一種液壓支架前護(hù)幫板自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種液壓支架自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，具體是一種液壓支架前護(hù)幫板自 動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，屬于液壓支架控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 采煤機(jī)是實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機(jī)械化和現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一，機(jī)械化采煤可W減輕工 人的體力勞動(dòng)、提高安全性，達(dá)到高產(chǎn)量、高效率、低消耗的目的。液壓支架是一種利用液體 壓力產(chǎn)生支撐力并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移位來進(jìn)行頂板支護(hù)和管理的一種液壓動(dòng)力裝置，是綜合機(jī)械 化采煤不可缺少的配套設(shè)備。
[0003] 目前，用采煤機(jī)割頂煤時(shí)，液壓支架前護(hù)幫板的伸出和收回都是由工人手工操控： 當(dāng)采煤機(jī)快要運(yùn)動(dòng)到接近前護(hù)幫板的位置時(shí)，工人提前將此位置附近的幾架液壓支架前護(hù) 幫板收回；當(dāng)采煤機(jī)運(yùn)動(dòng)過該位置W后，工人調(diào)動(dòng)液壓閥將收回的液壓支架前護(hù)幫板伸出。 在整個(gè)采煤過程中，工人都要根據(jù)采煤機(jī)的位置對(duì)相應(yīng)的液壓支架進(jìn)行操控，使前護(hù)幫板 收回和伸出，防止采煤機(jī)割到液壓支架前護(hù)幫板，造成事故的發(fā)生。運(yùn)種方式主要有W下弊 端：（1)完成運(yùn)種工作主要靠工人操作，需要工人一直跟隨著采煤機(jī)在綜采工作面走，一方 面，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，且不利于保證工人的人身安全，另一方面，無法達(dá)到少人化、無人化 的綜采要求；（2)操作不及時(shí)容易釀成事故:若工人不能及時(shí)操作收回液壓支架前護(hù)幫板， 采煤機(jī)會(huì)割到前護(hù)幫板，造成煤礦事故;若工人不能及時(shí)地將收回的前護(hù)幫板伸出，液壓支 架的支護(hù)作用不能很好地實(shí)現(xiàn)，不利于煤礦的安全生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種液壓支架前護(hù)幫板自動(dòng)控制系統(tǒng)及 方法，能夠?qū)崿F(xiàn)液壓支架前護(hù)幫板與采煤機(jī)的協(xié)同控制，無需工人進(jìn)行人工操作，即可在采 煤機(jī)運(yùn)行過程中，自動(dòng)控制液壓支架前護(hù)幫板的伸出和收回，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證工 人的人身安全，減少煤礦事故的發(fā)生，達(dá)到少人化、無人化的綜采要求。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種液壓支架前護(hù)幫板自動(dòng)控制系統(tǒng)， 包括采煤機(jī)機(jī)載模塊和液壓支架控制模塊；
[0006] 所述的采煤機(jī)機(jī)載模塊包括采煤機(jī)實(shí)時(shí)參數(shù)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊一、DSP處理 模塊一、MCU邏輯計(jì)算控制模塊一、無線收發(fā)模塊一、液壓支架序號(hào)接收模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模 塊和采煤機(jī)機(jī)載控制器;所述的采煤機(jī)實(shí)時(shí)參數(shù)采集模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊一電信號(hào)連接，A/ D轉(zhuǎn)換模塊一和液壓支架序號(hào)接收模塊與DSP處理模塊一電信號(hào)連接，DSP處理模塊一、數(shù)據(jù) 庫(kù)存儲(chǔ)模塊、無線收發(fā)模塊一和采煤機(jī)機(jī)載控制器與MCU邏輯計(jì)算控制模塊一電信號(hào)連接；
