一种新型液压支架电液控制器的制作方法

本发明涉及一种新型液压支架电液控制器，适用于机械领域。

背景技术：

随着我国煤矿开采的快速发展，综采技术的应用越发广泛。作为综采工作面的主要设备之一，液压支架具有支护顶板给设备提供推进力等功能。由于液压支架的工作动作较为复杂，全部手动完成控制对操作人员要求较高，且容易出现操作故障引起煤矿事故。将液压支架的手动控制改为计算机控制能够提高控制的精确性，保证煤矿生产安全的同时提高煤矿生产效率，使用价值显著。

技术实现要素：

本发明提出了一种新型液压支架电液控制器，能够确保液压支架的操作完全按照控制指令实现，且根据使用需求能够进行复杂的动作，满足煤矿开采的条件，也提高了该控制系统的安全性、可靠性。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制单元的数量可以根据工作面的长度进行选择，一般来说，最多可实现300个控制单元同时工作。控制单元主要由电液控制器、控制阀、液压缸和信号传感器等组成。为提高控制系统的适用性，将彼此之间的通信方式设置成2种，不同控制器之间采用RS232接口进行连接，控制器与上位机之间用CAN总线连接。此种方式的优势在于上位机与控制器的连接出现问题时并不会对控制器之间造成影响，信号的采集工作继续进行。

所述控制系统的核心是液压支架控制器，考虑到硬件成本与性能等因素，选择ATl28系列作为系统运行CPU，为方便CPU能够根据系统使用要求进行升级，将FLASH、SRAM、EEPROM等集成到CPU中，用于存储并运行相应的底层程序。采用两串口的方式完成与周围硬件的信息传输，ADC配置8个，其中2个用来检测压力和位移，1个用来进行红外检测。

为了方便对控制系统进行维护和检修，按键接口板的主要功能为实现用户的按键输入，并将用户按键以命令形式发送给各个接收单元，将信息实时显示等。主要由控制键、方向键以及动作键3部分组成。控制键负责控制开启、停止等动作；动作键负责上升、下降、推移等动作；方向键负责左右方向的调整。显示接口板选择HDSP，能够将支架运动中的动态信息显示到操作菜单中。主控板的作用在于采集支架传感器上的数据，并根据数据进行相应的动作调整。通过通信线路实现与主控计算机的连接。进而达到自动控制和自动监测等目的。模拟转换板用于接收传感器上采集到的压力信号，并能通过接收采煤机上的红外信号实现对采煤机的精确定位。输出接口板负责提供不同硬件与传感器之间的接口。电磁先导阀接收信号后，控制相应电磁阀完成指定动作。

所述系统软件应该确保电磁先导阀能够按照相关指令调用机械完成规定动作，也可以预先编制程序对动作进行自动控制。由于单个支架完成动作的时间节点将对一组支架完成动作有影响．甚至会影响到所有支架完成动作的质量，因此严格控制每台支架的完成动作时间显得尤为必要。基于多种因素考虑，选择中断方式来提高系统的容错率。由于煤矿井下环境较为恶劣，对液压支架系统的干扰因素较多，因此在进行通信设计时应考虑到系统的抗干扰能力。而且受控对象错误操作将对整个系统运行带来连锁反应，因此通信协议中应该增加校验部分。软件结构总体分为2部分，即硬件驱动程序和上层应用程序。硬件驱动程序负责对硬件进行控制，实现硬件的初始化、硬件的启动停止等。一般来说，如果系统的硬件设备部分发生改变，也应该保证相应的软件不发生变化。上层应用程序主要负责对支架动作进行控制、对采集到的数据进行处理检测、对系统进行监控校核等。采用分层的方式进行软件系统设计能够提高软件的实用性，不同煤矿环境下只需修改上层软件即可，同时也能提高系统的抗干扰能力。

所述硬件驱动程序按照其使用功能的差别可以分为CPU初始化、8255初始化等部分。CPU初始化是系统运行的核心，其结构组成也相对复杂，包括定时器、串口、FLASH、EEPROM等内容，设计时可以根据功能的不同进行模块的划分。其余部分负责外围设备的驱动与管理，组成结构相对简单，为了提高系统的整体性。也可以进行模块化设计。软件系统除了帮助支架控制器完成相应的指令外，还要对系统参数进行及时的显示分析、诊断处理，将信息传递到控制中心，以保证系统的良好运行。完成系统硬件的初始化后，应该对各个硬件端口如通信端口、网络端口、传感器端口等进行检测，并将检测结果传送到存储单元。一般来说，支架控制器有3种状态：空闲状态、操作状态以及输入状态。3种状态之间能够互相转换，从空闲状态转换成操作状态可以通过2种方式完成：接收相邻支架的控制信号或者直接从控制器接收按键命令实现。当所有的指令动作完成后，支架控制器自动进入空闲状态，从空闲状态转入输入状态可以通过键盘选择菜单项，并输入具体的数据流程等实现，输人状态完成后控制器重新回归到空闲状态。

