CN103321665A - 一种用于电液控制系统的支架控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电液控制系统的支架控制器，其主要技术特点是：包括MCU处理单元、无线收发单元和两路供电系统，MCU处理单元分别与无线收发单元、两个CAN收发器、人机交互单元、数据采集单元、红外接收器及电磁阀驱动器相连接，该电磁阀驱动器与电磁先导阀相连接；所述供电系统中的一路与MCU处理单元、无线收发单元、两个CAN收发器、人机交互单元相连接，并为其供电；供电系统的另一路与红外接收器、数据采集单元、电磁阀驱动器及电磁先导阀相连接，并为其供电。本发明设计合理，采用双路电源供电以及无线传输方式进行数据传输，满足了液压支架的自动化控制功能需求，提高了支架控制器资源利用率，减少了辅助设备的使用，降低了故障发生率。
Description
技术领域
本发明属于电液控制技术领域，尤其是一种用于电液控制系统的支架控制器。
背景技术
在井下综采工作时，为了提高生产效率并满足操作安全需要，使支架的动作与工作面装备能力及生产过程的效率相适应，确保采煤机快速行进割煤，不仅需要提高支架控制操作的自动化程度，还须进一步提高控制的方便性、可靠性和安全性。电液控制会加快支架的动作速度，提高自动化程度，减少操作劳动量，提高效率并能够增强安全保障。
现有的矿用液压支架电液控制系统普遍采用的是单路电源供电，对控制单元与电磁阀和传感器等外部设备工作单元同时供电，单路电源设计存在的问题是：如果此供电系统中电磁阀或传感器等外部设备出现故障，则会严重影响控制单元的正常工作；同时，单路电源设计使得电源模块的带载能力受到限制。
另外，现有的矿用液压支架电液控制系统大都使用单线CAN总线构成的矿用液压支架控制器，CAN通信协议的标准并不是针对采煤行业而设定的，其存在的问题是：CAN总线通常有最大节点数的限制，而且单线CAN总线通讯速率慢、抗干扰能力差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带载能力强、性能稳定且数据传输速度快的用于电液控制系统的支架控制器。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种用于电液控制系统的支架控制器，包括MCU处理单元、无线收发单元、人机交互单元、两个CAN收发器、数据采集单元、电磁阀驱动器和两路供电系统；MCU处理单元分别与无线收发单元、两个CAN收发器、人机交互单元、数据采集单元、红外接收器及电磁阀驱动器相连接，该电磁阀驱动器与电磁先导阀相连接；所述供电系统中的一路与MCU处理单元、无线收发单元、两个CAN收发器、人机交互单元相连接，并为其供电；供电系统的另一路与红外接收器、数据采集单元、电磁阀驱动器及电磁先导阀相连接，并为其供电。
而且，所述的MCU处理单元通过一个USART串口与红外接收器相连接，用于采煤机定位，MCU处理单元与数据采集单元相连接，实现传感器数据采集及数据传输功能，MCU处理单元通过一个USART串口与电磁阀驱动器相连，用来控制所述电磁先导阀的动作。
而且，所述的数据采集单元包括两路压力传感器及一路行程传感器。
而且，所述的人机交互单元包括OLED显示屏、按键输入单元和声光报警单元分别实现信息显示、操作及声光报警功能。
而且，所述的MCU处理单元还连接一个急停闭锁单元，该急停闭锁单元包括一个急停按钮和一个闭锁按钮。
而且，所述的无线收发单元采用ZigBee或WiFi模块。
本发明的优点和积极效果是：
1、本支架控制器使用双路电源供电方案，将MCU控制单元与电磁阀驱动器及传感器接口实现电气隔离，有效地防止传感器及电磁阀驱动器对MCU控制单元的电气干扰，同时提升电源箱的带载能力，减少系统中隔离耦合器使用量。
2、本支架控制器采用无线传输方式实现总线数据传输，提高了通讯速度，增强了抗干扰能力，减少了架间线缆的芯数；采用无线传输方式不仅取代单线CAN总线数据传输，必要时还可以代替架间双线CAN，用于架间数据传输。
3、本发明设计合理，采用双路电源供电以及无线传输方式进行数据传输，满足了液压支架的自动化控制功能需求，提高了支架控制器资源利用率，减少了辅助设备的使用，降低了故障发生率。
附图说明
图1是本发明的电路方框图；
