содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

ГЛАВА 10 УСТРОЙСТВО ИНФРАКРАСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЗАБОЙНЫМИ МАШИНАМИ

Устройство инфракрасного (ИК) управления забойными машинами (УЗМ) осуществляет беспроводное дистанционное управление погрузочными машинами типа ПНБ с исполнительными элементами аппаратуры АДУ, а также очистными комбайнами, оснащенными аппаратурой САУК-М. Помимо этого блоки устройства УЗМ в качестве подсистемы беспроводного дистанционного управления входят в состав комплексов устройств автоматизации очистных комбайнов РКУ. Устройство может применяться в очистных и проходческих забоях шахт, включая опасные по газу и пыли.

Дистанционное управление снижает травматизм операторов горных машин, поскольку устраняет непосредственный контакт человека с машиной. Устройство выпускается в двух модификациях: УЗМ-1 — для проходческих машин; УЗМ-2 — для очистных комбайнов. Обе модификации осуществляют управление горной машиной в полном объеме команд, необходимом по технологии. УЗМ содержит носимый пульт управления (НПУ), в состав которого входят органы управления, плата передатчика и инфракрасный излучатель. К НПУ с помощью винта подключается сменный блок питания СБПП. На машине устанавливаются два фотоприемника ФП и пост управления ПУ, Выходы ПУ подключаются к цепям управления машиной.
 

Основные характеристики устройства

Для передачи информации от НПУ до ФП в устройстве используется беспроводный инфракрасный канал связи. ИК излучение — это невидимое человеческим глазом излучение оптического диапазона спектра с длиной волны более 0,75 мкм. Законы его распространения, как известно, совпадают с соответствующими законами для видимого света: излучение распространяется прямолинейно, отражается от поверхностей различных предметов. При прохождении через запыленную среду ИК излучение частично рассеивается, в результате чего па ФП попадает наряду с ослабленным прямым потоком излучения также поток рассеянного излучения.

Применение ИК канала связи в подземных условиях позволяет вести дистанционное беспроводное управление забойными машинами pm. j;ji :j;c пт'-'п 4PV в пределах видимости, причем при управлении на малых расстояниях (до 3—5 м) ориентация

НПУ может быть произвольной. В этом случае на ФП попадает излучение, отраженное от поверхностей выработки, оборудования, а также излучение, рассеянное запыленной атмосферой. При работе на расстояниях более 3 м требуется ориентация НПУ в сторону ФП.

С ростом запыленности общая дальность действия устройства уменьшается, а условия управления на расстояниях менее 5 м улучшаются за счет более равномерного распределения излучения в запыленном пространстве. ИК излучение не оказывает никакого воздействия на организм человека. Управление возможно: в пределах видимости оператором ФП. Для передачи команд с НПУ на машину в устройстве УЗМ используется двойная импульсная модуляция потока излучения с несущей частотой 31,25 кГц. Синхроимпульсы длительностью 3 мс следуют друг за другом с периодом 48 мс. В промежутке между ними могут располагаться рабочие импульсы длительностью 1 мс. Наличие рабочего импульса свидетельствует о подаче команды, а его временное положение относительно синхроимпульса — о номере команды.

В качестве примера на рис. 10.1 представлен ИК сигнал, соответствующий одновременной подаче 1-й и 21-й команд. Такой способ кодирования информации характеризуется простотой реализации, а также позволяет одновременно передавать несколько команд в любых сочетаниях. Применение его для управления забойными машинами стало возможным, поскольку ИК канал связи свободен от электромагнитных помех радиодиапазона.

ляется тумблером 17. В момент его замыкания блок начальной установки 5 вырабатывает одиночный импульс напряжения, устанавливающий в нуль генератор импульсов 1, распределитель 3 и триггер 13. По окончании импульса включается генератор импульсов 1, управляющий через делитель частоты 2 распределителем 3. На выходах распределителя 3 последовательно, начиная с первого, появляется электрический импульс. По достижении импульсом последнего выхода распределителя цикл повторяется. Таким образом, в каждый момент времени импульс напряжения присутствует только на одном из выходов распределителя.

