DE4029735C1 - Monitoring electrohydraulic mining machine operation - measuring time-related voltage drop across resistor in magnetic coil circuit of solenoid valve - Google Patents
Monitoring electrohydraulic mining machine operation - measuring time-related voltage drop across resistor in magnetic coil circuit of solenoid valveInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Be triebszustandes einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung an einer Maschine des Untertagebergbaus, insbesondere an einem Schreitausbaugestell, mit zumindest einem Magnetventil mit linear bewegtem Ventilstößel, wobei das Magnetventil eine Magnetisierungsspule hoher Induktivität und einen in der Mag netspule geführten Magnetanker aufweist, der auf den Ventil stößel arbeitet, und wobei die Magnetisierungsspule in einem Magnetisierungsstromkreis mit Ein/Aus-Schalter angeordnet ist, der nach den bergbaulichen Schlagwetter-Schutzvorschriften eingerichtet ist und mit einer niedrigen Spannung sowie mit hoher Stromstärke betrieben wird. Die Schlagwetter-Schutzvor schriften bedingen, daß beispielsweise mit einer Gleichspan nung von lediglich 12 Volt gearbeitet wird, bei einer Strom stärke von bis zu etwa 2 Ampere. Die Induktivität liegt aus gleichen Gründen und um mit der angegebenen Spannung bzw. Stromstärke die erforderlichen Stellkräfte zu erzeugen im mH-Bereich.The invention relates to a method for monitoring the loading drive state of an electro-hydraulic control device on an underground mining machine, especially one Stepping frame, with at least one solenoid valve linearly moved valve stem, the solenoid valve a Magnetizing coil of high inductance and one in the mag Has netspule guided magnet armature that on the valve plunger works, and the magnetizing coil in one Magnetizing circuit is arranged with on / off switch according to the mining weather protection regulations is set up and with a low voltage as well as with high current is operated. The firedamp protection Writings require that, for example, with a DC chip voltage of only 12 volts is used, with one current strength of up to about 2 amps. The inductance is there same reasons and with the specified voltage or Current to generate the required actuating forces in the mH range.
Bei dem aus der Praxis bekannten Verfahren, von dem die Er findung ausgeht, wird zur Überwachung des Betriebszustandes der elektrohydraulischen Steuereinrichtung die Stellung des Magnetankers und/oder des Ventilstößels abgefragt. Das macht aufwendige Abfrageeinrichtungen mit mechanischen Hilfsbautei len erforderlich, die darüber hinaus störanfällig sind, was die Überwachungssicherheit beeinträchtigt. In the method known from practice, of which the Er is out, is used to monitor the operating status the position of the electrohydraulic control device Magnet armature and / or the valve lifter queried. That makes elaborate interrogation devices with mechanical auxiliary components len required, which are also prone to failure what surveillance security is compromised.
Bekannt ist es, eine Schaltkontrolle von Magnetventilen in der Weise durchzuführen, daß die Induktivität ihrer Spule im Wege der Strommessung bestimmt wird (DE 37 15 591 A1). Dabei wird das Magnetventil nach dem Einschalten nochmals kurz zeitig abgeschaltet und dann wieder eingeschaltet. Dieser zusätzliche Schaltvorgang kann jedoch zu Störungen des Be triebsablaufes führen. - Es ist auch eine Schaltungsanord nung zur Feststellung einer Fehlfunktion einer Magnetspule bekannt (DE 26 02 906 C2), die jedoch sehr aufwendig ist und lediglich das zu frühe Auftreten und/oder das zu späte Auf treten eines die Endlage des Magnetankers anzeigenden Impul ses feststellt.It is known to control the switching of solenoid valves perform the way that the inductance of their coil is determined by way of current measurement (DE 37 15 591 A1). Here the solenoid valve is short again after switching on switched off early and then switched on again. This additional switching operation can, however, disrupt the loading drive sequence. - It's also a circuit arrangement to detect a malfunction of a solenoid known (DE 26 02 906 C2), which is however very expensive and only the early appearance and / or the late opening occur a pulse indicating the end position of the magnet armature ses notes.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung des Betriebszustandes einer elek trohydraulischen Steuereinrichtung an einer Maschine des Untertagebergbaus anzugeben, welches auf einfache Weise bei hoher Überwachungssicherheit mit den Hilfsmitteln der moder nen Elektrotechnik und Elektronik verwirklicht werden kann.In contrast, the invention is based on the object Method for monitoring the operating state of an elec trohydraulic control device on a machine of the Specify underground mining, which is easy at high surveillance security with the help of moder electrical engineering and electronics can be realized.