CN112727524A - 一种液压支架自动跟机电液控制方法及系统 - Google Patents

一种液压支架自动跟机电液控制方法及系统 Download PDF

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CN112727524A CN202110161871.1A CN202110161871A CN112727524A CN 112727524 A CN112727524 A CN 112727524A CN 202110161871 A CN202110161871 A CN 202110161871A CN 112727524 A CN112727524 A CN 112727524A
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辛峰
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Abstract

本发明一种液压支架自动跟机电液控制方法及系统，属于液压支架自动跟机电液控制技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种液压支架自动跟机电液控制方法及其控制系统硬件结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：工作人员在控制室安装跟机控制系统，在控制柜中安装主控制器，通过显示屏和键盘设置液压支架自动跟机控制程序，程序将液压支架自动跟机的割煤过程分为：中间段、一次扫煤段、斜切进刀段、割三角煤段、二次扫煤段、三角煤切换中间段；对各跟机割煤过程配置跟机模式，根据现场割煤情况预设每一段割煤工艺段的支架动作程序；配置安装在煤机上的收护帮支架、伸护帮支架、移架支架、推溜支架、喷雾支架；本发明应用于液压支架跟机控制场所。

Description

一种液压支架自动跟机电液控制方法及系统
技术领域
本发明一种液压支架自动跟机电液控制方法及系统，属于液压支架自动跟机电液控制技术领域。
背景技术
煤矿井下工作面的工作环境恶劣，存在很多自然或人为因素的灾害隐患，严重威胁矿井工人的身体健康，甚至生命安全，因此投入推广无人采矿系统的应用将是未来矿井基础设施建设的趋势；近些年综采自动化工作面系统在煤矿得到大面积应用，在国家大力推广煤矿综采自动化技术应用后，很多大中型煤矿逐步开始采用综采自动化技术在煤矿井下进行应用；但目前使用的综采自动化技术在进行割煤操作时工艺流程繁琐，在跟机过程中，受制于控制系统功能单一，大部分跟机操作仍需要人工手动操作，费时费力，并且割煤支架经常出现故障，维护工作量大，导致生产率降低。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种液压支架自动跟机电液控制方法及其控制系统硬件结构的改进；
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种液压支架自动跟机电液控制方法，包括如下控制步骤：
步骤一：工作人员在控制室安装跟机控制系统，在控制柜中安装主控制器，通过显示屏和键盘设置液压支架自动跟机控制程序，程序将液压支架自动跟机的割煤过程分为：中间段、一次扫煤段、斜切进刀段、割三角煤段、二次扫煤段、三角煤切换中间段；
然后针对各跟机割煤过程配置跟机模式，并根据现场割煤情况预设每一段割煤工艺段的支架动作程序；
配置的支架种类包括安装在煤机上的收护帮支架、伸护帮支架、移架支架、推溜支架、喷雾支架；
配置动作内容包括：根据各支架上安装的时间控制器、行程传感器、压力传感器、油缸传感器实时反馈的支架状态信息，向相应的功能支架发送动作信号，用于调整支架动作数量、支架与煤机相互之间的位置、各功能支架动作执行的先后顺序；
上述功能配置完成后，工作人员启动液压支架自动跟机程序，远程控制煤机割煤；
步骤二：执行自动跟机程序控制煤机在中间段割煤，主控制器根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组执行煤机后伸护帮动作；
由第三从控制器组执行煤机后移架动作；
由第四从控制器组执行煤机后推溜动作；
由第五从控制器组执行喷雾动作；
步骤三：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤段的第一次扫煤段割煤，主控制器根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组执行煤机后伸护帮动作；
