CN110056384A - 一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统及控制方法，该联动控制系统包括液压支架组、联动控制模组与液压泵站模组，本发明还公开了该联动控制系统的控制方法，具体包含以下步骤：步骤一，检查与启动，步骤二，确定液压支架到巷道顶部高度距离；步骤三，设定第一段上升距离；步骤四，设定第二段上升距离。本发明通过PLC触控面板与各个传感器、电磁阀相连，进而可以根据复杂巷道截面的反馈参数进行对应的升降程序设定，进而使整个控制系统形成较为理想的联动控制；本发明根据矿下巷道的特定条件，指定合理的控制程序，先进行模拟控制，确认无误后再进行确定的执行动作，避免了误操作形成的损坏，使整个控制过程更加安全有效。
Description
技术领域
本发明涉及采煤机的液压支架联动控制技术领域，具体为一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统及控制方法。
背景技术
采煤机是综采成套装备的主要设备之一。采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，工作环境恶劣，如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断，造成巨大的经济损失。
采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。其中钻式采煤机以钻削头为主要工作机构的采煤机，其工作原理是靠钻头边缘的刀齿钻入煤体，由钻头中部的破煤刀齿将中部的煤体破碎。钻削式采煤机用于开采缓斜长壁薄煤层，适用于截割硬煤，具有出煤块度大、产生粉尘少等优点，但其机身长，因此所需的巷道断面较大，需要使用多排液压支架完成巷道支撑工作，现有技术中针对多排液压支架的控制方式多为手动液压控制或者使同步电动控制，其相对复杂巷道断面还存在较大的不足之处，具体的存在以下几种弊端：
1.无法针对复杂巷道断面实现非常规性的联动控制；
2.控制单元过于复杂化，涉及较多的控制元件，提高了操控的成本；
3.矿下条件复杂，没有模拟控制的情况下，直接操作后如果发生干涉会发生碰撞事故，造成液压缸损坏，严重时导致整个液压支架报废。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统及控制方法，该联动控制系统包括液压支架组、联动控制模组与液压泵站模组，所述液压支架组由均布排列的液压支架构成，且液压支架的底部设有支架底座，所述支架底座的上端固定安装有液压缸，所述液压缸的活塞杆上固定连接有支架顶板；
所述联动控制模组由电磁控制调速阀、三位四通电磁阀、电源与PLC触控面板构成，所述电磁控制调速阀的一端通过液压管分别与液压缸的上下两端相连通，所述电磁控制调速阀的另一端通过液压管分与三位四通电磁阀相连通，所述三位四通电磁阀的另一端通过液压管与液压泵站模组相连通，所述电磁控制调速阀、三位四通电磁阀分别与PLC触控面板相电性连接，所述电源与PLC触控面板相电性连接。
优选的，所述液压泵站模组的主体由油箱与液压泵构成，所述油箱与液压泵通过输油管相连通，所述液压泵的输出端口处连接有三条管道，且在液压泵输出端口的左侧管道上分别固定安装有液压表、截止阀与储能器，所述液压泵输出端口的右侧管道上固定安装有减压阀，所述液压泵输出端口的中间管道上固定安装有单向阀与二位二通电磁阀，且二位二通电磁阀的以一端通过液压管与三位四通电磁阀相连通，所述二位二通电磁阀与PLC触控面板相电电性连接。
优选的，所述支架顶板的侧面与顶部分别固定安装有距离传感器与压力传感器，且距离传感器、压力传感器均与PLC触控面板相电性连接。
一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统及控制方法，该联动控制系统的控制方法包含以下步骤：
步骤一：检查与启动，检查通电线路与液压管道是否畅通，确认通电线路与液压管道均安全畅通后，启动液压泵站与PLC触控面板；
步骤二：确定液压支架到巷道顶部高度距离，启动联动控制模组，通过距离传感器获得液压支架的支架顶板到巷道顶部的距离参数，这些参数被输送到到PLC触控面板上作为基础参数；
步骤三：设定第一段上升距离，在PLC触控面板上，选取距离巷道顶部距离最小距离的四分之三为第一段上升距离，在此距离范围内设定与液压缸相对应的电磁控制调速阀的速度，并将液压缸的升降速度按从大到小的顺序进行降序排列；
步骤四：设定第二段上升距离，在PLC触控面板上，选定巷道顶部高度距离的四分之一再减去十厘米高度为第二段上升距离，在此范围内设定与液压缸相对应的电磁控制调速阀的速度，并将降液压缸的升降速度按从大到小的顺序进行降序排列；
