CN106640167B - 一种基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统通信网络 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统通信网络，所述通信网络是以LabVIEW为核心的集控计算机通信单元、多个液压支架控制器组成的支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元、刮板输送机控制器通信单元和两条RS485通信总线，四个通信单元分别并联至双RS485通信总线，并工作在主从工作模式下，集控计算机通信单元通过设置LabVIEW串口配置中奇偶校验，并与RS485总线模式下数据帧和地址帧的匹配。本发明采用双总线设计，将综采工作面三机有效地融合到一个监控系统中，有效解决了监控系统通信故障问题，简化了综采工作面三机监控系统结构，增强了系统通信的实时性、冗余性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种综采工作面监控系统的通信网络，尤其是一种基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统的通信网络。
背景技术
现代化矿井逐步向综采工作面自动化采煤方向发展，随着综采工作面自动化、智能化程度越来越高，通信总线传输的数据量越来越大，对通信总线可靠性、实时性和网络结构合理性的要求也越来越高。因此，寻找一种通信网络结构简单、通信速度快、冗余性强、可靠性高的网络结构是目前迫切需要解决的问题。
在现有技术中，《一种煤矿综采工作面无人值守作业的控制方法》（申请号：201310177472.X）公开了一种基于端头控制器的双总线结构通信方法，一路总线用于巡检工作面液压支架的工作状态参数，并实时传递给集控计算机；另一路总线用于集中控制。但是该通信方法仅针对液压支架控制系统，未能充分考虑通信冗余性，当一路通信线路故障时将导致整个系统不能正常工作，且集控计算机的数据传输速率受端头控制器限制。
《一种基于端头控制器的液压支架集控系统热备份方法》（申请号：201510065421.7）公开了一种基于端头控制器的液压支架控制系统热备份方法，当集控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时，立即切换到备用端头控制器集控模式，能够快速准确完成故障诊断并保证系统不间断运行。但是该通信方法仅针对液压支架控制系统，对集控计算机和端头控制器之间的通信起不到切换作用，结构复杂，设备较多，正常工作时只有一路总线处于工作状态，对控制和监测的实时性有很大影响，且集控计算机的数据传输速率受端头控制器限制。
为此，寻找一种融合综采工作面三机、通信网络结构简单、通信速度快、冗余性强、可靠性高的通信方法不仅可以增强通信系统的冗余性、可靠性和通信模式转换的灵活性，同时也为综采工作面自动化生产提供技术保障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统通信网络，以解决现有通信系统中冗余性差、可靠性低和通信系统结构复杂等问题。
本发明的目的是通过如下技术措施来实现：
本发明的技术方案是一种基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统通信网络；
所述方案包括以LabVIEW为核心的集控计算机通信单元、液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元、刮板输送机控制器通信单元和双RS485通信总线；
所述集控计算机通信单元、液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元和刮板输送机控制器通信单元分别并联至双RS485总线并工作在主从工作模式下；
所述集控计算机通信单元在综采工作面三机系统中为主机，所述液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元和刮板输送机控制器通信单元为从机；
所述集控计算机通信单元是综采工作面三机监控系统网络结构的核心，通过RS485通信总线1巡检各个通信单元的状态信息，并根据综采工作面三机动作逻辑通过RS485通信总线2将动作命令发送给各个通信单元，实现状态信息实时巡检和动作命令快速发送；
所述液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元、刮板输送机控制器通信单元是动作控制和状态信息监测的实际操作单元，所述液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元和刮板输送机控制器通信单元通过RS485通信总线1返回状态信息给所述集控计算机，通过RS485通信总线2接收所述集控计算机通信单元发送的动作控制命令，实现对液压支架的动作控制；
所述集控计算机通信单元通过LabVIEW软件编程实现与所述液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元和刮板输送机控制器通信单元的通信，通过设置LabVIEW串口配置中奇偶校验位分别为0校验和1校验，实现与RS485总线通信模式下数据帧和地址帧的匹配；
根据综采工作面工作要求，所述基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统有五种工作模式：就地手动控制模式、就地半自动控制模式、远程点动控制模式、远程半自动控制模式和远程全自动工作模式，并由所述集控计算机通信单元进行切换；
就地手动控制模式下，由所述液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元和刮板输送机控制器通信单元控制对应设备的动作，所述集控计算机通信单元负责巡检各个通信单元的状态信息；
就地半自动控制模式下，由所述采煤机控制器通信单元控制相应设备的动作，所述集控计算机通信单元负责巡检各个控制器通信单元的状态信息，并根据所述采煤机控制器通信单元状态信息自动地将动作命令发送给液压支架控制器通信单元和刮板输送机控制器通信单元，实现就地半自动控制；