执行动作后，根据支架传感器组反馈的支架状态信号，主控制器发送第一次扫煤段完成信号，在参数设定的支架范围内，通过从控制器组控制支架执行顺序移架动作；
步骤四：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤段的斜切进刀段割煤，主控制器根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组执行煤机后伸护帮动作；
执行动作后，根据支架传感器组反馈的支架状态信号，主控制器发送斜切进刀段完成信号，在参数设定的支架范围内，通过从控制器组控制支架执行顺序推溜动作；
步骤五：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤段的割三角煤段割煤，主控制器根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组执行煤机后伸护帮动作；
由第三从控制器组执行煤机后移架动作；
步骤六：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤段的第二次扫煤段割煤，主控制器根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组执行煤机后伸护帮动作；
执行动作后，根据支架传感器组反馈的支架状态信号，主控制器发送第二次扫煤段完成信号，在参数设定的支架范围内，通过从控制器组控制支架执行顺序移架动作；
步骤七：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤切换中间段割煤，主控制器根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第三从控制器组执行煤机后移架动作；
由第四从控制器组执行煤机后推溜动作；
执行动作后，根据支架传感器组反馈的支架状态信号，主控制器发送三角煤段完成信号，在参数设定的支架范围内，通过从控制器组控制支架执行顺序移架动作，通过从控制器组控制支架执行顺序推溜动作；
步骤八：重复上述步骤一到步骤七的操作，直到完成工作面的整个割煤过程，此时由控制柜的声光报警装置发出提示信号，提醒工作人员整个液压支架自动跟机控制程序执行完毕。
所述步骤二到步骤七通过支架执行油缸动作后，由相应的从控制器组向主控制器发送支架控制信息，主控制器对信息进行分析处理后，将根据工作面支架推移的平整度，向指定的从控制器组发送动作指令，控制相应支架动作，使工作面支架排列整齐。
所述步骤二到步骤七中控制割煤的主控制器同时通过相应的从控制器组监控每一组支架的动作，当监控到相应的支架动作没有就位时，主控制器会向相应的支架控制器发送再执行动作信号。
所述液压支架自动跟机控制程序在执行过程中遇到故障时，由相应支架的传感器组向主控制器反馈故障信号，然后由声光报警装置进行提示，控制室内的工作人员能够手动停止跟机程序继续进行。
一种液压支架自动跟机电液控制系统，包括设置在控制室内的主控制器，还包括设置在液压支架端的第一从控制器组、第二从控制器组、第三从控制器组、第四从控制器组、第五从控制器组；
所述主控制器的通信端口通过通信总线分别与第一从控制器组、第二从控制器组、第三从控制器组、第四从控制器组、第五从控制器组远程连接；
所述第一从控制器组通过驱动器分别与相应的收护帮电磁阀双向连接，用于控制各收护帮支架油缸的动作；
所述第二从控制器组通过驱动器分别与相应的伸护帮电磁阀双向连接，用于控制各伸护帮支架油缸的动作；
所述第三从控制器组通过驱动器分别与相应的移架电磁阀双向连接，用于控制各移架支架油缸的动作；
所述第四从控制器组通过驱动器分别与相应的推溜电磁阀双向连接，用于控制各推溜支架油缸的动作；
所述第五从控制器组通过驱动器分别与相应的喷雾电磁阀双向连接，用于控制各喷雾支架油缸的动作；
在各收护帮支架、伸护帮支架、移架支架、推溜支架、喷雾支架上还设置有相应的传感器组和时间控制器，所述传感器组包括行程传感器、压力传感器、油缸传感器，所述主控制器的通信端口通过通信总线分别与时间控制器、行程传感器、压力传感器、油缸传感器远程连接；
所述主控制器还通过导线连接有显示屏、键盘、声光报警装置、数据存储模块、数据通信模块。
所述第一从控制器组、或第二从控制器组、或第三从控制器组、或第四从控制器组、或第五从控制器组根据割煤机的工作面需求设置数量为100-200个。
所述数据通信模块还通过通信总线与监控服务器相连。
