自动化工作面液压支架控制器设计.pdf

第 4 O卷 第 9期 2 0 1 4年 9月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n Vo 1 ． 4 0 NO ． 9 Se p ． 2 0 1 4 ’“ ’ 。 ’ i科研成果 ◆l l ⋯◆’ 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 4 0 9 0 0 0 1 0 5 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 4 ． 0 9 ． 0 0 1 蒋春悦 ， 田慕琴 ， 宋建成 ， 等． 自动化工作面液压支架控制器设计E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 4 ， 4 0 9 1 5 ． 自动化工作面液压文架控制器设计 蒋春 悦 ， 田慕 琴 ， 宋建 成 ， 许春 雨 ， 杨世 华 ， 柴 文 ， 杨 栋 ， 董 光拽。 1 ． 太原 理工 大学 煤 矿 电气 设 备与智 能 控制 山西 省重 点实 验室 ，山西 太原0 3 0 0 2 4 ； 2 ． 山西晋 城无 烟煤 矿业 集 团有 限公 司 ，山西 晋城0 4 8 0 0 0 摘要 针对 目前大多数煤矿仍采用手动方式操控液压支架控制器而导致作业效率低、 操作安全性差等问 题 ， 介 绍 了一种 自动 化 工作 面液压 支 架控 制 器 的硬 件 设计 方案 ， 重 点 阐述 了该控 制 器集控 功 能及 自诊 断 功能 的 实现 方案 。该 控制 器采 用双 控制 核 心结 构及双 R 4 8 5总线通信 模 式 ， 可对 液压 支 架顶 板压 力、 推 溜位 移 、 采 煤机 位 置等信 息进 行 实 时监 测 、 处理 及上 传 ； 可根据 端 头控 制 器发 来 的 工 艺指令 自动 跟踪 采 煤机 ， 完成 自 动拉架、 自动推溜等 自动化采煤作业流程； 采用 I C总线通信方式 实现 了自诊断功能， 可实时监测并修 正液 压 支架的故 障动作信 号 。地 面 工业性试 验及 故 障模 拟 实验 验证 了该 控制 器设 计 方案的 正确性 。 关 键词 综采 工作 面 ；自动化 工 作 面 ；液压 支架 ；电液控 制 ；自动拉 架 ；自动推 溜 ；自诊 断 中图分 类号 T D3 5 5 ． 4 文献 标志 码 A 网络 出版时 间 2 0 1 4 0 9 0 2 1 5 3 7 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d o i ／ 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 4 ． 0 9 ． 0 0 1 ． h t ml De s i g n o f hy d r a ul i c s u p p or t c o n t r o l l e r f o r a ut o ma t i c wo r k i ng f a c e J I ANG Ch u n y u e ，TI AN M u q i n ， S ONG J i a n c h e n g ，XU Ch u n y u ， YANG S h i h u a ， CHAI W e n ， YANG Don g ，DONG Gu a ng z hu a i 1 ． S h a n x i Ke y La b o r a t o r y o f Mi n i n g El e c t r i c a l Eq u i p me n t a n d I n t e l l i g e n t Co n t r o l ，Ta i y u a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ，Ta i y u a n 0 3 0 0 2 4 ，Ch i n a ；2 ． S h a n x i J i n c h e n g An t h r a c i t e M i n i n g Gr o u p， J i n c h e n g 0 4 8 0 0 0 ，Ch i n a Ab s t r a c t Fo r pr o bl e m t h a t h yd r a ul i c s u pp or t c o nt r o l l e r