一、 綜述
JNA Face Boss控制系統(tǒng)監(jiān)測采煤機(jī)上裝有的各種傳感器和電動(dòng)機(jī)。系統(tǒng)具有設(shè)備診斷、遙控、變頻控制和數(shù)據(jù)傳輸功能。Face Boss是Joy公司通用控制平臺(tái)的一部分，并且可以與Joy公司的JOS系統(tǒng)相連。
JNA Face Boss控制系統(tǒng)的功能就是監(jiān)測遙控器的連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸、液壓控制數(shù)據(jù)、牽引控制數(shù)據(jù)和急停信號(hào)；監(jiān)測遙控器選擇開關(guān)、未選擇的遙控器；實(shí)現(xiàn)液壓電磁閥的順序和有限控制；監(jiān)控泵電動(dòng)機(jī)、截割電動(dòng)機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)的電流，也控制截割反饋；用RTD數(shù)據(jù)監(jiān)控截割電動(dòng)機(jī)的溫度；為油泵電動(dòng)機(jī)、截割電動(dòng)機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)提供電流保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、相不平衡保。JNA Face Boss 控制系統(tǒng)中的顯示計(jì)算機(jī)，其一系列屏幕有助于操作和維護(hù)人員對采煤機(jī)的操作和診斷，提供數(shù)據(jù)記錄、存儲(chǔ)，給操作人員提供有關(guān)采煤機(jī)操作狀態(tài)的詳細(xì)信息，允許操作人員根據(jù)開采工況來配置采煤機(jī)的操作功能。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
JNA Face Boss控制系統(tǒng)主要硬件設(shè)備如圖1所示，包括CCU中央控制器、Display Computer顯示計(jì)算機(jī)、GIO多用輸入/輸出模塊、RIO遠(yuǎn)程輸入/輸出模塊、MOTER MCT智能電流互感器、DIOM數(shù)字輸入/輸出模塊、Transmitter遙控器、Receiver接收器、VFD變頻器。
圖1 JNA Face Boss控制系統(tǒng)主要硬件設(shè)備
1.CCU中央處理器
CCU中央處理器是Face Boss控制系統(tǒng)的主控制器，CCU使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信協(xié)議與靈活配置的輸入/輸出模塊進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對采煤機(jī)所有功能的監(jiān)控。通信協(xié)議包括以太網(wǎng)、RS-485Modbus、RS–232串聯(lián)接口、CAN總線、電流環(huán)、Interbus、RS-422和USB1.0。
2.Display Computer顯示計(jì)算機(jī)
顯示計(jì)算機(jī)屏幕按菜單圖標(biāo)分組，這些圖標(biāo)與采煤機(jī)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)或每部件相對應(yīng)，通過點(diǎn)擊每個(gè)屏幕左上部的圖標(biāo)，可以在英語和中文之間切換。Face Boss控制系統(tǒng)可以為每臺(tái)電動(dòng)機(jī)、急停電路、所有的輸入\輸出狀態(tài)提供了屏幕診斷。Face Boss控制系統(tǒng)還用于角度計(jì)標(biāo)定、采煤機(jī)支架聯(lián)動(dòng)（SIRSA）、過程表、速度區(qū)間設(shè)定的用戶導(dǎo)向。用戶還可以操作采煤機(jī)的特定參數(shù)，可以保存和恢復(fù)參數(shù)的修改。
3.RIO遠(yuǎn)程輸入\輸出模塊
