CN106761877A - 一种综采液压支架的监控系统 - Google Patents
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Abstract
一种综采液压支架的监控系统，主要由地面主控计算机、地面监控计算机、地面交换机、井下交换机、井下主控工控机、网络交换器、支架控制器、人机界面、压力传感器、行程传感器、角度传感器、红外传感器、隔离耦合器、电源箱和控制阀组等组成。该系统应用嵌入式技术和网络技术，提高综采液压支架远程监控系统的实时性，试验结果表明所设计的系统通信指标优于传统方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种综采液压支架的监控系统，适用于机械领域。
背景技术
液压支架作为综合机械化采煤工作面的支护设备，是煤矿安全高效生产不可或缺的。液压支架的动作是通过控制器进行控制的，而工作面所有支架控制器互联成为一个通信网络系统，才能实现支架控制器间的数据通信和监控。然而，目前大多数液压支架监控系统所采用的现场总线传输速率小，通信延滞问题突出．限制了控制的实时性。工业以太网由于其高速、低成本、高可靠性和良好的兼容性而成为现场总线升级替代的选择。
发明内容
本发明提出了一种综采液压支架的监控系统，应用嵌入式技术和网络技术，提高综采液压支架远程监控系统的实时性。
本发明所采用的技术方案是：
所述液压支架监控系统主要由地面主控计算机、地面监控计算机、地面交换机、井下交换机、井下主控工控机、网络交换器、支架控制器、人机界面、压力传感器、行程传感器、角度传感器、红外传感器、隔离耦合器、电源箱和控制阀组等组成。
所述液压支架电液监控系统中，支架控制器进行数据采集、监控报警、数据上传和下载；网络变换器将工作面数据送到工作面巷道的井下主控工控机上进行工作面支架电液控制系统集中监测监控，并可通过井下交换机将电液控制系统数据送到地面控制计算机上。地面主控计算机将对井下工作面的数据进行监测、数据分析和网络发布。隔离耦合器用来实现支架控制器的电源组隔离和信号耦合。压力传感器用来检测支架液压系统的压力，行程传感器用来检测推移千斤顶行程，角度传感器用来进行支架动作过程中姿态控制和高度控制，红外传感器对采煤机的位置进行检测。控制阀组包括电磁先导阀和液控主阀。电磁先导阀的作用是将电信号转换为液压信号，通过液控主阀来控制液压支架油缸，实现液压支架协调动作。
所述支架控制器完成动作控制和工况监测，由PC/104嵌入式工控机主板、PC/104数据采集卡、驱动器、存储器、触摸屏和电源等构成。传感器采集支架的位移、压力和角度以及采煤机的位置等信息，通过PC/104数据采集卡的输入口输入，经调理和转换．变换为数字信号经PC/104总线送给PC/104工控机。工控机通过本安驱动器控制由电磁先导阀和液控主阀组成的阀组。PC/104工控机除了完成上述检测与控制功能外，还完成网络通信功能，即根据系统需要将相关信息经工业以太网上传给主控计算机：从网络上下载主控计算机发出的控制指令，相邻支架间通信通过串口进行。
所述综采液压支架监控系统采用客户/服务器模式，因此通信程序也分为客户部分和服务器部分。其中客户又分为支架控制器和除服务器外的客户机。因为需传输数据多种多样，所以数据包应标识出数据的长度和种类。因此数据包格式为：数据包标记；数据长度；命令字；参数；数据包编号；用户数据。支架控制器通信程序采用TCP软件提供的Socket库编制支架控制器通信程序。接收数据时，应先解析数据包，用得到的数据头中的数据长度，来识别和控制数据接收过程，保证接收数据的完整性。
所述液压支架监控系统监控的数据量很大，需多台监控PC机，其中1台用于服务器，其余均为客户机。在客户机通信程序中，将所有可能需要监控的数据项设计成链表，定时扫描本机上实际监控的数据项，并对这些监控数据项赋予一个标志，在需要通信时，扫描链表，如果数据项标志被置位，则向服务器请求这个数据项的数据。
所述液压支架监控系统监控的服务器在通信中始终处于被动的监听地位，可利用组态软件进行复杂的组态工作，将组态信息下载到支架控制器上，调整其控制算法和参数。当接收到从支架控制器上传来的数据后，调用数据分析函数DataTraIllate()，将接收到的数据先拆包，分析其数据头，并根据数据交换协议，判断它的数据类型，然后取出其中的数据。根据具体的支架控制器编号和数据类型，保存到相应的地址段中。当接收到从监控客户程序发来的数据请求时，调用数据请求分析函数AnalyseWeData()。因为从客户程序传来的数据基本上都是它所需要数据项的位号(tagname)，因此，AnalyseWsData()将数据拆包后，根据取出的数据分析，判断这些请求数据项的种类；然后根据tagname到相应的地址段取出所请求的数据项的数据．调用相关数据打包函数将数据打包，发送到主控和监控计算机的客户程序中，如果请求的数据不是支架控制器定期向上发送的，则服务器程序还要根据所请求数据项的tagname，通知相应的通信线程，下次通信时向支架控制器请求这类数据。
本发明的有益效果是：应用嵌入式技术和网络技术，提高综采液压支架远程监控系统的实时性，试验结果表明所设计的系统通信指标优于传统方法。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的支架控制器接口。
