпрямительные диоды и триггеры Шмидта соединены с блоком приоритетного включения, собранного на триггерах и через оптрон подключенного к датчику скорости конвейера, а блок управления соединен с блоком приоритетного включения и подключен к счетчикам движения конвейеров и триггерам, управляющим работой линий.
Отличием является также то, что конвейерные линии снабжены дополнительными датчиками скорости, установленными в хвостовых частях их и подключенными к электрической схеме управления предыдущим конвейером.
Предлагаемое устройство имеет значительно меньшую массу и габариты, чем прототип (комплекс АУК-1М, Украина). Его электронная начинка, выполненная на основе радиоэлементов КМОП технологии (масса электронной начинки 0,1 кг против 10 кг), и полное отсутствие открытых механических контактов значительно повышают его надежность. Устройство залито эпоксидным компаундом, пылеводонепоницаемо, ударопрочно и не требует ремонта и постоянного технического обслуживания. Ресурс изделия зависит только от качества выпускаемых современной промышленностью радиоэлементов.
Устройство имеет размеры немного больше спичечного коробка и может управлять разветвленными конвейерными линиями неограниченной длины. Все внешние датчики, которые должны останавливать работу конвейеров, подключаются к линии экстренной остановки (линия КТВ и КСЛ). Возможна упрощенная схема устройства, которая отличается отсутствием дополнительного датчика скорости, установленного в хвостовой части конвейера. Такая схема может быть рекомендована для скребковых конвейеров.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема подключения линии конвейеров, на фиг.2 - блок определения направления концевого диода, на фиг.3 - блок приоритетного включения, на фиг.4 - блок непосредственного управления и на фиг 5. - блок-схема устройства автоматического управления.
Автоматизированная конвейерная линия может включать, например, два ленточных конвейера-последующий1 и предыдущий 2, которые имеют основной датчик скорости (ДС) ленты 3, а также могут иметь дополнительный датчик скорости 4, установленный в хвостовой части конвейера.
Каждый конвейер имеет устройство автоматического управления 5, которое подключено к основному датчику скорости ленты 3.
Устройство управления конвейера 2 может быть подключено к основному датчику скорости конвейера 1 или для сокращения длины линии подключения к дополнительному датчику скорости конвейера 1. К выходам устройства автоматического управления подключена искробезопасная линия управления звуковой сигнализацией (3С) 6 с сигнальными устройствами 7 (звонки, гудки и т.д.). Для коммуникации нагрузки при замыкании линии звуковой сигнализации используют блок 8, который может использоваться самостоятельно и на него оформлена заявка на полезную модель. К выходам устройств автоматического управления подключены также линии 9 КТВ и КСЛ, обеспечивающие экстренную остановку конвейеров, к которым подключаются все внешние концевые выключатели, имеющие отношение к данному конвейеру (противопожарная сигнализация, анализатор рудничной атмосферы и т.д.). В дополнение к имеющемуся диоду УД1 в каждой линии устанавливают концевой диод УД2, на который сведены все внешние воздействия. Для запуска конвейерной линии имеется кнопочный пост управления 10, в котором имеются кнопки «Стоп» и «Пуск». В качестве данного поста может быть использован известный кнопочный пост управления КУ-92.
Устройство автоматического управления 5 содержит следующие блоки, соединенные между собой: блок определения направления концевого диода I, блок приоритетного включения II и блок непосредственно управления III.
Блок определения направления концевого диода своими выходами подключен к линии 9 КТВ и КСЛ и к блоку приоритетного включения. Основными элементами его являются: генератор частоты на базе элемента ДД1.2, инвертор ДД1.1, резисторы R2, R3 ограничения потоку, измерительный мост, включающий также резисторы R3, R4, транзисторы VT1, VT2, выпрямительные диоды VД3, VД4, сглаживающие
конденсаторы С2, С3 и компараторы, собранные на триггерах Шмидта ДД1.3, ДД1.4.
Логика работы блока приоритетного включения сводится к определению приоритета включения устройства и отключения в случае заштыбовки.
Приоритетом являются два фактора: включение с кнопки «Пуск» либо от датчика скорости.
