CN102042435A - 电磁先导阀驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁先导阀驱动器，包括：输入模块，用于接收从液压支架的控制器输送来的电源信号和控制信号；电源处理模块，用于接收输入模块传输过来的电源信号，转换为所需电压为电磁先导阀驱动器供电；存储单元，存储有不同类型的液压支架对应的不同的配置文件，所述配置文件记载不同输出指令端口的定义；CPU处理模块，用于接收输入模块传输过来的控制信号，还接收输入模块传输过来的液压支架的控制器输送来的液压支架类型，解析出控制指令，并根据所述类型读取存储单元对应的配置文件，根据所读取的配置文件生成所属对应的控制信号；使用本发明可以实现自动驱动不同液压支架类型的电磁先导阀组。

Description

电磁先导阀驱动器

技术领域

本发明涉及一种电液控制系统使用的电磁先导阀驱动器。

背景技术

支撑保护问题一直是困扰煤矿安全生产、产量和效率的重要问题。液压支架电液控制系统的出现和发展，从根本上改变了井下工作条件，并为煤炭的高效高产迅速提高奠定了基础。如图1示出了单台液压支架电液控制系统的功能示意框图。

液压支架电液控制系统包括：

传感器11，其中传感器可以包括压力传感器、行程传感器、红外线接收器等，用于采集液压支架的各种状态信息，例如支柱的压力，采煤机的位置和运行方向，支架的推移距离等等信息；

信号调理模块12，用于接收上述传感器11的信号，经调制后传输控制器13；

控制器13，用于分析处理接收的信号，并生成控制命令，发送给电磁先导阀驱动器14，以及与信息显示命令输入模块16进行显示或接收用户输入的指令；

电磁先导阀驱动器14，安装在控制器13和电磁先导阀组15之间，用于接收控制器13的命令，做相应处理后转化为驱动命令，发送给相应的电磁先导阀组15以驱动电磁先导阀动作；

电磁先导阀组15包含多个电磁先导阀，电磁先导阀根据接收的命令控制内部的电磁顶杆断开或闭合，从而又控制相应的液压换向阀变换工作状态，使对应的千斤顶伸出或收回，从而实现液压支架相应的动作，以达到最终的控制命令。

其中，电磁先导阀驱动器14工作在煤矿矿井下，工作环境条件恶劣，工作电流大，驱动的动作多，因此对产品的安全性和可靠性要求非常高。现有的电磁先导阀驱动器一般功能简单，对于掩护式液压支架，支撑掩护式液压支架和放顶煤式液压支架，只能驱动一种类型的电磁先导阀组，使用不方便。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种电磁先导阀驱动器，可以自动驱动不同液压支架类型的电磁先导阀组。

本发明提供的电磁先导阀驱动器，包括：

输入模块141，用于接收从液压支架的控制器13输送来的电源信号和控制信号；

电源处理模块142，用于接收输入模块141传输过来的电源信号，转换为所需电压为电磁先导阀驱动器供电；

存储单元，存储有不同类型的液压支架对应的不同的配置文件，所述配置文件记载不同输出指令端口的定义；

CPU处理模块145，用于接收输入模块141传输过来的控制信号，还接收输入模块141传输过来的液压支架的控制器13输送来的液压支架类型，解析出控制指令，并根据所述类型读取存储单元对应的配置文件，根据所读取的配置文件生成所属对应的控制信号；

驱动模块146，用于将CPU处理模块145生成的控制信号进行放大；

输出模块147，用于将驱动模块146放大后的控制信号发送到所要驱动的电磁先导阀。

由上，由CPU处理模块根据接收的液压支架类型读取存储单元中对应的不同配置文件，可以自动生成所需格式的控制信号，从而自动驱动不同液压支架类型的电磁先导阀组。例如，可以根据液压支架的类型自主选择驱动掩护式液压支架，支撑掩护式液压支架或放顶煤式液压支架的驱动自动控制命令版本(即配置文件)，生成对应的控制信号。