wa s o pe r a t e d ma nua l l y i n mos t c o a l m i ne s a t pr e s e nt ，whi c h l e d t o l ow wo r ki n g e f f i c i e n c y a n d p oo r o pe r a t i o n s a f e t y， a h a r dwa r e d e s i gn s c he me o f hyd r a ul i c s u pp or t c on t r ol l e r f o r a ut oma t i c wor k i ng f a c e wa s i nt r o du c e d， a nd r e a l i z a t i o n s c h e me s o f c e n t r a l i z e d c on t r o1 f u nc t i o n a nd s e l f d i a g no s i s f un c t i on of t he c on t r ol l e r we r e e xp ou nd e d．The c on t r o l l e r． whi c h a d o pt s d ua 1 c on t r ol l i n g c o r e s a nd c o m mun i c a t i o n mo de o f du a l RS4 85 bu s e s，c a n m o ni t or ，p r oc e s s a nd up l o a d i nf or ma t i on r e a l t i m e l y i nc l u di n g r o of p r e s s ur e o f hy dr au l i c s u pp o r t ，p us hi n g di s p l a c e m e nt a n d p os i t i on o f s h e a r e r ，a nd r e a l i z e a u t o m a t i c s h e a r e r t r a c ki n g，s u pp or t pu l l i ng a nd s up po r t pu s h i ng a c c o r di n g t o t e c h n i c a l c o mma n d f r o m t e r mi n a l c o n t r o l l e r ．Th e c o n t r o l l e r a l s o r e a l i z e s s e l f - d i a g n o s i s f u n c t i o n b y u s e of c o mm un i c a t i o n mod e o f I 。 C b us ， wh i c h c a n r e a l t i me l y mo ni t or a nd c o r r e c t f a ul t a c t i o n s i g na l s o f hyd r a ul i c s up po r t ． The r e s ul t s o f i n dus t r i a l t e s t on t he g r o und a nd f a ul t s i mul a t i on e xp e r i me n t v e r i f y c o r r e c t n e s s o f d e s i g n s c h e me o f t h e c o n t r o l l e r ． Ke y wo r ds f u l l y m e c h a ni z e d wo r ki n g f a c e； a u t o ma t i c wo r ki n g f a c e； hy dr a u l i c s u pp or t ； e l e c t r o h y d r a u l i c c o n t r o l ；a u t o ma t i c s u p p o r t p u l l i n g；a u t o ma t i c s u p p o r t p u s h i n g；s e l f d i a g n o s i s 收稿 日期 2 0 1 3 - 1 2 2 5 ； 修回 日期 2 0 1 4 0 7 1 1 ； 责任编辑 李 明。 