CN104775839A - 一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法 - Google Patents

一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法 Download PDF

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Abstract

一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法是基于液压支架双端头控制器实现其液压支架集控系统的热备份方法;所述液压支架集控系统包括顺槽防爆计算机由RS485总线并接有相同的主端头控制器与备用端头控制器,并通过RS485总线串接有N个支架控制器;所述液压支架集控系统的热备份方法是当防爆计算机向端头控制器的询问命令未得到响应或响应不正确为异常,立即切换到备用端头控制器集控模式;当防爆计算机检测到端头控制器发送的巡检结果未包括所有状态参数为通讯总线断裂,立即切换到主、备端头控制器同时集控模式。本方法能够快速准确完成故障诊断并保证系统不间断运行,提高了液压支架集控系统的可靠性,保证了综采工作面生产的连续性和安全性。

Description

一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下液压支架电液控制方法,尤其是一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法。
背景技术
现有煤矿井下利用液压支架集控系统实现了综采工作面自动化采煤,但由于煤矿井下地质条件复杂、工作环境恶劣,集控系统设备有时会由于系统宕机或是受到外力损坏而发生故障,以及液压支架集控系统通讯总线位于支架控制器之间的电缆中,在生产过程中支架控制器之间的电缆有时会被飞落的煤块砸断,或者支架频繁移动和升降架造成电缆线与支架控制器接口松动,从而出现通讯总线断裂故障。
这些故障的发生往往导致液压支架集控系统不能正常运转,致使综采工作面不能正常生产,甚至发生严重的安全事故。因此,综采工作面液压支架集控系统的可靠性成为影响煤矿生产效率和安全性的重要因素。
现有煤矿井下液压支架集控系统是一个支架控制器控制一台支架,各支架控制器之间通过电缆线连接,所有支架控制器通过通讯总线连接到一个服务器或是网络变换器,再由服务器或是网络变换器与井下防爆计算机进行通讯。这种采用单一服务器的系统结构存在严重的缺陷和不足。
首先是由于服务器或是网络变换器负责收集液压支架状态参数并向防爆计算机上传,还负责跟机自动化的控制和跟机自动化参数的修改,所以服务器或是网络变换器是整个集控系统的核心设备。在这种系统结构下,由于采用的是单一服务器或是网络变换器的结构,所以当服务器或是网络变换器故障时,会造成整个液压支架集控系统瘫痪,使得系统不能对液压支架状态参数进行实时监视,也失去了根据采煤机位置控制支架进行追机拉架的功能。此时便需要停止工作面的生产,对故障服务器或是网络变换器进行维修或更换,这会严重影响煤矿生产效率。
其次是在这种系统结构下,如果发生总线断裂情况,会导致液压支架集控系统失去对总线断裂位置后液压支架控制器的控制,也不能对断裂位置后液压支架状态参数进行监视。在这种情况下,便需要停止工作面的生产,由井下工人找出总线断裂的位置并对此处的电缆进行维修或更换,由于综采工作面支架数量多、控制总线长,排查、维修总线断点费时费力,会大大影响采煤作业的进度。
采用双机热备份系统是目前提高系统可靠性的主要方案。双机热备份系统多采用“心跳信号”来监测主、备机的运行状态,并以此为依据切换主、备服务器。例如,在《一种双机热备份方法及系统》《双机热备份系统》和《基于SOA、RS485总线实现的双机热备份切换方法及热备份系统》专利中,主、备服务器间隔一定时间相互发送通讯信号作为“心跳信号”,并以此监测主、备服务器的运行状态,若“心跳信号”丢失,则判断主服务器或备用服务器故障,从而进行主、备服务器的切换。但是,在液压支架集控系统中,服务器或是网络变换器作为跟机自动化采煤的关键设备,在集控过程中需要通过通讯总线对所有液压支架控制器进行巡检和集控,如果出现通讯总线断裂的情况,上述热备份系统不能正确判断出该故障,仍旧按系统正常模式运行,这使得系统失去对总线断裂位置以后的液压支架控制器的控制。