本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供的跟机控制系统基于综采自动化技术，员工在控制室内进行远程操作，通过多设备进行系统融合，通过优化工艺，减少工艺段，降低支架动作控制的复杂度，本发明另外改进了相应的闭环控制方法，解决实际生产中支架自动跟机动作执行不到位，导致工作面支架和刮板运输机与煤壁不平行的问题，从而提高生产率，减少维护检修工作量，以更好实现综采工作面无人自动化控制实用化。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明电液控制系统的电路结构示意图；
图2为本发明主控制器自动跟机功能流程图；
图3为本发明从控制器组自动跟机功能流程图；
图4为本发明自动跟机中间段的控制流程图；
图5为本发明自动跟机一次扫煤段的控制流程图；
图6为本发明自动跟机斜切进刀段的控制流程图；
图7为本发明自动跟机割三角煤段的控制流程图；
图8为本发明自动跟机二次扫煤段的控制流程图；
图9为本发明自动跟机三角煤切换中间段的控制流程图。
图中：1为主控制器、11为第一从控制器组、12为第二从控制器组、13为第三从控制器组、14为第四从控制器组、15为第五从控制器组、21为收护帮电磁阀、22为伸护帮电磁阀、23为移架电磁阀、24为推溜电磁阀、25为喷雾电磁阀、31为时间控制器、32为行程传感器、33为压力传感器、34为油缸传感器、41为显示屏、42为键盘、43为声光报警装置、44为数据存储模块、45为数据通信模块。
具体实施方式
如图1至图9所示，本发明提供的自动跟机方法将整个割煤过程划分为三大段，具体包括中间段、三角煤段和三角煤切换中间段，又将三角煤段划分为4个子工艺段，分别为一次扫煤段，斜切进刀段，割三角煤段，二次扫煤段，使得整刀割煤过程划分为六个工艺段；
根据现场情况可以对割煤过程的六个工艺段分别进行配置，电液控制系统中的微控制器完成配置后会存储并同步配置参数到整个电液控制系统。这些配置包括：
执行喷雾动作的支架数量，支架相对煤机的位置，支架距离煤机的位置，支架动作执行顺序；
执行收护帮动作的支架数量，支架距离煤机的位置，支架动作执行顺序；
执行伸护帮动作的支架数量，支架距离煤机的位置，支架动作执行顺序；
执行移架动作的支架数量，支架距离煤机的位置，支架动作执行顺序；
执行推溜动作的支架数量，支架距离煤机的位置，支架动作执行顺序。
工作面支架控制器控制支架动作的触发信号是由主控制器发出的，主控制器发送的信息是采煤机位置，采煤机方向，采煤机割煤工艺段；支架执行油缸动作后支架控制器要上报支架信息，主控制器要分析处理，根据工作面支架推移的平整度，向指定支架控制器发送动作指令，使工作面支架尽可能排列整齐。
本发明在投入应用前需操作微控制器，根据现场情况选择跟机模式，根据现场情况配置每个割煤工艺段支架动作。
针对煤机在中间段割煤时，电液控系统执行自动跟机时，控制支架执行动作的控制器分为五组，第一组执行煤机前收护帮动作，第二组执行煤机后伸护帮动作，第三组执行煤机后移架动作，第四组执行煤机后推溜动作，第五组执行喷雾动作。整个过程中主控制器要监控每一组支架的动作，支架动作没有到位，主控器会给相应的支架控制器下发再执行动作命令。
针对煤机在三角煤段的第一次扫煤段，电液控系统执行自动跟机时，控制支架执行动作的控制器分为2组，第一组执行煤机前收护帮动作，第二组执行煤机后伸护帮动作；当主控制器发送第一次扫煤段完成信号，在参数设定的支架范围内，电液控系统控制支架执行顺序移架动作。整个过程中主控制器要监控每一组支架的动作，支架移架动作没有到位，主控器会给相应的支架控制器下发再执行移架动作命令。
针对煤机在三角煤段的斜切进刀段，电液控系统执行自动跟机时，控制支架执行动作的控制器分为2组，第一组执行煤机前收护帮动作，第二组执行煤机后伸护帮动作；当主控制器发送斜切进刀段完成信号，在参数设定的支架范围内，电液控系统控制支架执行顺序推溜动作。整个过程中主控制器要监控每一组支架的动作，支架推溜动作没有到位，主控器会给相应的支架控制器下发再执行推溜动作命令。
针对煤机在三角煤段的割三角煤段，电液控系统执行自动跟机时，控制支架执行动作的控制器分为3组，第一组执行煤机前收护帮动作，第二组执行煤机后伸护帮动作，第三组执行煤机后移架动作。整个过程中主控制器要监控每一组支架的动作，支架移架动作没有到位，主控器会给相应的支架控制器下发再执行移架动作命令。
针对煤机在三角煤段的第二次扫煤段，电液控系统执行自动跟机时，控制支架执行动作的控制器分为2组，第一组执行煤机前收护帮动作，第二组执行煤机后伸护帮动作；当主控制器发送第二次扫煤段完成信号，在参数设定的支架范围内，电液控系统控制支架执行顺序移架动作。整个过程中主控制器要监控每一组支架的动作，支架移架动作没有到位，主控器会给相应的支架控制器下发再执行移架动作命令。
