基于PowerBuilder的液壓支架遠程監控系統的研究

李志全

（柳林縣煤炭工業局， 山西 柳林 033300）

引言

目前，多數生產企業所使用的液壓支護設備工作狀態的調整均需要井下工作人員根據綜采作業的實際狀況進行人工調節和控制，綜采面高塵、高噪聲的工作環境給人工控制帶來了極大的挑戰，造成液壓支架調整時進度滯后、站位錯誤等，給井下的生產安全造成了極大的隱患[1]，同時也嚴重影響了井下綜采作業的效率，因此迫切需要開發一種新的液壓支架遠程監控系統，以實現根據井下綜采作業情況自動對液壓支架的工作狀態進行調節，初步實現液壓支架工作的自動化。

1 液壓支架遠程監控系統總體結構

根據煤礦井下綜采工作面的綜采要求和液壓支架的自動調整的控制要求，基于PowerBuilder[2]的液壓支架遠程監控系統的總體結構如圖1所示。在該控制系統中由實時監測系統來實現對采煤機、刮板輸送機及液壓支架工作狀態的不間斷監測，以該監測子系統的監測數據作為對液壓支架工作情況進行自動化調節的基礎，監測子系統的監測信息主要包括液壓支架支撐油缸的工作壓力、采煤機與刮板輸送機的位置、液壓支架的閉鎖和急停的工作狀態及液壓支架的油缸行程等。該自動控制系統中當啟動遠程的點動控制時系統自動將控制指令發送到液壓支架上設置的就地控制臺上，實現命令執行，當在自動控制模式下，系統根據液壓支架相對采煤機、刮板輸送機的位置確定目前所處的工藝段位，根據所處的位置按邏輯控制程序自動完成對液壓支架的運行狀態調整，確保井下綜采面的支護安全。

圖1 液壓支架遠程監控系統的總體結構

2 液壓支架電液控制系統總體結構

液壓支架的電液控制系統作為該遠程監控系統的執行單元，對確保液壓支架工作狀態調整的穩定性具有重大意義。該遠程控制系統可通過電液控制系統實現對液壓支架的遠程自動控制、就地控制和遠程點動控制，其整體結構如圖2所示。

圖2 液壓支架電液控制系統總體結構

由圖2可知，在支架的電液控制系統中，集中控制器設置于綜采工作面的設備布置區域，該集控器主要用于連接遠程控制系統和就地控制系統，就地控制系統直接安裝在液壓支架的操作平臺上，井下遠程控制系統的控制轉接模塊設置于綜采面進風口處的巷道內或者是電纜線槽的控制中心。當井下工作人員需要現場對液壓支架的工作狀態進行調節時直接利用就地控制系統即可完成，當需要對液壓支架進行遠程調節控制時，可通過工業以太網絡和集控中心進行，在實現自動控制時主要依托于該電液控制系統的第三級控制結構，根據采集到的各種監測信息判斷液壓支架需要調整的工作狀態，控制液控系統的先導閥和電磁閥進行相應的動作，帶動液壓支架各液壓油缸等實現升降、推移、移架、噴霧等調整動作。

3 液壓支架實時監測系統工作流程

作為該遠程監控系統的“感官”，液壓支架實時監測系統主要用于向集控器傳輸監測指令，集控器在獲取特定的指令后命令各監測單元獲取指導的數據信息，為了確保對液壓支架工作狀態調整的準確性，監測控制系統會定時發出各種設定的控制質量，各監控單元所返回的監測數據是包括系統中所有液壓支架的運行狀態參數和電控系統的各參數。系統在接收到監測數據后，會對返回數據的準確性進行判斷，若判斷返回的數據不是控制單元發生的對應的監測結果則系統會再一次發生控制指令，直到返回的數據參數符合系統要求。然后對返回的數據進行預選處理并執行CRC核驗[3]，若數據未通過核驗，系統將舍棄改組數據，同時要求集控器再一次返回特點的監測信息，直到信息核驗通過，當通過后將監測數據傳輸到系統的數據控制中心進行處理，對數據進行綜合判斷，得出液壓支架的運行狀態情況和需要進行調整的數據，該液壓支架實時監測系統的數據處理流程如圖3所示。

圖3 液壓支架實時監測系統數據處理流程

4 液壓支架遠程控制控制通訊系統設計

煤礦井下綜采面工作環境和地質情況比較復雜，巷道隨煤層分布不斷起伏，在開采過程中液壓支架需要不斷根據實際情況對支架的工作狀態進行調節，若在遠程自動控制模式下無法調整到位則會影響綜采工作面的有序生產，因此需要設置一種能根據現場視頻圖像使工作人員在地面工作中心即可完成對液壓支架的工作狀態進行微調的模式，即遠程點動控制模式，該模式能夠代替現場處理人員執行井下的高危作業，提高工作效率。

實現遠程點動控制的基礎為液壓支架電液控制系統的三級網絡系統，為了確保對數據信息采集和信息傳遞的精確性采用現場工業以太網絡傳輸系統，在該點動控制系統的通訊網絡中，綜合考慮后選擇了主從方式的數據通訊結構，將遠程控制系統設置為主機網絡，將現場的集中控制系統設置為從站網絡，當主站網絡發出控制指令后從站網絡先接收系統的控制信號并執行主站控制信息指令，從站控制系統和就地控制系統直接的通訊時選擇集控器為主機，各就地控制器為從機，個就地控制器接受到主站發送的控制指令后首先判斷該指令是否是針對本機，然后決定是否執行[4]，利用該三級控制結構中的兩組“主從”控制方式，實現對數據信息的分層控制與傳遞，確保了信息傳遞的準確性，其數據通訊原理如圖4所示。

圖4 液壓支架實時監測系統數據通訊原理

5 結論

基于PowerBuilder的液壓支架遠程監控系統所采用的遠程自動控制、遠程點動控制、就地控制三種控制模式靈活性強，可靠性高，大幅提高了井下工作面液壓支架的自動化程度和狀態調整的精確性。