因此,找到一种液压支架集控系统的热备份方法,使之能够对液压支架集控系统的服务器或是网络变换器故障和通讯总线断裂故障都能够进行快速诊断,以及能够在查明故障后对故障进行快速、有效地处理,及时恢复集控系统的运行,从而不影响综采工作面的生产,这成为目前提高液压支架集控系统可靠性迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法,以解决现有液压支架集控系统和现有系统热备份方法不能在控制器或是通讯总线出现故障时都能够进行快速有效的诊断和处理的问题,进一步提高综采工作面液压支架集控系统的可靠性。
为了解决上述问题,本发明所采取的措施如下。
一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法,其所述方法是基于液压支架双端头控制器实现其液压支架集控系统的热备份方法;
所述液压支架集控系统,包括一顺槽防爆计算机通过RS485数据通讯总线1并联连接有相同的一主端头控制器与备用端头控制器,并通过RS485数据通讯总线2串接有1~N个支架控制器;
所述液压支架集控系统的热备份方法,所述热备份方法中的主端头控制器负责对所述支架控制器进行巡检和集中控制;所述防爆计算机定时向所述端头控制器发送询问命令,所述端头控制器接到询问命令后,将所巡检到的所述支架控制器的状态参数打包发送给所述防爆计算机,所述防爆计算机对接收到的数据进行分析和处理;所述备用端头控制器只接收数据,不进行巡检和集中控制;
当所述防爆计算机向所述端头控制器的询问命令未得到所述端头控制器响应或是响应不正确,则判断所述主端头控制器异常,立即切换到备用端头控制器集控模式,备用端头控制器完全替代主端头控制器的工作;切换方法及步骤如下,
(1)所述防爆计算机切换到只向备用端头控制器进行询问的模式,命令发送时的地址帧由原来主端头控制器地址A切换为备用端头控制器地址B;
(2)所述防爆计算机通过RS485总线1向所述备用端头控制器发送激活命令;
(3)所述备用端头控制器接收到激活命令后,激活通讯模块输出允许标志,允许通讯模块通过RS485总线2向所述支架控制器发送动作控制命令和状态参数巡检命令,允许通讯模块通过RS485总线1向所述防爆计算机返回所巡检到的状态参数;
(4)当所述备用端头控制器完成激活后,向所述防爆计算机发送激活完成后的握手信息;
(5)防爆计算机接收备用端头控制器的握手信息后,判断出备用端头控制器已激活完毕;
当所述防爆计算机检测到所述端头控制器发送的巡检结果不能包括所有所述支架控制器的状态参数,且一定位置后的所述支架控制器的状态参数缺失,则所述防爆计算机判断此位置后通讯总线断裂,立即切换到主、备端头控制器同时集控模式,所述主端头控制器负责巡检和集控总线断裂位置之前的所有支架控制器(1~X-1),所述备用端头控制器负责巡检和集控总线断裂位置后所有支架控制器(X~N);切换方法及步骤如下:
(1)所述防爆计算机切换到主端头控制器和备用端头控制器同时工作的模式,此模式下,命令发送时的地址帧不再仅为原主端头控制器的地址A,当询问命令对象为主端头控制器时,发送命令的地址帧为主端头控制器的地址A,当询问命令对象为备用端头控制器时,发送命令的地址帧为备用端头控制器的地址B;
(2)所述防爆计算机通过RS485总线1向所述备用端头控制器发送激活命令;
(3)所述备用端头控制器接收到激活命令后,激活通讯模块输出允许标志,允许通讯模块通过RS485总线2向所述支架控制器发送动作控制命令和状态参数巡检命令,允许通讯模块通过RS485总线1向所述防爆计算机返回所巡检到的状态参数;
(4)当所述备用端头控制器完成激活后,向所述防爆计算机发送激活完成后的握手信息;
(5)防爆计算机接收备用端头控制器的握手信息后,判断出备用端头控制器已激活完毕;
(6)所述防爆计算机对所述主端头控制器发送集控范围调整命令,将其集控的范围由原来的全工作面(1~N)切换到总线断裂位置之前的所有支架控制器(1~X-1);
(7)所述主端头控制器接到集控范围调整命令后,按命令要求切换集控范围;
(8)所述防爆计算机向所述备用端头控制器发送集控范围调整命令,将其集控范围由原来的全工作面(1~N)切换到总线断裂位置之后的所有支架控制器(X~N);