步骤五：模拟上升动作，按照设定程序，在PLC触控面板上启动模拟动作，观测整个联动过程是否出现干涉现象，如无干涉现象则进行后续操作；
步骤六：确认上升动作，模拟上升动作确定无误后，在PLC触控面板启动确认上升按钮，整个液压支架组的各个液压支架上的液压缸开始伸长动作，进而使支架顶板按照PLC触控面板的设定程序作完成上升动作；
步骤七：确定巷道顶部压力，当支撑顶板到达巷道顶部后，通过压力传感器将各个液压支架顶部的压力反馈到PLC触控面板内；
步骤八：微调均衡顶部压力，按照所需的标定压力调整各个液压支架对应的电磁控制调速阀与三位四通阀，使液压支架的液压缸做对应的细微伸缩，确保每个液压支架处的压力与标定压力值相等；
步骤九：设定第一段下降距离，取巷道最低高度距离的十分之一为第一段下降距离，在PLC触控面板上，将各个电磁控制调速阀与三位四通电磁阀调整同步同速状态；
步骤十：设定第二段下降距离，取巷道最低高度距离的十分之九再减去十厘米为第二段下降距离，在PLC触控面板上，将各个电磁控制调速阀与三位四通电磁阀调整为低速状态，按照距离高度大小，设定对应液压缸的回缩速度；
步骤十一；模拟下降动作，按照设定程序，在PLC触控面板上启动模拟动作，观测整个联动过程是否出现干涉现象，如无干涉现象则进行后续操作；
步骤十二；确认下降动作，模拟下降动作无误后，在PLC触控面板启动确认下降按钮，整个液压支架组的各个液压支架上的液压缸按照PLC触控面板的设定程序开始收缩动作，当进行第一段下降距离的下降动作时，观察支架顶板上的压力传感器反馈的压力变化情况，若离开巷道顶部后的应力变化正常，则在PLC触控面板上启动第二段下降距离的下降动作，待液压缸下降到距离液压支架底部十厘米高度后，通过PLC触控面板微调液压缸的下降速度，将液压缸的下降速度降为低速，然后启动液压缸下降程序直到液压缸下降到底部，至此整个液压支架组完成全部的升降联动动作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设置合理，功能性强，具有以下优点：
1.通过PLC触控面板与各个传感器、电磁阀相连，进而可以根据复杂巷道截面的反馈参数进行对应的升降程序设定，进而使整个控制系统形成较为理想的联动控制；
2.本发明中的控制系统所涉及到的控制元件较少，操控简单，较为节约成本；
3.本发明根据矿下巷道的特定条件，指定合理的控制程序，先进行模拟控制，确认无误后再进行确定的执行动作，避免了误操作形成的损坏，使整个控制过程更加安全有效。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明中液压泵站结构示意图；
图3为本发明中各控制元件之间的电性连接结构示意图。
图中：1、液压支架组；2、联动控制模组；3、液压泵站模组；101、支架底座；102、液压缸；103、支架顶板；104、距离传感器；105、压力传感器；201、电磁控制调速阀；202、三位四通电磁阀；203、电源；204、PLC触控面板；301、油箱；302、液压泵；303、液压表；304、截止阀；305、储能器；306、减压阀；307、单向阀；308、二位二通电磁阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统及控制方法，该联动控制系统包括液压支架组1、联动控制模组2与液压泵站模组3，液压支架组1由均布排列的液压支架构成，且液压支架的底部设有支架底座101，支架底座101的上端固定安装有液压缸102，液压缸102的活塞杆上固定连接有支架顶板103，通过液压缸102的伸缩推动支架顶板103上升或下降，完成对整个钻式采煤机工作面的防护工作；
联动控制模组2由电磁控制调速阀201、三位四通电磁阀202、电源203与PLC触控面板204构成，此处PLC触控面板204可选为TP700型精智面板，电磁控制调速阀201的一端通过液压管分别与液压缸102的上下两端相连通，电磁控制调速阀201的另一端通过液压管分与三位四通电磁阀202相连通，三位四通电磁阀202的另一端通过液压管与液压泵站模组3相连通，电磁控制调速阀201、三位四通电磁阀202分别与PLC触控面板204相电性连接，电源203与PLC触控面板204相电性连接，通过电源203向PLC触控面板204供电，通过PLC触控面板204控制整个系统内的其他电性控制元件。