[0007] 所述的液壓支架控制模塊包括液壓支架序號(hào)發(fā)射模塊、液壓支架油缸位移傳感 器、A/D轉(zhuǎn)換模塊二、DSP處理模塊二、MCU邏輯計(jì)算控制模塊二、無線收發(fā)模塊二、液壓支架 總控制臺(tái)和液壓支架前護(hù)幫板油缸;所述的液壓支架油缸位移傳感器與A/D轉(zhuǎn)換模塊二電 信號(hào)連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊二與DSP處理模塊二電信號(hào)連接，DSP處理模塊二、無線收發(fā)模塊二、 液壓支架序號(hào)發(fā)射模塊和液壓支架總控制臺(tái)與MCU邏輯計(jì)算控制模塊二電信號(hào)連接;液壓 支架總控制臺(tái)與液壓支架前護(hù)幫板油缸通信連接；
[0008] 所述的液壓支架序號(hào)接收模塊和液壓支架序號(hào)發(fā)射模塊通信連接；
[0009] 所述的采煤機(jī)機(jī)載模塊與液壓支架控制模塊通過無線收發(fā)模塊一和無線收發(fā)模 塊二通信連接。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的采煤機(jī)實(shí)時(shí)參數(shù)采集模塊包括左滾筒軸編碼器、右滾筒軸編碼 器、左搖臂傾角傳感器、右搖臂傾角傳感器、左牽引部軸編碼器和右牽引部軸編碼器，分別 設(shè)在采煤機(jī)的左滾筒軸、右滾筒軸、左搖臂、右搖臂、左牽引軸和右牽引軸上，與A/D轉(zhuǎn)換模 塊一電信號(hào)連接進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。
[0011] 進(jìn)一步的，所述的液壓支架序號(hào)發(fā)射模塊包括紅外編碼器和紅外發(fā)射器，每臺(tái)液 壓支架上設(shè)一個(gè)紅外編碼器和紅外發(fā)射器，紅外編碼器和對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射器電信號(hào)連接， 所有的紅外編碼器與MCU邏輯計(jì)算控制模塊二電信號(hào)連接;所述的液壓支架序號(hào)接收模塊 包括設(shè)在采煤機(jī)上的紅外接收器和紅外解碼器，紅外接收器和紅外解碼器電信號(hào)連接，紅 外解碼器與DSP處理模塊一電信號(hào)連接。
[0012] 進(jìn)一步的，所述的紅外接收器設(shè)在采煤機(jī)機(jī)體的中間位置。
[0013] -種液壓支架前護(hù)幫板自動(dòng)控制方法，包括如下步驟：
[0014] (1)對(duì)綜采工作面上的N臺(tái)液壓支架從巧陽(yáng)進(jìn)行編號(hào)，每臺(tái)液壓支架上的紅外編碼 器、紅外發(fā)射器、液壓支架油缸位移傳感器和液壓支架前護(hù)幫板油缸的編號(hào)與該液壓支架 的編號(hào)一致；
[0015] (2)MCU邏輯計(jì)算控制模塊二發(fā)出命令至紅外編碼器，將當(dāng)前的液壓支架的序號(hào)進(jìn) 行編碼，并且讓紅外發(fā)射器一直處于持續(xù)發(fā)射的狀態(tài)；
[0016] (3)采煤機(jī)移動(dòng)切割頂煤，采煤機(jī)上的紅外解碼器對(duì)紅外接收器接收到的紅外信 號(hào)進(jìn)行解碼，判斷紅外信號(hào)的強(qiáng)度，并將解碼后的結(jié)果經(jīng)DSP處理模塊一處理后傳輸至MCU 邏輯計(jì)算控制模塊一；
[0017] (4)MCU邏輯計(jì)算控制模塊一根據(jù)接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行判斷，將紅外信號(hào)最強(qiáng)的 支架號(hào)確定為采煤機(jī)機(jī)身所處的支架處；
[0018] (5)采煤機(jī)機(jī)載模塊中的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊將其中存儲(chǔ)的采煤機(jī)、液壓支架的尺寸 參數(shù)傳輸至MCU邏輯計(jì)算控制模塊一，MCU邏輯計(jì)算控制模塊一根據(jù)當(dāng)前采煤機(jī)截割滾筒的 搖臂傾角確定處于截割狀態(tài)的滾筒:若左搖臂傾角大于右搖臂傾角，確定左截割滾筒處于 切割頂煤的狀態(tài);若右搖臂傾角大于左搖臂傾角，確定右截割滾筒處于切割頂煤的狀態(tài)；
[0019] (6)MCU邏輯計(jì)算控制模塊一根據(jù)處于切割頂煤狀態(tài)的截割滾筒的傾角判定截割 滾筒是否達(dá)到截割頂板的角度:若截割滾筒的傾角達(dá)到截割頂板的角度，轉(zhuǎn)至步驟(7);若 截割滾筒的傾角未達(dá)到截割頂板的角度，轉(zhuǎn)至步驟(3);