(9)所述备用端头控制器接到集控范围调整命令后,按命令要求切换集控范围。
本发明上述技术方案解决了现有液压支架集控系统和现有系统热备份方法不能在控制器或是通讯总线出现故障时都能够进行及时有效地诊断和处理故障,及时恢复集控系统的运行问题,使液压支架热备份系统能够按照故障类型的不同,将集控系统设置成备用端头控制器集控模式和主、备端头控制器同时集控模式两种不同的模式,并能依据RS485总线2断裂位置的不同,自动调整主、备端头控制器的控制范围,进一步提高了综采工作面液压支架集控系统的安全可靠性。
实施本发明上述所提供的一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法,与现有技术相比,本方法实现了基于端头控制器的液压支架集控系统的热备份,当液压支架集控系统出现主端头控制器故障或通讯总线断裂故障时,无需人工查找故障,也无需中断工作面生产,液压支架集控系统能够快速准确的完成故障类型的诊断,确定故障点,并根据故障诊断的结果自动进行集控模式切换和备用端头控制器激活,及时恢复系统的正常运行,此过程无需人工参与,整个切换过程能够在5S内完成,切换过程简单快速,有效地提高了液压支架集控系统的可靠性,保证了综采工作面的生产效率和安全性。
附图说明
图1是本发明液压支架集控系统的模式结构示意图。
图2是本发明主端头控制器故障后,备用端头控制器集控模式结构示意图。
图3是本发明RS485总线2断裂后,主、备端头控制器同时集控模式结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明的目的、技术方案及优点,下面结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步的说明。应当理解,此处所描述的具体实施方案仅仅用于解释本发明,并不用于对本发明进行限定。
如附图1所示,实施本发明上述所提供的一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法,在该方法中,所述液压支架集控系统采用“三级网络”结构,由顺槽防爆计算机、主端头控制器、备用端头控制器和支架控制器构成。系统内部之间的数据通讯由RS485总线实现,通讯协议为MODBUS协议。所述防爆计算机经由RS485总线1连接所述主端头控制器和相同的备用端头控制器,所述主端头控制器和备用端头控制器经由RS485总线2和所有所述支架控制器连接。
所述顺槽防爆计算机作为“三级网络”中的中央监测控制层,主要负责向所述端头控制器发送询问命令,接收并分析所述端头控制器上传的数据,以此判断综采工作面液压支架集控系统的运行状况,如果集控系统出现故障,所述防爆计算机能够根据故障类型对系统的控制模式进行切换,恢复系统的运行。所述主端头控制器和备用端头控制器组成系统的集中控制层,集中控制层主要负责向支架控制器发送巡检命令和对其进行集中控制。所有支架控制器组成集控系统的就地控制层,一方面负责响应端头控制器的巡检命令,依据命令要求向端头控制器返回支架的状态参数,另一方面负责响应端头控制器的集控命令,依据命令要求对支架进行实时控制。
附图1为系统正常时的工作模式,所述主端头控制器通过RS485总线2向所述支架控制器发送巡检命令和动作控制命令。如果所述支架控制器接收到其地址对应的动作控制命令,便按命令要求控制支架的动作;如果所述支架控制器接收到其地址对应的巡检命令,便向所述主端头控制器返回相应的状态参数,所述主端头控制器将接收到的各支架控制器返回的状态参数分条进行储存。所述防爆计算机通过RS485总线1定时向所述主端头控制器发送询问命令,所述端头控制器接到对自己的询问命令后,立即将所巡检到的状态参数数据打包发送给所述防爆计算机,所述防爆计算机接收数据并对数据进行分析和处理,以此判断液压支架集控系统的运行状态。
虽然主端头控制器和备用端头控制器均连接在RS485总线2上,但是由于所述防爆计算机发送的询问命令的地址帧与备用端头控制器的地址不匹配,所以备用端头控制器不对此命令进行响应。并且,在这种模式下,所述备用端头控制器处于禁止输出的状态,即所述备用端头控制器禁止向总线1和总线2发送数据或命令,以免干扰总线,影响系统的正常运行。虽然所述备用端头控制器不对所述支架控制器发送巡检命令或是动作控制命令,但是当所述支架控制器响应所述主端头控制器的巡检命令,并按命令要求通过总线2返回状态参数时,所述备用端头控制器也对数据进行接收并储存,这样可以避免由于主端头控制器故障或是总线2断裂造成数据丢失。
