CN109162745A - 液压支架电液控制系统的通讯方法 - Google Patents

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常亚军
梁涛
李蒙蒙
刘斌斌
贾中华
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Abstract

本发明公开了一种液压支架电液控制系统的通讯方法，包括主控计算机、井下工业交换机、布置在采煤工作面的多台液压支架；主控计算机通过普通以太网与井下工业交换机实现通信；采煤工作面每台支架控制器通过自身的第一车载以太网接口、第二车载以太网接口分别与上一级和下一级液压支架的支架控制器通信连接构成串联通信支路后，第一级液压支架的支架控制器第一车载以太网接口通过网络延长器与井下工业交换机实现通信，通过串联通信支路实现对整个采煤工作面每台液压支架的控制。本发明优点在于支架控制器采用车载以太网串联架构，既能满足井下液压支架控制器位置布局的要求，又将传输带宽提升到了100M，满足了现代化综采工作面的高数据通信量。

Description

液压支架电液控制系统的通讯方法
技术领域
本发明涉及液压支架电液控制系统，尤其是涉及液压支架电液控制系统的通讯方法。
背景技术
液压支架电液控制系统用于控制井下液压支架的运转，每台液压支架配置一台支架控制器，支架控制器之间通过低速CAN总线通信连接，CAN总线接入控制主机。目前，由于无人开采技术的出现，液压支架上设置有大量的传感器以及视频数据需要上传到控制主机，这就大大提高了对通信带宽的要求，传统的低速CAN总线通信方式的数据传输速率最大为1Mbps，这对于现代化综采工作面就显得不适用，已经不能满足要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种液压支架电液控制系统的通讯方法，实现提升通信带宽，并可同时传输控制信息、传感器数据和视频数据。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述液压支架电液控制系统的通讯方法，包括主控计算机、井下工业交换机、布置在采煤工作面的多台液压支架；所述主控计算机通过普通以太网与所述井下工业交换机实现通信；所述采煤工作面每台所述液压支架的支架控制器通过自身的第一车载以太网接口、第二车载以太网接口分别与上一级和下一级液压支架的支架控制器通信连接构成串联通信支路后，第一级液压支架的支架控制器第一车载以太网接口通过网络延长器与井下工业交换机实现通信，利用车载以太网的转发特性，通过所述串联通信支路实现对整个采煤工作面每台液压支架的控制。
连接在所述采煤工作面相邻支架控制器之间的通信线为双绞线，实现100Mbps全双工的以太网通信，通过所述双绞线传递信号进行以太报文的收发。
所述支架控制器的第一车载以太网接口通过第一车载以太网PHY芯片实现普通以太网MAC层到车载以太网物理层的转换，转换之后的MII信号输出给交换机芯片，所述交换机芯片根据以太网报文的目的地址进行转发，即：一、若所述以太网报文是发送给本级支架控制器，则通过MII接口转发给所述本级支架控制器的处理器，所述处理器收到以太网报文后，根据其内容控制本级液压支架的控制电磁阀组执行相应动作，从而控制本级液压支架的动作，本级液压支架的传感器组信息由处理器采集后，封装成以太网报文经由MII接口送给交换机芯片进行转发；二、如果所述以太网报文不是与本级支架控制器通信，则交换机芯片通过第二车载以太网接口转发给与之接口串联的下一级液压支架的支架控制器。
所述网络延长器包括单片机、普通以太网PHY芯片、车载以太网PHY芯片、以太网隔离电路、第一CAN接口、第二CAN接口、CAN隔离电路、普通以太网接口和车载以太网接口；所述单片机的通信接口分别与所述普通以太网PHY芯片、车载以太网PHY芯片和第二CAN接口通信连接，并通过所述CAN隔离电路与所述第一CAN接口通信连接；所述普通以太网接口通过以太网隔离电路与普通以太网PHY芯片通信连接；所述车载以太网接口与车载以太网PHY芯片通信连接；普通以太网PHY芯片与车载以太网PHY芯片之间通过MII接口通信连接；普通以太网接口通过所述双绞线与所述井下工业交换机实现通信，车载以太网接口通过双绞线与第一级液压支架的支架控制器第一车载以太网接口实现通信。
本发明优点在于支架控制器采用车载以太网串联架构，既能满足井下液压支架控制器位置布局的要求，又能将传输带宽提升到了100M，满足了现代化综采工作面的高数据通信量，并且利用以太网单播、组播、VLAN等特性，可以做到对整个采煤工作面液压支架控制系统的便捷管理。车载以太网比普通以太网少用一对双绞线，这样可以节省布线的成本；同时，车载以太网的传输的基频变为了66MHz（普通百兆以太网为125MHz），通过这种方式来改善EMI/RF等电气特性，提高井下以太网通信的可靠性。
附图说明
图1是本发明所述液压支架电液控制系统的结构框图。
图2是本发明所述支架控制器的结构框图。
图3是本发明所述网络延长器的结构框图。
图4是本发明所述液压支架电液控制系统的控制流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1-4所示，本发明所述液压支架电液控制系统的通讯方法，包括主控计算机、井下工业交换机、布置在采煤工作面的多台液压支架；所述主控计算机通过普通以太网与所述井下工业交换机实现通信；所述采煤工作面每台所述液压支架的支架控制器通过自身的第一车载以太网接口、第二车载以太网接口分别与上一级和下一级液压支架的支架控制器通信连接构成串联通信支路后，第一级液压支架的支架控制器第一车载以太网接口通过网络延长器与井下工业交换机实现通信，利用车载以太网的转发特性，通过所述串联通信支路实现对整个采煤工作面每台液压支架的控制。
连接在所述采煤工作面相邻支架控制器之间的通信线为一对双绞线，实现100Mbps全双工的以太网通信，通过所述双绞线传递信号进行以太报文的收发。
如图2所示，所述支架控制器的第一车载以太网接口通过第一车载以太网PHY芯片实现普通以太网MAC层到车载以太网物理层的转换，转换之后的MII信号输出给交换机芯片，所述交换机芯片根据以太网报文的目的地址进行转发，即：一、若所述以太网报文是发送给本级支架控制器，则通过MII接口转发给所述本级支架控制器的处理器，所述处理器收到以太网报文后，根据其内容控制本级液压支架的控制电磁阀组执行相应动作，从而控制本级液压支架的动作，本级液压支架的传感器组信息由处理器采集后，封装成以太网报文经由MII接口送给交换机芯片进行转发；二、如果所述以太网报文不是与本级支架控制器通信，则交换机芯片通过第二车载以太网接口转发给与之接口串联的下一级液压支架的支架控制器。
如图3所示，所述网络延长器包括单片机、普通以太网PHY芯片、车载以太网PHY芯片、以太网隔离电路、第一CAN接口、第二CAN接口、CAN隔离电路、普通以太网接口和车载以太网接口；所述单片机的通信接口分别与所述普通以太网PHY芯片、车载以太网PHY芯片和第二CAN接口通信连接，并通过所述CAN隔离电路与所述第一CAN接口通信连接；所述普通以太网接口通过以太网隔离电路与普通以太网PHY芯片通信连接；所述车载以太网接口与车载以太网PHY芯片通信连接；普通以太网PHY芯片与车载以太网PHY芯片之间通过MII接口通信连接；普通以太网接口通过所述双绞线与所述井下工业交换机实现通信，车载以太网接口通过双绞线与第一级液压支架的支架控制器第一车载以太网接口实现通信。本发明通过网络延长器，延长了井下交换机与第一级液压支架控制器网络接口的通距离，使得通信距离达到100米。
工作时，按照图4所示的流程即可。

