专利名称：销齿式推车机保护系统及其保护方法
技术领域：
本发明涉及一种销齿式推车机控制技术，尤其涉及一种销齿式推车机保护系统及其保护方法。
背景技术：
煤矿生产需要大量运输材料、设备等生产物资，这些生产物资的井上、井下运输主要依靠罐笼提升装载有生产物资的矿车来完成，根据罐笼的大小每次所装载的矿车数量不等，一般是两节为一组。通常罐笼与井口位置对应，井口处设有摇台以及对应延伸的矿车轨道，矿车轨道上设有绞车，在摇台附近的矿车轨道的轨道槽中安装有推车机(例如销齿式推车机)及其校正点，校正点前后的矿车轨道的轨道槽中对应安装有限位推车机的前阻车器和后阻车器，非工作时间推车机位于校正点处，当矿车被绞车沿矿车轨道牵引到预定位置时，绞车与矿车脱离，使矿车停留在井口附近，当有罐笼被提升到井口时，信号工把罐笼的安全门打开，将摇抬的摇臂放下与罐笼咬合，再打开前阻车器，推车机通过其液压马达动力把矿车推进罐笼，然后推车机退回到校正点处，起前阻车器和摇台的摇臂，关上罐笼的安全门。其中，对销齿式推车机的控制是通过PLC控制继电器来完成的，然而由于继电器的触点有时可能会出现粘连或阀芯卡死等现象，从而容易造成销齿式推车机不受控而产生自由运动。并且，销齿式推车机在运行时的误操作也会导致安全事故(例如前进过控或后退过控，会造成销齿式推车机与其液压马达的传动齿轮脱齿)。以上就是销齿式推车机在实际使用过程中出现的问题，轻者造成设备损坏，重者出现矿车掉进井眼，造成重大的人员伤亡及砸坏井下生产设备的严重事故，煤矿停产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种性能可靠、安全的销齿式推车机保护系统及其保护方法。为达到上述目的，本发明一方面提供了一种销齿式推车机保护系统，包括PLC、安装在销齿式推车机的底座上的磁铁，分别与所述PLC的输入端相连的两个位移传感器、与所述磁铁配合的干簧管、前进控制开关、后退控制开关、复位开关、第一液压泵控制开关、以及与所述PLC的输出端相连的前进继电器、后退继电器、第一液压泵继电器、误动作控制继电器、摇台控制继电器和传感器损坏报警继电器，其中，两个所述位移传感器安装在所述销齿式推车机的液压马达的传动齿轮的安装基座上，每个位移传感器与所述传动齿轮的其中一个轮齿位置对应，两个所述位移传感器之间的距离与所述传动齿轮的齿距相等，所述干簧管安装在所述销齿式推车机的校正点处。本发明的销齿式推车机保护系统，所述PLC的型号为S7-200，每个所述位移传感器的电源输入端的一端接+24V电源，其电源输入端的另一端与所述PLC的IM端子、2M端子一起接地，两个位移传感器的输出端对应与所述PLC的10. 0端子和10. 4端子相连，所述干簧管的一端、所述前进控制开关的一端、所述后退控制开关的一端、所述复位开关的一端和所述第一液压泵控制开关的一端均接+24V电源，所述干簧管的另一端、所述前进控制开关的另一端、所述后退控制开关的另一端、所述复位开关的另一端和所述第一液压泵控制开关的另一端对应与所述PLC的10. 3端子、10. 1端子、10. 2端子、10. 5端子和II. 4端子相连，所述PLC的IL端子、2L端子和3L端子接+24V电源，所述前进继电器的一端、所述后退继电器的一端、所述第一液压泵继电器的一端、所述误动作控制继电器的一端、所述摇台控制继电器的一端和所述传感器损坏报警继电器的一端对应与所述PLC的Q0. 0端子、Q0. 1 端子、Q0. 4端子、Q0. 6端子、Ql. 1端子和Ql. 0端子相连，所述前进继电器的另一端、所述后退继电器的另一端、所述第一液压泵继电器的另一端、所述误动作控制继电器的另一端、所述摇台控制继电器的另一端和所述传感器损坏报警继电器的另一端接地。本发明的销齿式推车机保护系统，还包括备用的第二液压泵控制开关和第二液压泵继电器，所述第二液压泵控制开关的一端与所述PLC的II. 