Выходные импульсы распределителя через замкнутые органы управления задатчика команд 4 и логический элемент ИЛИ 7 поступают на вход логического элемента И 8, на второй вход которого с одного из выходов делителя частоты 2 поступает сигнал с частотой несущей. Логический элемент И 8 выполняет функцию модулятора — на его выходе формируется электрический сигнал в виде временной последовательности командных и синхроимпульсов с двойной импульсной модуляцией. Для получения синхроимпульса соответствующие выходы распределителя соединены со входами элемента ИЛИ 7 непосредственно (на рис. 10.2 не показаны).

Выходной сигнал элемента И 8 управляет работой ключей 10, коммутирующих излучатели 6 через источники тока 9. Излучатели 6, состоящие из четырех последовательно соединенных инфракрасных излучающих диодов, установлены на передней панели НПУ под углом 90° друг к другу. Они преобразовывают электрический сигнал в сигнал оптический, излучаемый в пространство в направлении к ФП. Угловой разворот излучателей в горизонтальной плоскости на 90° обеспечивает требуемые размеры зоны управления (3—5 м) при поворотах оператора с НПУ. Источники тока 9 стабилизируют импульсный ток через излучатели 6 при разряде аккумуляторов 20 СБПП.

Резистор 12 и стабилитрон 14 служат для стабилизации напряжения питания микросхем. При заряженных аккумуляторах 20 падения напряжения на резисторе 12 достаточно для удержания порогового элемента 11 во включенном состоянии. Триггер 13 находится в нулевом положении, в которое его установил сигнал блока 5 при включении НПУ. Ключ 16 и индикатор 15 при этом выключены. При разряде аккумуляторов 20 возрастает их внутреннее сопротивление. Уменьшение падения напряжения на резисторе 12 в момент излучения ИК импульсов приводит к отпусканию порогового элемента 11 на время излучения. Первое же отпускание — срабатывание порогового элемента 11 — переводит триггер 13 в единичное положение. Это приводит к включению индикатора 15 ключом 16 и к выключению ключей 10 за счет запрета прохождения электрического сигнала через элемент И 8. При разряде аккумуляторов 20 отключаются излучатели 6, являющиеся основными потребителями энергии. Тем самым предотвращается переразряд аккумуляторов и преждевременный выход их из строя. Свечение индикатора 15 означает, что прекращение работы НПУ произошло нз-за разряда аккумуляторов, а не вследствие его неисправности.

Обесточивание СБПП при его отсоединении от НПУ с помощью геркона 19 защищает СБПП от короткого замыкания при доставке в забой с места заряда, что значительно упрощает его эксплуатацию в шахтных условиях и повышает срок службы СБПП

ИК излучение, распространяясь в горной выработке, достигает ФП, предназначенного для приема ИК излучения от НПУ, преобразования его в электрический сигнал, для усиления и фильтрации сигнала. ФП имеет защитное входное окно, спектральный оптический фильтр, приемник излучения, частотно избирательную входную цепь, двухсторонний амплитудный ограничитель, согласующий каскад, усилитель с АРУ и компаратор.
 

Приемники излучения (два фотодиода ФД24К) включены параллельно и установлены на взаимно перпендикулярных плоскостях корпуса ФП. Между фоточувствительными элементами приемников и защитными окнами из оргстекла помещены спектральные оптические фильтры — два слоя неэкспонированной цветной обращаемой фотопленки, прошедшей стандартную химико-фотографическую обработку. Такой фильтр имеет высокий коэффициент пропускания ИК сигнала и эффективно ослабляет действие на ФП построенных засветок в видимой области спектра.

Входная цепь ФП выполнена в виде колебательного контура, настроенного на несущую частоту. Избирательные свойства входной цепи с колебательным контуром исключают дополнительную фильтрацию сигнала и обеспечивают высокую помехозащищенность ФП к излучению головных светильников и ламп стационарного освещения.

