CN102418542A - 一种用于液压支架的支架控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于液压支架的支架控制装置，包括支架控制器和驱动器，所述支架控制器安装在液压支架上，所述支架控制器包括第一处理器模块、第一通信模块、输入模块、数据采集模块、第一电磁驱动模块、OLED显示模块、报警模块、数据通信模块、急停闭锁模块和FPGA模块；所述驱动器包括第二处理器模块、第二电磁驱动模块和第二通信模块。支架控制装置可以通过功能匹配满足不同需求的工作面自动化应用需求，提高支架控制装置的资源利用率。支架控制器可以单独使用以满足16功能支架的动作控制，也可以与驱动器配套使用以满足26功能支架的动作控制。支架控制器通过连接块可以实现电缆连接器的整体拔插，方便设备更换系统维护。

Description

一种用于液压支架的支架控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制液压支架动作和与其它液压支架联络的电子装置，尤其涉及一种用于煤矿井下的综采工作面上的液压支架的支架控制装置。

背景技术

液压支架是井下采掘的重要设备，采用支架电液控制系统可以降低操作人员的劳动强度，提高煤矿生产效率，实现煤矿的无人化开采，由于液压支架架型较多，伴随着工作面自动化程度的不断提高，支架控制系统需要检测设备状态信息多元化、多样化数量不等的传感元件，但目前的支架控制装置都采用固定模式和固定数量的电气接口，对于不同类型工作面的自动化需求，支架控制装置的资源不能得到很好的匹配，有些功能不能满足，但有些资源功能闲置，造成资源浪费，增加了设备成本。井下支架控制装置在进行设备维护时，由于安装位置空间狭窄，支架控制装置有多个电缆连接器通过安装板安装在安装架上，逐一拔插电缆连接器工作量大，设备维护较为困难。

发明内容

为了能够满足各种架型液压支架的自动化控制功能需求，提高支架控制装置资源利用率，方便设备维修，本发明提出一种用于液压支架的支架控制装置，包括支架控制器和驱动器，所述支架控制器安装在液压支架上，所述支架控制器包括第一处理器模块、第一通信模块、输入模块、数据采集模块、第一电磁驱动模块、OLED显示模块、报警模块、数据通信模块、急停闭锁模块和FPGA模块，所述第一通信模块、输入模块、数据采集模块、OLED显示模块、报警模块、数据通信模块、急停闭锁模块和FPGA模块分别与第一处理器模块连接；

所述第一通信模块包括三路CAN总线，其中的两路CAN总线分别与左右相邻液压支架的支架控制器相连，另一路CAN总线与工作面CAN总线相连且工作面所有液压支架的支架控制器都并联在所述工作面CAN总线上；

所述数据采集模块包括传感器采集模块，所述传感器采集模块通过FPGA模块连接支架控制器上的输入/输出端口；

所述第一电磁驱动模块通过FPGA模块连接支架控制器上的输入/输出端口；

所述OLED显示模块包括OLED显示屏，用于显示采集的传感器的数据和支架控制器的参数；

所述输入模块包括操作键盘，用于输入液压支架的动作控制命令；

所述报警模块包括报警灯和蜂鸣器；

所述数据通信模块通过FPGA模块连接所述驱动器；

所述急停闭锁模块检测操作键盘的按键状态，并可以通过CAN总线将急停闭锁命令发送到相邻液压支架或全工作面的支架控制器；

所述FPGA模块连接支架控制器的输入/输出端口，通过FPAG电路对所述端口的输入/输出进行配置选择；

所述驱动器安装在液压支架的主阀上，包括第二处理器模块、第二电磁驱动模块和第二通信模块，所述第二电磁驱动模块和所述第二通信模块分别连接所述第二处理器模块，所述第二通信模块通过电缆连接器与数据通信模块连接，用来与所述支架控制器进行数据通信，所述第二电磁驱动模块与液压支架的电磁先导阀连接，用来控制所述电磁先导阀的动作。

