一、 綜述
JNA Face Boss控制系統(tǒng)監(jiān)測采煤機上裝有的各種傳感器和電動機。系統(tǒng)具有設備診斷、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；監(jiān)測遙控器選擇開關(guān)、未選擇的遙控器；實現(xiàn)液壓電磁閥的順序和有限控制；監(jiān)控泵電動機、截割電動機、牽引電動機的電流，也控制截割反饋；用RTD數(shù)據(jù)監(jiān)控截割電動機的溫度；為油泵電動機、截割電動機、牽引電動機提供電流保護、堵轉(zhuǎn)保護、相不平衡保。JNA Face Boss 控制系統(tǒng)中的顯示計算機，其一系列屏幕有助于操作和維護人員對采煤機的操作和診斷，提供數(shù)據(jù)記錄、存儲，給操作人員提供有關(guān)采煤機操作狀態(tài)的詳細信息，允許操作人員根據(jù)開采工況來配置采煤機的操作功能。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
JNA Face Boss控制系統(tǒng)主要硬件設備如圖1所示，包括CCU中央控制器、Display Computer顯示計算機、GIO多用輸入/輸出模塊、RIO遠程輸入/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使用標準工業(yè)通信協(xié)議與靈活配置的輸入/輸出模塊進行通信，實現(xiàn)對采煤機所有功能的監(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顯示計算機
顯示計算機屏幕按菜單圖標分組，這些圖標與采煤機每臺電動機或每部件相對應，通過點擊每個屏幕左上部的圖標，可以在英語和中文之間切換。Face Boss控制系統(tǒng)可以為每臺電動機、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)還用于角度計標定、采煤機支架聯(lián)動（SIRSA）、過程表、速度區(qū)間設定的用戶導向。用戶還可以操作采煤機的特定參數(shù)，可以保存和恢復參數(shù)的修改。
3.RIO遠程輸入\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RIO模塊的屏幕診斷包括通信狀態(tài)、每個輸入\輸出插針的狀態(tài)。每個RIO模塊都有標準的輸入\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)動所有的24VDC液壓電磁閥，DIOM使用CANbus協(xié)議通信，DIOM也有標準的輸入\輸出配線和一個24針的卡接電纜。
5.MCT智能電流互感器
每個MCT用于相應的電動機接觸器提供控制電壓，監(jiān)測電動機三相電流和溫度。每個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)絡是一個本安電路，用于監(jiān)控采煤機上的每個本安傳感器的輸入\輸出。每個GIO模塊位于電控箱內(nèi)，電源為12VDC本安電源，經(jīng)過1個本安隔離柵，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，用于適應每個傳感器和每個模塊的電纜布線。GIO用于傳感器連接的是一體化的可插conM8連接器。每個GIO能監(jiān)測多達12個本安傳感器。
7.VFD變頻器
標準的VVVF（調(diào)頻調(diào)壓）變頻器系統(tǒng)的電動機額定功率為65，85，110KW。重載Mege Drive變頻器可驅(qū)動150kW的電動機，可以提供更高的峰值和電流。牽引電動機的改進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，保護牽引齒輪箱，降低了扭矩軸的斷裂幾率，提高了設備的使用率。牽引電動機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個水冷散熱器上。
8.Radio Transmitters遙控器
采煤機可由一個具有15個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個數(shù)據(jù)行只發(fā)送1個遙控器按鈕的狀態(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發(fā)送數(shù)據(jù)，這將使控制系統(tǒng)能實時監(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，所有的電動機都將停止。每一側(cè)司機對其對應側(cè)的采煤機功能具有優(yōu)先權(quán)。如左側(cè)的司機對左側(cè)的功能操作具有優(yōu)先權(quán)，而右側(cè)的司機對右側(cè)的功能操作具有優(yōu)先權(quán)。但是無論哪一個遙控器按下急停按鈕，都能停止采煤機，而與另一側(cè)的司機按下的任何鍵無關(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的側(cè)視圖和單獨的采煤機部件。點擊相應圖標（截割采煤機、操作、JNA控制器、牽引、泵和液壓、自動），可以查看更多的部件信息。當部件圖標綠色高亮度顯示，表示其正在運行；當部件的圖標背景為黃色，表示其有1個或多個報警事件；背景紅色閃爍，表示其有1個或多個警告事件。
圖2 JNA Face Boss控制系統(tǒng)主頁屏幕
采煤機通電后首先顯示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人員進行與此部件相關(guān)的操作和故障排查，點擊對應部件圖標，可以從JNA Face Boss控制系統(tǒng)主頁屏幕進入任何部件屏幕。每個部件屏幕及子屏幕為操作人員提供有關(guān)采煤機操作狀態(tài)的特定信息。在每個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)報警列表中，顯示最高優(yōu)先級的報警、警告或事件。
診斷屏幕提供每臺電動機和急停電路的診斷，每個診斷屏幕列出了能停止或禁止特定電動機的所有可能的故障，顯示啟動條件。每個啟動條件屏幕都有狀態(tài)塊，顯示每個可能的故障狀態(tài)。每個故障狀可顯示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)，但是已設定了旁路參數(shù)，旁路參數(shù)可使電動機繼續(xù)運行。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)化采煤機的性能和可靠性。如果在任何時間，采煤機的速度受限，系統(tǒng)將在不同的屏幕使用速度受限圖標顯示限速決定因素。圖標外的黃色外框指示當前哪一個因素正限制采煤機的速度。
表2煤機速度受限反饋說明
JNA Face Boss控制系統(tǒng)功能強大，通過多傳感器實現(xiàn)工況數(shù)據(jù)和故障信息的采集、處理、存儲、傳輸和顯示。監(jiān)測范圍覆蓋了采煤機的截割、牽引、調(diào)速控制、機械傳動、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，從整機電壓、電機的負載電流和轉(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，能夠有效地保障采煤機的正常運行。
四、系統(tǒng)應用
某工作面使用的7LS1A采煤機的實際運行控制狀態(tài)截圖如圖4~圖8所示。
圖4 煤機運行狀態(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
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