1、电液控制系统在煤矿智能综采工作面液压支架中的研究与应用赵攀(陕西陕煤蒲白矿业有限公司陕西 渭南)摘 要:随着煤矿现代化发展程度不断提升各种先进技术装备大量使用到煤矿综采工作面中特别是液压支架的使用明显增加了煤矿工作面支护效果 本文以蒲白建新煤矿使用的/型号液压支架为案例从电液控制系统在煤矿智能综采工作面液压支架整体应用构架分析入手研究电液控制系统在煤矿智能综采工作面液压支架应用中硬件电路设计和软件流程设计关键词:电液控制系统煤矿智能综采工作面液压支架应用中图分类号:.文献标识码:文章编号:()选择机械化采煤方式不但可以有效降低劳动强度与成本也有利于提升采煤效率 结合当前综采工作面液压支架使用情
2、况选择人工控制的方式如图 所示 通过控制手动先导换向阀操作手柄实现手动先导阀阀芯换向乳化液泵站提供的高压液体由先导阀及多芯管管路进入主阀液体压力使主阀阀芯换向这时系统高压液体由主阀阀芯进入特定液压缸液压缸活塞杆动作实现液压支架各种动作控制 这种传统的控制方式在多方面表现出较多弊端通过将电液控制系统应用到其中可较好提升液压支架质量 因此对电液控制系统在煤矿智能综采工作面液压支架中的应用进行分析意义重大图 人工液路切换模式图 电液控制系统在煤矿智能综采工作面液压支架整体应用构架在对液压支架控制电液时为达到多个支架自动控制与紧急停止的效果设计三层控制架构如图 所示 对于液压支架承受的压力产生的位移主
3、要通过底层节点传感器完成就某个液压支架当前的形态确定各节点的 会完成处理对于控制命令、测量数据通过现场总线传给承担主控任务的计算机计算机处理后通过煤矿专用路由器将数据传输给以太网完成数据连接 技术人员通过计算机实现对各个节点数据的研究与分析图 液压支架控制系统整体结构及节点构成示意图设计液压支架电液控制系统时采用支架控制器控制的方式整个控制如图 所示 控制信号通过支架控制器输出在电磁线圈驱动器中接受高电平通过电磁先导阀制定线圈传输实现对阀组阀芯换向的有效控制和油缸油腔的有效切换连接进液管路和回液管路控制活塞杆伸缩表现为液压支架完成相应的动作图 电液控制切换液路示意图 为高质量实现液压支架传感器
4、信息采集对总线数据科学设计比如传感器中的数据及其他控制信息的快速传输科学设计总线选择符合需求的协议 设计时使用 总线对数据传输主要考虑 总线相对其他方式不仅灵活性较高还具有实时传输的特点整个总线的可靠性相对较高 通过测算本次直接通信距离为 线路中实际挂接的节点 个 从 总线数据传输情况实现对多种类型数据的有效传输比如远程帧、数据帧及错误帧等 图 是数据帧结构图图 数据帧结构图同时在对支架控制的过程中支架控制器作用关键 在设计系统时所有支架需要配置控制器控制器功能需要满足计算机系统需要对硬件主要包含有通信接口、数据输入接口、存储器及微处理器等 存储程序中对液压支架的动作承担直接控制作用同时全面检
5、测支架的各种数据 设计时设计两类通信接口对邻架及其他支架控制器完成数据信息的传递和对主控器计算机实现信息传递达到对计算机自动检测、控制的效果 图 是单个液压支架电液控制系统配置图图 单个液压支架电液控制系统配置图 电液控制系统在煤矿智能综采工作面液压支架应用中硬件电路设计.选择节点 设计 时 为 提 升 系 统 控 制 效 果 选 择 使 用 单片机作为 该单片机功耗较低静态电流通常情况下为 若系统处于睡眠状态电流在 内整体能耗非常低更适应井下环境同时该单片机可以适用的工作电压区间非常宽能够在 .的范围内正常工作整体适应能力非常好 从速度的层面来看整体速度较快指令周期为 实时性非常强特别是其中