所述操作键盘上具有30个操作键，在所述操作键盘上设置有指示灯，用来进行操作键指示和操作导航；所述OLED显示屏可以自主发光。

所述操作键盘包括1个急停按钮和1个闭锁按钮；在液压支架动作过程中出现紧急情况时，按下所述急停按钮，将立即停止该液压支架的动作；在操作人员进行液压支架检修时，按下所述闭锁按钮将切断该液压支架的电磁阀驱动电路电源，实现液压支架的电控闭锁，以确保操作人员的安全。

所述报警灯为双色指示灯，在报警时双色循环以形成闪烁效果，报警灯的光强度要求可以在相邻的液压支架上看到；所述蜂鸣器的声音响度大于80dB。

所述支架控制器包括壳体，所述壳体上设置有密封槽内置O型圈，用来进行壳体密封，设置有密封试验测试接口，用于对所述壳体进行抽真空或打内压，检验壳体的密封性能。

所述输入/输出端口有14个。

所述支架控制装置在被控制的液压支架的功能数不超过16功能时，可以直接使用支架控制器即可，当被控制的液压支架的功能数大于16功能，可由驱动器扩展液压支架驱动电路的功能数。

支架控制装置还包括安装板和连接块，所述连接块有两块，其上设置有连接孔，两块连接块在所述支架控制器的两端相对设置，所述连接块通过连接孔与所述支架控制器螺栓连接；所述安装板上具有插销、固定孔和电缆插孔，所述电缆连接器可以插入所述电缆插孔并使用U型卡固定，所述安装板可以推入到与连接块连接的支架控制器中并通过插销定位，插入的安装板和支架控制器可以通过固定孔使用螺栓固定。

本发明产生的有益效果是：支架控制装置可以通过功能匹配满足不同需求的工作面自动化应用需求，提高支架控制装置的资源利用率。支架控制器可以单独使用以满足16功能支架的动作控制，也可以与驱动器配套使用以满足26功能支架的动作控制。支架控制器通过连接块可以实现电缆连接器的整体拔插，方便设备更换系统维护。

附图说明

附图1为本发明所述的支架控制装置的支架控制器结构示意图；

附图2为本发明所述的支架控制装置的驱动器结构示意图；

附图3为本发明所述的支架控制装置的支架控制器安装示意图。

附图标记如下：

1-支架控制器；2-安装板；3-连接块。

具体实施方式

参见附图1，一种支架控制装置，包括支架控制器和驱动器，所述支架控制器安装在液压支架上，所述支架控制器包括处理器模块、通信模块、输入模块、数据采集模块、OLED显示模块、报警模块、数据通信模块、急停闭锁模块和FPGA模块，所述通信模块、输入模块、数据采集模块、OLED显示模块、报警模块、数据通信模块、急停闭锁模块和FPGA模块分别与处理器模块连接；所述通信模块包括三路CAN总线，其中的两路CAN总线分别与左右相邻液压支架的支架控制器相连，用于相邻支架控制器间的数据通信，另一路CAN总线与工作面CAN总线相连，工作面CAN总线是一条贯穿工作面的总线，所有液压支架的支架控制器都通过其CAN并联在工作面CAN总线上，以其作为信息传输通道，与相隔较远的支架控制器进行数据通信；所述数据采集模块包括传感器采集模块，可采集开关量传感器信号和模拟量传感器信号，所述传感器采集模块所述电磁驱动模块通过FPGA模块连接支架控制器上的输入/输出端口；所述OLED显示模块包括OLED显示屏，用于显示采集的传感器的数据和支架控制器的参数；所述输入模块包括操作键盘，用于输入液压支架的动作控制命令；所述报警模块包括报警灯和蜂鸣器；所述急停闭锁模块检测急停闭锁按钮的状态，并可以通过CAN总线将急停闭锁命令发送到相邻液压支架或全工作面的支架控制器；所述FPGA模块连接支架控制器的输入/输出端口，输入/输出端口可以有多个，优选有14个，通过FPAG电路对所述端口的输入/输出进行配置选择，以适应不同液压支架控制功能需求，提高了支架控制装置资源的利用率；所述驱动器安装在液压支架的主阀上，通过电缆连接器与所述支架控制器的数据通信模块连接，用来与所述支架控制器进行数据通信，所述驱动器通过电磁驱动连接器与液压支架的电磁先导阀连接，用来控制所述电磁先导阀的动作，如果支架控制装置仅通过端口功能配置进行支架控制，即可实现16路支架功能动作控制，也就是实现了“一件式”支架控制装置实施方案，其也可以通过配接的驱动器增加支架功能动作控制的数量，实现26功能的支架控制，实现了“两件式”支架控制装置实施方案，驱动器通过螺栓固定在主阀一侧，电磁驱动线缆从驱动器壳体内直接引出，通过电缆连接器与电磁先导阀连接。这样做的好处在于，最大限度的缩短了电磁先导阀驱动线缆的长度，降低了驱动线缆的故障率，提高了支架控制装置的可靠性。