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß in dem Magnetisierungsstromkreis ein Spannungsabfallwiderstand ange ordnet und dieser mit einer Spannungsmeßvorrichtung verbunden wird, mit der die Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit gemessen werden kann, daß zunächst bei ordnungs gemäß arbeitendem Magnetventil eine Soll-Kurve der Spannungs abfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen und diese festgehalten wird und daß danach bei der betriebsmäßi gen Überwachung des Magnetventils beim Einschalten des Magne tisierungsstromes eine Ist-Kurve der Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen und diese mit der Soll-Kurve verglichen wird. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Abweichung der Ist-Kurve von der Soll-Kurve, die ein vorgegebenes Toleranzmaß überschrei tet, ein Überwachungssignal ausgelöst, welches beispielsweise einen Alarm auslöst oder die zugeordnete Maschine abschaltet.To achieve this object, the invention teaches that Magnetizing circuit is a voltage drop resistor arranges and this is connected to a voltage measuring device with which the voltage drop voltage is dependent can be measured by the time that initially with order according to the working solenoid valve a target curve of the voltage drop voltage as a function of time and recorded this is recorded and that thereafter at the operational monitoring of the solenoid valve when switching on the magnet tization current an actual curve of the voltage drop voltage depending on the time taken and this with the Target curve is compared. According to a preferred embodiment the invention is in the event of a deviation of the actual curve of the target curve that exceeds a specified tolerance measure tet, triggered a monitoring signal, which for example triggers an alarm or switches off the assigned machine.
Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß eine elektro hydraulische Steuereinrichtung an einer Maschine des Unter tagebergbaues, wenn sie mit einem Magnetventil ausgerüstet und nach den bergbaulichen Schlagwetter-Schutzvorschriften eingerichtet ist, eine Magnetspule mit hoher Induktivität der angegebenen Stromstärke die erforderlichen Stellkräfte erreicht werden. Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, daß daraus eine Soll-Kurve der Spannungsabfall-Spannung an einem verhältnismäßig niederohmigen Widerstand resultiert, die von null mit einer deutlichen Exponentialfunktion auf die Span nungsabfall-Spannung bei Sättigungsstrom der Magnetisierungs spule ansteigt. Der exponentielle Zweig der Soll-Kurve weist zumeist noch eine Sprungstelle auf, die bei belastet oder un belastet ordnungsgemäß arbeitendem Magnetventil aus der Tat sache resultiert, daß sich die Eintauchtiefe des Magnetankers in die Magnetspule verändert. Demgegenüber stellt sich bei einem Bruch in einer Leitung des Magnetisierungsstromkreises überhaupt kein Anstieg auf einen Sättigungswert ein. Bei einem Kurzschluß in der Magnetisierungsspule erfolgt praktisch ein linearer Anstieg von null auf einen Maximalwert. Befindet sich beispielsweise der Stößel des Magnetventils beim Einschalten bereits in Endstellung, so entsteht ein exponentieller Zweig in der Kurve der Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit, der die beschriebene Sprungstelle nicht aufweist. Befindet sich der Stößel beim Einschalten des Magnetisierungs stromkreises in Ruhestellung, ist er aber aus irgendeinem Stö rungsgrunde festgeklemmt, so stellt sich ein exponentieller Zweig in der Kurve der Spannungsabfall-Spannung ein, der wesent lich steiler ist als in dem vorbeschriebenen Fall, bei der der Stößel des Magnetventils sich bereits in der Endstellung be findet. Im Ergebnis sind eindeutige Differenzierungen möglich. Mit den Hilfsmitteln der modernen Elektrotechnik und Elektronik können die beschriebenen Vergleiche, auch unter Einsatz von Rechnern, ohne weiteres verwirklicht und zur Anzeige gebracht werden. Werden die Kurven der Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit auf einem Bildschirm eines Katho denstrahloszillographen oder dergleichen abgebildet, und zwar einschließlich der Soll-Kurve, so kann eine Bedienungsperson die Betriebsstörungen an dem Bildschirm auch ablesen. Inso fern liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die beschriebenen Kurven der Spannungsabfall-Spannung per Bildschirm angezeigt und lesbar gemacht werden.The invention is based on the fact that an electro hydraulic control device on a machine of the sub open pit mining if equipped with a solenoid valve and according to the mining weather protection regulations is set up, a magnetic coil with high inductance of the specified current the required actuating forces