Claims (4)

1.一种液压支架电液控制系统的通讯方法，包括主控计算机、井下工业交换机、布置在采煤工作面的多台液压支架；所述主控计算机通过普通以太网与所述井下工业交换机实现通信；其特征在于：所述采煤工作面每台所述液压支架的支架控制器通过自身的第一车载以太网接口、第二车载以太网接口分别与上一级和下一级液压支架的支架控制器通信连接构成串联通信支路后，第一级液压支架的支架控制器第一车载以太网接口通过网络延长器与井下工业交换机实现通信，利用车载以太网的转发特性，通过所述串联通信支路实现对整个采煤工作面每台液压支架的控制。
2.根据权利要求1所述液压支架电液控制系统的通讯方法，其特征在于：连接在所述采煤工作面相邻支架控制器之间的通信线为双绞线，实现100Mbps全双工的以太网通信，通过所述双绞线传递信号进行以太报文的收发。
3.根据权利要求1或2所述液压支架电液控制系统的通讯方法，其特征在于：所述支架控制器的第一车载以太网接口通过第一车载以太网PHY芯片实现普通以太网MAC层到车载以太网物理层的转换，转换之后的MII信号输出给交换机芯片，所述交换机芯片根据以太网报文的目的地址进行转发，即：一、若所述以太网报文是发送给本级支架控制器，则通过MII接口转发给所述本级支架控制器的处理器，所述处理器收到以太网报文后，根据其内容控制本级液压支架的控制电磁阀组执行相应动作，从而控制本级液压支架的动作，本级液压支架的传感器组信息由处理器采集后，封装成以太网报文经由MII接口送给交换机芯片进行转发；二、如果所述以太网报文不是与本级支架控制器通信，则交换机芯片通过第二车载以太网接口转发给与之接口串联的下一级液压支架的支架控制器。
4.根据权利要求1或2所述液压支架电液控制系统的通讯方法，其特征在于：所述网络延长器包括单片机、普通以太网PHY芯片、车载以太网PHY芯片、以太网隔离电路、第一CAN接口、第二CAN接口、CAN隔离电路、普通以太网接口和车载以太网接口；所述单片机的通信接口分别与所述普通以太网PHY芯片、车载以太网PHY芯片和第二CAN接口通信连接，并通过所述CAN隔离电路与所述第一CAN接口通信连接；所述普通以太网接口通过以太网隔离电路与普通以太网PHY芯片通信连接；所述车载以太网接口与车载以太网PHY芯片通信连接；普通以太网PHY芯片与车载以太网PHY芯片之间通过MII接口通信连接；普通以太网接口通过所述双绞线与所述井下工业交换机实现通信，车载以太网接口通过双绞线与第一级液压支架的支架控制器第一车载以太网接口实现通信。
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