所述操作键盘上具有30个操作键，每个操作键的左上角有一个指示灯，可以通过软件编程进行控制，每个操作键的右侧有一个键名指示符号。通过30个操作键基本上可以实现常用支架动作的快捷操作，通过进行3键连锁操作实现多动作控制，通过键盘指示灯显示，可以实现支架控制器的操作导航，即当一条正确的命令被输入后，将下一条可操作键的键盘指示灯点亮。所述OLED显示屏可以自主发光。

所述操作键盘包括1个急停按钮和1个闭锁按钮；在液压支架动作过程中出现紧急情况时，按下所述急停按钮，将立即停止该液压支架的动作；在操作人员进行液压支架检修时，按下所述闭锁按钮将切断该液压支架的电磁阀驱动电路电源，实现液压支架的电控闭锁，以确保操作人员的安全。

所述报警灯为双色指示灯，在报警时双色循环以形成闪烁效果，报警灯的光强度要求可以在相邻的液压支架上看到；报警灯放置在一个球形可以散射的有机玻璃罩内，在支架动作前进行预警，采用红色/黄色指示灯闪烁，光报警信号可以在相邻的液压支架上可以清晰的看到。所述蜂鸣器的声音响度大于80dB。

所述支架控制器包括壳体，所述壳体上设置有密封试验测试接口，用于对所述壳体进行抽真空或打内压，检验壳体的密封性能。支架控制器外壳设置有放置密封圈的沟槽，可以通过O型密封圈实现支架控制器交互界面的密封，将插接件焊接在电路板上，通过螺栓固定在支架控制器底部外壳上，然后对支架控制器进行灌封，使支架控制器底部电路板被淹没，以保证支架控制器底部的密封。

支架控制装置还包括安装板和连接块，所述连接块有两块，其上设置有连接孔，两块连接块在所述支架控制器的两端相对设置，所述连接块通过连接孔与所述支架控制器螺栓连接；所述安装板上具有插销、固定孔和电缆插孔，所述电缆连接器可以插入所述电缆插孔并使用U型卡固定，所述安装板可以推入到与连接块连接的支架控制器中并通过插销定位，插入的安装板和支架控制器可以通过固定孔使用螺栓固定。支架控制器的14个电缆连接器通过U型卡固定在支架控制器安装板上，可以实现支架控制器的整体拔插，提高了支架控制器可维护性能。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于液压支架的支架控制装置，包括支架控制器和驱动器，其特征在于：所述支架控制器安装在液压支架上，所述支架控制器包括第一处理器模块、第一通信模块、输入模块、数据采集模块、第一电磁驱动模块、OLED显示模块、报警模块、数据通信模块、急停闭锁模块和FPGA模块，所述第一通信模块、输入模块、数据采集模块、OLED显示模块、报警模块、数据通信模块、急停闭锁模块和FPGA模块分别与第一处理器模块连接；