远程点动控制模式下，由所述集控计算机通信单元控制各个设备的动作，所述集控计算机通信单元负责巡检各个通信单元的状态信息，并根据人工输入的控制命令分别将对应的动作命令发送给对应的通信单元，实现远程点动控制；
远程半自动控制模式下，由所述集控计算机通信单元控制采煤机的动作，所述集控计算机通信单元巡检各个通信单元状态信息，并根据人工输入的动作命令发送给采煤机控制器通信单元，根据所述采煤机控制器状态信息自动地将相应的动作命令发送给液压支架控制器通信单元和刮板输送机控制器通信单元，实现远程半自动控制；
全自动工作模式下，所述集控计算机通信单元根据煤层情况自动设计采煤机运行轨迹，并根据各个通信单元状态信息自动将动作命令发送给各个控制器通信单元，控制各个设备的动作以配合采煤机自动化采煤，实现综采工作面三机的全自动工作；
所述集控计算机通信单元过程中进行故障位置检测，所述集控计算机通信单元与其它通信单元之间的RS485通信总线发生故障时，显示故障位置信息并进行故障报警，同时将相应的巡检命令和动作命令在另一路RS485总线上执行，隔离通信故障线路段，保证系统正常工作；
实施本发明上述所提供的一种基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统通信网络，与现有技术相比，本发明解决了现有发明未能对综采工作面三机监控系统结构的简化，也不能通过集控计算机通信单元直接与液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元、刮板输送机通信单元进行多机通信。通过设置LabVIEW串口配置中奇偶校验位分别为0校验和1校验，实现与RS485总线通信模式下数据帧和地址帧的匹配。通过将集控计算机通信单元、液压支架控制器通信单元、采煤机通信单元和刮板输送机通信单元分别并联至双RS485通信总线上并使其工作在主从工作模式下，以集控计算机作为主机，以其余控制器作为从机，实现对综采工作面三机监控系统结构的简化和冗余性设计。本发明将综采工作面三机有机地融合到一个监控系统中，简化了综采工作面三机监控系统结构，增强了系统通信的实时性和冗余性。
附图说明
图1是本发明综采工作面三机监控系统通信网络示意图。
图2是本发明LabVIEW总线通信模式下串口配置示意图。
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。
如附图1所示的实施本发明上述所提供的一种基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统通信网络，综采工作面三机监控系统由集控计算机J1、液压支架控制器Y1~Yn、采煤机控制器C1和刮板输送机控制器G1构成。监控系统的数据通信由RS485通信实现，通信协议为MODBUS协议。所述集控计算机通过RS485通信总线1和RS485通信总线2分别连接所有的控制器。
所述基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统包括五种工作模式：就地手动控制模式、就地半自动控制模式、远程点动控制模式、远程半自动控制模式和远程全自动工作模式；
就地手动控制模式下，由液压支架控制器、采煤机控制器和刮板输送机控制器控制对应设备的动作，集控计算机通信单元负责巡检各个通信单元的状态参数等；就地半自动控制模式下，由采煤机控制器控制相应设备的动作，集控计算机负责巡检各个控制器的状态信息，并根据采煤机控制器状态信息自动地将动作命令发送给液压支架控制器和刮板输送机控制器实现就地半自动控制；远程点动控制模式下，由集控计算机控制各个设备的动作，集控计算机负责巡检各个控制器的状态信息，并根据人工输入的控制命令分别将对应的动作命令发送给对应的控制器；远程半自动控制模式下，由集控计算机控制采煤机的动作，集控计算机巡检各个控制器状态信息，并根据人工输入的动作命令发送给采煤机控制器，根据采煤机控制器自动地将相应的动作命令发送给液压支架控制器和刮板输送机控制器；全自动工作模式下，集控计算机根据煤层情况自动设计采煤机运行轨迹，并根据各个控制器状态信息自动将动作命令发送给各个控制器，控制各个设备的动作以配合采煤机自动化采煤；
集控计算机是监控系统的核心，负责巡检各个控制器的状态信息以及发送控制命令给相应的控制器，液压支架控制器、采煤机控制器、刮板输送机控制器是动作控制和状态信息监测的实际操作单元，液压支架控制器、采煤机控制器和刮板输送机控制器通过RS485通信总线1返回状态信息给集控计算机，通过RS485通信总线2接收集控计算机通信单元发送的控制命令，实现对液压支架的动作控制，；
集控计算机通信过程中进行故障位置检测，集控计算机与其它控制器之间的RS485通信总线发生故障时，显示故障位置信息并进行故障报警，同时将相应的巡检命令和动作命令在另一路RS485总线上执行，实现通信故障隔离，保证系统正常工作；
如附图2所示实施本发明LabVIEW总线通信模式下串口配置，集控计算机的总线通信模式中，串口发送命令的第一个字节时将串口奇偶校验位设置为1校验，匹配RS485总线模式下的地址帧，发送剩余字节时将串口奇偶校验位设置为0校验，匹配RS485总线模式下的数据帧，实现与各个控制器RS485总线通信。
Claims (1)
1.一种基于LabVIEW的综采工作面三机监控系统通信网络，包括集控计算机通信单元、液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元、刮板输送机控制器通信单元和双RS485通信总线；其特征在于：所述LabVIEW软件的集控计算机通信单元、液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元和刮板输送机控制器通信单元分别并行连接至双RS485通信总线；
所述集控计算机通信单元通过LabVIEW软件编程实现与所述液压支架控制器通信单元、采煤机控制器通信单元和刮板输送机控制器通信单元的通信；通过设置LabVIEW串口配置中奇偶校验位分别为0校验和1校验，实现与RS485总线模式下数据帧和地址帧的匹配；
所述综采工作面三机监控系统的工作模式是就地手动控制模式、就地半自动控制模式、远程点动控制模式、远程半自动控制模式和远程全自动工作模式，并由所述集控计算机通信单元进行模式切换。
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