进一步的，液压泵站模组3的主体由油箱301与液压泵302构成，油箱301与液压泵302通过输油管相连通，液压泵302的输出端口处连接有三条管道，且在液压泵302输出端口的左侧管道上分别固定安装有液压表303、截止阀304与储能器305，储能器305对液压泵302输出的液压起到一个缓冲作用，液压泵302输出端口的右侧管道上固定安装有减压阀306，液压泵302输出端口的中间管道上固定安装有单向阀307与二位二通电磁阀308，且二位二通电磁阀308的以一端通过液压管与三位四通电磁阀202相连通，二位二通电磁阀308与PLC触控面板204相电电性连接，通过PLC触控面板204控制二位二通电磁阀308的通断，进而控制液压泵站模组3对整个控制系统输送液压动力。
进一步的，支架顶板103的侧面与顶部分别固定安装有距离传感器104与压力传感器105，且距离传感器104、压力传感器105均与PLC触控面板204相电性连接，通过距离传感器104能将支架顶板103距离巷道顶部的距离高度实时的传输到PLC触控面板204内，通过压力传感器105能将支架顶板103与巷道顶部接触时的压力大小实时的传输到PLC触控面板204内，进而完成对巷道顶部距离高度与承受压力大小的实时监控。
一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统及控制方法，该联动控制系统的控制方法包含以下步骤：
步骤一：检查与启动，检查通电线路与液压管道是否畅通，确认通电线路与液压管道均安全畅通后，启动液压泵站与PLC触控面板；
步骤二：确定液压支架到巷道顶部高度距离，启动联动控制模组，通过距离传感器获得液压支架的支架顶板到巷道顶部的距离参数，这些参数被输送到到PLC触控面板上作为基础参数；
步骤三：设定第一段上升距离，在PLC触控面板上，选取距离巷道顶部距离最小距离的四分之三为第一段上升距离，在此距离范围内设定与液压缸相对应的电磁控制调速阀的速度，并将液压缸的升降速度按从大到小的顺序进行降序排列；
步骤四：设定第二段上升距离，在PLC触控面板上，选定巷道顶部高度距离的四分之一再减去十厘米高度为第二段上升距离，在此范围内设定与液压缸相对应的电磁控制调速阀的速度，并将降液压缸的升降速度按从大到小的顺序进行降序排列；
步骤五：模拟上升动作，按照设定程序，在PLC触控面板上启动模拟动作，观测整个联动过程是否出现干涉现象，如无干涉现象则进行后续操作；
步骤六：确认上升动作，模拟上升动作确定无误后，在PLC触控面板启动确认上升按钮，整个液压支架组的各个液压支架上的液压缸开始伸长动作，进而使支架顶板按照PLC触控面板的设定程序作完成上升动作；
步骤七：确定巷道顶部压力，当支撑顶板到达巷道顶部后，通过压力传感器将各个液压支架顶部的压力反馈到PLC触控面板内；
步骤八：微调均衡顶部压力，按照所需的标定压力调整各个液压支架对应的电磁控制调速阀与三位四通阀，使液压支架的液压缸做对应的细微伸缩，确保每个液压支架处的压力与标定压力值相等；
步骤九：设定第一段下降距离，取巷道最低高度距离的十分之一为第一段下降距离，在PLC触控面板上，将各个电磁控制调速阀与三位四通电磁阀调整同步同速状态；
步骤十：设定第二段下降距离，取巷道最低高度距离的十分之九再减去十厘米为第二段下降距离，在PLC触控面板上，将各个电磁控制调速阀与三位四通电磁阀调整为低速状态，按照距离高度大小，设定对应液压缸的回缩速度；
步骤十一；模拟下降动作，按照设定程序，在PLC触控面板上启动模拟动作，观测整个联动过程是否出现干涉现象，如无干涉现象则进行后续操作；
步骤十二；确认下降动作，模拟下降动作无误后，在PLC触控面板启动确认下降按钮，整个液压支架组的各个液压支架上的液压缸按照PLC触控面板的设定程序开始收缩动作，当进行第一段下降距离的下降动作时，观察支架顶板上的压力传感器反馈的压力变化情况，若离开巷道顶部后的应力变化正常，则在PLC触控面板上启动第二段下降距离的下降动作，待液压缸下降到距离液压支架底部十厘米高度后，通过PLC触控面板微调液压缸的下降速度，将液压缸的下降速度降为低速，然后启动液压缸下降程序直到液压缸下降到底部，至此整个液压支架组完成全部的升降联动动作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统，该联动控制系统包括液压支架组(1)、联动控制模组(2)与液压泵站模组(3)，其特征在于：所述液压支架组(1)由均布排列的液压支架构成，且液压支架的底部设有支架底座(101)，所述支架底座(101)的上端固定安装有液压缸(102)，所述液压缸(102)的活塞杆上固定连接有支架顶板(103)；
