CN113982667B - 一种电磁阀及液压支架控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种电磁阀及液压支架控制系统，涉及液压支架技术领域。其中，该电磁阀包括：控制单元、驱动单元、液压元件及第一信号检测单元；其中，所述控制单元的输出端连接所述驱动单元的输入端，用于控制所述驱动单元输出机械信号；所述驱动单元的输出端连接所述液压元件，用于通过所述机械信号驱动所述液压元件动作；所述第一信号检测单元的输出端连接所述控制单元的输入端，用于检测所述液压元件的压力信号及位移信号。本申请通过对电磁阀设置控制单元及第一信号检测单元，实现了对液压元件的故障检测和故障诊断，降低了维修难度和成本。

Description

一种电磁阀及液压支架控制系统

技术领域

本申请涉及液压支架技术领域，尤其涉及一种电磁阀及液压支架控制系统。

背景技术

液压支架控制系统用于控制井下工作面液压支架的动作，配合采煤机、刮板输送机实现自动综合采煤。目前工作面液压支架控制系统主要采用分布式支架控制系统，由主控机、支架控制器、各液压支架组成。每台液压支架配置有支架传感器和摄像仪，能够实现简单的故障检测，并通过摄像仪确认。然而，上述方式无法确定液压支架的液压元件的故障情况，导致工人维修液压支架完全依靠经验，难度大、耗时长。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本申请第一方面实施例提出了一种电磁阀，包括：控制单元、驱动单元、液压元件及第一信号检测单元；

其中，所述控制单元的输出端连接所述驱动单元的输入端，用于控制所述驱动单元输出机械信号；

所述驱动单元的输出端连接所述液压元件，用于通过所述机械信号驱动所述液压元件动作；

所述第一信号检测单元的输出端连接所述控制单元的输入端，用于检测所述液压元件的压力信号及位移信号。

可选的，所述液压元件包括液压先导阀和液压主阀，所述第一信号检测单元包括先导阀传感器组和主阀传感器组，所述先导阀传感器组用于检测所述液压先导阀的压力信号及位移信号，所述主阀传感器组用于检测所述液压主阀的压力信号及位移信号。

可选的，所述电磁阀还包括第二信号检测单元，用于检测所述驱动单元的输入信号及输出信号，所述第二信号检测单元的输出端连接所述控制单元的输入端。

可选的，所述第二信号检测单元包括电信号传感器和位移传感器，所述电信号传感器用于检测所述驱动单元的输入信号，所述位移传感器用于检测所述的驱动单元的输出信号。

可选的，所述电磁阀还包括总线信号收发器，所述总线信号收发器与所述控制单元连接。

可选的，所述电磁阀还包括警示信号灯，用于指示所述电磁阀的工作状态。

本申请第二方面实施例提出了一种液压支架控制系统，包括：支架控制器及至少一个如本申请第一方面实施例提出的电磁阀，其中，所述支架控制器与所述电磁阀通过总线连接。

可选的，还包括支架传感器，用于检测液压支架的状态，所述支架传感器与所述支架控制器通过总线连接。

可选的，还包括摄像仪，用于获取液压支架的图像，所述摄像仪与所述支架控制器通过总线连接。

可选的，还包括主控机，所述主控机与所述支架控制器通过总线连接。

本申请提供的电磁阀，首先通过第一信号检测单元检测液压元件的压力信号及位移信号，从而实时监控液压元件状态；然后控制单元接收液压元件的压力信号及位移信号并进行逻辑处理，实现了对液压元件的故障检测和故障诊断，从而为准确判断液压支架的故障位置提供了依据。

本申请提供的液压支架控制系统，将液压支架的电磁阀通过总线连接支架控制器，从而将液压元件的故障信息传递给支架控制器，请求故障处理指令，支架控制器根据不同的故障情况做出应急处理，由此实现了液压支架的故障控制，降低了生产现场的安全风险。