针对煤机在三角煤切换中间段，电液控系统执行自动跟机时，控制支架执行动作的控制器分为2组，第一组执行移架动作，第二组执行推溜动作。当主控制器发送三角煤段完成信号，根据参数设定的支架范围，并参考煤机位置，电液控系统控制第一组支架执行顺序移架动作，电液控系统控制第二组支架执行顺序推溜动作。整个过程中主控制器要监控每一组支架的动作，支架移架动作没有到位，主控器会给相应的支架控制器下发再执行移架动作命令，支架推溜没有到位，主控器会给相应的支架控制器下发再执行推溜动作命令。
本发明提供的电液控制系统可以实现整个工作面的自动化生产，不仅仅是采煤中间段，在三角煤段也能实现支架的自动化拉架和推溜，从而简化了工艺流程，割整刀煤只需要分为三大段，六个工艺段就能完成；在自动跟机过程中，支架执行油缸动作后由控制器上传相应的支架信息，由主控制器分析处理支架信息，形成闭环处理过程，使彼此相互独立的支架在主控制器的控制下实现集体配合支架功能，使用本发明可以在工况环境差的工作面上采用自动化与人工干预配合工作，提高生产率，降低工人劳动强度。
关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种液压支架自动跟机电液控制方法，其特征在于：包括如下控制步骤：
步骤一：工作人员在控制室安装跟机控制系统，在控制柜中安装主控制器（1），通过显示屏（41）和键盘（42）设置液压支架自动跟机控制程序，程序将液压支架自动跟机的割煤过程分为：中间段、一次扫煤段、斜切进刀段、割三角煤段、二次扫煤段、三角煤切换中间段；
然后针对各跟机割煤过程配置跟机模式，并根据现场割煤情况预设每一段割煤工艺段的支架动作程序；
配置的支架种类包括安装在煤机上的收护帮支架、伸护帮支架、移架支架、推溜支架、喷雾支架；
配置动作内容包括：根据各支架上安装的时间控制器（31）、行程传感器（32）、压力传感器（33）、油缸传感器（34）实时反馈的支架状态信息，向相应的功能支架发送动作信号，用于调整支架动作数量、支架与煤机相互之间的位置、各功能支架动作执行的先后顺序；
上述功能配置完成后，工作人员启动液压支架自动跟机程序，远程控制煤机割煤；
步骤二：执行自动跟机程序控制煤机在中间段割煤，主控制器（1）根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组（11）执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组（12）执行煤机后伸护帮动作；
由第三从控制器组（13）执行煤机后移架动作；
由第四从控制器组（14）执行煤机后推溜动作；
由第五从控制器组（15）执行喷雾动作；
步骤三：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤段的第一次扫煤段割煤，主控制器（1）根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组（11）执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组（12）执行煤机后伸护帮动作；
执行动作后，根据支架传感器组反馈的支架状态信号，主控制器（1）发送第一次扫煤段完成信号，在参数设定的支架范围内，通过从控制器组控制支架执行顺序移架动作；
步骤四：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤段的斜切进刀段割煤，主控制器（1）根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组（11）执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组（12）执行煤机后伸护帮动作；
执行动作后，根据支架传感器组反馈的支架状态信号，主控制器（1）发送斜切进刀段完成信号，在参数设定的支架范围内，通过从控制器组控制支架执行顺序推溜动作；
步骤五：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤段的割三角煤段割煤，主控制器（1）根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组（11）执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组（12）执行煤机后伸护帮动作；
由第三从控制器组（13）执行煤机后移架动作；