Цепь контроля датчика заштыбовки 11 содержит элементы ДД5.1 и ДД5.2, которые через линию задержки R10-C5 подключены к диоду VД5 и через светодиод VД8 и резистор R8 - к источнику питания. Блок выходами 5.1 и 5.2 подключен к блоку определения направления концевого диода и содержит триггеры на элементах ДД4.1, ДД4.2 и ДД5.3, ДД5.4, элементы ДД2.1, ДД2.2, ДД2.3, ДД3.1, ДД3.2, ДД3.3, ДД3.4, ДД4.3, ДД6.1, ДД6.2, резисторы R12-R18, светодиоды VД9 и VД10, конденсаторы С6-С8 и линию задержки, включающую С7 и R8. Через элемент ДД6.2 данный блок подключен к блоку управления, а через оптрон И1 - к пусковому датчику скорости. Блок управления подключают через оптрон И2 к пускателю и через соответствующий выводы - к другим блокам. Кроме управления, назначением данного блока является контроль скорости управляемого конвейера, к датчику скорости которого он подключен через оптрон И3. Через оптрон И4 блок дает команду на включение сигнализации. Блок содержит счетчики ДД7.1 и ДД7.2, элемент ДД8.2, триггер на элементах ДД8.3 и ДД8.4, ключ ДД9.2, генератор на элементе ДД8.1, конденсаторе С10 и резисторе R20. Питание схемы осуществляется от выпрямительного моста на диодах VД11...VД14. Все элементы выполнены на микросхемах типа К561ЛА7, К561ЛЕ5 и К561ЛП2, использованы диоды типа КД522, светодиоды АЛ307Б и АЛ307Г и оптроны типа АОТ127Б.
Ниже приведено описание работы устройства. В режиме готовности на входах блока определения приоритета включения устанавливаются уровни «1» и «0», триггер на элементах ДД4.1 и ДД4.2 находится в исходном состоянии, при этом нет сигнала от пускового датчика 3, и
датчик 11 не выдает сигнал о заштыбовке, светодиод VД10 сигнализирует о готовности и исправности линии.
При запуске с кнопки «Пуск» кнопочного поста управления 10 на выходах блока устанавливаются уровни «0» и «1», а триггер на элементах ДД4.1 и ДД4.2 переключается и дает разрешение к запуску. При отпускании кнопки «Пуск» за счет линии задержки R15-C7 на выходе элемента ДД6.2 появляется низкий уровень, что является для блока управления командой к пуску.
При запуске с датчика скорости (ДС) 3 или 4 приоритет переходит к нему. Например, после запуска конвейера с кнопки «Пуск» появляется сигнал с датчика скорости конвейера и срабатывает оптрон И1, переключающий триггер на элементах ДД5.3 и ДД5.4, который поддерживает пусковой уровень на выходе элемента ДД6.2 и в то же время переводит триггер на элементах ДД4.1 и ДД4.2 в исходное состояние. С этого момента контроль за работой переходит к датчику скорости и исчезновение сигнала с него является командой «Стоп». Остановка может произойти в случае вмешательства в линии КТВ и КСЛ. В этом случае повторный запуск произойдет только после исчезновения сигнала с пускового датчика скорости, а также в случае заштыбовки, т.е. при касании датчика 11 заштыбовки угля, когда положительный потенциал относительно заземления поступает на вход элемента ДД5.1, на выходе которого устанавливается низкий уровень, и включается диод VД8. На элементах R10 и С5 собрана линия задержки, защищающая от случайных срабатываний. В дальнейшем высокий уровень через диод VД5.1 установит триггеры блока в исходное состояние и запретит включение до момента снятия фактора заштыбовки.
Блок управления предназначен также для контроля скорости управляемого конвейера. При поступлении низкого уровня на контакте «5.5» счетчик ДД7.1 начинает отсчет времени на включение конвейера с шаговой частотой генератора, собранного на элементах R20, С10 и ДД8.1. В этот момент времени на выходе элемента ДД10.1 устанавливается низкий уровень, срабатывает оптрон И4, который дает
команду на включение звуковой и предупредительной сигнализации. По истечении 4-5 с на выходе элемента ДД10.1 устанавливается высокий уровень, который инвертируется на элементе ДД9.3, включающий оптрон И2 и пускатель. Далее включается отсчет времени на счетчике ДД7.2 на подтверждение движения конвейера. При запуске конвейера приходит сигнал с датчика скорости 3, срабатывает оптрон ИЗ и на одном из выходов элемента ДД3.2 установится низкий уровень, что свидетельствует о нормальном режиме работы.
В случае, когда конвейер не запустился после отсчета времени ДД3.2, на выходе установится низкий уровень, сработает триггер на элементах ДД5.3 и ДД5.4, включится ключ ДД4-3, сигнал с генератора частотой 0,5 Гц поступит на управление оптрона И1 и сработает прерывистая аварийная сигнализация, а на выходе 5.4 блока установится низкий уровень, включится аварийный светодиод VД9 и пройдет команда «Стоп». Если во время работы конвейера происходит его авария (порыв ленты, става), происходит потеря сигнала с датчика скорости 3, отключается оптрон И3 и начинается разрядка конденсатора С12. По истечении 4-5 с на элементе ДД8.2 установится низкий уровень и в дальнейшем все происходит по вышеописанной ситуации, присущей, когда конвейер не запустился.
При нажатии кнопки «Стоп» или снятии и подаче питающего напряжения все триггеры и счетчики устанавливаются в исходное положение, т.е. в режим готовности. Возможна упрощенная схема применения устройства, которая отличается отсутствием дополнительного датчика скорости.