RIO用于監(jiān)控所有的非本安輸入\輸出。RIO模塊通過Iterbus通信鏈接與CCU通信。每個(gè)RIO可監(jiān)測110VAC數(shù)字輸入，0-10VDC的模擬量輸入、110VAC數(shù)字輸出。每個(gè)RIO模塊的屏幕診斷包括通信狀態(tài)、每個(gè)輸入\輸出插針的狀態(tài)。每個(gè)RIO模塊都有標(biāo)準(zhǔn)的輸入\輸出配線和易于安裝的直插在模塊上的卡接電纜。
4.DIOM輸入\輸出模塊
DIOM用于驅(qū)動(dòng)所有的24VDC液壓電磁閥，DIOM使用CANbus協(xié)議通信，DIOM也有標(biāo)準(zhǔn)的輸入\輸出配線和一個(gè)24針的卡接電纜。
5.MCT智能電流互感器
每個(gè)MCT用于相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)接觸器提供控制電壓，監(jiān)測電動(dòng)機(jī)三相電流和溫度。每個(gè)MCT通過Iterbus通信鏈接向CCU發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。
6.GIO多用輸入\輸出模塊
GIO網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)本安電路，用于監(jiān)控采煤機(jī)上的每個(gè)本安傳感器的輸入\輸出。每個(gè)GIO模塊位于電控箱內(nèi)，電源為12VDC本安電源，經(jīng)過1個(gè)本安隔離柵，通過RS-485Modbus協(xié)議與CCU通信。GIO的輸入\輸出配線是完全可以配置的，用于適應(yīng)每個(gè)傳感器和每個(gè)模塊的電纜布線。GIO用于傳感器連接的是一體化的可插conM8連接器。每個(gè)GIO能監(jiān)測多達(dá)12個(gè)本安傳感器。
7.VFD變頻器
標(biāo)準(zhǔn)的VVVF（調(diào)頻調(diào)壓）變頻器系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)額定功率為65，85，110KW。重載Mege Drive變頻器可驅(qū)動(dòng)150kW的電動(dòng)機(jī)，可以提供更高的峰值和電流。牽引電動(dòng)機(jī)的改進(jìn)是是限距式離合器通過可更換的扭矩軸與齒輪箱相連。限距式離合器吸收突然停止造成的慣性能量，保護(hù)牽引齒輪箱，降低了扭矩軸的斷裂幾率，提高了設(shè)備的使用率。牽引電動(dòng)機(jī)冷卻使用了外部水套，解決了轉(zhuǎn)子密封問題，也安裝了溫度傳感器。VVVF系統(tǒng)電源為專門開發(fā)，可用于煤礦井下作業(yè)的惡劣環(huán)境，該部件安裝在電控箱內(nèi)的1個(gè)水冷散熱器上。
8.Radio Transmitters遙控器
采煤機(jī)可由一個(gè)具有15個(gè)按鈕的手持式遙控器控制。操作功能有向左/向右牽引、搖臂升/降、擋煤板旋轉(zhuǎn)，還有不同的遙控輔助功能。數(shù)據(jù)發(fā)送是異步串行格式，即每1個(gè)數(shù)據(jù)行只發(fā)送1個(gè)遙控器按鈕的狀態(tài)，數(shù)據(jù)是連續(xù)發(fā)送的，而不僅僅在按下遙控器按鈕時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，這將使控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測遙控器的狀態(tài)。丟失選中遙控器的數(shù)據(jù)，將造成急停繼電器回路失電，所有的電動(dòng)機(jī)都將停止。每一側(cè)司機(jī)對其對應(yīng)側(cè)的采煤機(jī)功能具有優(yōu)先權(quán)。如左側(cè)的司機(jī)對左側(cè)的功能操作具有優(yōu)先權(quán)，而右側(cè)的司機(jī)對右側(cè)的功能操作具有優(yōu)先權(quán)。但是無論哪一個(gè)遙控器按下急停按鈕，都能停止采煤機(jī)，而與另一側(cè)的司機(jī)按下的任何鍵無關(guān)。
三、系統(tǒng)界面