5端子相连，另一端接+24V电源，所述第二液压泵继电器的一端与所述PLC的Q0. 5端子相连，另一端接地。再一方面，本发明还提供了一种销齿式推车机的保护方法，包括如下步骤获取销齿式推车机的液压马达的传动齿轮的转动次数；根据所述传动齿轮的齿距和所述转动次数计算所述销齿式推车机的前进或后退距离；如果所述销齿式推车机前进的距离超过预先设定的前进限位距离，则禁止所述销齿式推车机前进，如果所述销齿式推车机后退的距离超过预先设定的后退限位距离，则禁止所述销齿式推车机后退。本发明的销齿式推车机的保护方法，所述前进限位距离为所述销齿式推车机允许前进的极限位置至校正点的距离，所述后退限位距离为所述销齿式推车机允许后退的极限位置至校正点的距离为后退限位距离。本发明的销齿式推车机的保护方法，所述获取销齿式推车机的液压马达的传动齿轮的转动次数，具体包括如下步骤接收前进指令或后退指令；如果收到所述前进指令，则启动前进继电器使所述销齿式推车机前进，并启动自身的第一计数器对位移传感器发送的传动齿轮的转动次数进行计数，如果所述第一计数器启动并延时若干时间后其当前的计数值仍小于或等于延时前的数值时，则通过传感器损坏报警继电器输出位移传感器故障报警信息；如果收到所述后退指令，则启动后退继电器使所述销齿式推车机后退，并启动自身的第二计数器对位移传感器发送的传动齿轮的转动次数进行计数，如果所述第二计数器启动并延时若干时间后其当前的计数值仍大于或等于延时前的数值时，则通过所述传感器损坏报警继电器输出位移传感器故障报警信息。本发明的销齿式推车机的保护方法，所述第一计数器和所述第二计数器的延时时间均为500毫秒。本发明的销齿式推车机的保护方法，还包括如下步骤当所述销齿式推车机的前进距离因意外情况大于前进限位距离时，向摇台控制继电器发送禁止信号，从而禁止摇台的摇臂抬起和罐笼的安全门关闭，只有当销齿式推车机CN 102231064 A
说明书
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后退到小于前进限位距离时，才允许摇台的摇臂抬起和罐笼的安全门关闭。
本发明的销齿式推车机的保护方法，其特征在于， 当所述销齿式推车机的前进继电器或后退继电器在未得电意外导通时，通过误动作控制继电器使液压泵继电器停泵并进行声光报警。本发明的销齿式推车机保护系统包括LC、安装在销齿式推车机的底座上的磁铁， 分别与PLC的输入端相连的两个位移传感器、与磁铁配合的干簧管、前进控制开关、后退控制开关、复位开关、第一液压泵控制开关、以及与PLC的输出端相连的前进继电器、后退继电器、第一液压泵继电器、误动作控制继电器、摇台控制继电器和传感器损坏报警继电器， 其中，两个位移传感器安装在销齿式推车机的液压马达的传动齿轮的安装基座上，每个位移传感器与传动齿轮的其中一个轮齿位置对应，两个位移传感器之间的距离与传动齿轮的齿距相等，干簧管安装在销齿式推车机的校正点处。使用时，以校正点为到位基准点，此时安装在销齿式推车机的底座上的磁铁接近干簧管使干簧管导通，PLC的计数器清零，并预先设定销齿式推车机允许前进的极限位置至到位基准点的距离为前进限位距离，并设定销齿式推车机允许后退的极限位置至到位基准点的距离为后退限位距离。销齿式推车机前进运行时，PLC的计数器计算传动齿轮旋转的个数，当前进距离与设定的前进限位距离相等时， 前进继电器失电，销齿式推车机被停止，此时销齿式推车机只能后退。销齿式推车机后退运行时，PLC的计数器计算传动齿轮旋转的个数，当后退距离与设定的后退限位距离相等时， 后退继电器失电，销齿式推车机被停止，此时推车机只能前进。此外，当销齿式推车机前进距离大于设定的前进限位距离时，摇台的摇臂不能抬起，罐笼的安全门不能关闭，只有销齿式推车机退回到设定的前进限位距离内，摇台的摇臂才能抬起，罐笼的安全门才能关闭。当销齿式推车机的前进继电器或后退继电器在未得电导通时，销齿式推车机意外运动，PLC立即通过误动作控制继电器使工作中的第一液压泵继电器停泵并进行声光报警。因此，本发明的销齿式推车机保护系统性能可靠、安全系数高。