附图2所示,为主端头控制器故障后,系统切换为备用端头控制器集控的模式。当所述防爆计算机向所述主端头控制器发送询问命令后,若未得到所述主端头控制器的响应或是响应不正确,则所述防爆计算机向所述端头控制器再次发送询问命令,若此次询问命令仍不能得到所述端头控制器的响应或是响应仍不正确,则判断所述主端头控制器出现故障,所述液压支架集控系统立即切换到备用端头控制器集控的模式。具体切换步骤如下:
(1)所述防爆计算机切换到只向备用端头控制器进行询问的模式,命令发送时的地址帧由原来主端头控制器的地址A切换为备用端头控制器的地址B;
(2)所述防爆计算机通过RS485总线1向所述备用端头控制器发送激活命令;
(3)所述备用端头控制器接收到激活命令后,激活通讯模块输出允许标志,允许通讯模块通过RS485总线2向所述支架控制器发送动作控制命令和状态参数巡检命令,允许通讯模块通过RS485总线1向所述防爆计算机返回所巡检到的状态参数;
(4)当所述备用端头控制器完成激活后,向所述防爆计算机发送激活完成后的握手信息;
(5)防爆计算机接收备用端头控制器的握手信息后,判断出备用端头控制器已激活完毕。
当模式切换完成后,备用端头控制器完全替代主端头控制器的工作。由于备用端头控制器同主端头控制器一样,也连接在RS485总线1和RS485总线2上,所以所述备用端头控制器能够直接与所述防爆计算机和所述支架控制器进行通讯,从而能够对所述支架控制器进行巡检和集中控制,并能够响应防爆计算机的询问命令。
图3所示为RS485通讯总线2断裂后,系统切换为主、备端头控制器同时集控的模式。当所述防爆计算机向所述主端头控制器发送询问命令后,所述主端头控制器响应所述防爆计算机命令,向所述防爆计算机发送所述支架控制器的状态参数。若所述防爆计算机检测到所述端头控制器发送的巡检结果不能包括所有所述支架控制器的状态参数,且一定位置后的所述支架控制器的状态参数缺失,则所述防爆计算机判断此位置后通讯总线断裂,所述液压支架集控系统立即切换到主、备端头控制器同时集控的模式。具体切换步骤如下:
(1)所述防爆计算机切换到主端头控制器和备用端头控制器同时工作的模式,此模式下,命令发送时的地址帧不再仅为原主端头控制器的地址A,当询问命令对象为主端头控制器时,发送命令的地址帧为主端头控制器的地址A,当询问命令对象为备用端头控制器时,发送命令的地址帧为备用端头控制器的地址B;
(2)所述防爆计算机通过RS485总线1向所述备用端头控制器发送激活命令;
(3)所述备用端头控制器接收到激活命令后,激活通讯模块输出允许标志,允许通讯模块通过RS485总线2向所述支架控制器发送动作控制命令和状态参数巡检命令,允许通讯模块通过RS485总线1向所述防爆计算机返回所巡检到的状态参数;
(4)当所述备用端头控制器完成激活后,向所述防爆计算机发送激活完成后的握手信息;
(5)防爆计算机接收备用端头控制器的握手信息后,判断出备用端头控制器已激活完毕;
(6)所述防爆计算机对所述主端头控制器发送集控范围调整命令,将其集控的范围由原来的全工作面(1~N)切换到总线断裂位置之前的所有支架控制器(1~X-1);
(7)所述主端头控制器接到集控范围调整命令后,按命令要求切换集控范围;
(8)所述防爆计算机向所述备用端头控制器发送集控范围调整命令,将其集控的范围由原来的全工作面(1~N)切换到总线断裂位置之后的所有支架控制器(X~N);
(9)所述备用端头控制器接到集控范围调整命令后,按命令要求切换集控范围。
在主、备端头控制器同时集控的模式下,所述主端头控制器负责巡检和集控总线断裂位置之前的所有支架控制器(1~X-1),所述备用端头控制器负责巡检和集控总线断裂位置之后的所有支架控制器(X~N);所述防爆计算机发送询问命令时,分别对所述主端头控制器和所述备用端头控制器发送;当询问命令对象为主端头控制器,则地址帧为主端头控制器的地址A;当询问命令对象为备用端头控制器,则地址帧为备用端头控制器的地址B。
