一、概述

目前，對(duì)于自移機(jī)尾的操作均通過人工自行手動(dòng)完成的，工人按照操作規(guī)程，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，手動(dòng)調(diào)節(jié)液壓油路上的換向閥，控制相應(yīng)油缸，來完成機(jī)尾的推移、調(diào)偏和調(diào)高等動(dòng)作。這樣人工手動(dòng)控制固然會(huì)帶來諸多缺點(diǎn)：

1、手動(dòng)操作并沒有實(shí)現(xiàn)機(jī)尾的“自移”功能。實(shí)際上仍然依靠手動(dòng)。

2、操作工人往往由于對(duì)規(guī)定不了解或是工作經(jīng)驗(yàn)不足等原因，調(diào)節(jié)皮帶跑偏時(shí)調(diào)節(jié)不到位，加上皮帶運(yùn)行速度很快，Zui快會(huì)達(dá)到，導(dǎo)致皮帶跑偏速度也很快，若調(diào)節(jié)不及時(shí)將導(dǎo)致皮帶邊緣磨損嚴(yán)重。

3、當(dāng)皮帶跑偏較頻繁時(shí)，手動(dòng)調(diào)偏工作量增加，加重了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4、自移機(jī)尾部分在通訊方面仍沒實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。諸如此類的由于手動(dòng)操作帶來的缺陷還有很多，所以，迫切需要自移機(jī)尾的自動(dòng)化改造。針對(duì)自移機(jī)尾的自動(dòng)控制的研究除了能改善上面說的諸多缺點(diǎn)以外，還有他自身的自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。比如，控制動(dòng)作，響應(yīng)速度較快，工作效率高，能實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)作業(yè)，能與其他掘進(jìn)設(shè)備通訊，實(shí)現(xiàn)中央集中控制等優(yōu)點(diǎn)。

自移機(jī)尾的工作原理：自移機(jī)尾利用摩擦力，與轉(zhuǎn)載機(jī)互為支點(diǎn)，邁步自移。將四個(gè)立虹的活塞桿收縮，讓機(jī)身落下，以轉(zhuǎn)載機(jī)為支點(diǎn)，推移趕活塞收縮，由于推力的作用，自移機(jī)尾相對(duì)于轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)了一個(gè)行程，完成自動(dòng)推移。將四個(gè)立紅的活塞伸出，撐起機(jī)身，使得固定滑座抬離地面，此時(shí)，轉(zhuǎn)載機(jī)隨著刮板機(jī)的推進(jìn)而推進(jìn)，滑移小車同樣隨之推移，帶動(dòng)推移紅逐漸推出，直到推移到一個(gè)行程為止。像這樣循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)尾的邁步自移。

糾偏裝置是通過布置在機(jī)尾前后端的水平油虹的伸縮運(yùn)動(dòng)，使得自移機(jī)尾在滾筒的軸向進(jìn)行移動(dòng)，從而調(diào)整機(jī)身中心線與皮帶中心線的相對(duì)距離，實(shí)現(xiàn)糾偏功能。自移和糾偏的動(dòng)力源均使用綜采工作面提供的高壓粟站。四個(gè)立缸的進(jìn)液回路布置液控單向閥，用來維持整個(gè)機(jī)身的實(shí)時(shí)姿態(tài)，不讓機(jī)身在重力作用下自行下落。糾偏水平的進(jìn)液回路同樣布置液控單向閥，用來維持機(jī)尾滾筒的橫向狀態(tài)，保證滾筒在皮帶橫向張力的作用下不會(huì)隨之移動(dòng)。

為了更加高效且保證安全的實(shí)現(xiàn)自移機(jī)尾的動(dòng)作，系統(tǒng)設(shè)定三種工作模式，分別是：

手動(dòng)模式，操作員可直接“點(diǎn)動(dòng)”面板或遙控器上的按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)油虹的直接手動(dòng)控制。