图1为本发明的销齿式推车机保护系统的电气原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述本发明的销齿式推车机保护系统包括型号为S7-200的PLC、安装在销齿式推车机的底座上的磁铁、两个位移传感器(位移传感器A和位移传感器B)、与磁铁配合的干簧管 K0、前进控制开关K1、后退控制开关K2、复位开关K3、第一液压泵控制开关K4、第二液压泵控制开关K5以及与PLC的输出端相连的前进继电器1、后退继电器2、第一液压泵继电器3、 第二液压泵继电器4、误动作控制继电器5、摇台控制继电器6和传感器损坏报警继电器7。 其中，两个位移传感器均通过安装支架安装在销齿式推车机的液压马达的传动齿轮的安装基座上，每个位移传感器与传动齿轮的其中一个轮齿位置对应，两个位移传感器之间的距离与传动齿轮的齿距相等，干簧管KO安装在销齿式推车机的校正点处。参考图1所示，其中，PLC的型号为S7-200，每个位移传感器的电源输入端的一端接+24V电源，其电源输入端的另一端与PLC的IM端子、2M端子一起接地，两个位移传感器的输出端对应与PLC的10. 0端子和10. 4端子相连，干簧管KO的一端、前进控制开关Kl的一端、后退控制开关K2的一端、复位开关K3的一端、第一液压泵控制开关K4的一端和第二液压泵控制开关K5的一端均接+24V电源，干簧管KO的另一端、前进控制开关Kl的另一端、 后退控制开关K2的另一端、复位开关K3的另一端、第一液压泵控制开关K4的另一端和第二液压泵控制开关K5的另一端对应与PLC的10. 3端子、10. 1端子、10. 2端子、10. 5端子、 II. 4端子和II. 5端子相连，PLC的IL端子、2L端子和3L端子接+24V电源，前进继电器1 的一端、后退继电器2的一端、第一液压泵继电器3的一端、第二液压泵继电器4的一端、误动作控制继电器5的一端、摇台控制继电器6的一端和传感器损坏报警继电器7的一端对应与PLC的Q0. 0端子、Q0. 1端子、Q0. 4端子、Q0. 5端子、Q0. 6端子、Ql. 1端子和Ql. 0端子相连，前进继电器1的另一端、后退继电器2的另一端、第一液压泵继电器3的另一端、第二液压泵继电器4的另一端、误动作控制继电器5的另一端、摇台控制继电器6的另一端和传感器损坏报警继电器7的另一端接地。其中，第一液压泵控制开关K4和第一液压泵继电器3，第二液压泵控制开关K5和第二液压泵继电器4互为主备用，使用时选择其一。本发明的销齿式推车机保护系统在使用时，以校正点为到位基准点，此时安装在销齿式推车机的底座上的磁铁接近干簧管KO使干簧管KO导通，PLC的计数器清零，并预先设定销齿式推车机允许前进的极限位置至到位基准点的距离为前进限位距离，并设定销齿式推车机允许后退的极限位置至到位基准点的距离为后退限位距离。当信号工操作销齿式推车机时，首先把第一液压泵控制开关K4或第二液压泵控制开关K5打开，按下销齿式推车机的前进控制开关Kl向PLC发送前进指令，PLC收到后将前进继电器1闭合，前进继电器1 得电，销齿式推车机的液压马达的传动齿轮正转，销齿式推车机前进，安装在销齿式推车机的底座上的磁铁远离干簧管KO使干簧管KO断开，当位移传感器A和位移传感器B同时对准传动齿轮的轮齿时导通并输出一个计数脉冲(其他情况断开)，而PLC的计数器则对计数脉冲进行累加计数，PLC通过计算位移传感器A和位移传感器B导通的次数来计算传动齿轮旋转的齿数，而传动齿轮旋转一个齿距的距离是定值，从而可以计算销齿式推车机前进的距离，当前进距离与设定前进限位距离相等时，PLC向前进继电器1发送制动信号，前进继电器1失电，销齿式推车机被迫停止，此时销齿式推车机只能向后退，而在前进距离未达到前进限位距离前随时松开前进控制开关K1，销齿式推车机就会随时停下来。