6、包含有 模块、/模块还有开门狗等功能整个单片机表现较高的集成度一般情况下不需要再安装储存器系统中包含的外围零件较少系统安全性、可靠性提升明显此外对于电控系统设计为非主/从机型断开顺槽监控和工作面监控系统后仍旧可完成所需操作也可以设置操作模式 在跟机自动化工作面中回采工作面自动化控制程序实现了对支架状态信息的有效采集通过对支架控制器进行针对性控制实现支架的自动跟机控制 支架通信中工作面顺槽中的控制中心对支架控制器完成数据的采集、存储将支架的工作状态全面收集通过图像方式展现 对于支架的信息可以通过网络系统传输到计算机技术人员在地面调度中心查看相关数据 图 是工作面液压支架电液控制系统网络图图 工作
7、面液压支架电液控制系统网络图.选择电源与传感器井下环境恶劣设备处于易燃易爆的环境必须提升系统运行的稳定性 在进行电源选择时采用本安型双重过压过流保护方式使用的电压为 电压满足实际需求选择压力传感器时使用电压输入型传感器信号输出范围为.有效测量到的最大压力为 选择位移传感器时采用 型电压输出的有效范围是.位移测量方面精度在 对于红外传感器设计使用分体式红外线接收与发射装置实现对液压支架位移状态的有效判断 此外为提升数据处理效果采用将节点 和输出端口直接连接的方式整体数据处理便捷度明显提升 设计使用的传感器都是电压输出型传感器读取传感器数据时通过/转换模块与集成片得到所需数据.节点 通信电路设计为
8、使用 总线传输传感器得到的各种测量数据设计时系统需要具备数据输入、通信电平转换、通信协议控制等功能 图 是 通信电路图各个节点 接收到位移和压力传感器检测得到的数据后全面处理和分析数据通过 通信处理传送给主控计算机最终进入以太网中 节点通信电路在进行设计时选择使用 对 通信协议控制器芯片进行设置重点对数据缓存、报文滤波及通信速度等重要参数进行设计 在对 通信电平进行转换时选择 提升电磁兼容效果图 通信电路图 电液控制系统在煤矿智能综采工作面液压支架应用中的软件流程设计图 是系统软件控制流程图 由图 可知各节点在搜集到压力、位移等数据后通信系统传输到主流程按照算法确定液压支架当前位置然后查询按钮
9、的状态直接控制液压或者采取自动控制判断数据控制液压支架的液压阀推动液压支架达到对应位置图 系统软件控制流程图 电液控制系统在煤矿智能综采工作面液压支架中应用效果现阶段这套电液控制系统已经应用到某煤矿的液压支架中并已经运行 年 个月从运行情况看整体达到预计效果各项技术指标达到设计要求 通过这套电液控制系统实现对邻架控制的所有要求液压支架能够自主移动到设定位置智能实现推移刮板运输机、移动支架及支护等各项动作有效提升综采面的智能化程度 同时明显降低了工人的劳动强度提升工作面生产效率从该系统的应用来看在提升某煤矿综采工作面智能化、自动化程度方面发挥了推动作用 结语综上分析本文通过 控制、通信技术、总线
10、双向通信技术及配合使用各种传感器检测技术形成一整套液压支架电液控制系统实现了对支架控制器智能控制达到了支架自我诊断的效果参考文献:张磊.煤矿开采液压支架电液自动化控制系统的设计研究.机械管理开发():.李宁波.店坪煤矿 型液压支架电液控制系统的设计及应用.山东煤炭科技():.袁碧波.型液压支架电液控制系统在煤矿综放开采中的应用.机械管理开发():.于彬崔中桐游吉.新田煤矿 工作面智能化综采设备系统的应用技术研究.内蒙古煤炭经济():.干云洪范仕清袁真.丁集煤矿大采高工作面液压支架电液控制系统的管理.现代制造技术与装备():.郭刘勇.煤矿液压支架电液控制系统端头控制技术升级与探究.能源与节能():.作者简介:赵攀()男 陕西渭南人 本科 机电工程师 从事煤矿机电技术及安全管理工作
