专利名称：矿用远程宽带可视遥控通用控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于矿用设备控制领域，涉及一种矿用远程宽带可视遥控通用控制器，是用于煤矿井下大型采、掘、运设备远程可视遥控的执行装置。
背景技术：
目前，国内煤矿井下大型采、掘、运设备的遥控系统主要是视距内遥控，以尽量避免设备附近的恶劣环境影响操作人员的身体健康。尽管设备的无线通信距离不是实现超视距遥控的瓶颈，但由于遥控装置的无线通信带宽太窄，使得其无法实现视频信号的流畅传输，而不能用于超视距远程遥控。近年有资料表明，有些机构正在研究基于宽带无线通信的矿用遥控装置，但限于其无线通信带宽仍不足，使得视频信息不够丰富，再加上控制器通用性、无线传输协议匹配性差等原因，使其并不能成为一种通用的远程宽带可视遥控通用控制器。因此，研发一种以商用宽带无线通信技术、通用可编程控制器、多协议接口设备为核心的矿用远程宽带可视遥控通用控制器成为一个迫切需要。
发明内容本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种使用方便、安全可靠、视频信号传输效果好的矿用远程宽带可视遥控通用控制器。本发明是通过如下技术方案实现的本发明的矿用远程宽带可视遥控通用控制器，其特殊之处在于包括安装在壳体内的电源装置、控制装置、通信装置和操作装置；控制装置包括控制器，控制器设有采煤机控制I/o接口 ；通信装置包括以太网交换机、用于连接摄像机云台的ModBus串口服务器、提供遥控通信通道的无线传输收发器及天线，ModBus串口服务器和无线传输收发器都连接以太网交换机，以太网交换机连接控制器，以太网交换机设有用于连接摄像机的对外流媒体视频接口 ；操作装置包括用于正常操作/监视的人机界面，人机界面连接控制器。优选方案为，控制器还通过以太网交换机连接Canbus串口服务器，该服务器设有用于连接采煤机的串口，和/或，控制器还设有用于连接采煤机的支持DEVICE Net协议的串口。电源装置包括交流配电开关以及与之连接的本安直流电源整流装置和直流电源整流装置，本安直流电源整流装置连接人机界面和应急操作组件。操作装置还包括应急操作组件。控制器经本安隔离器连接人机界面。控制器的采煤机控制I/o接口采用隔离继电器控制，交流配电开关和隔离继电器安装在导轨上。壳体内部空间分接线腔、隔爆腔和本安腔三部分，接线腔设有用于连接外围出入电缆的若干个喇叭电缆口，应急操作组件和人机界面安装在本安腔，其余组件安装在隔爆腔，隔爆腔与接线腔之间电器连通通过接线端子，隔爆腔与本安腔之间电器连通通过接线端子。[0011]功能原理通过OFDM宽带无线传输收发器接收遥控信号并转成以太网信号，一路由以太网交换机中继至可编程逻辑控制器(以下称“PLC控制器”)后，通过PLC的I/O接口隔离继电器给采煤机输出控制指令并接收反馈信号，实现对采煤机的远程遥控；另一路由以太网交换机中继至ModBus串口服务器,通过ModBus总线向摄像机云台输出控制指令并接收反馈信号。采煤机周边的流媒体视频信息通过以太网交换机中继至OFDM宽带无线传输收发器后，通过无线信号发送出去，发送给用于远程控制的手机或电脑等设备。本发明的有益效果是，使用方便、安全可靠、视频信号传输效果好，满足较大信息量传输需要，采用商用宽带通信技术，通信带宽最高为54Mbps，煤矿简易支护巷道内的遥控距离不小于450m，主控装置为通用可编程控制器，具备本安人机交互界面，具有4路流媒体视频、4路串行通信接口。视频接口支持4路流媒体接入(即可接4台摄像机)、串行通信接口具有支持不同协议的4路串口(即ModBus串口服务器的RS485和RS232接口、Canbus串口服务器的接口、和PLC控制器上的DEVICE Net串口)。控制器采用的技术先进、元器件可靠、接口灵活、使用维护简单，非常适于在煤矿井下环境条件恶劣的环境中使用。该设备使用时安装在采煤机上，使用手机、电脑等远程设备无线操控该设备(通过无线收发器和外置天线)，该设备再操控采煤机。