本发明的有益效果是：能够确保液压支架的操作完全按照控制指令实现，且根据使用需求能够进行复杂的动作，满足煤矿开采的条件，也提高了该控制系统的安全性、可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的电液控制系统结构图。

图2是本发明的硬件系统结构图。

图3是本发明的系统软件结构图。

图4是本发明的程序操作流程。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制单元的数量可以根据工作面的长度进行选择，一般来说，最多可实现300个控制单元同时工作。控制单元主要由电液控制器、控制阀、液压缸和信号传感器等组成。为提高控制系统的适用性，将彼此之间的通信方式设置成2种，不同控制器之间采用RS232接口进行连接，控制器与上位机之间用CAN总线连接。此种方式的优势在于上位机与控制器的连接出现问题时并不会对控制器之间造成影响，信号的采集工作继续进行。

如图2，控制系统的核心是液压支架控制器，考虑到硬件成本与性能等因素，选择ATl28系列作为系统运行CPU，为方便CPU能够根据系统使用要求进行升级，将FLASH、SRAM、EEPROM等集成到CPU中，用于存储并运行相应的底层程序。采用两串口的方式完成与周围硬件的信息传输，ADC配置8个，其中2个用来检测压力和位移，1个用来进行红外检测。

为了方便对控制系统进行维护和检修，按键接口板的主要功能为实现用户的按键输入，并将用户按键以命令形式发送给各个接收单元，将信息实时显示等。主要由控制键、方向键以及动作键3部分组成。控制键负责控制开启、停止等动作；动作键负责上升、下降、推移等动作；方向键负责左右方向的调整。显示接口板选择HDSP，能够将支架运动中的动态信息显示到操作菜单中。主控板的作用在于采集支架传感器上的数据，并根据数据进行相应的动作调整。通过通信线路实现与主控计算机的连接。进而达到自动控制和自动监测等目的。模拟转换板用于接收传感器上采集到的压力信号，并能通过接收采煤机上的红外信号实现对采煤机的精确定位。输出接口板负责提供不同硬件与传感器之间的接口。电磁先导阀接收信号后，控制相应电磁阀完成指定动作。

如图3，系统软件应该确保电磁先导阀能够按照相关指令调用机械完成规定动作，也可以预先编制程序对动作进行自动控制。由于单个支架完成动作的时间节点将对一组支架完成动作有影响．甚至会影响到所有支架完成动作的质量，因此严格控制每台支架的完成动作时间显得尤为必要。基于多种因素考虑，选择中断方式来提高系统的容错率。由于煤矿井下环境较为恶劣，对液压支架系统的干扰因素较多，因此在进行通信设计时应考虑到系统的抗干扰能力。而且受控对象错误操作将对整个系统运行带来连锁反应，因此通信协议中应该增加校验部分。软件结构总体分为2部分，即硬件驱动程序和上层应用程序。硬件驱动程序负责对硬件进行控制，实现硬件的初始化、硬件的启动停止等。一般来说，如果系统的硬件设备部分发生改变，也应该保证相应的软件不发生变化。上层应用程序主要负责对支架动作进行控制、对采集到的数据进行处理检测、对系统进行监控校核等。采用分层的方式进行软件系统设计能够提高软件的实用性，不同煤矿环境下只需修改上层软件即可，同时也能提高系统的抗干扰能力。

如图4，硬件驱动程序按照其使用功能的差别可以分为CPU初始化、8255初始化等部分。CPU初始化是系统运行的核心，其结构组成也相对复杂，包括定时器、串口、FLASH、EEPROM等内容，设计时可以根据功能的不同进行模块的划分。其余部分负责外围设备的驱动与管理，组成结构相对简单，为了提高系统的整体性。也可以进行模块化设计。软件系统除了帮助支架控制器完成相应的指令外，还要对系统参数进行及时的显示分析、诊断处理，将信息传递到控制中心，以保证系统的良好运行。完成系统硬件的初始化后，应该对各个硬件端口如通信端口、网络端口、传感器端口等进行检测，并将检测结果传送到存储单元。一般来说，支架控制器有3种状态：空闲状态、操作状态以及输入状态。3种状态之间能够互相转换，从空闲状态转换成操作状态可以通过2种方式完成：接收相邻支架的控制信号或者直接从控制器接收按键命令实现。当所有的指令动作完成后，支架控制器自动进入空闲状态，从空闲状态转入输入状态可以通过键盘选择菜单项，并输入具体的数据流程等实现，输人状态完成后控制器重新回归到空闲状态。