一种凿岩台车动力单元的安全控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种凿岩台车动力单元的安全控制系统及控制方法，属于凿岩台车控制技术领域。包括电缆卷筒、滑环箱、电机单元、进电保护单元、软启动控制单元、MCU、CAN总线和人机界面；供电电缆经过电缆卷筒与滑环箱的进线端连接，滑环箱出线端依次经过进电保护单元、软启动控制单元与电机单元连接，MCU分别与滑环箱、进电保护单元和电机单元连接，MCU通过CAN总线分别与软启动控制单元和人机界面连接，并且在电机单元中设置有电机监测单元。本发明专利技术能够实现电机的无冲击软启动，提高了电机的寿命，避免了电流对电网的冲击；通过对不同部位进行状态监测，并实时报警，提高了系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种凿岩台车动力单元的安全控制系统及控制方法
本专利技术属于凿岩台车控制
，具体涉及一种凿岩台车动力单元的安全控制系统及控制方法。
技术介绍
凿岩台车(也称钻孔台车)是一种隧道及地下工程采用钻爆法施工的凿岩设备，它能移动并支持多台凿岩机同时进行钻眼作业。由于凿岩台车的工作环境相对比较恶劣，对于凿岩台车的各个零部件的要求都相对较高。动力单元作为凿岩台车的关键部件，价值量大，并且需要足够高的可靠性，才能满足凿岩台车在复杂工况下的需求。目前凿岩台车的动力单元主要采用的是电动机，而凿岩台车用电机属于高启动扭矩且可频繁过载类型，以硬启动为主，并且停机过程也是硬着陆，容易破坏电机的绝缘性、减少电机的寿命，同时，硬启动是冲击电流大，会对电网产生冲击，从而降低电网的使用寿命，引发车辆事故。此外，目前的凿岩台车的工作环境恶劣，由于供电或结构等原因易造成凿岩台车在工作过程中发生损坏，从而引发安全事故，如何对电机的工作状态进行监测和预警，是非常有必要的。此外，凿岩台车通常配备主电机和水泵电机，目前凿岩台车采用两套控制系统对两台电机分开启动，极大地增加了企业的成本。因此针对以上问题，对凿岩车动力单元的控制系统进行设计，是非常有必要的。
技术实现思路
技术问题：针对现有技术中，凿岩台车动力单元启动时容易造成电机损坏、降低电机和电网使用寿命的问题，本专利技术提供一种凿岩台车动力单元的安全控制系统及控制方法，采用软启动控制技术，提高电机的寿命，冲击电流对电网的冲击；同时能够实时监控电机状态，并实时预警，提高系统安全性；进一步地，本专利技术能够进行双电机的控制，降低成本。技术方案：本专利技术的凿岩台车动力单元的安全控制系统，包括：电缆卷筒、滑环箱、电机单元、进电保护单元、软启动控制单元、MCU、CAN总线和人机界面；供电电缆经过电缆卷筒与滑环箱的进线端连接，滑环箱出线端依次经过进电保护单元、软启动控制单元与电机单元连接，MCU分别与滑环箱、进电保护单元和电机单元连接，MCU通过CAN总线分别与软启动控制单元和人机界面连接。进一步地，所述软启动控制单元包括断路器、软启动器、切换接触器、软启动控制器和旁路接触器；所述断路器的进线端与所述进电保护单元的出线端连接，断路器的出线端分别与软启动器的进线端和电机单元的进线端连接，软启动器的出线端与切换接触器的进线端连接，切换接触器的出线端与所述电机单元的进线端连接，旁路接触器的出线端与电机单元的进线端连接；所述软启动器与软启动控制器连接，软启动控制器通过CAN总线与MCU连接；所述软启动控制器分别与切换接触器和旁路接触器连接，同时软启动控制器能够采集断路器的进线端的电压信号和电机单元进线端的电流信号。进一步地，所述进电保护单元包括相序保护器、主断路器单元、漏电保护器、第一接触器单元、第二接触器单元；所述相序保护器的进线端与滑环箱的出线端连接，所述相序保护器、主断路器单元和漏电保护器依次连接，所述漏电保护器的出线端与所述软启动控制单元的进线端连接；所述第一接触器单元分别相序保护器和MCU连接，用于将相序错误信号发送给MCU；所述第二接触器单元分别与漏电保护器和MCU连接，用于将漏电信号发送给MCU；所述主断路器单元与MCU连接，MCU控制主断路器单元的断开或闭合。