另外，通过CPU处理模块实现电磁先导阀驱动器控制核心智能化，可以控制驱动动作，与主控制器通讯，监控工作状态，自主报警，开启保护装置等。

并且，驱动模块采用集成芯片，芯片体积小，连接电路简单，内部设有保护功能，一共可驱动42个动作，驱动能力强。

其中，可选的所述输入模块141包括：四端口的接口，两端口用于传输电源信号，另两端口用于传输控制信号。

由上，输入模块实现简便，成本较低。

其中，还包括：保护模块143，用于监测来自输入模块141或电源处理模块142输出的电压、电流是否正常，并在监测出非正常时控制电源处理模块142关闭电源；

报警模块144，用于在保护模块143监测出非正常时输出报警信号。

所述保护模块143包括：过电压保护模块、欠电压保护模块和过电流保护模块。

由上，可以实现对过电压、欠电压、过电流监控及及时报警。

其中，还包括：工作状态指示模块148，用于显示CPU处理模块142的工作状态。

由上，可以方便的监控CPU处理模块的工作状态，便于及时了解程序运行状况。

其中，还包括：程序录入模块149，用于将电磁先导阀驱动器的操作程序输入至CPU处理模块145。

由上，可以方便的实现对CPU处理模块中的程序升级，或配置文件的更新(对于存储模块位于CPU处理模块中的情况)，版本升级方便。

其中，输入模块141还用于接收从液压支架的控制器13输送来的电磁先导阀驱动器的操作程序；

CPU处理模块145还用于接收并存储输入模块141传输过来的所述操作程序。

由上，可以采用接收上位机的方式进行呈现升级，版本升级方便。

总之，由上可以看出，本发明电磁先导阀驱动器具有驱动能力强，智能化水平高，版本升级方便，工作安全，性能可靠等特点。

附图说明

图1为单台液压支架电液控制系统的功能示意图；

图2为电磁先导阀驱动器功能示意框图；

图3为包含输入模块141的接口面板示意图；

图4为包含输出模块接头的接口面板示意图。

具体实施方式

如图2示出了本发明的电液控制系统使用的电磁先导阀驱动器14功能示意框图，包括：输入模块141、电源处理模块142、保护模块143、报警模块144、CPU处理模块145、驱动模块146、输出模块147、工作状态显示模块148、程序录入模块149。

其中，输入模块141用于接收从液压支架的控制器13输送来的电源信号和控制信号。

在具体实现时，输入模块141可以是一四端口的接口，其该四端口用于接入从液压支架的控制器13连出的一根四芯电缆，其中两芯用来传输电源信号，另两芯用来传输控制信号。如图3示出了包含该四端口的接口的接口面板，其中端口A、B为电源信号接口，C、D为控制信号端口。

并且，液压支架的控制器13到电磁先导阀驱动器14之间的通信可以采取具有传输速度快，误码率低，传输性能可靠等优点的通讯方式，例如I²C串行通信方式。

电源处理模块142用于接收输入模块141传输过来的电源信号，并进行降压、滤波等处理，使之适合电磁先导阀驱动器14的使用要求，为其他模块，如CPU处理模块145、驱动模块146等供电。

保护模块143用于监测来自输入模块141或电源处理模块142输出的电压、电流，已在如过电压、欠电压、过电流等故障时控制电源处理模块142关闭电源，以及通过报警模块144输出相应的报警信号。

其中，保护模块143可以包括过电压保护模块、欠电压保护模块、过电流保护模块。

过电压保护模块用于监测输入模块141传输过来的或电源处理模块142输出的电源信号发生过电压故障时，启动过电压保护，直接控制电源处理模块142关断电源(或向液压支架电液控制系统发出信号关闭总电压)，并且通过报警模块144发出过电压报警，直至电源电压恢复正常，过电压保护模块会自动关闭保护。

欠电压保护模块、过电流保护模块功能类似不再赘述。

如图3的接口面板示意图还示出了作为报警模块144的标号为1、2、3、4的四个LED指示灯，分别用于指示工作状态、过电压、欠电压、过电流。其中每个灯可以采用不同的颜色。其中表示工作状态的LED灯可以采用双色LED灯，正常时亮绿灯，工作故障时亮红灯。并且过电压时对应的LED灯亮黄灯，欠电压时对应的LED灯亮蓝灯，过电流时对应的LED灯亮红灯。

CPU处理模块145用于接收输入模块141传输过来的来自从液压支架的控制器13的控制信号，进行分析处理，解析出控制指令，然后配置相应的驱动命令(即配置出要发送到驱动模块146对应的指令)，发出驱动命令到驱动模块146。

本发明采用的CPU型号可为PIC16F946，内存大，功能多，处理速度快，可用端口多，通用I/O口共54个(使用了十四个端口与驱动模块连接，具体参见后文)，因此可控制驱动的动作非常齐全，并且CPU内部保存了3个驱动程序版本(即不同的指令解析，具体可以参见后文)，可以根据液压支架的类型(由液压支架控制器13提供类型号至CPU处理模块145，具体参见后文)自主选择相应的操作程序，分别可以驱动掩护式液压支架，支撑掩护式液压支架和放顶煤式液压支架。

CPU处理模块142还具有故障下自复位功能，使正在进行的动作全部恢复到复位状态。CPU处理模块142还可以通过输入模块141接收来自液压支架的控制器13的更新内部操作程序的指令，实现程序升级。

同时CPU处理模块145还定时扫描电磁先导阀驱动器14的工作状态，将电磁先导阀驱动器14的工作状态信息，故障信息等通过输入模块141(相应的输入模块141中的控制信号端口为双向传输)回传给液压支架的控制器13，实现信息实时沟通。