基金项 目 国际科技合作计划资助项 目 0 S 2 0 1 3 Z R 0 4 9 3 ； 山西省重大科技专项资助项 目 2 0 1 1 1 1 0 1 0 2 4 。 作者简介 蒋 春 1 9 8 7 一 ， 男 ， 河北承德人 ， 硕士研究生 ， 研究方向为智能电器 ， E - ma i l i i a n g c h u n y u e 1 1 1 6 3 ． c o m。 2 工矿 自动化 2 0 1 4年 第 4 0卷 0 引言 目前 中国 国有 大型煤 矿综 采工作 面 支护装 置一 般 由上百台液压支架组成， 基本 上都使用电液控制 系统控制 ， 但仍需要操作人员对邻 近液压支架进行 手动操控 ， 耗费大量人力 ， 且作业效率较低 ， 操作人 员 的人 身安 全也无 法得 到完 全保 障I 1 ] 。 中国煤炭 工业 发展 “ 十 二五 ” 规 划 明确 指 出 ， 要 大力提高煤矿装备现代化 、 系统智能化、 生产 自动化 水平 。而液压支架控制器是实现 自动化工作面的关 键装备 ， 其 自动化水平和运行性能是实现 自动化采 煤作 业 的关键 因素 。 因此 ， 在 自动化 采 煤作 业 中对 液压 支架 控制 器动 作执行 情况 进行实 时监 测显 得尤 为重要。目前大量应用的进口液压支架控制器均不 具备 该功 能 。 笔者根据 自动化工作面作业要求[ 2 ] ， 开发 了一 套可 实现 自动追 机拉 架采 煤作业 流程 的液 压支 架控 制器 ， 通过集成在控制器内部的 3路信号采集电路、 4 路通信总线和 1 0路电磁阀驱动电路 ， 实现信号采 集 、 数据上传和支架控制等功能。该控制器可根据 端头控制器发来 的工艺指令 自动跟踪采煤机 ， 完成 自动拉架 、 自动推溜等 自动化采煤作业流程 。此外 ， 该控制器集成 了基于 I c通信 方式 的 自诊断 电路 ， 可实现 对液 压 支架 动作 的实 时检 测 和闭 环控 制 功 能 。 1 液压 支架 电液控 制 系统结构 控制器是液压支架电液控制系统的一部分 。在 手动模式下 ， 操作人员通过某一台控制器间接操控 左右相邻的控制器 ， 因此将该控制器命名为问架控 制 器 。 自动 化工 作面 液压支 架 电液控 制系 统 由集 控计 算机、 端 头控 制器、 间架控制器构成 ， 如图 1所示。 间 架控制 器是 系统 主 体 环 节 ， 直 接 与液 压 支 架 电磁 阀连接 ， 可控制液压支架执行各种动作 ， 采集并处理 液压支架的立柱压力等信号 ， 实现人机交互等功能 。 问架控制器 内部采用双核、 4通信 总线结构 。间架 控制器之间的操作方式为就地控制模式 ， 该控制模 式 采用 接 口 C P U C e n t r a l P r o c e s s i n g Un i t ， 中 央处 理 单元 的 RS 4 8 5总线 传 输 数 据 ， 间架 控 制 器 可 根 据 需要 在 主机模式 和从 机模 式之 间切换 。间架控 制 器 作 为 从 机 时， 以并 联 方 式接 人 端 头 控 制 器 的 RS 4 8 5总 线 。 端 头 控 制 器 和 间 架 控 制 器 通 过 双 RS 4 8 5总线连接 ， 分别完成参数上传和集控命令下 达任务 。端头控制器和集控计算机之间以 Mo d b u s 协 议方 式连接 ， 在 集控 计 算 机 平 台可 实 时 监测 系统 的运行 状态 。 图 1 液压支架 电液控制系统结构 2间架控 制器硬 件设计 2 ． 1硬 件 结 构 间架控制器硬件结构如图 2所示 。间架控制器 内部为 双控制 核心 结构 ， C P U 选用 C 8 O 5 1系列单 片 机 。接 口C P U实现键盘输入 、 数据显示、 邻架通 信等功能。主控 C P U 实现动作输 出、 传感器信号 采 集 、 与 端头 控制器 通 信 、 I 。 C动作 检 测 以及 数 据存 储 等功 能 。2片 C P U 通 过 S P I 总线连 接 。 l 藿 I I墨 萎 II藿 萎 I I电路 l I电路 ll蓄 l 1 2 C 搬删 检测电 路卜 _ 叫 ⋯ 显示电路 卜_ _ 1 RS 4 8 5 通信 电路 1 R S 4 8 5通信 电路 2 RS 4 8 5通信电路 1 R S 4 8 5通信电路 2 图 2间 架 控 制 器 硬 件 结 构 2 ． 2 R 4 8 5通 信 电路 间架控 制 器 的 核 心 部 分 为 RS 4 8 5通 信 电路 。 