Амплитудный ограничитель совместно с АРУ обеспечивает динамический диапазон ФП более 100 дБ. Согласующий каскад служит для сопряжения высокоомной входной цепи со входом усилителя. Компаратор является пороговым элементом — сигнал на его выходе нормирован по амплитуде в соответствии с логическими уровнями последующей системы обработки сигнала.

Излучение НПУ 3 (рис. 10.3) воспринимается ФП 2, 5, установленными на корпусе машины и работающими параллельно. Выходной сигнал ФП после детектирования поступает на селекторы импульсов по длительности 4, 6. Первый из них не пропускает короткие шумовые выбросы длительностью менее 0,2 мс и повышает помехозащищенность устройства. На первом выходе селектора 6 выделяется синхроимпульс, устанавливающий в нулевое положение генератор импульсов 8, распределитель 7 и регистр 9. По окончании действия синхроимпульса начинают работать генератор импульсов 8 и распределитель 7, благодаря чему осуществляется циклическая синхронизация работы распределителей передающей и приемной частей устройства.

Импульс с первого выхода распределителя 7 записывает единицу в первый триггер регистра 9, но пришедший вслед за ним синхроимпульс устанавливает все триггеры регистра 9 в нуль. При устойчивом приеме синхроимпульсов выход второго триггера регистра 9 остается в нулевом положении, блоки задержки 13 и сигнализации 16 выключены, а блок ключей 11 замкнут.

Сигнал с выхода селектора импульсов 4 поступает на объединенные входы триггеров регистра 12, на тактовые входы которых через замкнутый блок ключей

11 поступают импульсы с соответствующих выходов распределителя 7. Запись команд происходит в те триггеры регистра 12, для которых импульсы на синхро-и информационном входах совпадают по времени. Триггеры регистра 12 управляют блоком исполнительных элементов 15, выходы которого воздействуют на цепи управления машиной.

По мере увеличения расстояния между НПУ 3 и ФП 2, 5 уровень ИК]сигнала падает, и наступает момент, когда его оказывается недостаточно для срабатывания компаратора ФП; прерывается канал связи. К ожидаемому моменту прихода синхроимпульса первый триггер регистра 9 находится в единичном положении. Поскольку канал связи прерван, синхроимпульсы отсутствуют, регистр 9 не устанавливается в нуль, и следующий импульс с первого выхода распределителя 7 перепишет единицу во второй триггер регистра 9, что вызовет размыкание блока ключей И, установку в нуль блока динамической защиты 10 и включение блоков задержки 13 и сигнализации 16. Размыкание

блока ключей 11 обеспечивает сохранность информации в регистре 12 — машина остается в том состоянии, в котором она находилась в момент прерывания канала.

Блок сигнализации 16 вырабатывает прерывистый звуковой сигнал, предупреждающий машиниста о прерывании канала и о необходимости принятия мер к его восстановлению. Для этого надо приблизиться к ФП, направить НПУ в сторону ФП или протереть оптические окна на ФП и НПУ, если они загрязнились. Если в течение 4 с канал связи не восстановится, блок задержки 13 вырабатывает сигнал, устанавливающий через элемент ИЛИ 17 все триггеры регистра

12 в нулевое положение, и машина выключается. Если по истечении 4 с машинист восстановит канал связи, то первый же принятый синхроимпульс установит регистр 9 в нулевое положение. Замкнется блок ключей 11, выключатся блоки сигнализации 16 и задержки 13. Звуковой сигнал прекратится, можно продолжать управлять машиной дистанционно с НПУ. Задержка выключения на 4 с при нарушении канала связи с подачей звукового сигнала дает машинисту возможность восстановить канал и избежать внезапных остановок машины.