can be achieved. The invention uses the knowledge that from this a target curve of the voltage drop voltage at one Relatively low impedance results from zero with a clear exponential function on the span voltage drop voltage at saturation current of magnetization coil rises. The exponential branch of the target curve points usually a jump point that is loaded or un indeed loads properly working solenoid valve thing results that the immersion depth of the magnet armature changed in the solenoid. In contrast, it turns out a break in a line of the magnetizing circuit no increase at all to a saturation value. At a Short circuit in the magnetizing coil practically occurs linear increase from zero to a maximum value. Is located for example the plunger of the solenoid valve when it is switched on already in the end position, an exponential branch is created in the curve of the voltage drop voltage as a function of the time that the described jump point does not have. The plunger is when the magnetization is switched on circuit at rest, but it is from some interference reasons, an exponential arises Branch in the voltage drop voltage curve, the essential is steeper than in the case described above, in which the Tappet of the solenoid valve is already in the end position finds. As a result, clear differentiations are possible. With the tools of modern electrical engineering and electronics can do the comparisons described, also using Computers, easily realized and displayed will. Are the voltage drop voltage curves in Depends on the time on a Katho's screen the beam oscillograph or the like mapped, namely including the target curve, so an operator can also read the malfunctions on the screen. Inso it is also within the scope of the invention that the described Voltage drop voltage curves displayed on screen and made readable.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungIn the following, the invention is based on only one Embodiment representing drawing in more detail explained. They show a schematic representation
Fig. 1 ein Magnetventil aus einer elektrohydraulischen Steu ereinrichtung an einer Maschine des Untertagebergbaus, Fig. 1 a solenoid valve of an electrohydraulic STEU ereinrichtung on a machine of underground mining,
Fig. 2 verschiedene Kurven der Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit, die sich bei Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens einstellen. Fig. 2 different curves of the voltage-drop voltage as a function of the time set at the implementation of the inventive method.
Das in der Fig. 1 dargestellte Magnetventil 1 gehört einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung an einer Maschine des Untertagebergbaues an.The solenoid valve 1 shown in FIG. 1 belongs to an electro-hydraulic control means to a machine of underground mining.
Insbesondere mag es sich um eine Aus bausteuerung nach DIN 21 569 handeln, die an einem Schreit ausbaugestell verwirklicht ist.In particular, it may be an out Building control act in accordance with DIN 21 569, which cries out expansion frame is realized.
Das Magnetventil 1 ist ver bunden mit einer Magnetisierungsspule 2 hoher Induktivität und mit in der Magnetisierungsspule 2 geführtem Magnetanker 3, der auf den Ventilstößel 4 arbeitet. In der Fig. 1 ist ausgezogen die Auf-Stellung und strichpunktiert die Schließ- Stellung dargestellt worden. Die Auf-Stellung mag die Ruhe stellung sein. Sie wird bei ausgeschalteter Magnetisierungs spule durch eine nichtgezeichnete Rückstellfeder eingestellt.The solenoid valve 1 is connected ver high with a magnetization coil 2 and the inductance with guided in the magnetization coil 2 armature 3, which operates on the valve tappet. 4 In Fig. 1 the open position has been drawn out and the closed position has been shown in dash-dot lines. The open position may be the rest position. It is set by a non-illustrated return spring when the magnetization coil is switched off.
Die Magnetisierungsspule 2 liegt in einem Magnetisierungs stromkreis 5 mit Ein/Aus-Schalter 6. Der Magnetisierungsstrom kreis 5 ist nach den bergbaulichen Schlagwetter-Schutzvor schriften eingerichtet. Er arbeitet mit einer niedrigen Gleichspannung von z. B. 12 V bei einer stationären Strom stärke von bis zu etwa 2 A. Um die erforderlichen Stellkräfte aufzubringen, besitzt die Magnetisierungsspule 2, wie schon angegeben, eine hohe Induktivität. Sie liegt z. B. im mH- Bereich.The magnetizing coil 2 is in a magnetizing circuit 5 with an on / off switch 6 . The magnetizing circuit 5 is set up according to the mining firedamp protection regulations. It works with a low DC voltage of e.g. B. 12 V at a steady current of up to about 2 A. To apply the required actuating forces, the magnetizing coil 2 , as already stated, has a high inductance. It lies z. B. in the mH range.