本申请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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/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为根据本申请一实施例所提供的电磁阀的结构示意图；

图2为根据本申请另一实施例所提供的电磁阀的结构示意图；

图3为根据本申请另一实施例所提供的电磁阀的结构示意图；

图4为根据本申请一实施例所提供的液压支架控制系统的结构示意图；

图5为根据本申请另一实施例所提供的液压支架控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本公开实施例的电磁阀及液压支架控制系统。

图1示出了本申请实施例的一种电磁阀的结构示意图。如图1所示，该电磁阀100可以包括：控制单元110、驱动单元120、液压元件130及第一信号检测单元140。

其中，控制单元的输出端连接驱动单元的输入端，用于控制驱动单元输出机械信号。驱动单元的输出端连接液压元件，用于通过机械信号驱动液压元件动作。第一信号检测单元的输出端连接控制单元的输入端，用于检测液压元件的压力信号及位移信号。

具体的，控制单元110可以向上层控制器发送信号并接收指令，进而控制驱动单元120动作。控制单元110还可以接收第一信号检测单元140的检测信号，进而实现对液压元件130的故障检测和故障诊断。

可选的，控制单元110可以包括单片机、驱动电路及信号输入电路。其中，驱动电路的输出信号可以是直流信号、交流信号、PWM信号等，以实现控制驱动单元120动作。信号输入电路的输入信号根据传感器的形式，可以分为电压型和电流型，也可以分为直流型和交流型，以实现对第一信号检测单元140的供电和信号接收。

需要说明的是，上述示例只是举例说明，不能作为对本申请实施例中控制单元110的限定。

其中，驱动单元120用于将电信号转换为力或位移等机械信号。根据机械信号输出方式，可以为开关电磁铁、比例电磁铁等电信号—直线位移的机电转换器，也可以为力矩马达、步进电机、伺服电机等电信号—角位移的机电转换器。通过驱动单元120可以将控制单元110输出的电信号转换为机械信号，进而控制液压元件130动作。

具体的，液压元件130用于将机械信号转换为液压信号，可以为开关控制型液压元件、比例控制型液压元件等形式。

需要说明的是，液压元件130作为执行元件，可能需要经过多级动作传递，才能实现最终的支架动作。因此，液压元件可以包括多级元件。

在一些实施例中，如图2所示，液压元件130可以包括液压先导阀131和液压主阀132。液压主阀132可以将液压先导阀131的液压信号功率放大，输出高压大流量的介质通往液压缸。与开关控制型液压先导阀或比例控制型液压先导阀相对应，液压主阀132可以对应为开关控制型液压主阀或比例控制型液压主阀等形式。

本申请实施例中，第一信号检测单元140用于检测液压元件130的压力信号及位移信号。因此，根据检测的功能，第一信号检测单元140可以包括位移传感器和压力传感器。

需要说明的是，第一信号检测单元140包含的传感器的类型和数量，可以根据液压元件130包含的元件数量确定。

在一些实施例中，如图2所示，当液压元件130包括液压先导阀131和液压主阀132时，第一信号检测单元140可以包括先导阀传感器组141和主阀传感器组142，先导阀传感器组141和主阀传感器组142均包括位移传感器和压力传感器。先导阀传感器组141用于检测液压先导阀131的压力信号及位移信号，主阀传感器142组用于检测液压主阀132的压力信号及位移信号。

本申请实施例中，控制单元110通过接收上层控制器的指令，控制驱动单元120动作，进而驱动液压元件130动作，输出高压介质通往液压缸，最终实现液压支架动作。

在此过程中，第一信号检测单元140实时检测液压元件130的位移信号及压力信号，并将检测信号传输给控制单元110。控制单元110根据检测信号，通过逻辑判断，确定液压支架状态。如果判断液压支架发生故障，则确定发生故障的液压元件位置。由此，实现了液压元件的故障检测和故障诊断，降低了维修难度和成本。