间架控制器之间通过该电路通信。为适应井下湿度 大 、 灰 尘 多 、 干扰 强 的 恶劣 环 境 ， 设计 了具 有 强抗 干 扰能力的 R S 4 8 5 通信电路， 如图 3 所示。 R S 4 8 5通信 电路由光耦隔离电路、 MAX 4 8 5收 发芯 片 、 失效 保护 电路 以及 防高压 侵入 电路组 成 。 光耦 隔离 电路 由光 电耦 合器 、 限流 电阻 、 上拉 电 阻等 组成 。图 3中 ， U ， U ， U 为 P C系 列快 速 低 功耗光电耦合器 ， 其单 字节发送时 间为 3 s ， 可在 ～ 4 0 ～1 2 5℃环境 下稳定 运行 ， 电压 识别 范 围宽 ， 满 足井下使用需求。该电路除传输数据外 ， 还可起到 2 0 1 4年第 9期 蒋春 悦等 自动 化 工作 面液压 支架 控制 器设 计 3 隔离保护作用 。 D D VCC 煅 九V I VD D 4 - V C C i T R 4 o L R 4 l T ． 1C 3 2 L L - _ J⋯ VDD 1 5 T ,c 3 T u l V C c ； 控 制 引 脚 ； ；～⋯～ 防 高 压 侵 入 电 路 A端 B端 光耦隔离电路 失效保护 电路 图 3 R S 4 8 5通信电路 失 效保 护 电路 是在 MAX 4 8 5输 出端 A， B之 间 跨 接 匹配 电阻 R 3 。 ， 并 分 别 在 A， B端 增 加 上拉 电 阻 R 3 。 和下拉 电阻 R ， 从而 有效 抑制错 误 数据 的接 收 一 引。 防高 压侵 入 电路是 在 MAX 4 8 5输 出端 A， B之 间跨 接 T VS Tr a n s i e n t Vo l t a g e S u p p r e s s o r ， 瞬 态 抑制 二极 管 ， 然后 在 输 出端 口之 间 接 玻璃 防雷 管 ， 从 而消 除线性 浪 涌干 扰 。 2 ． 3信 号采 集 电路 为 检测 液 压 支架 的动 作 状 态 ， 间 架控 制 器 集 成 了 3路 高精度 模拟 量 信 号 采 集 电路 ， 包 括 2路 压 力 信号采集 电路和 1路位移信号采集 电路 ， 可实时检 测 四立 柱液 压支 架 的 前 立柱 压 力 、 后立 柱 压 力 和 推 溜 位移 。间架控 制器 根据 采集 到 的模拟 量数 据 和端 头控制器命令执行 自动追机拉架动作。模拟量信号 采 集 电路结 构如 图 4所示 。 图 4模 拟 量 信 号 采 集 电路 结 构 图 4中 ， 信 号 调理 电路 首 先 对 输 入 的模 拟量 信 号进行放大、 滤波等处 理 ， 提高信号 的抗干扰能力 。 信 号调 理 电路 中集 成 了运 算 放 大器 ， 起 电 压信 号 跟 随作 用 ， 可 有效 提 高 输 入 阻抗 ， 降低 输 出 阻抗 ， 使 输 出电压更加稳定 ， 提高间架控制器 的带载能力 。信 号保护电路是在信号线接入上拉箝位二极管和下拉 接地箝位二极管 ， 将信号电压限制在 0 ～3 ． 3 V， 满 足 C P U对输入信号的要求 o --5 V D C 。 2 ． 4红外信 号接 收 电路 红外信号接收电路通过 P T系列解码芯片读取 有效红外信号， 比依据红外线辐照度原理识别位置 信号的传感器更加准确 ， 实 时性更好。红外信号接 收电路如 图 5所示 。该 电路采用 C MOS工艺制造 的低功 耗 、 低 价 位 、 通用 型 P T2 2 7 2编 解 码 芯 片 ， 最 多可提供 5 3 4 4 1 b i t 地址码 。V ， V ， V。 分别为 红 外信号接收电路的电源端 、 信号端和接地端 。红外 信号 经 1 8 3 8红 外 接 收 头 转 换 为 3 ． 3 V 电 压 信 号 V 输 出 ， 通 过 D 进 入 P T 2 2 7 2 。P T2 2 7 2通 过解 码确认该信号为有效 位置信号时 ， 通过 D O口将信 号 发送 到 主控 C P U， 完成 采煤机 位置识 别 。 图 5 红外信号接 收电路 3 间架 控 制器集 控功 能设计 号 根据古书院矿 1 5 2 3 0 4号综采工作面采煤工艺 流 程设计 自动化工 作 面液压 支架 集控 策略 。该工 作 面 全 长 1 8 3 I n， 设 计 采 高 为 2 ． 4 1 T I ， 采 用 1 2 2 台 Z Z 8 8 0 0 1 4 ／ 2 6 D 型 四立 柱 液压支 架 。