图I为本发明的结构原理示意框图。图2为主视图示意图。图3为本内部布置示意图。图4为图3的A—Afflj面不意图。图5为图3的B—Bfflj面不意图。图6为图3的左视不意图。图中I.交流配电开关，2.本安直流电源整流装置，3.直流电源整流装置，4. PLC控制器，5.隔离继电器，6.应急操作组件，7.本安隔离器，8.人机界面，9.以太网交换机，IO-ModBus串口服务器，11. Canbus串口服务器，12. OFDM无线收发器，13.外置天线，14.接线端子，15.接线端子，16.导轨，17.喇叭电缆口，21.交流电源输入端口，22.本安直流电源输出端口，23.直流电源输出端口，24.对外串行通信接口，25.对外流媒体视频接口，26.采煤机控制I/O接口，31.接线腔，32.隔爆腔，33.本安腔。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。本发明的矿用远程宽带可视遥控通用控制器，包括安装在壳体内的电源装置、控制装置、通信装置和操作装置等构成。如图1-6。壳体为遥控控制器的外壳部分，外形基本为长方体，右上角为操作装置区域，整个壳体采用矿用隔爆兼本质安全型壳体，除右上角本安腔33外围对外的部分为矿用一般型夕卜，其他部分均为矿用隔爆型，防护等级IP65，适合在矿井井下环境最严酷的地点使用。壳体内部空间分三部分接线腔31、隔爆腔32、本安腔33，接线腔设有用于连接外围出入电缆的若干个喇叭电缆口 17，应急操作组件6和人机界面8安装在本安腔，其余组件安装在隔爆腔，隔爆腔内有安装设备方便(交流配电开关I和隔离继电器5)的导轨16，隔爆腔与接线腔之间电气连通通过接线端子14，隔爆腔与本安腔之间电气连通通过接线端子15，自外围出入接线腔的电缆均通过喇叭电缆口 17。[0018]操作装置包括应急操作组件6的按钮/选择开关/指示灯组件、用于正常操作/监视的人机界面8，人机界面连接PLC控制器，壳体在右上角开孔，用于安装按钮/选择开关/指示灯组件6、人机界面8。人机界面8设有显示屏和键盘。电源装置包括交流配电开关1、24V本安直流电源整流装置2、24V直流电源整流装置3，交流配电开关I安装在导轨16上，整流装置2、3直接紧固在隔爆腔32底板上。本安直流电源整流装置2连接人机界面和应急操作组件6。24V直流电源整流装置3连接PLC控制器和其他电器元件。控制装置包括作为控制核心的PLC控制器4、PLC上控制采煤机控制I/O接口 26的隔离继电器5、本安隔离器7，PLC控制器设有采煤机控制I/O接口 26，PLC经本安隔离器
7连接人机界面8，PLC控制器4、本安隔离器7直接紧固在隔爆腔32底板上，隔离继电器5安装在导轨16上。通信装置包括以太网交换机9、提供对外ModBus通信接口的ModBus串口服务器10、提供对外Canbus通信接口的Canbus串口服务器11、提供遥控通信通道的OFDM宽带无线传输收发器12及外置天线13，ModBuS串口服务器10用于连接摄像机云台，Canbus串行通信接口 24用于连接采煤机，通信装置均直接紧固在隔爆腔32底板上，另外，PLC控制器4本体还直接提供一个支持DEVICE Net协议的串行通信接口，用于连接采煤机。Canbus串口服务器11、ModBus串口服务器10和无线传输收发器12都连接以太网交换机9，以太网交换机9连接PLC控制器，以太网交换机设有用于连接摄像机的对外流媒体视频接口 25。矿用远程宽带可视遥控通用控制器，其主要结构是矿用隔爆兼本安安全型壳体、通用可编程逻辑控制器、工业以太网交换机、协议处理器、无线收发器、配套双套直流电源组件等。该设备使用时安装在采煤机上，使用手机、电脑等远程设备无线操控该设备(通过无线收发器和外置天线)，该设备再操控采煤机。该设备的无线遥控通信通道采用商用宽带通信技术，主控装置为通用可编程控制器，兼容性强，主信道通信带宽高达为54Mbps。该设备同时提供了用于采煤机控制的I/O接口 26 (容量为14个DI及8个D0)、Canbus通信接口 24、DEVICE Net通信接口，用于摄像机云台控制的ModBus通信接口 24(可选RS485或RS232)，用于流媒体视频(最多支持4路)数据接入的以太网接口 25。该设备的电缆出入都位于正面一侧，其他面没有安装空间要求，方便在狭窄的场所使用，所有维护工作简单方便。如图1，该产品需要通过端口 21从现场接入交流电源，通过交流配电开关I分配后，提供给本安直流电源整流装置2、直流电源整流装置3，分别整流后输出供各设备使用的24V本安直流电源输出端口 22和24V直流电源输出端口 23。如图1，宽带无线遥控信号通过外置天线13接收后，进入OFDM宽带无线传输收发器12处理，解调出控制数据并转成以太网信号进入以太网交换机9，一路由以太网交换机9中继至PLC控制器4，PLC控制器4向采煤机输出控制指令；另一路中继至ModBus串口服务器10，由ModBus串口服务器10转为ModBus协议后，通过串口 24(可选RS485或RS232)连接外围摄像机云台，实现对云台的控制。PLC控制器4向采煤机输出控制指令有两个途径①将控制指令转变为开关量控制信号，经过I/O接口 26隔离继电器5处理后，通过电缆连接采煤机控制接口，实现对采煤机的控制，I/o接口 26提供的容量为14个DI及8个D0，②将控制指令转变为DEVICE Net协议控制信号，通过其串行通信接口连接采煤机DEVICE Net通信接口。如图1，采煤机的运行状态信息反馈有两条途径一条是与控制信号处理流程相反；另一条是通过Canbus通信总线接口 24引入串口服务器11，由串口服务器11转为以太网信号后，通过以太网交换机9中继至OFDM宽带无线传输收发器12处理成宽带无线信号，通过外置天线13发送出去，发送给用于远程控制的手机或电脑等设备。如图1，采煤机周边的流媒体视频信息(最多支持4路)(来自采煤机上安装的摄像机)通过以太网接口 25引入交换机9后，中继至OFDM宽带无线传输收发器12处理成宽带无线信号，通过外置天线13发送出去，发送给用于远程控制的手机或电脑等设备。
权利要求1.一种矿用远程宽带可视遥控通用控制器，其特征在于包括安装在壳体内的电源装置、控制装置、通信装置和操作装置；控制装置包括控制器，控制器设有采煤机控制I/o接口 ；通信装置包括以太网交换机、用于连接摄像机云台的ModBus串口服务器、提供遥控通信通道的无线传输收发器及天线，ModBus串口服务器和无线传输收发器都连接以太网交换机，以太网交换机连接控制器，以太网交换机设有用于连接摄像机的对外流媒体视频接口 ；操作装置包括用于正常操作/监视的人机界面，人机界面连接控制器。
2.根据权利要求I所述的矿用远程宽带可视遥控通用控制器，其特征在于控制器还通过以太网交换机连接Canbus串口服务器，该服务器设有用于连接采煤机的串口，和/或，控制器还设有用于连接采煤机的支持DEVICE Net协议的串口。
3.根据权利要求I或2所述的矿用远程宽带可视遥控通用控制器，其特征在于电源装置包括交流配电开关以及与之连接的本安直流电源整流装置和直流电源整流装置，本安直流电源整流装置连接人机界面和应急操作组件。
4.根据权利要求I或2所述的矿用远程宽带可视遥控通用控制器，其特征在于操作装置还包括应急操作组件。
5.根据权利要求I或2所述的矿用远程宽带可视遥控通用控制器，其特征在于控制器经本安隔离器连接人机界面。
6.根据权利要求3所述的矿用远程宽带可视遥控通用控制器，其特征在于控制器的采煤机控制I/O接口采用隔离继电器控制，交流配电开关和隔离继电器安装在导轨上。
7.根据权利要求I或2所述的矿用远程宽带可视遥控通用控制器，其特征在于壳体内部空间分接线腔、隔爆腔和本安腔三部分，接线腔设有用于连接外围出入电缆的若干个喇叭电缆口，应急操作组件和人机界面安装在本安腔，其余组件安装在隔爆腔，隔爆腔与接线腔之间电器连通通过接线端子，隔爆腔与本安腔之间电器连通通过接线端子。
专利摘要本实用新型属于矿用设备控制领域，涉及一种矿用远程宽带可视遥控通用控制器，包括安装在壳体内的电源装置、控制装置、通信装置和操作装置；控制装置包括控制器，控制器设有采煤机控制I/O接口；通信装置包括以太网交换机、用于连接摄像机云台的ModBus串口服务器、提供遥控通信通道的无线传输收发器及天线，以太网交换机设有用于连接摄像机的对外流媒体视频接口；操作装置包括人机界面。本实用新型的有益效果是，使用方便、安全可靠、视频信号传输效果好，满足较大信息量传输需要，通信带宽最高为54Mbps，遥控距离不小于450m，接口灵活、使用维护简单，非常适于在煤矿井下环境条件恶劣的环境中使用。
文档编号G05B19/418GK202815562SQ201220484139
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者高义标, 李延振, 朱杰 申请人:煤炭工业济南设计研究院有限公司