图3示出了本申请另一实施例的一种电磁阀的结构示意图。在如图1所示实施例的基础上，该电磁阀还包括第二信号检测单元150、总线信号收发器160及警示信号灯170。

其中，第二信号检测单元150用于检测驱动单元120的输入信号及输出信号，第二信号检测单元150的输出端连接控制单元110的输入端。

需要说明的是，由于驱动单元120用于将输入的电信号转换为力或位移等机械信号输出。因此，第二信号检测单元150可以包括电信号传感器及位移传感器。其中，电信号传感器可以检测驱动单元120的输入信号，位移传感器可以检测驱动单元120的输出信号，电信号传感器的输出端及位移传感器的输出端分别连接控制单元110的输入端。

可以理解的是，通过检测驱动单元120的输入信号及输出信号，可以构成闭环控制子系统，从而确定驱动单元120的故障状态，进一步提高液压支架的故障检测精度。

本申请实施例中，总线信号收发器160与控制单元110连接，可以实现每台液压支架的各个电磁阀之间通过总线连接，各个电磁阀与上层控制器通过总线进行通信，从而简化布线，方便元件扩展，为开发智能化液压支架控制系统提供了元件基础。

本申请实施例中，警示信号灯170用于指示电磁阀的工作状态。电磁阀接收和执行上层控制器的故障处理指令，当需要停机维修时，可以打开电磁阀上的警示信号灯170，便于维修人员查找故障阀。

图4示出了本申请实施例的一种液压支架控制系统的结构示意图。如图4所示，该液压支架控制系统300可以包括：支架控制器310及至少一个电磁阀320，其中，支架控制器310与电磁阀320通过总线连接。

可以理解的是，每台液压支架可以配置一台支架控制器310、多个电磁阀及多个液压缸，支架控制器310通过多个电磁阀控制多个液压缸相互配合动作，从而实现支架控制。

需要说明的是，本申请实施例中的电磁阀320与上述实施例中的电磁阀100可以具有相同的结构和功能，在此不再赘述。

本申请实施例中，支架控制器310通过总线与各个电磁阀320进行通信。具体的，支架控制器310可以接收上层控制器的指令，对各个电磁阀320进行控制；并且，支架控制器310可以接收电磁阀320传递的故障信息，发送给上层控制器及相邻支架，等待故障处理指令。同时，支架控制器310可以根据不同故障情况作出应急处理，比如停止作业等待故障检修，或者继续作业等。

本申请实施例的液压支架控制系统，基于电磁阀的故障检测分析功能，实现了液压元件级的故障检测和故障综合处理，降低了维修难度和成本。

图5示出了本申请另一实施例的一种液压支架控制系统的结构示意图。在如图4所示实施例的基础上，还包括支架传感器330、摄像仪340及主控机350。

其中，支架传感器330，用于检测液压支架的状态，支架传感器330与支架控制器310通过总线连接。摄像仪340，用于获取液压支架的图像，摄像仪340与支架控制器310通过总线连接。主控机350，用于对液压支架进行整体控制，主控机350与支架控制器310通过总线连接。

需要说明的是，支架控制器310、电磁阀320、支架传感器330、摄像仪340及主控机350均通过总线进行通信，不仅简化了控制系统的布线，而且便于进行元件扩展，为实现智能化控制提供了基础。其中，总线类型可以为CAN总线、PROFIBUS总线等任意类型的现场总线，本申请对此不做限定。

具体的，该液压支架控制系统可以分为三级，第一级为控制主系统，由主控机350及多个支架控制器310组成；第二级为支架控制系统，由支架控制器310、支架传感器330、摄像仪340及多个电磁阀320组成；第三级为电磁阀控制系统，由电磁阀320自身组成。

其中，第三级电磁阀控制系统，可以接收支架控制器310的控制指令，控制相应的液压元件动作，进而实现支架液压缸动作。同时，控制单元可以接收各液压元件的传感器信号，实时监控液压元件状态，通过对反馈信息的逻辑处理，判断故障位置，并将故障信息传递给支架控制器310，请求故障处理指令。