支架共 有5组 动作 ， 分别为升前柱／ 升后柱、 降前柱／ 降后柱、 推溜／ 拉 架 、 提底 ／ 喷雾 、 伸侧 护／ 收侧 护 。 自动采 煤工 艺流 程 如 图 6 所 示 。 液压 支架 采 煤 机 号 间架控制器 发射装置 l 9 I I 8 I 1 7丌 1 d1 5l 1 4l 1 3 l 1 2 I 1 1 I 1 0 19 T l 8 I 7 R S 4 8 5 通信0 R S 4 8 5 通信 RS 4 8 5总 线 图 6 自动采煤工艺流程 基 于间架 控制 器 的液压支 架集 控作 业流程 根 据 采煤机运行位置实施。采煤机中心位置安装红外信 号发射装置 ， 实时向间架控制器发射红外位置信号。 间架控制器 接收到该信号后将 其存入主控 C P U。 端头控制器和问架控制器之间以主从查询通信方式 传 递数 据 ， 当端头 控制 器 向间架控 制器 索取数 据 时 ， 间架控制器将采煤机位置信号、 液压支架压力信号 和推溜位移信号上传至端头控制器 ， 端头控制器按 照既定采煤工艺 ， 结合采煤机位置 向间架控制器下 达控制命令 。间架控制器和端头控制器之间的数据 交换周期为 1 S ， 满足采煤作业实时性要求 。 问架控制器接收到端头控制器命令后开始执行 4 工矿 自动化 2 0 1 4年 第 4 O卷 自动追机拉架作业。首先降前后柱 ， 根据压力传感 器信号判断液压支架是否脱离顶 板， 当压力信号小 于 5 MP a时 ， 认 为液 压 支 架 已脱 离 顶 板 ； 随 后 开始 提底并拉架 ， 将液压支架拉向刮板输送机， 通过安装 在推移油缸 中的位移传感器判断是否拉架到位； 最 后执行升柱动作 ， 根据古书院矿 1 5 2 3 0 4号工作 面煤 质情况 ， 设定压力信号为 2 4 MP a时达到顶板支护 压力 ， 此时停止升前后柱， 完成追机拉架作业 。该 自 动追机拉架作业过程需要压力传 感器 、 位移传感器 以及定时器配合完成 ， 流程如图 7所示 。 图 7 自动追 机拉 架 流 程 从 图 7可看 出 ， 间 架 控制 器 的动 作 控制 不 能 将 传感器信号作为唯一判断依据。一旦传感器 出现故 障， 则无法上传正确模拟量数据 ， 可能出现动作实际 已经到位但不能停止的情况。为避免该类事故的发 生 ， 使用模拟量和时间参数双阈值判断模式 ， 2个参 数中的任意一个达到阈值则立即终止动作 。考虑到 乳化液泵站压力标准不统一， 导致支架动作速度不 同， 设计了间架控制器的时间参数修改功能 ， 以适应 不 同环境 的需 要 。 4间架控 制器 自诊断 功能设 计 目前市场上主流的间架控制器均不具备 自诊断 功能 ， 无法完成动作监测及闭环控制功能。本文介 绍 的间架控 制 器基 于 I 。 C通信 方 式 ， 具 有 实 时 监 控 功能 ， 可有效降低动作故障的发生率。 I 。 c总线 由串行 数据线 S DA 和 串行 时钟线 S C L 2条 总 线 组 成 ， 具 有 接 口线 少 、 控 制 方 式 简 单、 器件封装形式小等优点。每个连接到 I C总线 的器件都可以通过唯一的地址编码被识别 ， 其 串行 8 b i t双 向 数 据 传 输 速 率 在 标 准 模 式 下 可 达 1 0 0 k b i t ／ s E 。 一 。 间架 控 制 器 的 自诊 断 功 能 采 用 TC A6 4 1 6型 I ／ O口扩 展 芯 片设 计 。该 芯 片 基 于 I C总 线 ， 功 耗 低 ， 电压范围为 1 ． 6 ～5 ． 5 V， 有中断和扫描 2种通 信模 式 。T C A6 4 1 6可外 扩 1 6个 I ／ O 口， 通 过 2根 通信 线监 测多 达 1 6个动作 状态 ， 极 大地 节 约 了 I ／ O 口资源 。 间架 控制 器 自诊断 电路如 图 8 所 示 。该 电路 由 2片 T CA 6 4 1 6 U ， U 及 外 围设 备 构 成 。U 为 动 作检测芯片 ， 通过线路 1采集 电磁 阀动作信 号， 将 1 O种动作信号以并行信号形式传输到 P 0 ． O P 1 ． 1 的 1 0个 扩展 I ／ O 口 ， 再 将信 号转换 为 1 6进制数 据 ， 以中断方式向主控 C P U 发送 串行数据。该数据要 表示 1 O个 输 出量 的 信 息 ， 需 要 2个 8 B y t e数 据 。 当主控 C P U接收到动作检测信号后 ， 将其与接 口 C P U 发 送 的 控 制 代 码 进 行 对 比 ， 检 测 动 作 执 行 效 果 。