圖2為典型的JNA Face Boss控制系統(tǒng)主頁屏幕。JNA Face Boss主頁屏幕顯示了采煤機(jī)的側(cè)視圖和單獨(dú)的采煤機(jī)部件。點(diǎn)擊相應(yīng)圖標(biāo)（截割采煤機(jī)、操作、JNA控制器、牽引、泵和液壓、自動(dòng)），可以查看更多的部件信息。當(dāng)部件圖標(biāo)綠色高亮度顯示，表示其正在運(yùn)行；當(dāng)部件的圖標(biāo)背景為黃色，表示其有1個(gè)或多個(gè)報(bào)警事件；背景紅色閃爍，表示其有1個(gè)或多個(gè)警告事件。
圖2 JNA Face Boss控制系統(tǒng)主頁屏幕
采煤機(jī)通電后首先顯示JNA Face Boss系統(tǒng)主頁屏幕，在主頁屏幕下選擇狀態(tài)屏幕，然后在狀態(tài)屏幕下選擇下級(jí)屏幕。屏幕的內(nèi)容如表1所示。
表1 JNA Face Boss控制系統(tǒng)屏幕
JNA Face Boss控制系統(tǒng)有若干部件顯示屏幕，每個(gè)部件顯示屏幕可以顯示一系列的屏幕，可以幫助操作和維護(hù)人員進(jìn)行與此部件相關(guān)的操作和故障排查，點(diǎn)擊對應(yīng)部件圖標(biāo)，可以從JNA Face Boss控制系統(tǒng)主頁屏幕進(jìn)入任何部件屏幕。每個(gè)部件屏幕及子屏幕為操作人員提供有關(guān)采煤機(jī)操作狀態(tài)的特定信息。在每個(gè)屏幕的底部都有狀態(tài)行，此功能顯示在JNA Face Boss控制系統(tǒng)報(bào)警列表中，顯示最高優(yōu)先級(jí)的報(bào)警、警告或事件。
診斷屏幕提供每臺(tái)電動(dòng)機(jī)和急停電路的診斷，每個(gè)診斷屏幕列出了能停止或禁止特定電動(dòng)機(jī)的所有可能的故障，顯示啟動(dòng)條件。每個(gè)啟動(dòng)條件屏幕都有狀態(tài)塊，顯示每個(gè)可能的故障狀態(tài)。每個(gè)故障狀可顯示3種情況：綠色為正常，紅色為跳閘，黃色為傳感器和條件處于跳閘狀態(tài)，但是已設(shè)定了旁路參數(shù)，旁路參數(shù)可使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。典型診斷屏幕如圖3所示。
圖3 診斷屏幕
JNA Face Boss控制系統(tǒng)還可通過速度控制功能來優(yōu)化采煤機(jī)的性能和可靠性。如果在任何時(shí)間，采煤機(jī)的速度受限，系統(tǒng)將在不同的屏幕使用速度受限圖標(biāo)顯示限速?zèng)Q定因素。圖標(biāo)外的黃色外框指示當(dāng)前哪一個(gè)因素正限制采煤機(jī)的速度。
表2煤機(jī)速度受限反饋說明
JNA Face Boss控制系統(tǒng)功能強(qiáng)大，通過多傳感器實(shí)現(xiàn)工況數(shù)據(jù)和故障信息的采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸和顯示。監(jiān)測范圍覆蓋了采煤機(jī)的截割、牽引、調(diào)速控制、機(jī)械傳動(dòng)、液壓調(diào)高、冷卻系統(tǒng)等各主要部分，監(jiān)測參數(shù)比較全面，從整機(jī)電壓、電機(jī)的負(fù)載電流和轉(zhuǎn)速、軸承溫度一直到冷卻水流量和壓力、潤滑油溫、搖臂高度等。這些監(jiān)測數(shù)據(jù)豐富的工況監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)可以提供操作指導(dǎo)，能夠有效地保障采煤機(jī)的正常運(yùn)行。
四、系統(tǒng)應(yīng)用
某工作面使用的7LS1A采煤機(jī)的實(shí)際運(yùn)行控制狀態(tài)截圖如圖4~圖8所示。
圖4 煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)界面
圖5 電流監(jiān)控界面
圖6 記憶截割狀態(tài)界面
圖7 遙控器狀態(tài)界面
圖8 JNA控制器狀態(tài)界面
轉(zhuǎn)化果平臺(tái)咨詢電話：4001817969