步骤六：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤段的第二次扫煤段割煤，主控制器（1）根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第一从控制器组（11）执行煤机前收护帮动作；
由第二从控制器组（12）执行煤机后伸护帮动作；
执行动作后，根据支架传感器组反馈的支架状态信号，主控制器（1）发送第二次扫煤段完成信号，在参数设定的支架范围内，通过从控制器组控制支架执行顺序移架动作；
步骤七：执行自动跟机程序控制煤机在三角煤切换中间段割煤，主控制器（1）根据预设程序向相应的从控制器组发送控制信号，由从控制器组通过驱动器控制相应的支架执行动作，执行动作的具体内容包括：
由第三从控制器组（13）执行煤机后移架动作；
由第四从控制器组（14）执行煤机后推溜动作；
执行动作后，根据支架传感器组反馈的支架状态信号，主控制器（1）发送三角煤段完成信号，在参数设定的支架范围内，通过从控制器组控制支架执行顺序移架动作，通过从控制器组控制支架执行顺序推溜动作；
步骤八：重复上述步骤一到步骤七的操作，直到完成工作面的整个割煤过程，此时由控制柜的声光报警装置（43）发出提示信号，提醒工作人员整个液压支架自动跟机控制程序执行完毕。
2.根据权利要求1所述的一种液压支架自动跟机电液控制方法，其特征在于：所述步骤二到步骤七通过支架执行油缸动作后，由相应的从控制器组向主控制器（1）发送支架控制信息，主控制器（1）对信息进行分析处理后，将根据工作面支架推移的平整度，向指定的从控制器组发送动作指令，控制相应支架动作，使工作面支架排列整齐。
3.根据权利要求1所述的一种液压支架自动跟机电液控制方法，其特征在于：所述步骤二到步骤七中控制割煤的主控制器（1）同时通过相应的从控制器组监控每一组支架的动作，当监控到相应的支架动作没有就位时，主控制器（1）会向相应的支架控制器发送再执行动作信号。
4.根据权利要求1所述的一种液压支架自动跟机电液控制方法，其特征在于：所述液压支架自动跟机控制程序在执行过程中遇到故障时，由相应支架的传感器组向主控制器（1）反馈故障信号，然后由声光报警装置（43）进行提示，控制室内的工作人员能够手动停止跟机程序继续进行。
5.一种液压支架自动跟机电液控制系统，包括设置在控制室内的主控制器（1），其特征在于：还包括设置在液压支架端的第一从控制器组（11）、第二从控制器组（12）、第三从控制器组（13）、第四从控制器组（14）、第五从控制器组（15）；
所述主控制器（1）的通信端口通过通信总线分别与第一从控制器组（11）、第二从控制器组（12）、第三从控制器组（13）、第四从控制器组（14）、第五从控制器组（15）远程连接；
所述第一从控制器组（11）通过驱动器分别与相应的收护帮电磁阀（21）双向连接，用于控制各收护帮支架油缸的动作；
所述第二从控制器组（12）通过驱动器分别与相应的伸护帮电磁阀（22）双向连接，用于控制各伸护帮支架油缸的动作；
所述第三从控制器组（13）通过驱动器分别与相应的移架电磁阀（23）双向连接，用于控制各移架支架油缸的动作；
所述第四从控制器组（14）通过驱动器分别与相应的推溜电磁阀（24）双向连接，用于控制各推溜支架油缸的动作；
所述第五从控制器组（15）通过驱动器分别与相应的喷雾电磁阀（25）双向连接，用于控制各喷雾支架油缸的动作；
在各收护帮支架、伸护帮支架、移架支架、推溜支架、喷雾支架上还设置有相应的传感器组和时间控制器（31），所述传感器组包括行程传感器（32）、压力传感器（33）、油缸传感器（34），所述主控制器（1）的通信端口通过通信总线分别与时间控制器（31）、行程传感器（32）、压力传感器（33）、油缸传感器（34）远程连接；
所述主控制器（1）还通过导线连接有显示屏（41）、键盘（42）、声光报警装置（43）、数据存储模块（44）、数据通信模块（45）。
6.根据权利要求5所述的一种液压支架自动跟机电液控制系统，其特征在于：所述第一从控制器组（11）、或第二从控制器组（12）、或第三从控制器组（13）、或第四从控制器组（14）、或第五从控制器组（15）根据割煤机的工作面需求设置数量为100-200个。
7.根据权利要求6所述的一种液压支架自动跟机电液控制系统，其特征在于：所述数据通信模块（45）还通过通信总线与监控服务器相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115237082A (zh) * 2022-09-22 2022-10-25 太原向明智控科技有限公司 基于可编程的方式实现综采工作面规划开采的系统及方法

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