液壓支架電氣自動化控制關鍵技術的探析

李 超， 張文波

（同煤國電同忻煤礦有限公司， 山西 大同 037000）

引言

在綜采作業面中，液壓支架是一個核心設備，其主要發揮支撐作用，它與運輸機、采煤機等配合，以完成支撐移架推溜。要想能夠實現綜采作業面的自動化以及提升安全性，則要求液壓支架在電液控制系統的支持下完成單架單動作、次序聯動等一系列操作，這些都是利用電液控制系統的液壓支架所實現的，同時還應當與地面建立聯系。可見液壓支架自動化跟機是提升綜采作業面自動化水平的核心環節[1-2]。

1 電液控制系統的總體設計

電液控制系統是液壓支架的一個重要參數。所以，著重探究液壓支架電液控制系統的全面構造。

1.1 電液控制系統的相關技術

由于實際操作相對復雜，因此對電液控制有更高的要求：

1）液壓支架的所有動作都可以由電液控制設備完成，還要和另外綜采設備完成聯動；

2）在液壓支架壓力不充足時，電液控制系統可以檢測并完成補壓；

3）觀察液壓支架其余部分的操作；

4）電液控制裝備不僅要確保本設備的任務量，而且做到同時完成相鄰架的自動化工作。

1.2 液壓支架的電液控制設備的構造

電液控制設備主要由四個部分構成：傳感器、電磁閥、顯示模塊和控制模塊，其具體構造如圖1所示[3-4]。

采煤機和液壓支架的工作通過紅外發生器和傳感器觀察并記錄，另外，現場的實際工作結果是經圖1 中的主控計算機完成，由PLC 發出行動信號傳到執行部分。

圖1 液壓支架電液控制結構示意圖

2 電液控制系統硬件的設計

PLC、傳感器、電磁閥和電源、鼠標以及鍵盤等組成了液壓支架的電液控制系統。該部分主要對以上硬件部分的選擇類型進行探究[5-6]。

2.1 PLC 控制器的選型設計

在比較復雜的作業情況中，選擇核心控制器時，要根據PLC 控制器性能和實際復雜的綜采工作環境來確定。

PLC 控制器的實際數據如表1 所列，經過考察，西門子公司兩個系列入選，分別是S7-200 和CPU226。因為PLC 控制器只識別數字信號，模擬擴展模塊EM231 也是其必備模塊。

表1 PLC 輸入情況與輸出情況參數表

2.2 傳感器的構造設計

在綜采工作面中，傳感器一方面監測采煤機的工作情況，另一方面還監測液壓支架的液壓油缸，它可以直接影響電液控制設備的最后操作結果。所以，在選擇傳感器時要全面考慮工作環境、監測數據類別和安裝方法等。傳感器的分類有以下四種：位移、壓力、紅外發射和紅外接收，選擇類型的參數如表2、表3 所示。

表2 傳感器的選型情況

表3 紅外線設備的具體選型情況

3 軟件設計方案

在實際工作中，液壓支架具有較多的功能，設計時需滿足這些條件，例如單架單動作控制、單架順序聯動、液壓支架自動補壓和成組液壓支架聯動等[7-8]。

3.1 單架單一動作的軟件設計

液壓支架的自動化很復雜，其中重要環節就是自主跟機。因此，推溜動作和移動操作設計顯得非常重要。

在保證工作人員的安全下，機器收到退溜指令后給出提示，然后推溜電磁閥開始工作，把信號傳送到電液壓缸，最后完成推溜操作，觀察記錄操作中的壓力和路程，再根據監測到的數據得出推溜是否到位，推溜完成后，就可以把電磁閥關掉。其步驟如圖2 所示。

圖2 推溜動作流程圖

在單個液壓支架中，一個是移動操作，另一個是推溜操作。

3.2 成組聯動軟件的設計方案

需要事先明確有多少動作要完成，動作的方向還有目前所處的方位。對機器發布信號后，接著確定液壓支架的方位。換句話說，就是先判斷液壓支架是朝著哪一面，再判斷液壓支架的遠近移動。根據移動方向的不同，確定其移動順序，操作流程如圖3 所示。

圖3 液壓支架成組聯動流程圖

3.3 液壓支架自動補壓軟件的設計

在實際工作中，電液控制系統需監測液壓支架初撐力，再依據監測結果對液壓支架按需自動補壓，其操作流程如圖4 所示。

圖4 液壓支架自動補壓流程圖

4 結語

在綜采作業面中，液壓支架是其關鍵的支護設備，其所具備的自動化水平不僅決定了綜采作業面的安全性，而且也影響作業面的生產效率。因此，保證液壓支架的自動化水平有著極其重要的作用。而電液控制系統則是確保其實現自動化的核心環節，在電液控制系統內實現自動補壓、單架單動作等一些操作的基礎之上，液壓支架的自動化控制技術也可以為綜采作業面實現自動化帶來可靠的技術支持。