一種液壓支架監控主機系統的製作方法
2023-10-18 06:36:49
本發明涉及一種液壓支架監控主機系統，適用於機械領域。
背景技術：
煤炭在我國的經濟發展過程中佔據非常重要的戰略地位。電液控制系統用於液壓支架的自動控制，實現了鄰架、隔架與遠程控制。液壓支架工作面數據通過數據轉換器傳送到上位機的監控系統。工作面巷道的主控計算機進行工作面支架電液控制系統集中監測監控，並可通過井下交換機將數據上傳地面計算機，地面計算機將對井下工作面的數據進行監測、數據分析。另外，工作人員還可以對整個綜採工作面的液壓支架進行監控，使液壓支架與其他的採煤設備聯網，實現高效安全地採煤。
我國綜採工作面監測系統的技術相對滯後，研究具有自主智慧財產權的液壓支架監控主機系統具有非常重要的現實意義。目前市場上存在的多種監測
系統，大部分在一定程度上存在缺陷。例如工作效率低，通信系統不夠穩定，無法在線實時監測，不能滿足綜採面作業要求等。
隨著計算機技術的迅速發展，遠程控制的應用也越來越廣泛。國內監控系統方面研究越來越廣泛，目前國內多家煤礦已經投人使用。目前上位機監控系統主要用於監測液壓支架運行狀態，而在直接控制液壓支架動作方面尚不成熟。
技術實現要素：
本發明提出了一種液壓支架監控主機系統，該系統結構簡單，運行穩定，可以實現自動和遠程控制支架，而且可以更好地與採煤機、刮板運輸機相配合。
本發明所採用的技術方案是：
所述主控計算機通常使用本安和隔爆2種，各自擁有不同特點。主機質量小、成本低、安全可靠；隔爆主機卻具有高性價比。而防爆型式為隔爆兼本質安全型主控計算機，採用CAN, RS485/422 ,USB ,RS232，乙太網等接口，作業系統為Windows或者Linux。經過對比分析，本系統設計選擇Windows作業系統，RS232接口。
所述主控機由12 V電源供電，連接數據轉換器，通過CAN2，即上位機輪詢用總線，獲得液壓支架實時工作狀態信息。電液控制系統還包括支架控制器，連接於支架操作用總線CAN1，接收監控主機控制命令。監控系統的立柱測壓孔中的壓力傳感器實時監測下腔下壓力，位移傳感器監測推移千斤頂活塞杆的移動行程。
所述支架控制器架間通信採用CAN通信，井上井下工作面的互聯則採用Tbus，實現數據上傳下載。綜採工作面惡劣的環境要求更加可靠的網絡保障，全雙工TCP/IP信號傳輸實現了井上井下信息實時共享。由於主控機和所有自控機都掛在通信總線上，互相之間通信直接進行，加快了響應速度。每個子控機都是1個CAN節點，通過CAN總線通信，連接成可以相互溝通信息控制系統。每6~7個支架控制器為1組，每組安裝隔離藕合器，使相鄰2組控制器組達到完全電氣隔離。間架控制器既可以接收端頭控制器的集中自動控制，也可以由工作人員通過鍵盤手動控制，電液控制閥組在液壓系統驅動下執行支架動作。
所述監控主機界面採用C#編制，編程環境為visualstdio。界面簡潔，能夠清晰的呈現各種信息，包括立柱壓力、位移數據以及通訊狀態，使用戶提高效率。本系統界面布局規範，符合井下工人的使用習慣；界面簡明，用戶可以快速掌握；具有支架控制界面，可改變支架範圍，方便控制液壓支架動作，急停閉鎖按鍵可處理突發故障；用戶需要登錄，記錄用戶信息、班次等；可文字顯示當前工作面工作情況以及故障報警信息。編譯過程中，通過添加MenuItemArray控制項，設計菜單。用戶菜單具有用戶管理、切換用戶、用戶註銷等功能，查看菜單可以查看支架狀態與報錯信息，顯示支架運行的圖形、數據曲線。控制菜單分為單架控制、成組控制、點動控制。分析菜單為監測界面，顯示支架運行狀態、錯誤狀態圖，另外還附有幫助菜單，指導用戶操作。添加Button,RadioButton控制項，完成控制支架動作界面設計。再分別添加響應事件，單擊滑鼠左鍵，跳轉運行相應程序代碼。
打開電液控制上位機界面，首先顯示支架監測界面，界面主色調採用黑色。清晰顯示立柱壓力與推移行程柱形圖，橫坐標為支架數，一般為100~200,直觀的反應出支架此時工作狀態。按快捷鍵F12，可以調出數據中心，查詢資料庫存儲數據，包括傳感器與控制器參數。選擇相應支架，雙擊可以重新設置推溜行程與壓力，主界面立柱圖形隨之改變。另外，界面還顯示通訊狀態，以便隨時排除故障，進行工作面維護。