[0020] (7)MCU邏輯計(jì)算控制模塊一計(jì)算需要收回前護(hù)幫板的液壓支架序號(hào)，無線收發(fā)模 塊一將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至無線收發(fā)模塊二，無線收發(fā)模塊二將接收到的信息傳輸至MCU邏輯 計(jì)算控制模塊二并進(jìn)行保存；
[0021] (8)MCU邏輯計(jì)算控制模塊二根據(jù)接收到的無線收發(fā)模塊二傳輸?shù)男畔⒑鸵簤褐?架油缸位移傳感器的信息，判定采煤機(jī)當(dāng)前截割滾筒處液壓支架前護(hù)幫板是否收回：若液 壓支架的前護(hù)幫板已收回，轉(zhuǎn)至步驟(9);若液壓支架的前護(hù)幫板未收回，轉(zhuǎn)至步驟(10);
[0022] (9)無線收發(fā)模塊二將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至無線收發(fā)模塊一，MCU邏輯計(jì)算控制模塊一 判定此時(shí)采煤機(jī)的速度相對(duì)于采煤機(jī)的初始速度是否進(jìn)行了調(diào)節(jié):若進(jìn)行了調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)至步 驟(12);若未進(jìn)行調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)至步驟(13);
[0023] (lO)MCU邏輯計(jì)算控制模塊二根據(jù)當(dāng)前的采煤機(jī)的運(yùn)行速度計(jì)算采煤機(jī)達(dá)到最近 未收回前護(hù)幫板的液壓支架所需要的時(shí)間，并判定液壓支架能否在此允許的時(shí)間內(nèi)收回前 護(hù)幫板:若能收回前護(hù)幫板，重復(fù)步驟(3)、步驟(4)后轉(zhuǎn)至步驟(7);若不能收回前護(hù)幫板， 轉(zhuǎn)至步驟(11);
[0024] (11)無線收發(fā)模塊二將信息發(fā)送至無線收發(fā)模塊一，無線收發(fā)模塊一將信息傳輸 至MCU邏輯計(jì)算控制模塊一;MCU邏輯計(jì)算控制模塊一發(fā)送命令至采煤機(jī)機(jī)載控制器，采煤 機(jī)機(jī)載控制器控制采煤機(jī)降低行進(jìn)速度和滾筒截割速度，重復(fù)步驟(3)、步驟(4)后轉(zhuǎn)至步 驟(7);
[0025] (12)MCU邏輯計(jì)算控制模塊一發(fā)送命令至采煤機(jī)機(jī)載控制器，采煤機(jī)機(jī)載控制器 控制采煤機(jī)恢復(fù)至初始的行進(jìn)速度和滾筒截割速度；
[00%] (13)無線收發(fā)模塊一將信息發(fā)送至無線收發(fā)模塊二，MCU邏輯計(jì)算控制模塊二判 定未設(shè)及當(dāng)前采煤機(jī)截割范圍內(nèi)的液壓支架的前護(hù)幫板是否伸出：若伸出，轉(zhuǎn)至步驟(3); 若未伸出，MCU邏輯計(jì)算控制模塊二發(fā)送命令至液壓支架總控制臺(tái)，控制液壓支架前護(hù)幫板 油缸伸出液壓支架前護(hù)幫板，轉(zhuǎn)至步驟(3 )，如此循環(huán)直至采煤機(jī)完成頂煤切割。
[0027] 本發(fā)明在采煤機(jī)上設(shè)采煤機(jī)機(jī)載模塊，通過模塊中的采煤機(jī)實(shí)時(shí)參數(shù)采集模塊、 A/D轉(zhuǎn)換模塊一、DSP處理模塊一、MCU邏輯計(jì)算控制模塊一、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊和采煤機(jī)機(jī)載 控制器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采煤機(jī)的實(shí)時(shí)參數(shù)的采集和對(duì)采煤機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行控制;在液壓支架上設(shè)液 壓支架控制模塊，通過模塊中的液壓支架油缸位移傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊二、DSP處理模塊 二、MCU邏輯計(jì)算控制模塊二、液壓支架總控制臺(tái)和液壓支架前護(hù)幫板油缸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓 支架前護(hù)幫板伸出和收回狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)