Aus der Fig. 1 entnimmt man, daß in dem Magnetisierungsstrom kreis 5 ein Spannungsabfallwiderstand 7 angeordnet ist. Die ser ist mit einer Spannungsmeßvorrichtung 8 verbunden, mit der die Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit gemessen werden kann. Die Messung kann ohne weiteres mit den modernen elektrotechnischen und elektronischen Hilfsmitteln durchgeführt werden, die die Meßwerte in Abhängigkeit von der Zeit festhalten oder aufschreiben. Nach dem erfindungsge mäßen Verfahren wird zunächst bei ordnungsgemäß arbeitendem Magnetventil 1 eine Soll-Kurve der Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen und festgehalten. Das kann auch im Labor bei Abnahme der elektrohydraulischen Steuereinrichtung bzw. des Magnetventils 1 geschehen. Danach wird bei der betriebsmäßigen Überwachung des Magnetventils 1 beim Einschalten des Magnetisierungsstromes eine Ist-Kurve der Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen. Diese wird mit der Soll-Kurve verglichen.From Fig. 1 it can be seen that a voltage drop resistor 7 is arranged in the magnetizing circuit 5 . The water is connected to a voltage measuring device 8 , with which the voltage drop voltage can be measured as a function of time. The measurement can easily be carried out using modern electrotechnical and electronic aids, which record or record the measured values as a function of time. According to the method according to the invention, a nominal curve of the voltage drop voltage as a function of time is first recorded and recorded when the solenoid valve 1 is working properly. This can also be done in the laboratory when the electro-hydraulic control device or the solenoid valve 1 is removed. Then, during the operational monitoring of the solenoid valve 1 when the magnetization current is switched on, an actual curve of the voltage drop voltage is recorded as a function of time. This is compared with the target curve.
Insoweit wird auf die Fig. 2 Bezug genommen. In der Fig. 2 ist als Ordinate die Spannungsabfall-Spannung U aufgetragen, als Abszisse die Zeit t. Man erkennt in der Fig. 2 zunächst die Soll-Kurve S der Spannungsabfall-Spannung, die von Null mit einem exponentiellen Zweig ansteigt und in den Zweig der Spannungsabfall-Spannung einmündet, die dem Sättigungsstrom der Magnetisierungsspule 2 entspricht. Im exponentiellen Zweig findet sich eine deutliche Sprungstelle Sp. Man erkennt in der Fig. 2 eine Ist-Kurve I1, bei der eine Spannungsab fall-Spannung, die einem Sättigungswert entspricht, nicht erkennbar ist. Diese Ist-Kurve I1 macht deutlich, daß bei spielsweise ein Leiter in dem Magnetisierungsstromkreis 5 gebrochen ist, über die Magnetisierungsspule 2 also ein Strom nicht fließt. Die weitere Ist-Kurve I2 macht deutlich, daß zwischen dem Nullwert und dem Sättigungswert ein praktisch linearer Anstieg erfolgt. Das beruht darauf, daß sich in der Magnetisierungsspule 2 ein Kurzschluß eingestellt hat, so daß die Induktivität der Magnetisierungsspule 2 nicht oder kaum ins Spiel kommt.In this respect, reference is made to FIG. 2. In FIG. 2, the voltage drop voltage U plotted as the ordinate, the abscissa the time t. It can be seen in FIG. 2, initially the target curve S, the voltage drop voltage which increases from zero with an exponential branch and voltage voltage drop opens into the branch of which corresponds to the saturation current of the magnetization coil 2. In the exponential branch there is a clear jump point Sp. An actual curve I 1 can be seen in FIG. 2, in which a voltage drop voltage, which corresponds to a saturation value, cannot be seen. This actual curve I 1 makes it clear that, for example, a conductor in the magnetizing circuit 5 is broken, that is, a current does not flow via the magnetizing coil 2 . The further actual curve I 2 makes it clear that there is a practically linear increase between the zero value and the saturation value. This is due to the fact that a short circuit has occurred in the magnetizing coil 2 , so that the inductance of the magnetizing coil 2 does not come into play or hardly comes into play.