所述監控主機系統控制綜採工作面液壓支架，分為點動控制、自動控制、成組控制3類。自動控制和成組控制相比點動控制較為複雜，下面簡要介紹本系統控制功能的實現方法。不同用戶具有不同權限，只有部分用戶登錄後可以打開控制界面，達到安全生產目標。對於其他用戶，控制功能被禁用。點動控制即按下動作按鈕動作開始執行，鬆開按鈕則停止。當控制器接收到動作鍵按下命令時，液壓支架執行動作。上位機每100ms發送一次動作命令，直至動作按鈕鍵彈起，停止發送命令，支架結束動作。為保證安全生產，上位機持續發送動作命令維持支架操作，避免支架動作不能停止故障，如果受控端超時收不到命令，液壓支架動作自動停止。不論主控方或是受控方，急停閉鎖命令在所有動作中佔有最高優先級工作面急停或受控架被閉鎖時，動作立即結束。
本發明的有益效果是：該系統結構簡單，運行穩定，可以實現自動和遠程控制支架，而且可以更好地與採煤機、刮板運輸機相配合。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的電液控制監控系統圖。
圖2是本發明的單架控制流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
如圖1，主控計算機通常使用本安和隔爆2種，各自擁有不同特點。本安主機質量小、成本低、安全可靠；隔爆主機卻具有高性價比。而防爆型式為隔爆兼本質安全型主控計算機，採用CAN, RS485/422 ,USB ,RS232，乙太網等接口，作業系統為Windows或者Linux。經過對比分析，本系統設計選擇Windows作業系統，RS232接口。
主控機由12 V電源供電，連接數據轉換器，通過CAN2，即上位機輪詢用總線，獲得液壓支架實時工作狀態信息。電液控制系統還包括支架控制器，連接於支架操作用總線CAN1，接收監控主機控制命令。監控系統的立柱測壓孔中的壓力傳感器實時監測下腔下壓力，位移傳感器監測推移千斤頂活塞杆的移動行程。
支架控制器架間通信採用CAN通信，井上井下工作面的互聯則採用T bus，實現數據上傳下載。綜採工作面惡劣的環境要求更加可靠的網絡保障，全雙工TCP/IP信號傳輸實現了井上井下信息實時共享。由於主控機和所有自控機都掛在通信總線上，互相之間通信直接進行，加快了響應速度。每個子控機都是1個CAN節點，通過CAN總線通信，連接成可以相互溝通信息控制系統。每6~7個支架控制器為1組，每組安裝隔離藕合器，使相鄰2組控制器組達到完全電氣隔離。間架控制器既可以接收端頭控制器的集中自動控制，也可以由工作人員通過鍵盤手動控制，電液控制閥組在液壓系統驅動下執行支架動作。
監控主機界面採用C#編制，編程環境為visualstdio。界面簡潔，能夠清晰的呈現各種信息，包括立柱壓力、位移數據以及通訊狀態，使用戶提高效率。本系統界面布局規範，符合井下工人的使用習慣；界面簡明，用戶可以快速掌握；具有支架控制界面，可改變支架範圍，方便控制液壓支架動作，急停閉鎖按鍵可處理突發故障;用戶需要登錄，記錄用戶信息、班次等；可文字顯示當前工作面工作情況以及故障報警信息。編譯過程中，通過添加MenuItemArray控制項，設計菜單。用戶菜單具有用戶管理、切換用戶、用戶註銷等功能，查看菜單可以查看支架狀態與報錯信息，顯示支架運行的圖形、數據曲線。控制菜單分為單架控制、成組控制、點動控制。分析菜單為監測界面，顯示支架運行狀態、錯誤狀態圖，另外還附有幫助菜單，指導用戶操作。添加Button,RadioButton控制項，完成控制支架動作界面設計。再分別添加響應事件，單擊滑鼠左鍵，跳轉運行相應程序代碼。
打開電液控制上位機界面，首先顯示支架監測界面，界面主色調採用黑色。清晰顯示立柱壓力與推移行程柱形圖，橫坐標為支架數，一般為100~200,直觀的反應出支架此時工作狀態。按快捷鍵F12，可以調出數據中心，查詢資料庫存儲數據，包括傳感器與控制器參數。選擇相應支架，雙擊可以重新設置推溜行程與壓力，主界面立柱圖形隨之改變。另外，界面還顯示通訊狀態，以便隨時排除故障，進行工作面維護。
如圖2，監控主機系統控制綜採工作面液壓支架，分為點動控制、自動控制、成組控制3類。自動控制和成組控制相比點動控制較為複雜，下面簡要介紹本系統控制功能的實現方法。不同用戶具有不同權限，只有部分用戶登錄後可以打開控制界面，達到安全生產目標。對於其他用戶，控制功能被禁用。點動控制即按下動作按鈕動作開始執行，鬆開按鈕則停止。當控制器接收到動作鍵按下命令時，液壓支架執行動作。上位機每100ms發送一次動作命令，直至動作按鈕鍵彈起，停止發送命令，支架結束動作。為保證安全生產，上位機持續發送動作命令維持支架操作，避免支架動作不能停止故障，如果受控端超時收不到命令，液壓支架動作自動停止。不論主控方或是受控方，急停閉鎖命令在所有動作中佔有最高優先級工作面急停或受控架被閉鎖時，動作立即結束。