图2是本发明的服务器与客户机的通信流程。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，液压支架监控系统主要由地面主控计算机、地面监控计算机、地面交换机、井下交换机、井下主控工控机、网络交换器、支架控制器、人机界面、压力传感器、行程传感器、角度传感器、红外传感器、隔离耦合器、电源箱和控制阀组等组成。
液压支架电液监控系统中，支架控制器进行数据采集、监控报警、数据上传和下载；网络变换器将工作面数据送到工作面巷道的井下主控工控机上进行工作面支架电液控制系统集中监测监控，并可通过井下交换机将电液控制系统数据送到地面控制计算机上。地面主控计算机将对井下工作面的数据进行监测、数据分析和网络发布。隔离耦合器用来实现支架控制器的电源组隔离和信号耦合。压力传感器用来检测支架液压系统的压力，行程传感器用来检测推移千斤顶行程，角度传感器用来进行支架动作过程中姿态控制和高度控制，红外传感器对采煤机的位置进行检测。控制阀组包括电磁先导阀和液控主阀。电磁先导阀的作用是将电信号转换为液压信号，通过液控主阀来控制液压支架油缸，实现液压支架协调动作。
支架控制器完成动作控制和工况监测，由PC/104嵌入式工控机主板、PC/104数据采集卡、驱动器、存储器、触摸屏和电源等构成。传感器采集支架的位移、压力和角度以及采煤机的位置等信息，通过PC/104数据采集卡的输入口输入，经调理和转换．变换为数字信号经PC/104总线送给PC/104工控机。工控机通过本安驱动器控制由电磁先导阀和液控主阀组成的阀组。PC/104工控机除了完成上述检测与控制功能外，还完成网络通信功能，即根据系统需要将相关信息经工业以太网上传给主控计算机：从网络上下载主控计算机发出的控制指令，相邻支架间通信通过串口进行。
综采液压支架监控系统采用客户/服务器模式，因此通信程序也分为客户部分和服务器部分。其中客户又分为支架控制器和除服务器外的客户机。因为需传输数据多种多样，所以数据包应标识出数据的长度和种类。因此数据包格式为：数据包标记；数据长度；命令字；参数；数据包编号；用户数据。支架控制器通信程序采用TCP软件提供的Socket库编制支架控制器通信程序。接收数据时，应先解析数据包，用得到的数据头中的数据长度，来识别和控制数据接收过程，保证接收数据的完整性。
液压支架监控系统监控的数据量很大，需多台监控PC机，其中1台用于服务器，其余均为客户机。在客户机通信程序中．将所有可能需要监控的数据项设计成链表，定时扫描本机上实际监控的数据项，并对这些监控数据项赋予一个标志，在需要通信时，扫描链表，如果数据项标志被置位，则向服务器请求这个数据项的数据。
如图2，液压支架监控系统监控的服务器在通信中始终处于被动的监听地位，可利用组态软件进行复杂的组态工作，将组态信息下载到支架控制器上，调整其控制算法和参数。当接收到从支架控制器上传来的数据后，调用数据分析函数DataTraIllate()，将接收到的数据先拆包，分析其数据头，并根据数据交换协议，判断它的数据类型，然后取出其中的数据。根据具体的支架控制器编号和数据类型，保存到相应的地址段中。当接收到从监控客户程序发来的数据请求时，调用数据请求分析函数AnalyseWeData()。因为从客户程序传来的数据基本上都是它所需要数据项的位号(tagname)，因此，AnalyseWsData()将数据拆包后，根据取出的数据分析，判断这些请求数据项的种类；然后根据tagname到相应的地址段取出所请求的数据项的数据．调用相关数据打包函数将数据打包，发送到主控和监控计算机的客户程序中，如果请求的数据不是支架控制器定期向上发送的，则服务器程序还要根据所请求数据项的tagname，通知相应的通信线程，下次通信时向支架控制器请求这类数据。
Claims (5)
1.一种综采液压支架的监控系统，其特征是：所述液压支架监控系统主要由地面主控计算机、地面监控计算机、地面交换机、井下交换机、井下主控工控机、网络交换器、支架控制器、人机界面、压力传感器、行程传感器、角度传感器、红外传感器、隔离耦合器、电源箱和控制阀组等组成。
2.根据权利要求1所述的一种综采液压支架的监控系统，其特征是：所述液压支架电液监控系统中，支架控制器进行数据采集、监控报警、数据上传和下载；网络变换器将工作面数据送到工作面巷道的井下主控工控机上进行工作面支架电液控制系统集中监测监控，并可通过井下交换机将电液控制系统数据送到地面控制计算机上。
3.根据权利要求1所述的一种综采液压支架的监控系统，其特征是：所述支架控制器完成动作控制和工况监测，由PC/104嵌入式工控机主板、PC/104数据采集卡、驱动器、存储器、触摸屏和电源等构成，传感器采集支架的位移、压力和角度以及采煤机的位置等信息，通过PC/104数据采集卡的输入口输入，经调理和转换，变换为数字信号经PC/104总线送给PC/104工控机。
4.根据权利要求1所述的一种综采液压支架的监控系统，其特征是：所述综采液压支架监控系统采用客户/服务器模式，因此通信程序也分为客户部分和服务器部分，其中客户又分为支架控制器和除服务器外的客户机。
5.根据权利要求1所述的一种综采液压支架的监控系统，其特征是：所述液压支架监控系统监控的数据量很大，需多台监控PC机，其中1台用于服务器，其余均为客户机。
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Legal Events
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Application publication date: 20170531 |