第二级支架控制系统，用于本台液压支架的动作控制、状态监控和故障控制。支架控制器310可以接收主控机350的指令，实现对电磁阀320的控制。同时，支架控制器310可以接收电磁阀320、支架传感器330、摄像仪340传递的状态信息，判断液压支架的故障情况，并发送给主控机350和相邻液压支架。支架控制器310可以根据不同故障情况做出应急处理，如停止作业等待故障检修，或是继续作业等。

第一级主控制系统，用于控制井下工作面各液压支架的动作，实现液压支架之间的协调工作和故障报警处理功能。各支架控制器310之间通过总线进行连接，总线接入主控机350。主控机350接收上位机的指令或执行程序，并将控制指令传递给相应的支架控制器310。支架控制器310接收控制指令，实现对本台液压支架的动作控制，并将本台液压支架的状态信息传递给主控机350。当液压支架发生故障时，支架控制器310实现对液压支架的应急控制，并将故障信息传递给主控机350，等待主控机350的处理指令。主控机350根据不同的故障信息，做出相应的处理指令，传递给故障支架的支架控制器310，并将故障信息传递给上位机，实现故障报警，方便进行维修。

本申请实施例的液压支架控制系统，由主控机350及多个支架控制器310组成控制主系统，由支架控制器310、支架传感器330、摄像仪340及多个电磁阀320组成支架控制系统，由电磁阀320组成电磁阀控制系统，实现了多级分布式控制，有效提高了对液压支架的控制精度和故障检测精度。

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申请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。

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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

Claims (9)

1.一种电磁阀，其特征在于，包括：控制单元、驱动单元、液压元件及第一信号检测单元和第二信号检测单元；

其中，所述控制单元的输出端连接所述驱动单元的输入端，用于控制所述驱动单元输出机械信号；

所述驱动单元的输出端连接所述液压元件，用于通过所述机械信号驱动所述液压元件动作；

所述第一信号检测单元的输出端连接所述控制单元的输入端，用于检测所述液压元件的压力信号及位移信号，实时监控所述液压元件状态；

所述控制单元用于接收所述液压元件的压力信号及位移信号，并进行逻辑处理，实现了对所述液压元件的故障检测和故障诊断；

所述液压元件包括液压先导阀和液压主阀；

所述第二信号检测单元的输出端连接所述控制单元的输入端，用于检测所述驱动单元的输入信号及输出信号；

所述第二信号检测单元包括位移传感器，所述位移传感器用于检测所述的驱动单元的输出信号。

2.如权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述第一信号检测单元包括先导阀传感器组和主阀传感器组，所述先导阀传感器组用于检测所述液压先导阀的压力信号及位移信号，所述主阀传感器组用于检测所述液压主阀的压力信号及位移信号。

3.如权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述第二信号检测单元包括电信号传感器，所述电信号传感器用于检测所述驱动单元的输入信号。

4.如权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，还包括总线信号收发器，所述总线信号收发器与所述控制单元连接。

5.如权利要求1-4任一所述的电磁阀，其特征在于，还包括警示信号灯，用于指示所述电磁阀的工作状态。

6.一种液压支架控制系统，其特征在于，包括支架控制器及至少一个如权利要求1-5任一所述的电磁阀，其中，所述支架控制器与所述电磁阀通过总线连接。

7.如权利要求6所述的液压支架控制系统，其特征在于，还包括支架传感器，用于检测液压支架的状态，所述支架传感器与所述支架控制器通过总线连接。

8.如权利要求7所述的液压支架控制系统，其特征在于，还包括摄像仪，用于获取液压支架的图像，所述摄像仪与所述支架控制器通过总线连接。

9.如权利要求6-8任一所述的液压支架控制系统，其特征在于，还包括主控机，所述主控机与所述支架控制器通过总线连接。