液壓支架電控系統(tǒng)研究

戚廣連 劉艷東 于連強(qiáng)

（1.開灤能源化工股份有限公司呂家坨礦業(yè)分公司，河北 唐山 063107；2.唐山開灤鐵拓重型機(jī)械制造有限責(zé)任公司，河北 唐山 063103）

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，礦用液壓支架是綜采工作面的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備,一般他可以與采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備配套著使用。而在具體的采礦中傳統(tǒng)的綜采工作面采用的是手動(dòng)操作液壓閥控制支架的運(yùn)動(dòng)，這樣我們知道存在著勞動(dòng)強(qiáng)度高，有一定的安全隱患等諸多問題。這個(gè)時(shí)候我們就需要采用液壓支架電控系統(tǒng)來操作，替代那種笨拙的工作方式。

一般來說，液壓支架電控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)綜采工作面機(jī)電一體化和無人操作化的必要手段之一，它大大可以提高工作效率，更提高了我國液壓支架的控制技術(shù),對(duì)我國實(shí)現(xiàn)綜采工作面無人、少人自動(dòng)化具有重要意義。

1 目前我國礦用液壓支架電控系統(tǒng)組成

在我國的礦用液壓支架電控系統(tǒng)的組成，一般可以分為液壓泵站、主進(jìn)回液膠管、平面截止閥、分進(jìn)液管、控制閥組等組成。它的工作原理一般是在工作中當(dāng)高壓液體到達(dá)主控閥組后,由主控閥組中獨(dú)立控制單元的閥片控制再通過高壓膠管，這個(gè)時(shí)候再有液控元件聯(lián)接軟固定密封元件及各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合成一個(gè)完整的電控系統(tǒng)，這就是所謂的液壓支架電控系統(tǒng)。

它的工作原理是當(dāng)雙伸縮立柱當(dāng)立柱主控處于“升柱”的工位時(shí),高壓液體經(jīng)主控閥、高壓膠管、液控單向閥進(jìn)入立柱的活塞腔,立柱上升,立柱一級(jí)缸活柱腔的液體通過液控單向閥、主控閥、主回液管路流回泵站液箱。而當(dāng)立柱一級(jí)缸行程用完后,高壓液體打開二級(jí)缸活塞底部的底閥進(jìn)入二級(jí)缸活塞腔,使二級(jí)缸內(nèi)的活柱上升,與此同時(shí)使二級(jí)缸內(nèi)活柱的上腔液體通過液控單向閥、主控閥、主回液管路流回泵站液箱。

而它的技術(shù)特點(diǎn)是，根據(jù)采煤機(jī)位置、液壓支架工作狀態(tài)及各傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)液壓支架進(jìn)行自動(dòng)化采放煤控制，實(shí)現(xiàn)“跟機(jī)自動(dòng)化”的機(jī)電液一體化系統(tǒng)設(shè)備。這個(gè)系統(tǒng)采用嵌入式控制和傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、使用維護(hù)方便、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)綜采工作面生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)控制，提高工作面生產(chǎn)效率，改善工作面生產(chǎn)條件，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。

2 礦用液壓支架電控系統(tǒng)應(yīng)用

在這個(gè)章節(jié)中我們根據(jù)它的應(yīng)用特點(diǎn)，分析下CAN總線在液壓支架電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)候采取每個(gè)支架控制器都用一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，采用總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)式。在工作中當(dāng)綜采面的支架數(shù)超過該數(shù)目時(shí)，還需配備CAN總線中繼節(jié)點(diǎn)。

2.1 普通的CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。一般來說，CAN總線的兩層協(xié)議固化在它的相關(guān)芯片中，主要是總線控制器和總線驅(qū)動(dòng)器?？偩€驅(qū)動(dòng)器選用Philips的PCA82C250?？偩€控制器則采用Motorola單片機(jī)中自帶的MSCAN模塊。該模塊是Motorola為16位MCU設(shè)計(jì)的通用CAN通信模塊。采用自帶CAN模塊的Motorola單片機(jī)在最大程度上簡化了節(jié)點(diǎn)電路的設(shè)計(jì)。

2.2 CAN總線中繼節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。普通CAN節(jié)點(diǎn)只需使用1個(gè)MSCAN模塊，而CAN總線中繼節(jié)點(diǎn)則要用到單片機(jī)中的2個(gè)MSCAN模塊，通過外加驅(qū)動(dòng)電路分別連接到CAN總線的兩個(gè)網(wǎng)段上，實(shí)現(xiàn)中繼的功能。中繼節(jié)點(diǎn)接收3種數(shù)據(jù)幀：廣播數(shù)據(jù)幀，需要被轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀以及針對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀。對(duì)應(yīng)于要接收的3種數(shù)據(jù)幀，分別設(shè)置3個(gè)接收濾波器。而普通節(jié)點(diǎn)只需設(shè)置2個(gè)濾波器即可滿足要求。從轉(zhuǎn)發(fā)的方式來講，轉(zhuǎn)發(fā)有直接轉(zhuǎn)發(fā)和翻譯轉(zhuǎn)發(fā)兩種。直接轉(zhuǎn)發(fā)是最簡單的轉(zhuǎn)發(fā)方式。采用直接轉(zhuǎn)發(fā)方式要求兩個(gè)網(wǎng)段具有相同的數(shù)據(jù)幀格式，而數(shù)據(jù)幀格式不同時(shí)則需要采用翻譯轉(zhuǎn)發(fā)的方式。在液壓支架電液控制系統(tǒng)中，所有網(wǎng)段的數(shù)據(jù)幀格式都是相同的。因此，中繼節(jié)點(diǎn)采用直接轉(zhuǎn)發(fā)方式。

3 液壓支架電控系統(tǒng)未來發(fā)展

眾所周知，在我國，礦用液壓支架電控系統(tǒng)已經(jīng)歷了很長時(shí)間，因?yàn)殚L期以來我國液壓支架控制器大多依賴進(jìn)口，許多的供應(yīng)被國際大公司壟斷，其價(jià)格也居高不下。所以，我國的電控系統(tǒng)液壓支架依然需要進(jìn)口。

但是，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在液壓支架電控系統(tǒng)方面我們采用了電磁等控制的先導(dǎo)閥、先進(jìn)可靠的壓力和位移等傳感器靈活、自由編程的微處理技術(shù)以及多芯線和位處理等現(xiàn)代新技術(shù)。這種技術(shù)具有使液壓支架的動(dòng)作自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行，大大加快了移架速度。同時(shí)可以大大地減少支護(hù)滯后，縮短梁端距，保證初撐力，改善支護(hù)效果，并使工作面平直推進(jìn)。同時(shí)更有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除支架的各種故障，并為工作面采煤、自動(dòng)化輔平道路。擴(kuò)大電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用功能，增強(qiáng)可靠性并延長使用壽命。實(shí)現(xiàn)相鄰支架或成組自動(dòng)順序控制，最終達(dá)到按采煤機(jī)運(yùn)行方向和位置，全工作面自動(dòng)控制。

結(jié)語

隨著綜采液壓支架電控系統(tǒng)在我國的推廣應(yīng)用力度不斷加大，對(duì)我們來說不再是陌生的技術(shù)，而是成為井下生產(chǎn)所必不可少的技術(shù)裝備。這主要是源于生產(chǎn)的高效、安全和煤礦工人勞動(dòng)環(huán)境及形象的改變提供了條件，實(shí)現(xiàn)了由人工操作向機(jī)械化的變革，也實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械化向自動(dòng)化的變革，會(huì)給煤礦企業(yè)帶來明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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