工作状态指示模块148，用于显示CPU处理模块142的工作状态，如运行中、故障状态，以实现在CPU处理模块142出现故障的情况下能迅速报警。

程序录入模块149，用于将电磁先导阀驱动器的操作程序烧录进CPU中，实现操作控制或用来程序升级。相对于上文提到的通过输入模块141接收来自液压支架的控制器13的更新内部操作程序的指令，实现程序升级，是另一种程序升级方式。

驱动模块146用于将CPU处理模块145送出的控制信号进行放大处理，该模块使用了集成驱动芯片，一共可以驱动42路动作，驱动能力强，而且芯片体积小，节约了线路板的空间。可以采用MC1413BDG芯片

输出模块147用于将驱动模块146放大后的控制信号发送给相应的电磁先导阀，以由电磁先导阀执行相应动作。

其中，本发明中输出模块147可由十四端口的接口，用于连接十四根电缆，其中每根电缆长度可不同，定义也不一样，这样可以避免连接到电磁先导阀组时发生接线错误。如图4示出了输出模块147的各个端口(即对应的各个电缆)的面板示意图。其中，各个端口可如下定义：

用于驱动掩护式液压支架时，十四个端口定义如下表1：

表1

用于驱动支撑掩护式液压支架时，十四个端口定义如下表2：

表2

用于驱动放顶煤式液压支架时，十四个端口定义如下表3：

表3

其中，上述驱动的定义可以通过配置文件方式对应驱动的类型(即掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架、放顶煤式液压支架三种类型，不同类型可以设置不同标识以区分)进行存储，其中可以存储在一CPU处理模块145可读取的存储单元中(图中未示出，该存储单元可独立设置，也可设置于CPU中)，这样，CPU处理模块145则可以根据识别出的液压支架的类型(由液压支架控制器13提供类型号至CPU处理模块145)所调用的配置文件，生成所需的指令。

下面以驱动掩护式液压支架时为例，对本发明的工作原理再进行简要说明。

从液压支架的控制器13发出升立柱的控制命令，该指令通过电磁先导阀驱动器14的输入模块141接收，并传输至CPU处理模块145，CPU处理模块145接收到该命令后，首先分析命令内容(即解析指令)，确定是升立柱命令，然后生成要发送到驱动模块146的指令，如根据上表1，则设置在端口1发出高电平控制信号，表示升立柱命令，该高电平控制信号再经过驱动模块146进行小信号放大处理，传输至输出模块147相应端口1，由输出模块147相应端口输出信号至电磁先导阀组15，驱动相应电磁先导阀执行相应的动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电磁先导阀驱动器，其特征在于，包括：

输入模块(141)，用于接收从液压支架的控制器(13)输送来的电源信号和控制信号；

电源处理模块(142)，用于接收输入模块(141)传输过来的电源信号，转换为所需电压为电磁先导阀驱动器供电；

存储单元，存储有不同类型的液压支架对应的不同的配置文件，所述配置文件记载不同输出指令端口的定义；

CPU处理模块(145)，用于接收输入模块(141)传输过来的控制信号，还接收输入模块(141)传输过来的液压支架的控制器(13)输送来的液压支架类型，解析出控制指令，并根据所述类型读取存储单元对应的配置文件，根据所读取的配置文件生成所属对应的控制信号；

驱动模块(146)，用于将CPU处理模块(145)生成的控制信号进行放大；

输出模块(147)，用于将驱动模块(146)放大后的控制信号发送到所要驱动的电磁先导阀。

2.根据权利要求1所述的电磁先导阀驱动器，其特征在于，

所述输入模块(141)包括：四端口的接口，两端口用于传输电源信号，另两端口用于传输控制信号。

3.根据权利要求1所述的电磁先导阀驱动器，其特征在于，还包括：

保护模块(143)，用于监测来自输入模块(141)或电源处理模块(142)输出的电压、电流是否正常，并在监测出非正常时控制电源处理模块(142)关闭电源；

报警模块(144)，用于在保护模块(143)监测出非正常时输出报警信号。

4.根据权利要求3所述的电磁先导阀驱动器，其特征在于，

所述保护模块(143)包括：过电压保护模块、欠电压保护模块和过电流保护模块。

5.根据权利要求1所述的电磁先导阀驱动器，其特征在于，还包括：

工作状态指示模块(148)，用于显示CPU处理模块(142)的工作状态。

6.根据权利要求1所述的电磁先导阀驱动器，其特征在于，还包括：

程序录入模块(149)，用于将电磁先导阀驱动器的操作程序输入至CPU处理模块(145)。

7.根据权利要求1所述的电磁先导阀驱动器，其特征在于，

输入模块(141)还用于接收从液压支架的控制器(13)输送来的电磁先导阀驱动器的操作程序；

CPU处理模块(145)还用于接收并存储输入模块(141)传输过来的所述操作程序。

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