图2是由本发明构成的电液控制系统的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种用于电液控制系统的支架控制器，如图1所示，包括MCU处理单元、无线收发单元、人机交互单元、两个CAN收发器、数据采集单元、电磁阀驱动器、急停闭锁单元和两路供电系统。MCU处理单元分别与无线收发单元、两个CAN收发器、人机交互单元和急停闭锁单元相连接，支架控制器通过两个CAN收发器实现相邻支架控制器的相互通信功能，无线收发单元采用ZigBee或WiFi模块实现系统数据传输功能。该MCU处理单元分别通过USART串口与无线收发单元、红外接收器及电磁阀驱动器相连接，该电磁阀驱动器与电磁先导阀相连接。MCU处理单元的第一个USART串口与无线收发单元相连，实现总线数据传输；MCU处理单元的第二个USART串口通过电气隔离与红外接收器相连接，用于采煤机定位；MCU处理单元的第三个USART串口通过电气隔离与电磁阀驱动器相连，该电磁阀驱动器用来控制所述电磁先导阀的动作，电磁阀驱动器最多可控制11组电磁先导阀。MCU处理单元通过电气隔离与数据采集单元相连接，该数据采集单元包括两路压力传感器及一路行程传感器，可将采集到的传感器信号通过电气隔离传输给MCU处理单元，实现传感器数据采集及数据传输功能。两路供电系统的连接情况如下：一路供电系统与MCU处理单元、无线收发单元、两个CAN收发器、人机交互单元相连接，并为其供电；另一路供电系统与红外接收器、数据采集单元、电磁阀驱动器及电磁先导阀相连接，并为其供电。
人机交互单元包括OLED显示屏、按键输入单元和声光报警单元实现信息显示、操作及声光报警功能。其中，OLED显示单元包括OLED显示屏，用于显示采集到的传感器数据和支架控制器的参数、采煤机位置等信息。按键输入单元可以通过操作键可以实现常用支架动作的快捷操作。每个操作键的左上角有一个红色指示灯，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，此功能通过MCU软件编程进行控制。声光报警单元包括蜂鸣器和报警指示灯，当支架控制器进行动作前进行预警，红色指示灯闪烁，其光报警信号应该在相邻的液压支架前清晰的看见，声报警使用蜂鸣器，声音强度为3米距离处85dB。
急停闭锁单元包括一个急停按钮和一个闭锁按钮，当液压支架动作过程中出现紧急情况时，按下急停按钮，将立即停止整个系统液压支架的动作；按下闭锁按钮将切断此液压支架和左右邻架的电磁阀驱动器供电电源，实现液压支架的电控闭锁，以确保操作人员的安全。
如图2所示，将支架控制器安装在液压支架上，相邻的支架控制器通过双线CAN总线相连接，实现相邻支架控制器间的通信功能。各个支架控制器通过无线收发单元组成无线通信网络进行数据传输，最后通过支架服务器与监控主机相连接，由监控主机实现对电液控制系统的监控功能。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种用于电液控制系统的支架控制器，其特征在于：包括MCU处理单元、无线收发单元、人机交互单元、两个CAN收发器、数据采集单元、电磁阀驱动器和两路供电系统；MCU处理单元分别与无线收发单元、两个CAN收发器、人机交互单元、数据采集单元、红外接收器及电磁阀驱动器相连接，该电磁阀驱动器与电磁先导阀相连接；所述供电系统中的一路与MCU处理单元、无线收发单元、两个CAN收发器、人机交互单元相连接，并为其供电；供电系统的另一路与红外接收器、数据采集单元、电磁阀驱动器及电磁先导阀相连接，并为其供电。
2.根据权利要求1所述的一种用于电液控制系统的支架控制器，其特征在于：所述的MCU处理单元通过一个USART串口与红外接收器相连接，用于采煤机定位，MCU处理单元与数据采集单元相连接，实现传感器数据采集及数据传输功能，MCU处理单元通过一个USART串口与电磁阀驱动器相连，用来控制所述电磁先导阀的动作。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于电液控制系统的支架控制器，其特征在于：所述的数据采集单元包括两路压力传感器及一路行程传感器。
4.根据权利要求1所述的一种用于电液控制系统的支架控制器，其特征在于：所述的人机交互单元包括OLED显示屏、按键输入单元和声光报警单元，分别实现信息显示、操作及声光报警功能。
5.根据权利要求1所述的一种用于电液控制系统的支架控制器，其特征在于：所述的MCU处理单元还连接一个急停闭锁单元，该急停闭锁单元包括一个急停按钮和一个闭锁按钮。
6.根据权利要求1所述的一种用于电液控制系统的支架控制器，其特征在于：所述的无线收发单元采用ZigBee或WiFi模块。
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