Блок начальной установки 14 служит для установки триггеров регистра 12 в нулевое положение при включении питания. Блок динамической защиты 10 защищает устройство от невозможности выключить машину с НПУ при неисправностях генератора импульсов 8, распределителя 7 или блока ключей 11, т.е. когда прекращается поступление импульсов на синхровходы регистра. Блок динамической защиты 10 построен таким образом, что при наличии на его синхровходе импульсной последовательности с периодом следования не более 80 мс на его выходе устанавливается нулевой сигнал. При увеличении пер иода следования импульсов более 80 мс или их исчезновении блок динамической защиты 10 срабатывает и единичный сигнал с его выхода через элемент ИЛИ 17 воздействует на регистр 12, выключая машину. Чтобы блок динамической защиты Ю не срабатывал при исчезновении канала связи, он принудительно устанавливается в нулевое положение сигналом с выхода второго триггера регистра 9.

Если в принятой импульсной последовательности окажутся импульсы длительностью более 8 мс, которые воспримутся устройством как синхроимпульсы и могут нарушить работу устройства, на втором выходе селектора импульсов по длительности 6 появляется сигнал, воздействующий через элемент ИЛИ 17 на регистр 12 и производящий защитное выключение машины.

Для повышения достоверности управления и обеспечения помехозащищенности в устройстве используется:

четырехкратное подтверждение команды на включение и трехкратное на отключение, для чего регистр 12 выполнен с накоплением информации;

селекция синхро- и командных импульсов от шумовых выбросов по длительности;

контроль синхроимпульса по минимальной и максимальной длительности; кратковременная запись команд в регистр 12 в течение времени нарастания переднего фронта импульсов на его синхровходах;

резервирование канала для прохождения команды «Стоп общий». Электропитание устройства модификации УЗМ-1 осуществляется от источника питания ИП24-3, размещенного в магнитной станции погрузочной машины. Напряжения -|-9 и —9 В, необходимые для питания ФП и блоков ПУ, получаются с помощью стабилитронов, ток потребления 50 мА.

В ПУ модификации УЗМ-2 установлен блок аккумуляторов БА для питания устройства напряжением ± (8,0...11,1) В. Это позволяет производить дистанционное включение конвейера и очистного комбайна. После включения комбайна питание устройства осуществляется от источника питания комбайна ИП36-1, а аккумуляторы переходят в буферный режим. Для предотвращения перезаряда аккумуляторов напряжение на них ограничено стабилитронами на уровне ±11,4 В. Так как до момента включения комбайна питание устройства осуществляется от БА, то управление конвейером на время более 15 мин должно производиться только в режиме местного управления.

Для монтажа устройства УЗМ-1 на погрузочной машине устанавливают два ФП на обеих сторонах машины, чтобы диаграммы чувствительности ФП были направлены к боковым поверхностям выработки и к хвостовой части машины. Г1У устанавливается в корпус магнитной станции и разъемом подсоединяется к источнику питания, электрогидроклапанам и ФП. Для работы в режиме ИК управления переключатель режима работы машины переводят в положение

«Дистанционное». При нажатии кнопки «Пуск» и ее удержании на машине включается пускатель, напряжение поступает на устройство, в окне магнитной станции включаются два индикатора «+9В» и «—9В», на машине звучит прерывистый звуковой сигнал. При включении НПУ (тумблер «Сеть вкл.» в верхнем положении) звуковой сигнал прекращается, включается третий индикатор «Канал», происходит подхват цепи пускателя через реле устройства. Если НПУ будет включен до нажатия кнопки «Пуск», то машина включится без звукового сигнала после нажатия кнопки «Пуск» в течение 0,2—0,5 с. После этого оператор может занять удобное для себя место и управлять погрузочной машиной дистанционно.

Аварийное отключение машины можно осуществить переводом тумблера «Сеть вкл.» на НПУ в нижнее положение или кнопками «Стоп», расположенными по обеим сторонам машины.