所述第一通信模块包括三路CAN总线，其中的两路CAN总线分别与左右相邻液压支架的支架控制器相连，另一路CAN总线与工作面CAN总线相连且工作面所有液压支架的支架控制器都并联在所述工作面CAN总线上；

所述数据采集模块包括传感器采集模块，所述传感器采集模块通过FPGA模块连接支架控制器上的输入/输出端口；

所述第一电磁驱动模块通过FPGA模块连接支架控制器上的输入/输出端口；

所述OLED显示模块包括OLED显示屏，用于显示采集的传感器的数据和支架控制器的参数；

所述输入模块包括操作键盘，用于输入液压支架的动作控制命令；

所述报警模块包括报警灯和蜂鸣器；

所述数据通信模块通过FPGA模块连接所述驱动器；

所述急停闭锁模块检测操作键盘的按键状态，并可以通过CAN总线将急停闭锁命令发送到相邻液压支架的支架控制器或全工作面的支架控制器；

所述FPGA模块连接支架控制器的输入/输出端口，通过FPAG电路对所述端口的输入/输出进行配置选择；

所述驱动器安装在液压支架的主阀上，包括第二处理器模块、第二电磁驱动模块和第二通信模块，所述第二电磁驱动模块和所述第二通信模块分别连接所述第二处理器模块，所述第二通信模块通过电缆连接器与数据通信模块连接，用来与所述支架控制器进行数据通信，所述第二电磁驱动模块与液压支架的电磁先导阀连接，用来控制所述电磁先导阀的动作。

2.如权利要求1所述的支架控制装置，其特征在于：所述操作键盘上具有30个操作键，在所述操作键盘上设置有指示灯，用来进行操作键指示和操作导航；所述OLED显示屏可以自主发光。

3.如权利要求1或2所述的支架控制装置，其特征在于：所述操作键盘包括1个急停按钮和1个闭锁按钮；在液压支架动作过程中出现紧急情况时，按下所述急停按钮，将立即停止该液压支架的动作；在操作人员进行液压支架检修时，按下所述闭锁按钮将切断该液压支架的电磁阀驱动电路电源，实现液压支架的电控闭锁，以确保操作人员的安全。

4.如权利要求3所述的支架控制装置，其特征在于：所述报警灯为双色指示灯，在报警时双色循环以形成闪烁效果，报警灯的光强度要求可以在相邻的液压支架上看到；所述蜂鸣器的声音响度大于80dB。

5.如权利要求4所述的支架控制装置，其特征在于：所述支架控制器包括壳体，所述壳体上设置有密封槽，所述密封槽内置O型圈，用来进行壳体密封；所述壳体上设置有密封试验测试接口，用于对所述壳体进行抽真空或打内压，检验壳体的密封性能。

6.如权利要求5所述的支架控制装置，其特征在于：所述输入/输出端口有14个。

7.如权利要求5所述的支架控制装置，其特征在于：所述支架控制装置在被控制的液压支架的功能动作不超过16种时，直接使用支架控制器控制液压支架；当被控制的液压支架的功能动作超过16种时，使用驱动器扩展支架控制器的控制功能，由支架控制器和驱动器联合控制液压支架。

8.如权利要求1所述的支架控制装置，其特征在于，还包括安装板和连接块，所述连接块有两块，其上设置有连接孔，两块连接块在所述支架控制器的两端相对设置，所述连接块通过连接孔与所述支架控制器螺栓连接；所述安装板上具有插销、固定孔和电缆插孔，所述电缆连接器可以插入所述电缆插孔并使用U型卡固定，所述安装板可以推入到与连接块连接的支架控制器中并通过插销定位，插入的安装板和支架控制器可以通过固定孔使用螺栓固定。

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