所述联动控制模组(2)由电磁控制调速阀(201)、三位四通电磁阀(202)、电源(203)与PLC触控面板(204)构成，所述电磁控制调速阀(201)的一端通过液压管分别与液压缸(102)的上下两端相连通，所述电磁控制调速阀(201)的另一端通过液压管分与三位四通电磁阀(202)相连通，所述三位四通电磁阀(202)的另一端通过液压管与液压泵站模组(3)相连通，所述电磁控制调速阀(201)、三位四通电磁阀(202)分别与PLC触控面板(204)相电性连接，所述电源(203)与PLC触控面板(204)相电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统，其特征在于：所述液压泵站模组(3)的主体由油箱(301)与液压泵(302)构成，所述油箱(301)与液压泵(302)通过输油管相连通，所述液压泵(302)的输出端口处连接有三条管道，且在液压泵(302)输出端口的左侧管道上分别固定安装有液压表(303)、截止阀(304)与储能器(305)，所述液压泵(302)输出端口的右侧管道上固定安装有减压阀(306)，所述液压泵(302)输出端口的中间管道上固定安装有单向阀(307)与二位二通电磁阀(308)，且二位二通电磁阀(308)的以一端通过液压管与三位四通电磁阀(202)相连通，所述二位二通电磁阀(308)与PLC触控面板(204)相电电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统，其特征在于：所述支架顶板(103)的侧面与顶部分别固定安装有距离传感器(104)与压力传感器(105)，且距离传感器(104)、压力传感器(105)均与PLC触控面板(204)相电性连接。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种钻式采煤机的液压支架联动控制系统及控制方法，其特征在于，该联动控制系统的控制方法包含以下步骤：
步骤一：检查与启动，检查通电线路与液压管道是否畅通，确认通电线路与液压管道均安全畅通后，启动液压泵站与PLC触控面板；
步骤二：确定液压支架到巷道顶部高度距离，启动联动控制模组，通过距离传感器获得液压支架的支架顶板到巷道顶部的距离参数，这些参数被输送到到PLC触控面板上作为基础参数；
步骤三：设定第一段上升距离，在PLC触控面板上，选取距离巷道顶部距离最小距离的四分之三为第一段上升距离，在此距离范围内设定与液压缸相对应的电磁控制调速阀的速度，并将液压缸的升降速度按从大到小的顺序进行降序排列；
步骤四：设定第二段上升距离，在PLC触控面板上，选定巷道顶部高度距离的四分之一再减去十厘米高度为第二段上升距离，在此范围内设定与液压缸相对应的电磁控制调速阀的速度，并将降液压缸的升降速度按从大到小的顺序进行降序排列；
步骤五：模拟上升动作，按照设定程序，在PLC触控面板上启动模拟动作，观测整个联动过程是否出现干涉现象，如无干涉现象则进行后续操作；
步骤六：确认上升动作，模拟上升动作确定无误后，在PLC触控面板启动确认上升按钮，整个液压支架组的各个液压支架上的液压缸开始伸长动作，进而使支架顶板按照PLC触控面板的设定程序作完成上升动作；
步骤七：确定巷道顶部压力，当支撑顶板到达巷道顶部后，通过压力传感器将各个液压支架顶部的压力反馈到PLC触控面板内；
步骤八：微调均衡顶部压力，按照所需的标定压力调整各个液压支架对应的电磁控制调速阀与三位四通阀，使液压支架的液压缸做对应的细微伸缩，确保每个液压支架处的压力与标定压力值相等；
步骤九：设定第一段下降距离，取巷道最低高度距离的十分之一为第一段下降距离，在PLC触控面板上，将各个电磁控制调速阀与三位四通电磁阀调整同步同速状态；
步骤十：设定第二段下降距离，取巷道最低高度距离的十分之九再减去十厘米为第二段下降距离，在PLC触控面板上，将各个电磁控制调速阀与三位四通电磁阀调整为低速状态，按照距离高度大小，设定对应液压缸的回缩速度；
步骤十一；模拟下降动作，按照设定程序，在PLC触控面板上启动模拟动作，观测整个联动过程是否出现干涉现象，如无干涉现象则进行后续操作；
步骤十二；确认下降动作，模拟下降动作无误后，在PLC触控面板启动确认下降按钮，整个液压支架组的各个液压支架上的液压缸按照PLC触控面板的设定程序开始收缩动作，当进行第一段下降距离的下降动作时，观察支架顶板上的压力传感器反馈的压力变化情况，若离开巷道顶部后的应力变化正常，则在PLC触控面板上启动第二段下降距离的下降动作，待液压缸下降到距离液压支架底部十厘米高度后，通过PLC微调液压缸的下降速度，将液压缸的下降速度降为低速，然后启动液压缸下降程序直到液压缸下降到底部，至此整个液压支架组完成全部的升降联动动作。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190726 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |