CN112596370B - 供液控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供液控制系统，包括：依次串联的第一控制主站和多个控制分站；第一控制主站和多个控制分站之间通过第一通讯总线和第二通讯总线连接；第一通讯总线用于传输供液设备的传感器数据，第二通讯总线用于传输控制指令。本发明实施例的供液控制系统，采用双总线通讯，第一通讯总线传输供液设备的传感器数据，第二通讯总线传输控制指令，两条总线各司其职，从而避免传感器数据和控制指令混合传输，进而有效地保障控制指令传输的稳定性、可靠性以及大量传感器数据的传输。

Description

供液控制系统

技术领域

本发明涉及供液控制技术领域，特别涉及一种供液控制系统。

背景技术

集成供液系统是煤矿井下为液压支架提供液压动力的整套装备，其作用是将乳化液和清水加压。以高压状态将乳化液输送至综采工作面，从而使得液压支架建立支撑力；将清水加压输送至综采工作面，从而使得采煤机割煤时能够喷雾降尘。集成供液系统主要包含：乳化泵、喷雾泵、液箱、水箱、高压过滤站、清水过滤站、回液过滤站、自动配比装置等设备。

其中，乳化泵和喷雾泵是煤矿集成供液系统中的关键设备，乳化泵用于将乳化液以高压状态输送到综采工作面液压支架，为液压支架提供支撑力。喷雾泵用于将清水以高压状态输送到采煤机喷雾降尘系统，为综采工作面起到喷雾降尘作用。

整套系统中配备必须的传感器监测。乳化泵和喷雾泵一般会安装的监测传感器包括：油压传感器、油位传感器、油温传感器。与泵站对接的电机会安装若干件温度传感器。液箱和水箱一般会安装液位传感器、水位传感器、温度传感器、水压传感器等。整套系统中配备必须的执行部件以及控制线。乳化泵配备电磁卸荷阀，通过控制系统来控制电磁卸荷阀的开启和关闭。乳化泵和喷雾泵配备先导启动控制线接入到强电设备，配备反馈信号线用于接收强电设备的启停信息。

目前，集成供液系统普遍都配备有控制系统，控制系统有两种架构，一种是集中式架构，即在每台设备上安装一个接线盒，将该设备的传感器和控制线都接入接线盒，接线盒通过多芯电缆再汇总到集中式控制箱中。最终所有设备的传感器监测和控制线都集中到一台控制箱中，控制箱关联一个操作台。另一种架构是分布式架构，每台设备上安装一个控制分站，将该设备的传感器和控制线到接入到该控制分站，控制分站通过通讯总线传输各自设备的传感器监测数据和控制信息，所有数据汇总到控制主站中，操作人员在控制主站完成整套系统的操作和监控。

现今，集成供液控制系统大部分采用分布式架构，实现了对系统内各个设备的控制、监测功能等，其中，采用单一的通讯架构，例如CAN总线、工业以太网、RS485的其中一种作为通讯总线，控制指令和传感器数据共用一条通讯总线，容易造成总线阻塞和控制指令传输不及时的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种供液控制系统，采用双总线通讯，第一通讯总线传输供液设备的传感器数据，第二通讯总线传输控制指令，两条总线各司其职，从而避免传感器数据和控制指令混合传输，进而有效地保障控制指令传输的稳定性、可靠性以及大量传感器数据的传输。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种供液控制系统，包括：依次串联的第一控制主站和多个控制分站；所述第一控制主站和所述多个控制分站之间通过第一通讯总线和第二通讯总线连接；所述第一通讯总线用于传输供液设备的传感器数据，所述第二通讯总线用于传输控制指令。

根据本发明实施例的供液控制系统，依次串联的第一控制主站和多个控制分站，采用双总线通讯，其中，第一通讯总线传输供液设备的传感器数据，第二通讯总线传输控制指令，两条总线各司其职，从而避免传感器数据和控制指令混合传输，进而有效地保障控制指令传输的稳定性、可靠性以及大量传感器数据的传输。

另外，根据本发明上述实施例提出的供液控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，上述供液控制系统还包括：第一光纤转换装置，所述第一光纤转换装置通过所述第一通讯总线和所述第二通讯总线与距离所述第一控制主站最远端的所述控制分站连接；第二光纤转换装置，所述第二光纤转换装置通过光纤与所述第一光纤转换装置连接，所述第二光纤转换装置通过所述第一通讯总线和所述第二通讯总线与所述第一控制主站连接。

在本发明的一个实施例中，上述供液控制系统还包括：第二控制主站；第一网络交换机，所述第一网络交换机通过以太网总线分别与所述第一控制主站和所述第二控制主站连接。

在本发明的一个实施例中，上述供液控制系统还包括：第三方控制设备；第二网络交换机，所述第二网络交换机通过以太网总线分别与所述第一网络交换机和所述第三方控制设备连接。

在本发明的一个实施例中，上述供液控制系统还包括：强电设备；综合集线站，所述综合集线站通过所述第一通讯总线和所述第二通讯总线与所述第一控制主站连接，所述综合集线站通过第三通讯总线与所述强电设备连接。

在本发明的一个实施例中，所述综合集线站包括：中央处理器，所述中央处理器通过所述第一通讯总线和所述第二通讯总线与所述第一控制主站连接；隔离通讯模块，所述隔离通讯模块与所述中央处理器连接，所述隔离通讯模块通过所第三通讯总线与所述强电设备连接。

在本发明的一个实施例中，所述综合集线站还包括：第一隔离数字量输入模块，所述第一隔离数字量输入模块与所述控制分站的先导线连接；第一隔离数字量输出模块，所述第一隔离数字量输出模块与所述强电设备连接；第二隔离数字量输入模块，所述第二隔离数字量输入模块与所述强电设备连接；第二隔离数字量输出模块，所述第二隔离数字量输出模块与所述控制分站的反馈控制线连接；所述中央处理器用于：通过所述第一隔离数字量输入模块检测到所述控制分站的先导线闭合，则通过所述第一隔离数字量输出模块将相应回路的输出信号发送至所述强电设备，接收所述强电设备通过所述第二隔离数字量输入模块发送的反馈信号，并通过所述第二隔离数字量输出模块将所述反馈信号发送至所述控制分站的反馈检测端口。

在本发明的一个实施例中，所述第一通讯总线为以太网总线，所述第二通讯总线为控制器局域网总线。

在本发明的一个实施例中，所述第三方控制设备包括以下设备中的至少一种：采煤机电控设备、液压支架电控设备和三机电控设备。

在本发明的一个实施例中，所述强电设备包括以下设备中的至少一种：变频器和组合开关。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的供液控制系统的方框示意图；

图2(a)是根据本发明另一个实施例的供液控制系统的方框示意图；

图2(b)是根据本发明一个具体实施例的供液控制系统的方框示意图；

图3是根据本发明一个具体实施例的供液控制系统的拓扑图；

图4是根据本发明又一个实施例的供液控制系统的方框示意图；以及

图5是根据本发明一个实施例的综合集线站的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的供液控制系统。

图1是根据本发明一个实施例的供液控制系统的方框示意图。在本发明的实施例中，供液控制系统可应用在煤矿井下为液压支架提供液压动力的控制方案。

如图1所示，本发明实施例的供液控制系统100，可包括：第一控制主站101、多个控制分站102。

其中，第一控制主站101和多个控制分站102可依次串联，并且第一控制主站101和多个控制分站102之间通过第一通讯总线1和第二通讯总线2连接；第一通讯总线1可用于传输供液设备的传感器数据，第二通讯总线2可用于传输控制指令。其中，供液设备可包括乳化泵、喷雾泵、液箱、水箱和过滤站等。

在本发明的一个实施例中，第一通讯总线1可为以太网总线，第二通讯总线2可为控制器局域网总线，即CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线，其中，控制器局域网总线具有“线与”特性，可有效保证控制指令传输稳定可靠，以太网总线采用千兆速率，可有效保障传感器监测的大量数据(即，传感器数据)传输。

具体地，多个控制分站102可安装在集成供液系统的乳化泵、喷雾泵、液箱、水箱、过滤站等设备列车上，每个控制分站可负责对应设备的信息采集和逻辑控制功能，从而避免传感器数据和控制指令混合传输，进而有效地保障控制指令传输的稳定性、可靠性以及大量传感器数据的传输。

需要说明的是，该多个控制分站102采集的供液设备的传感器数据可包括油压传感器数据、油位传感器数据、油温传感器数据、液位传感器数据、水位传感器数据、温度传感器数据和水压传感器数据等，其中，安装在乳化泵和喷雾泵的控制分站102中一般会包括油压传感器、油位传感器和油温传感器等，安装在液箱和水箱的控制分站102中一般会包括液位传感器、水位传感器、温度传感器和水压传感器等。

为了清楚说明上一实施例，在本申请的一个实施例中，如图2(a)所示，上述供液控制系统100还可包括第一光纤转换装置103和第二光纤转换装置104。

其中，第一光纤转换装置103通过第一通讯总线1和第二通讯总线2与距离第一控制主站101最远端的控制分站102连接，第二光纤转换装置104通过光纤3与第一光纤转换装置103连接，第二光纤转换装置104通过第一通讯总线1和第二通讯总线2与第一控制主站101连接。

进一步地，如图2(b)所示，上述供液控制系统100还可包括第二控制主站105、第一网络交换机106、第三方控制设备107和第二网络交换机108。

其中，第一网络交换机106通过以太网总线(即，第一通讯总线1)分别与第一控制主站101和第二控制主站105连接，第二网络交换机108通过以太网总线(即，第一通讯总线1)分别与第一网络交换机106和第三方控制设备107连接。其中，第三方控制设备107可包括以下设备中的至少一种：采煤机电控设备、液压支架电控设备和三机电控设备等。

在本发明的实施例中，如图2(b)所示，第二控制主站105可的数量可为多个，第三方控制设备107的数量可为多个。

需要说明的是，该实施例中所描述的多个第二控制主站105可分布于不同的地理位置，分别由不同的操作人员操控，均可以实现对多个控制分站102的监控和远程操作，各个第二控制主站105之间有优先级排序，优先级别高的主站享有优先控制权，扩展了人员操作的便利性。由此，操作人员可以不仅仅在第一控制主站101处操作，而是可以在远方的多个第二控制主站105进行操作，有利于整套综采设备的整体协同控制。

具体而言，如图3所示，上述的供液控制系统100拓扑是一种环形拓扑和树形拓扑混合组成的“环-树”拓扑，其中，第一控制主站101和多个第二控制主站105组成环形拓扑。第一控制主站101与第一网络交换机106连接，第一网络交换机106与多个第二控制主站105形成第一级树形拓扑，第二网络交换机108与多个第三方控制设备107形成第二级树形拓扑，其中，多个第二控制主站105可分布于不同的地理位置，分别由不同的操作人员操控，均可以实现对多个控制分站102的监控和远程操作，各个第二控制主站105之间有优先级排序，优先级别高的主站享有优先控制权，扩展了人员操作的便利性。

本发明将现有的单一通讯总线改为双总线通讯架构，采用CAN总线和以太网总线两条通讯总线，CAN总线负责控制指令传输，以太网总线负责传感器数据传输，控制指令和传感器数据分别在不同的数据链路进行传输，互不干扰。距离第一控制主站101最远端的设备(即，控制分站102)通过第一光纤转换装置103和第二光纤转换装置104将CAN总线和以太网总线转换为光纤通讯，再将光纤对接到第一控制主站101，从而整套设备形成一个环网，从而解决单一通讯总线数据阻塞、控制指令传输不及时等问题，以及控制主站只能在一个固定位置进行操控的问题，为综采工作面整体系统级联合控制提供了可能。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，上述供液控制系统100还包括强电设备109和综合集线站110。

其中，综合集线站110通过第一通讯总线1和第二通讯总线2与第一控制主站101连接，综合集线站110通过第三通讯总线4与强电设备109连接，其中，强电设备109可包括以下设备中的至少一种：变频器和组合开关，第三通讯总线4可为RS485通讯线。

进一步地，如图5所示，综合集线站110可包括：中央处理器1101、隔离通讯模块1102、第一隔离数字量输入模块1103、第一隔离数字量输出模块1104、第二隔离数字量输入模块1105和第二隔离数字量输出模块1106。

其中，中央处理器1101通过第一通讯总线1和第二通讯总线2与第一控制主站101连接，隔离通讯模块1102与中央处理器1101连接，隔离通讯模块1102通过第三通讯总线4与强电设备109连接，第一隔离数字量输入模块1103与控制分站的先导线连接，第一隔离数字量输出模块1104与强电设备109连接，第二隔离数字量输入模块1105与强电设备109连接，第二隔离数字量输出模块1106与控制分站的反馈控制线连接。

中央处理器1101用于通过第一隔离数字量输入模块检1103测到控制分站的先导线闭合，则通过第一隔离数字量输出模块1104将相应回路的输出信号发送至强电设备109，接收强电设备109通过第二隔离数字量输入模块1105发送的反馈信号，并通过第二隔离数字量输出模块1106将反馈信号发送至控制分站的反馈检测端口。由此，通过综合集线站110，将各个分站控制器(即，多个控制分站102)与变频器/组合开关的电气关联完全隔离，通过程序来控制动作逻辑，保障了子系统内部的稳定性。

需要说明的是，该实施例中所描述的隔离通讯模块1102、第一隔离数字量输入模块1103、第一隔离数字量输出模块1104、第二隔离数字量输入模块1105和第二隔离数字量输出模块1106中均可包括隔离模块，该隔离模块可用于解决工地、避免干扰，从而保证信号输出的稳定性。

在本发明的实施例中，上述的供液控制系统100可为煤矿井下的液压支架提供液压动力的控制方案，通过供液控制系统100可以解决下述问题：

①，目前普遍采用单一的通讯架构，例如CAN总线、工业以太网、RS485的其中一种作为通讯总线，控制指令和传感器数据共用一条通讯总线，容易造成总线阻塞和控制指令传输不及时的问题。

②，目前普遍采用一台主站和若干分站的系统组成，主站作为唯一的系统外对接设备，主站存在唯一性，操作者需要固定在主站的位置进行操作，但是当操作者需要在不止一个位置进行操控时，单一主站是无法实现的，需要系统中能够存在多台主站的问题。

③，当前普遍采用主站或分站直接控制强电设备的方式，强电设备的电磁干扰会直接进入控制系统内部，以及当控制系统整体失效时，无法手动直接操控强电设备。当前系统接线复杂，尤其是强电设备内部的控制线、通讯线需要调整时，必须打开强电设备的隔爆腔，具有一定危险性和较大工作量的问题。

综上，根据本发明实施例的供液控制系统，依次串联的第一控制主站和多个控制分站，采用双总线通讯，其中，第一通讯总线传输供液设备的传感器数据，第二通讯总线传输控制指令，两条总线各司其职，从而避免传感器数据和控制指令混合传输，进而有效地保障控制指令传输的稳定性、可靠性以及大量传感器数据的传输。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种供液控制系统，其特征在于，包括：依次串联的第一控制主站和多个控制分站；

所述第一控制主站和所述多个控制分站之间通过第一通讯总线和第二通讯总线连接；

所述第一通讯总线用于传输供液设备的传感器数据，所述第二通讯总线用于传输控制指令；

第一光纤转换装置，所述第一光纤转换装置通过所述第一通讯总线和所述第二通讯总线与距离所述第一控制主站最远端的所述控制分站连接；

第二光纤转换装置，所述第二光纤转换装置通过光纤与所述第一光纤转换装置连接，所述第二光纤转换装置通过所述第一通讯总线和所述第二通讯总线与所述第一控制主站连接；

第二控制主站，其中，所述第二控制主站用于实现对多个控制分站的监控和远程操作；

第一网络交换机，所述第一网络交换机通过以太网总线分别与所述第一控制主站和所述第二控制主站连接；

第三方控制设备；

第二网络交换机，所述第二网络交换机通过以太网总线分别与所述第一网络交换机和所述第三方控制设备连接；

其中，所述第一控制主站和多个所述控制分站组成环形拓扑，所述第一控制主站与所述第一网络交换机连接，所述第一网络交换机与所述多个第二控制主站形成第一级树形拓扑，所述第二网络交换机与多个所述第三方控制设备形成第二级树形拓扑，其中，多个所述第二控制主站分布于不同的地理位置，分别由不同的操作人员操控。

2.根据权利要求1所述的供液控制系统，其特征在于，还包括：

强电设备；

综合集线站，所述综合集线站通过所述第一通讯总线和所述第二通讯总线与所述第一控制主站连接，所述综合集线站通过第三通讯总线与所述强电设备连接。

3.根据权利要求2所述的供液控制系统，其特征在于，所述综合集线站包括：

中央处理器，所述中央处理器通过所述第一通讯总线和所述第二通讯总线与所述第一控制主站连接；

隔离通讯模块，所述隔离通讯模块与所述中央处理器连接，所述隔离通讯模块通过所述第三通讯总线与所述强电设备连接。

4.根据权利要求3所述的供液控制系统，其特征在于，所述综合集线站还包括：

第一隔离数字量输入模块，所述第一隔离数字量输入模块与控制分站的先导线连接；

第一隔离数字量输出模块，所述第一隔离数字量输出模块与所述强电设备连接；

第二隔离数字量输入模块，所述第二隔离数字量输入模块与所述强电设备连接；

第二隔离数字量输出模块，所述第二隔离数字量输出模块与所述控制分站的反馈控制线连接；

所述中央处理器用于：通过所述第一隔离数字量输入模块检测到所述控制分站的先导线闭合，则通过所述第一隔离数字量输出模块将相应回路的输出信号发送至所述强电设备，接收所述强电设备通过所述第二隔离数字量输入模块发送的反馈信号，并通过所述第二隔离数字量输出模块将所述反馈信号发送至所述控制分站的反馈检测端口。

5.根据权利要求1所述的供液控制系统，其特征在于，所述第一通讯总线为以太网总线，所述第二通讯总线为控制器局域网总线。

6.根据权利要求1所述的供液控制系统，其特征在于，所述第三方控制设备包括以下设备中的至少一种：采煤机电控设备、液压支架电控设备和三机电控设备。

7.根据权利要求2所述的供液控制系统，其特征在于，所述强电设备包括以下设备中的至少一种：变频器和组合开关。

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