进一步地，所述滑环箱中设置有集电环、开箱开关和接近开关，所述集电环的出线端与所述进电保护单元的进线端连接，集电环提供旋转并能连续传输电流；所述接近开关与MCU连接，用于将少缆信号发送给MCU；所述开箱开关与MCU连接，用于将开箱信号发送给MCU。进一步地，所述电机单元中设置有电机监测单元，用于监测电机单元中电机的转速以及电机主要部件的温度，并传递给MCU，所述电机监测单元包括转速传感器、联轴器温度传感器、定子绕组温度传感器、转子绕组传感器；所述转速传感器用于检测电机单元中电机的转速，并发送给MCU；所述联轴器温度传感器用于检测电机联轴器的温度，并发送给MCU；所述定子绕组温度传感器用于检测电机定子绕组的温度，并发送给MCU；所述转子绕组传感器用于检测电机转子绕组的温度，并发送给MCU。进一步地，所述电机单元包括主电机或水泵电机。进一步地，所述电机单元包括主电机和水泵电机，所述主电机的进线端分别与切换接触器的出线端和旁路接触器的出线端连接；所述水泵电机的进线端与切换接触器的出线端连接。进一步地，所述软启动器采用晶闸管软启动器。本专利技术的凿岩台车动力单元的安全控制方法，利用所述控制系统对凿岩台车动力单元进行安全控制，包括：检测滑环箱的开箱状态，若检测到开箱信号，则限制软启动控制器的参数，禁止电机启动，同时切断主断路器单元，当开箱信号消失，限制解除，主断路器单元闭合；检测电缆状态，若检测到少缆信号，将少缆信号发送到人机界面，进行报警；检测相序情况和漏电情况，若检测到相序错误信号和/或漏电信号，则制软启动器控制参数，禁止电机启动，同时切断主断路器单元，并将相序错误信号和/或漏电信号发送至人机界面进行报警；检测软启动控制单元的输入电压，并判断该电压是否与电机需求电压段匹配，若不在电机需求电压段范围内，则判定输入电压错误，禁止电机启动，人机界面报警；检测电机温度信号，如果电机出现温度异常，则限制软启动控制器的参数，电机逐渐降低转速直至停机；检测电机转速，根据电机转速，实现电机的启动。进一步地，根据电机转速，启动主电机和水泵电机的过程为：软启动驱动器驱动主电机工作，若主电机转速大于或等于主电机的额定转速，则旁路接触器吸合，若旁路接触器吸合控制时间大于或等于设定时间，则切换接触器吸合，软启动驱动器驱动水泵电机工作，若是泵电机转速大于或等于水泵电机的额定转速，则水泵电机启动完成。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本专利技术包括软启动控制单元，软启动控制单元中设置有软启动器，利用软启动器实现凿岩台车动力单元的软启动，使得电机在启动时能够无冲击平滑启动，从而不易破坏电机的绝缘性，提高了电机的寿命；同时，电机在软启动时，冲击电流小，不会对电网造成冲击，保护了凿岩台车的电网。(2)本专利技术的软启动控制单元中，设置了旁路接触器、切换接触器，当MCU检测到主电机达到额定转速后，会发送旁路控制信号给旁路接触器，然后软启动控制器发送切换控制信号给切换接触器，从而实现水泵电机的软启动。因此本专利技术的控制系统能够在同一控制系统中，实现主电机和水泵电机的软启动，无需采用采用一个系统控制一个电机启动的方式，从而极大地降低了成本。(3)本专利技术通过在滑环箱中设置开箱开关，监测滑环箱的状态，设置接近开关，监测电缆状态，从而及时发现滑环箱处于开箱状态以及少缆情况；进电保护单元中设置相序保护器，监测相线连接情况，设置漏电保护器，监测电路中漏电情况，从而能及时发现相线错误或电网漏电；在电机中设置电机监测单元，实时监控电机的状态，从而及时发现电机是否存在工作异常；将各监测信号发送到人机界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凿岩台车动力单元的安全控制系统，其特征在于，包括：电缆卷筒(1)、滑环箱(2)、电机单元、进电保护单元(3)、软启动控制单元(4)、MCU(5)、CAN总线(6)和人机界面(7)；/n供电电缆经过电缆卷筒(1)与滑环箱(2)的进线端连接，滑环箱(2)出线端依次经过进电保护单元(3)、软启动控制单元(4)与电机单元连接，MCU(5)分别与滑环箱(2)、进电保护单元(3)和电机单元连接，MCU(5)通过CAN总线(6)分别与软启动控制单元(4)和人机界面(7)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种凿岩台车动力单元的安全控制系统，其特征在于，包括：电缆卷筒(1)、滑环箱(2)、电机单元、进电保护单元(3)、软启动控制单元(4)、MCU(5)、CAN总线(6)和人机界面(7)；
供电电缆经过电缆卷筒(1)与滑环箱(2)的进线端连接，滑环箱(2)出线端依次经过进电保护单元(3)、软启动控制单元(4)与电机单元连接，MCU(5)分别与滑环箱(2)、进电保护单元(3)和电机单元连接，MCU(5)通过CAN总线(6)分别与软启动控制单元(4)和人机界面(7)连接。


2.根据权利要求1所述的一种凿岩台车动力单元的安全控制系统，其特征在于，所述软启动控制单元(4)包括断路器(401)、软启动器(402)、切换接触器(403)、软启动控制器(404)和旁路接触器(405)；
所述断路器(401)的进线端与所述进电保护单元(3)的出线端连接，断路器(401)的出线端分别与软启动器(402)的进线端和电机单元的进线端连接，软启动器(402)的出线端与切换接触器(403)的进线端连接，切换接触器(403)的出线端与所述电机单元的进线端连接，旁路接触器(405)的出线端与电机单元的进线端连接；
所述软启动器(402)与软启动控制器(404)连接，软启动控制器(404)通过CAN总线(6)与MCU(5)连接；
所述软启动控制器(404)分别与切换接触器(403)和旁路接触器(405)连接，同时软启动控制器(404)能够采集断路器(401)的进线端的电压信号和电机单元进线端的电流信号。


3.根据权利要求1所述的一种凿岩台车动力单元的安全控制系统，其特征在于，所述进电保护单元(3)包括相序保护器(301)、主断路器单元(302)、漏电保护器(303)、第一接触器单元(304)、第二接触器单元(305)；所述相序保护器(301)的进线端与滑环箱(2)的出线端连接，所述相序保护器(301)、主断路器单元(302)和漏电保护器(303)依次连接，所述漏电保护器(303)的出线端与所述软启动控制单元(4)的进线端连接；
所述第一接触器单元(304)分别相序保护器(301)和MCU(5)连接，用于将相序错误信号发送给MCU(5)；所述第二接触器单元(305)分别与漏电保护器(303)和MCU(5)连接，用于将漏电信号发送给MCU(5)；所述主断路器单元(302)与MCU(5)连接，MCU(5)控制主断路器单元(302)的断开或闭合。


4.根据权利要求1所述的一种凿岩台车动力单元的安全控制系统，其特征在于，所述滑环箱(2)中设置有集电环(201)、开箱开关(202)和接近开关(203)，所述集电环(201)的出线端与所述进电保护单元(3)的进线端连接，集电环(201)提供旋转并能连续传输电流；所述接近开关(203)与MCU(5)连接，用于将少缆信号发送给MCU(5)；所述开箱开关(202)与MCU(5)连接，用于将开箱信号发送给MCU(5)。


5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高达，
申请(专利权)人：安百拓南京建筑矿山设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32