Besonders interessant sind die Ist-Kurven I3 und I4. Die Ist-Kurve I3 verdeutlicht die Zustände, die sich einstellen, wenn der Ventilstößel 4 vor dem Einschalten der Magnetisie rungsspule 2 sich bereits in Endstellung befindet, weil er beispielsweise in der Endstellung verklebt oder festgeklemmt ist. Demgegenüber zeigt die Ist-Kurve I4 die Verhältnisse, bei denen der Ventilstößel 4 beim Einschalten der Magnetisie rungsspule 2 sich nicht bewegt, weil er in seiner Ruhestel lung festgeklemmt ist. Jedenfalls sind die verschiedenen Be triebszustände deutlich differenzierbar. Folglich kann bei einer Abweichung einer Ist-Kurve I von der Soll-Kurve S, die ein vorgegebenes Toleranzmaß überschreitet, mit den üblichen Hilfsmitteln der Elektrotechnik und Elektronik ein Über wachungssignal ausgelöst werden.The actual curves I 3 and I 4 are particularly interesting. The actual curve I 3 illustrates the states that arise when the valve tappet 4 before switching on the magnetization coil 2 is already in the end position because, for example, it is glued or clamped in the end position. In contrast, the actual curve I 4 shows the conditions in which the valve tappet 4 when the magnetization coil 2 does not move because it is clamped in its rest position. In any case, the different operating states can be clearly differentiated. Consequently, in the event of a deviation of an actual curve I from the target curve S, which exceeds a predetermined tolerance measure, a monitoring signal can be triggered with the customary aids in electrical engineering and electronics.
Die Soll-Kurve S zeigt die Verhältnisse ohne Belastung des Ventilstößels 4. Die strichpunktiert eingezeichnete Kurve SB stellt die Soll-Kurve mit Sprungstelle Sp dar, die sich bei Belastung des Ventilstößels 4 und ordnungsgemäßer Ar beitsweise des Magnetventils einstellt.The target curve S shows the conditions without loading the valve lifter 4 . The dash-dotted curve S B represents the target curve with a jump point Sp, which arises when the valve lifter 4 is loaded and properly ar the manner of the solenoid valve.
Claims (2)
wobei das Magnetventil eine Magnetisierungsspule hoher Induktivität und einen in der Magnetspule geführten Magnetanker aufweist, der auf den Ventilstößel arbeitet,
und wobei die Magnetisierungsspule in einem Magnetisierungs stromkreis mit Ein/Aus-Schalter angeordnet ist, der nach den bergbaulichen Schlagwetter-Schutzvorschriften eingerichtet ist und mit einer niedrigen Spannung sowie mit hoher Strom stärke betrieben wird,
dadurch gekenn zeichnet,
daß in dem Magnetisierungsstromkreis ein Spannungsabfallwiderstand angeordnet und dieser mit einer Spannungsmeßvorrichtung verbunden wird, mit der die Span nungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit gemessen werden kann,
daß zunächst bei ordnungsgemäß arbeitendem Magnetventil eine Soll-Kurve der Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen und diese festgehalten wird,
daß danach bei der betriebsmäßigen Überwachung des Magnet ventils beim Einschalten des Magnetisierungsstromes eine Ist-Kurve der Spannungsabfall-Spannung in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen und diese mit der Soll-Kurve verglichen wird.1. A method for monitoring the operating state of an electrohydraulic control device on a machine of underground mining, in particular on a walking extension, with at least one solenoid valve with a linearly moving valve tappet,
wherein the solenoid valve has a magnetizing coil of high inductance and a magnet armature which is guided in the magnet coil and works on the valve tappet,
and wherein the magnetizing coil is arranged in a magnetizing circuit with an on / off switch, which is set up according to the mining weather protection regulations and is operated with a low voltage and high current,
characterized,
that a voltage drop resistor is arranged in the magnetizing circuit and this is connected to a voltage measuring device with which the voltage drop voltage can be measured as a function of time,
that a nominal curve of the voltage drop voltage as a function of time is first recorded and recorded with the solenoid valve working properly,
that afterwards, during the operational monitoring of the solenoid valve when the magnetizing current is switched on, an actual curve of the voltage drop voltage is recorded as a function of time and this is compared with the target curve.
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Cited By (1)
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|---|
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