分步自動(dòng)模式，整個(gè)系統(tǒng)可分為推移、自動(dòng)恢復(fù)水平和自動(dòng)糾偏三組動(dòng)作，分步自動(dòng)模式下可分別實(shí)現(xiàn)每一組動(dòng)作的分步自動(dòng)完成。

全自動(dòng)模式，即實(shí)現(xiàn)整套動(dòng)作的自動(dòng)完成。系統(tǒng)主要分為自動(dòng)推移、自動(dòng)恢復(fù)水平和自動(dòng)糾偏三組動(dòng)作，下面說明每組動(dòng)作的作用和要求。

自動(dòng)推移

工作面推進(jìn)過程中連帶著轉(zhuǎn)載機(jī)在機(jī)尾導(dǎo)軌上同步推進(jìn)，由于導(dǎo)軌長(zhǎng)度有限，當(dāng)轉(zhuǎn)載機(jī)推移達(dá)到極限時(shí)，需要機(jī)尾以轉(zhuǎn)載機(jī)為支點(diǎn)向前推移，提供給轉(zhuǎn)載機(jī)再次推進(jìn)的空間。機(jī)尾推移過程中，首先要收縮四個(gè)立虹，使機(jī)架完全落在溜槽上，然后設(shè)定推移距離，并且確認(rèn)前端的支架是否拆除，Zui后進(jìn)行推移動(dòng)作，推移到位之后，伸出四個(gè)立虹，撐起整個(gè)機(jī)架，從而完成一次推移動(dòng)作。

自動(dòng)恢復(fù)水平

在每次推移之后，需要恢復(fù)自移機(jī)尾機(jī)身的水平，以保證機(jī)身與前方固定架在水平面上對(duì)齊，防止機(jī)身的四個(gè)角高度不同導(dǎo)致的皮帶跑偏。實(shí)現(xiàn)方法就是在推移到位信號(hào)發(fā)出后，根據(jù)當(dāng)前讀取的機(jī)身傾角傳感器的數(shù)值與零度做差，利用此偏差的正負(fù)大小作為反饋，通過控制器的負(fù)反饋控制輸出控制量驅(qū)動(dòng)四個(gè)立虹進(jìn)行調(diào)平動(dòng)作。

自動(dòng)糾偏

在“自動(dòng)糾偏”狀態(tài)下，完成機(jī)身狀態(tài)和皮帶相對(duì)位置的動(dòng)態(tài)調(diào)整，保障皮帶中心線與機(jī)身中心線的重合，防止皮帶邊的損壞。自動(dòng)糾偏位置依靠專門設(shè)計(jì)的皮帶偏度傳感器檢測(cè)，主要通過前后兩個(gè)水平缸完成。如果水平移動(dòng)距離大于時(shí)，需啟動(dòng)邁步推拉功能（通過立缸和水平缸交替動(dòng)作實(shí)現(xiàn)）。

二、功能設(shè)計(jì)

一鍵式自移

當(dāng)前的自移機(jī)尾是手動(dòng)控制，即操縱不同的操縱桿來控制一體式的手動(dòng)換向閥，以向不同的油路供油，使各液壓趕按要求動(dòng)作。自移控制系統(tǒng)采用預(yù)先編寫的程序控制，可實(shí)現(xiàn)自移機(jī)尾自移動(dòng)作的順序進(jìn)行，當(dāng)按下操作界面的移動(dòng)鍵啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，機(jī)尾順序進(jìn)行以下動(dòng)作：舉升液壓社活塞伸出，使導(dǎo)軌落地并進(jìn)一步支撐起機(jī)尾整體——推移液壓缸工作，活塞桿伸出將機(jī)尾向前推移——舉升液壓虹活塞收回，提軌器將導(dǎo)軌提起，并使機(jī)尾底板落地支撐——推移液壓缸工作，缸體向前進(jìn)方向移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)軌前移，為下次推進(jìn)做準(zhǔn)備。整個(gè)過程由傳感器檢測(cè)相關(guān)部件移動(dòng)位置，由可編程控制器進(jìn)行信號(hào)分析處理和發(fā)送執(zhí)行命令，控制電磁換向閥按預(yù)設(shè)的程序步驟換向和復(fù)位，使不同的液壓缸工作，無需人員的其他操作，實(shí)現(xiàn)機(jī)尾自移的一鍵式完成。