一旦出现主控 C P U 的动作检测信号和接 口电 路输出的控制信号不相符情况 ， 主控 C P U立 刻通 过 u。 动作修正芯片 将正确 的动作命令发送到电 磁 阀接 口 ， 及时 纠正 动作 ， 保 证液 压支 架 电液 控制 系 统可靠运行。间架控制器 自诊断流程如图 9所示 。 I 2 C 总 线 重 I而 圭 l 旦 l S DA S C L I NT RS T ADDR U2 耋 动作 1 动作 2 动作 3 动作 4 动作 5 动作 6 动作 7 动作 8 动作 9 动作 1 0 电磁阀 图 8 间架控制器 自诊断电路 为 了 检 验 间 架 控 制 器 自诊 断 电 路 的 性 能 ， 在 I D E I n t e g r a t e d D e v e l o p me n t E n v i r o n me n t ， 集成开 发环境 软件平 台采用 C语 言编程进行模拟实验 ， 观察间架控制器 自诊断电路在有错误信号输出的情 控一 主一 ； 半 2 0 1 4年第 9期 蒋春悦等 自动化工作面液压 支架控制器设计 5 况下 ， 能否及时检测并修正错误动作 。实验数 据如 图 1 0所示 。 修 正信号 广 ] r 竺 苎 竺 h 号 图 9 间架控制器 自诊 断流程 飘s i g n a l ⋯s i g n a l [ O 】 ⋯s i g n a l [ 1 】 ⋯s i g n a l [ 2 ] ‘。 s i g n a l [ 3 】 ≯⋯s i g n a l [4 】 一s i g n a l [ 5 】 ⋯s i g n a l [ 6 l s i g n a l [ 7 】 s i g n a l [ 8 ] ⋯s i g n a l [ 9 】 啦 ◆ 圜⋯a c t io n O x 0 2 ” a c t i o n [ O 】 O x O 0 ⋯ a c t i o n [ 1 】 O x O 0 ⋯ a c t i o n [ 2 ] O x c e ⋯ a c t i o n [ 3 ] O x c c ⋯ a c t i o n [ 4 ] 0 x 0 0 ⋯ a c t i o n [ 5 】 O x O 0 a c t i o n [ 6 】 O x O 0 ⋯ a c t i o n [ 7 ] 0 x 0 0 ， a c t i o n [ 8 】 O x O 0 ⋯ a c t i o n[9 】 O x O 0 a 接 口控制代码 b 原始动作 代码 N 蕊_l ll0 0■≮ l|峨 固⋯ _e s t O x a a t e s t [ O ] O x O 0 ⋯” t e s t 【 1 ] 0 x 0 0 t e s t [ 2 】 0 x c c ⋯” t e s t [ 3 】 O x c c 、 te s t [ 4 ] O x O 0 ⋯”te s t [ 5 】 O x O 0 一t e s t [ 6 】 O x O 0 ⋯ t e s t [ 7 ] O x O 0 ⋯te s t [ 8 ] O x O 0 ‘ ‘ ‘’ te s t [ 9 ] 0 x 0 0 强⋯a c t i o n “a c t i o n [ O 】 a c t i o n [ 1 】 ⋯a c t i o n [ 2 】 a c t i o n [ 3 ] a c t i o n [4 ] ”a c t i o n [ 5 】 a c t i o n [ 6 ] a c t i o n [ 7 】 “ a c t i o n [ 8 】 ”a c t i o n [ 9 】 c I C动 作 检 测 代 码 d 动 作 修 正 代 码 图 1 O 间架控制 器 自诊断电路模拟实验数据 实验采用 x d a t a u c h a r 型数组变量作为 1 O个动 作代码存储空间， 其 中 s i g n a l [ 0 ] --s i g n a l [ 9 ] 为接 口 C P U原始命令 代码 ， a c t i o n [ 0 J --a c t i o n [ 9 ] 为主控 C P U动作执行命令代码 ， t e s t r 0 ] --t e s t E 9 ] 为 I C动 作 检 测代 码 。 实验过程 在键 盘操作升前后 柱动作 时， 接 口 C P U 向主控 C P U发送动作命令 ， 如图 1 0 a 所示 。 