В устройстве УЗМ-2 пост управления имеет собственный корпус и крепится на корпусе очистного комбайна. В ПУ вводится кабель от пульта местного управления, кабели от ФП, от акустического излучателя; выходной кабель Г1У подключается к электроблоку комбайна. При установке переключателя на Г1У в положение «Местное» все цепи пульта местного управления транслируются в электроблок, а устройство УЗМ отключено от цепей управления. При включенном комбайне напряжение 27 В источника питания ИП36-1 поступает в ПУ, обеспечивая подзаряд аккумуляторов БА.

Для перехода в режим «Дистанционное» переключатель на ПУ переводится сначала в положение «Контроль». В этом режиме пульт местного управления отключается от электроблока комбайна, а на ПУ и ФП подается питание с БА. Включение комбайна и конвейера в этом режиме невозможно. Если индикатор «Напряжение» не светится, аккумуляторы блока БА разряжены, и работа устройства в режиме «Дистанционное» невозможна. В этом случае следует немедленно перевести устройство в режим «Местное» и одну-две смены проработать в этом режиме до заряда аккумуляторов. Если в режиме «Контроль» индикатор «Напряжение» на ПУ светится, аккумуляторы блока БА заряжены и возможна работа устройства в режиме дистанционного беспроводного управления с НПУ.

Работоспособность устройства проверяется в режиме «Контроль» с помощью индикатора «Канал» на ПУ. Этот индикатор подключен к ключам канала «Стоп общий», поэтому при включении НПУ он должен светиться, при нажатии кнопки «Стоп общий» на НПУ — гаснуть, а при выключении НПУ — гаснуть спустя 4 с. После проверки переключатель на ПУ переводится в положение «Дистанционное». В этом режиме все цепи управления пульта местного управления, кроме цепей «Стоп аварийный», отключаются от электроблока комбайна, вместо них подключаются контакты соответствующих реле.

Управление забойной машиной с помощью устройства УЗМ осуществляется в пределах ее видимости — обычно в 3—5 м от ФП.

Категорически запрещается: в процессе управления машиной приближаться к подвиоюным ее частям блиоке чем на 1,5м; передавать НПУ посторонним лицам; включать одновременно несколько НПУ; оставлять НПУ включенным при перерывах в работе.

Обслуживание устройства сводится к зарядке СБПП с помощью специального зарядного устройства на поверхности шахты и последующей их доставке в забой: окна ФП следует содержать в чистоте и проверять целостность кабельных перемычек. Время непрерывной работы СБПП без подзаряда — не менее 7 ч.

Для поиска неисправностей в устройстве УЗМ имеются световые индикаторы, позволяющие контролировать его работоспособность. Индикатор на НПУ при исправном НПУ и заряженном СБПП должен светиться прерывисто, а при разряженном СБПП светиться непрерывно.

На ПУ модификации УЗМ-2 и магнитной станции модификации УЗМ-1 установлены индикаторы напряжения питания и прохождения команд «Стоп общий» и «Сеть вкл.». ПУ состоит из блоков, выполненных в пластмассовых кассетах. Один из этих блоков — дешифратор содержит два световых индикатора. Первый из них показывает наличие сигнала с выхода ФП: при включенном НПУ он должен светиться прерывисто, при выключении НПУ — гаснуть. Второй индикатор позволяет контролировать исправность дешифратора в целом: при включенном НПУ он должен светиться прерывисто, при выключенном НПУ — светиться непрерывно.
Поиск неисправностей устройства рекомендуется вести в следующей последовательности:

проверка исправности НПУ и заряженности СБПП; проверка наличия напряжения питания и заряженности БА; проверка прохождения команды «Сеть вкл.» или «Стоп общий»; раздельная проверка исправности ФП и наличия сигнала ФП в ПУ; проверка исправности исполнительных элементов и источника питания; проверка исправности дешифратора;

выявление и замена неисправных блоков реле, ключей, гальванического разделения.

Блоки неремонтопригодны в подземных условиях. Восстановление работоспособности устройства осуществляется заменой блоков.

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..