此后，若按下销齿式推车机的后退控制开关K2向PLC发送后退指令，PLC收到后将后退继电器2闭合， 后退继电器2得电，销齿式推车机的液压马达的传动齿轮反转，销齿式推车机后退，当位移传感器A和位移传感器B同时对准传动齿轮的轮齿时导通并输出一个计数脉冲，而PLC的计数器则对计数脉冲进行累减计数，并据此计算销齿式推车机后退的距离，当销齿式推车机退回到到位基准点时，安装在销齿式推车机的底座上的磁铁再次接近干簧管KO使干簧管KO导通，PLC的计数器清零，若继续按后退控制开关K2，销齿式推车机继续后退，安装在销齿式推车机的底座上的磁铁再次远离干簧管KO使干簧管KO断开，而PLC的计数器则对后续的后退进行累加计数，当此后的后退距离与设定后退限位距离相等时，PLC向后退继电器2发送制动信号，后退继电器2失电，销齿式推车机被迫停止，此时销齿式推车机只能向
、产.、rr.刖进。在上述的前进控制过程中，一旦前进距离因意外情况大于前进限位距离时，PLC向摇台控制继电器6发送禁止信号，从而禁止摇台的摇臂抬起和罐笼的安全门关闭，只有当销齿式推车机后退到小于前进限位距离时，PLC才允许摇台的摇臂抬起和罐笼的安全门关闭。当销齿式推车机的前进继电器1或后退继电器2在未得电意外导通时，销齿式推车机意外运动，PLC的计数器开始计数，但实际上这种运动并非由于PLC接收到前进指令或后退指令后使其闭合引起的，因此，一旦PLC判断属于上述现象，立即通过误动作控制继电器5使工作中的第一液压泵继电器3或第二液压泵继电器4停泵并进行声光报警。在上述销齿式推车机的前进过程中，若PLC的计数器启动并延时若干时间(通常为500毫秒)后，PLC的计数器当前的计数值仍小于或等于延时前的数值时，则PLC通过传感器损坏报警继电器7输出位移传感器故障报警信息。而在上述销齿式推车机的后退过程中，若PLC的计数器启动并延时若干时间(通常为500毫秒)后，PLC的计数器当前的计数值仍大于或等于延时前的数值时，则PLC通过传感器损坏报警继电器7输出位移传感器故障报警信息。以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种销齿式推车机保护系统，其特征在于，包括PLC、安装在销齿式推车机的底座上的磁铁，分别与所述PLC的输入端相连的两个位移传感器、与所述磁铁配合的干簧管、前进控制开关、后退控制开关、复位开关、第一液压泵控制开关、以及与所述PLC的输出端相连的前进继电器、后退继电器、第一液压泵继电器、误动作控制继电器、摇台控制继电器和传感器损坏报警继电器，其中，两个所述位移传感器安装在所述销齿式推车机的液压马达的传动齿轮的安装基座上，每个位移传感器与所述传动齿轮的其中一个轮齿位置对应，两个所述位移传感器之间的距离与所述传动齿轮的齿距相等，所述干簧管安装在所述销齿式推车机的校正点处。
2.根据权利要求1所述的销齿式推车机保护系统，其特征在于，所述PLC的型号为 S7-200，每个所述位移传感器的电源输入端的一端接+24V电源，其电源输入端的另一端与所述PLC的IM端子、2M端子一起接地，两个位移传感器的输出端对应与所述PLC的10. 0端子和10. 4端子相连，所述干簧管的一端、所述前进控制开关的一端、所述后退控制开关的一端、所述复位开关的一端和所述第一液压泵控制开关的一端均接+24V电源，所述干簧管的另一端、所述前进控制开关的另一端、所述后退控制开关的另一端、所述复位开关的另一端和所述第一液压泵控制开关的另一端对应与所述PLC的10. 3端子、10. 1端子、10. 2端子、10. 5端子和II. 4端子相连，所述PLC的IL端子、2L端子和3L端子接+24V电源，所述前进继电器的一端、所述后退继电器的一端、所述第一液压泵继电器的一端、所述误动作控制继电器的一端、所述摇台控制继电器的一端和所述传感器损坏报警继电器的一端对应与所述PLC的Q0. 