代码 0 x c c 为有效动作代码 ， s i g n a l [ 0 ] ， s i g n a l [ 1 ] 分 别为 升前 柱 、 升后 柱 的动 作 代 码 存储 空 间 。在 主控 C P U 中人为修改代码 ， 使 代码如图 1 0 b 所示 ， 并 将修改后 的代码 输出到 I ／ O 口， 驱 动 电磁 阀动作 。 此时 自诊断电路通过 扫描 电磁 阀接 口电压状态 ， 得 到如 图 1 0 c 所 示 的 I 。 C动作 检 测代 码 。主控 C P U 将 t e s t [ 0 ] --t e s t [ 9 ] 与 s i g n a l [ O ] --s i g n a l [ 9 ] 对 比， 发现命令不一致 ， 判断为故障， 通过动作修正芯片发 送纠正命令 ， 输 出正确动作代码， 如图 1 0 d 所示， 从 而实 现 了液压支 架 动作 的闭环 控制 。 实 验 结果 表 明 ， 间架 控制 器 自诊 断 电路可 有 效 监测液压支架动作， 并能及时修正故障信号， 提高了 间架控 制器 的准确性 。 S 结语 1 根据综采工作面 自动化 采煤作业 的要求 ， 设计并实现 了液压支架 间架 控制器的 自动控制 功 能 ， 采用双 R S 4 8 5总线通信和多路传感器信号融合 分析技术 ， 并结合液压支架的多参数信息 ， 建立了液 压 支架 自动 追机 拉架 工 艺 流 程模 型 ， 实 现 了综 采 工 作 面采煤 过 程 的集 控 功 能 ， 并 成 功 进 行 了地 面 工 业 性 试验 。 2 针对 目前液 压支 架 电液控 制 系统 均不 具 备 动 作 自诊断 功能 ， 系 统 运 行 安全 性 无 法 得 到完 全 保 证的现状 ， 采用 I 。 C总线通信技术设计并开发 了间 架控制器的自诊断功能， 实现了对间架控制器输 出 动作的精确 、 完整闭环控制 ， 提高了控制器的准确性 和容错性。故障模拟实验结果验证了 自诊断功能的 可行性 和 可靠性 。 参 考 文 献 E 1 ] 朱金雨 ， 李 国莲 ． 液压支架跟机 自动化 系统设 计[ J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 1 2 1 - 4 ． [ 2 ] 孙继平． 煤矿 自动化 与信息 化技术 回顾 与展望 E J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 0 ， 3 6 6 2 6 3 0 ． [ 3 ] 潘琢金， 施国君． C 8 0 5 1 F 0 2 0高速 S O C单片机原理及 应用 [ M] ． 北 京 北 京 航 空 航 天 大 学 出版 社 ， 2 0 0 2 43 45 ． [ 4 ] 李磊 ， 宋建成 ， 田慕琴 ， 等． 基 于 D S P和 R S 4 8 5总 线的 液压支 架 电 液控 制 通信 系统 的设 计 [ J ] ． 煤 炭 学 报 ， 2 O 1 O ， 3 5 4 7 0 1 7 0 4 ． [ 5 3 赵端 ， 纵 鑫． 基 于 Z i g B e e 技术 的井 下液 压支架 压力 监 测 系统设计 E J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 4 ， 4 0 1 3 1 3 4 ． [ 6 3 李朝 晖 ， 陈炳林 ， 张河． 基于 I c总线 的压 力测控 系统 [ J ] ． 半导体技术 ， 2 0 0 4 5 9 7 9 8 ． [ 7 ] B R UC E J w， GR AY M A， F OL L E T T R F ．P e r s o n a l d i g i t a l a s s i s t a n t P DAb a s e d I C b u s a n a l y s i s [ J ] ． I EEE Tr a ns a c t i o ns on Co ns u m e r El e c t r on i c s ， 2 0 03， 4 9 4 1 4 8 2 1 4 8 7 ． 丝 ∞ u I ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ㈣一 呶一 舨 舨 弧 c薹呱 Nl ∞ i； l 8 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 弧一 c彗弧一 呶 呶 呶