緊急停車

緊急停車是井下可運(yùn)動(dòng)設(shè)備必須具備的一項(xiàng)技術(shù)性能。在原有的手動(dòng)操作方式中，只要停止手動(dòng)操作，自移機(jī)尾將不再運(yùn)行，所以可將它的緊急停車方式認(rèn)定為停止手動(dòng)操作。在電控方式下，由于機(jī)尾自移是一鍵式自移，一旦開啟自移后，所有動(dòng)作一氣呵成，不再需要手動(dòng)干預(yù)，但為了使系統(tǒng)功能更全面和安全，能應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，在程序編寫中就加入緊急停車段，再設(shè)立一按鍵，用于緊急停車的控制。在啟動(dòng)一鍵自移后，若發(fā)生突發(fā)情況需要停止機(jī)尾運(yùn)動(dòng)的，按下此按鍵時(shí)，無論機(jī)尾處于自移中的任何階段，都可使機(jī)尾立即停止運(yùn)動(dòng)，并保持當(dāng)前姿態(tài)，等故障或險(xiǎn)情排除后，再繼續(xù)進(jìn)行未完成的動(dòng)作。

遠(yuǎn)程遙控

自移機(jī)尾的工作情況可并入井下的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，甚至其控制系統(tǒng)也可并入井下設(shè)備的遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，通過煤礦井下的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，地面調(diào)控和調(diào)度室可實(shí)時(shí)觀測(cè)到自移機(jī)尾的工作狀態(tài)，同時(shí)當(dāng)機(jī)尾需要移動(dòng)時(shí)，地面工作人員或者井下工作基站可以遠(yuǎn)程控制自移機(jī)尾的移動(dòng)，通過程序設(shè)定可以實(shí)現(xiàn)正常啟動(dòng)、任意位置停止和繼續(xù)等功能。

皮帶集控

系統(tǒng)設(shè)計(jì)將順槽皮帶接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)三條皮帶的現(xiàn)場(chǎng)集控和地面遠(yuǎn)程集控，通過將現(xiàn)場(chǎng)皮帶綜保的RS485接口接入到自移機(jī)尾控制箱，自移機(jī)尾控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)綜保的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)控制，并通過以太網(wǎng)接口將數(shù)據(jù)上傳到地面集控中心的綜合自動(dòng)化平臺(tái)。

移動(dòng)視頻巡檢

建議購(gòu)買成套具有安標(biāo)認(rèn)證的掛軌式巡檢機(jī)器人

三、硬件

1、控制器

主要技術(shù)參數(shù)

（控制器支持以太網(wǎng)接口，方便以后系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)互聯(lián)互通）

2、電磁換向閥

電磁換向閥建議線圈電壓選擇AC127V

3、激光測(cè)距傳感器

測(cè)量范圍：0.1—12米@90%反射率

精度：±6cm@(0.1-3m),±2%@（3m-12m）

距離分辨率     1cm

幀率：1000hz

光源：VCSEL

中心波長(zhǎng)：850nm

人眼安全：Class1

視場(chǎng)角：2°

工作溫度：-20℃～60℃

工作電壓：7-30V

通訊方式：RS485

4、壓力變送器

測(cè)量范圍：0-60MPa

供電電壓：18-30V.DC

輸出信號(hào)：4～20mA.DC

基本誤差：0.5%F.S.

回程誤差：不大于0.25%F.S.

重 復(fù)性：不大于0.25%F.S.

螺紋口徑：M20*1.5

四、系統(tǒng)示意圖

上位機(jī)