综上所述技术方案的实施,其特点在于本发明实现了基于端头控制器的液压支架集控系统的热备份,当液压支架集控系统出现主端头控制器故障或通讯总线断裂故障时,系统能够快速诊断故障类型,确定故障点,并根据故障诊断的结果自动进行集控模式的切换和备用端头控制器的激活,此过程无需人工参与;整个切换过程能够在5S内完成,切换速度快。这样,系统发生故障时,无需人工查找故障,也无需中断工作面生产,系统能够快速准确的完成故障的诊断并及时恢复系统的运行,提高了液压支架集控系统的可靠性,保证了综采工作面的生产效率和安全性。

Claims (1)

1.一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法,其所述方法是基于液压支架双端头控制器实现其液压支架集控系统的热备份方法;
所述液压支架集控系统,包括一顺槽防爆计算机通过RS485数据通讯总线1并联连接有相同的一主端头控制器与备用端头控制器,并通过RS485数据通讯总线2串接有1~N个支架控制器;
所述液压支架集控系统的热备份方法是主端头控制器负责对所述支架控制器进行巡检和集中控制;所述防爆计算机定时向所述端头控制器发送询问命令,所述端头控制器接到询问命令后,将所巡检到的所述支架控制器的状态参数打包发送给所述防爆计算机,所述防爆计算机对接收到的数据进行分析和处理;所述备用端头控制器只接收数据,不进行巡检和集中控制;
当所述防爆计算机向所述端头控制器的询问命令未得到所述端头控制器响应或是响应不正确,则判断所述主端头控制器异常,立即切换到备用端头控制器集控模式,备用端头控制器完全替代主端头控制器的工作;切换方法及步骤如下:
(1)所述防爆计算机切换到只向备用端头控制器进行询问的模式,命令发送时的地址帧由原来主端头控制器地址A切换为备用端头控制器地址B;
(2)所述防爆计算机通过RS485总线1向所述备用端头控制器发送激活命令;
(3)所述备用端头控制器接收到激活命令后,激活通讯模块输出允许标志,允许通讯模块通过RS485总线2向所述支架控制器发送动作控制命令和状态参数巡检命令,允许通讯模块通过RS485总线1向所述防爆计算机返回所巡检到的状态参数; 
(4)当所述备用端头控制器完成激活后,向所述防爆计算机发送激活完成后的握手信息;
(5)防爆计算机接收备用端头控制器的握手信息后,判断出备用端头控制器已激活完毕;
当所述防爆计算机检测到所述端头控制器发送的巡检结果不能包括所有所述支架控制器的状态参数,且一定位置后的所述支架控制器的状态参数缺失,则所述防爆计算机判断此位置后通讯总线断裂,立即切换到主、备端头控制器同时集控模式,所述主端头控制器负责巡检和集控总线断裂位置之前的所有支架控制器(1~X-1),所述备用端头控制器负责巡检和集控总线断裂位置后所有支架控制器(X~N);切换方法及步骤如下:
(1)所述防爆计算机切换到主端头控制器和备用端头控制器同时工作的模式下,命令发送时的地址帧不再仅为原主端头控制器的地址A,当询问命令对象为主端头控制器时,发送命令的地址帧为主端头控制器的地址A,当询问命令对象为备用端头控制器时,发送命令的地址帧为备用端头控制器的地址B;
(2)所述防爆计算机通过RS485总线1向所述备用端头控制器发送激活命令;
(3)所述备用端头控制器接收到激活命令后,激活通讯模块输出允许标志,允许通讯模块通过RS485总线2向所述支架控制器发送动作控制命令和状态参数巡检命令,允许通讯模块通过RS485总线1向所述防爆计算机返回所巡检到的状态参数; 
(4)当所述备用端头控制器完成激活后,向所述防爆计算机发送激活完成后的握手信息;
(5)防爆计算机接收备用端头控制器的握手信息后,判断出备用端头控制器已激活完毕;
(6)所述防爆计算机对所述主端头控制器发送集控范围调整命令,将其集控的范围由原来的全工作面(1~N)切换到总线断裂位置之前的所有支架控制器(1~X-1);
(7)所述主端头控制器接到集控范围调整命令后,按命令要求切换集控范围;
(8)所述防爆计算机向所述备用端头控制器发送集控范围调整命令,将其集控范围由原来的全工作面(1~N)切换到总线断裂位置之后的所有端头控制器(X~N);
(9)所述备用端头控制器接到集控范围调整命令后,按命令要求切换集控范围。
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