液壓支架電控系統研究

戚廣連 劉艷東 于連強

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

隨著技術的不斷發展，礦用液壓支架是綜采工作面的一個關鍵設備,一般他可以與采煤機、轉載機等設備配套著使用。而在具體的采礦中傳統的綜采工作面采用的是手動操作液壓閥控制支架的運動，這樣我們知道存在著勞動強度高，有一定的安全隱患等諸多問題。這個時候我們就需要采用液壓支架電控系統來操作，替代那種笨拙的工作方式。

一般來說，液壓支架電控系統是實現綜采工作面機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,對我國實現綜采工作面無人、少人自動化具有重要意義。

1 目前我國礦用液壓支架電控系統組成

在我國的礦用液壓支架電控系統的組成，一般可以分為液壓泵站、主進回液膠管、平面截止閥、分進液管、控制閥組等組成。它的工作原理一般是在工作中當高壓液體到達主控閥組后,由主控閥組中獨立控制單元的閥片控制再通過高壓膠管，這個時候再有液控元件聯接軟固定密封元件及各種執行機構組合成一個完整的電控系統，這就是所謂的液壓支架電控系統。

它的工作原理是當雙伸縮立柱當立柱主控處于“升柱”的工位時,高壓液體經主控閥、高壓膠管、液控單向閥進入立柱的活塞腔,立柱上升,立柱一級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。而當立柱一級缸行程用完后,高壓液體打開二級缸活塞底部的底閥進入二級缸活塞腔,使二級缸內的活柱上升,與此同時使二級缸內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。

而它的技術特點是，根據采煤機位置、液壓支架工作狀態及各傳感器監測數據，對液壓支架進行自動化采放煤控制，實現“跟機自動化”的機電液一體化系統設備。這個系統采用嵌入式控制和傳感網絡技術，具有技術先進、安全可靠、使用維護方便、適用性強等特點，可實現綜采工作面生產設備的自動控制，提高工作面生產效率，改善工作面生產條件，達到安全生產的目的。

2 礦用液壓支架電控系統應用

在這個章節中我們根據它的應用特點，分析下CAN總線在液壓支架電液控制系統的應用。我們在設計時候采取每個支架控制器都用一個CAN節點，采用總線式拓撲結構式。在工作中當綜采面的支架數超過該數目時，還需配備CAN總線中繼節點。

2.1 普通的CAN節點設計。一般來說，CAN總線的兩層協議固化在它的相關芯片中，主要是總線控制器和總線驅動器。總線驅動器選用Philips的PCA82C250。總線控制器則采用Motorola單片機中自帶的MSCAN模塊。該模塊是Motorola為16位MCU設計的通用CAN通信模塊。采用自帶CAN模塊的Motorola單片機在最大程度上簡化了節點電路的設計。

2.2 CAN總線中繼節點的設計。普通CAN節點只需使用1個MSCAN模塊，而CAN總線中繼節點則要用到單片機中的2個MSCAN模塊，通過外加驅動電路分別連接到CAN總線的兩個網段上，實現中繼的功能。中繼節點接收3種數據幀：廣播數據幀，需要被轉發的數據幀以及針對中繼節點的數據幀。對應于要接收的3種數據幀，分別設置3個接收濾波器。而普通節點只需設置2個濾波器即可滿足要求。從轉發的方式來講，轉發有直接轉發和翻譯轉發兩種。直接轉發是最簡單的轉發方式。采用直接轉發方式要求兩個網段具有相同的數據幀格式，而數據幀格式不同時則需要采用翻譯轉發的方式。在液壓支架電液控制系統中，所有網段的數據幀格式都是相同的。因此，中繼節點采用直接轉發方式。

3 液壓支架電控系統未來發展

眾所周知，在我國，礦用液壓支架電控系統已經歷了很長時間，因為長期以來我國液壓支架控制器大多依賴進口，許多的供應被國際大公司壟斷，其價格也居高不下。所以，我國的電控系統液壓支架依然需要進口。

但是，隨著科學技術的不斷發展，在液壓支架電控系統方面我們采用了電磁等控制的先導閥、先進可靠的壓力和位移等傳感器靈活、自由編程的微處理技術以及多芯線和位處理等現代新技術。這種技術具有使液壓支架的動作自動連續進行，大大加快了移架速度。同時可以大大地減少支護滯后，縮短梁端距，保證初撐力，改善支護效果，并使工作面平直推進。同時更有利于及時發現和排除支架的各種故障，并為工作面采煤、自動化輔平道路。擴大電液控制系統的應用功能，增強可靠性并延長使用壽命。實現相鄰支架或成組自動順序控制，最終達到按采煤機運行方向和位置，全工作面自動控制。

結語

隨著綜采液壓支架電控系統在我國的推廣應用力度不斷加大，對我們來說不再是陌生的技術，而是成為井下生產所必不可少的技術裝備。這主要是源于生產的高效、安全和煤礦工人勞動環境及形象的改變提供了條件，實現了由人工操作向機械化的變革，也實現了由機械化向自動化的變革，會給煤礦企業帶來明顯的社會效益和經濟效益。

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