0端子、Q0. 1端子、Q0. 4端子、Q0. 6端子、Ql. 1端子和Ql. 0端子相连，所述前进继电器的另一端、所述后退继电器的另一端、所述第一液压泵继电器的另一端、所述误动作控制继电器的另一端、所述摇台控制继电器的另一端和所述传感器损坏报警继电器的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的销齿式推车机保护系统，其特征在于，还包括备用的第二液压泵控制开关和第二液压泵继电器，所述第二液压泵控制开关的一端与所述PLC的II. 5端子相连，另一端接+24V电源，所述第二液压泵继电器的一端与所述PLC的Q0. 5端子相连，另一端接地。
4.一种权利要求1所述的销齿式推车机保护系统的保护方法，其特征在于，包括如下步骤获取销齿式推车机的液压马达的传动齿轮的转动次数；根据所述传动齿轮的齿距和所述转动次数计算所述销齿式推车机的前进或后退距1 ；如果所述销齿式推车机前进的距离超过预先设定的前进限位距离，则禁止所述销齿式推车机前进，如果所述销齿式推车机后退的距离超过预先设定的后退限位距离，则禁止所述销齿式推车机后退。
5.根据权利要求4所述的销齿式推车机的保护方法，其特征在于，所述前进限位距离为所述销齿式推车机允许前进的极限位置至校正点的距离，所述后退限位距离为所述销齿式推车机允许后退的极限位置至校正点的距离为后退限位距离。
6.根据权利要求5所述的销齿式推车机的保护方法，其特征在于，所述获取销齿式推车机的液压马达的传动齿轮的转动次数，具体包括如下步骤接收前进指令或后退指令；如果收到所述前进指令，则启动前进继电器使所述销齿式推车机前进，并启动自身的第一计数器对位移传感器发送的传动齿轮的转动次数进行计数，如果所述第一计数器启动并延时若干时间后其当前的计数值仍小于或等于延时前的数值时，则通过传感器损坏报警继电器输出位移传感器故障报警信息；如果收到所述后退指令，则启动后退继电器使所述销齿式推车机后退，并启动自身的第二计数器对位移传感器发送的传动齿轮的转动次数进行计数，如果所述第二计数器启动并延时若干时间后其当前的计数值仍大于或等于延时前的数值时，则通过所述传感器损坏报警继电器输出位移传感器故障报警信息。
7.根据权利要求6所述的销齿式推车机的保护方法，其特征在于，所述第一计数器和所述第二计数器的延时时间均为500毫秒。
8.根据权利要求7所述的销齿式推车机的保护方法，其特征在于，还包括如下步骤 当所述销齿式推车机的前进距离因意外情况大于前进限位距离时，向摇台控制继电器发送禁止信号，从而禁止摇台的摇臂抬起和罐笼的安全门关闭，只有当销齿式推车机后退到小于前进限位距离时，才允许所述摇台的摇臂抬起和所述罐笼的安全门关闭。
9.根据权利要求8所述的销齿式推车机的保护方法，其特征在于，当所述销齿式推车机的前进继电器或后退继电器在未得电意外导通时，通过误动作控制继电器使液压泵继电器停泵并进行声光报警。
全文摘要
本发明公开了一种销齿式推车机保护系统及其保护方法，该系统包括PLC、安装在销齿式推车机的底座上的磁铁，分别与PLC的输入端相连的两个位移传感器、与磁铁配合的干簧管、前进控制开关、后退控制开关、复位开关、第一液压泵控制开关、以及与PLC的输出端相连的前进继电器、后退继电器、第一液压泵继电器、误动作控制继电器、摇台控制继电器和传感器损坏报警继电器，两个位移传感器安装在销齿式推车机的液压马达的传动齿轮的安装基座上，每个位移传感器与传动齿轮的其中一个轮齿位置对应，两个位移传感器之间的距离与传动齿轮的齿距相等，干簧管安装在销齿式推车机的校正点处。本发明的销齿式推车机保护系统性能可靠、安全系数高。
文档编号G05B19/05GK102231064SQ201110082648
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者戴罡 申请人:安徽泰丰矿用自动化研究开发有限公司