液压支架电控系统研究

戚广连 刘艳东 于连强

（1.开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司，河北 唐山 063107；2.唐山开滦铁拓重型机械制造有限责任公司，河北 唐山 063103）

随着技术的不断发展，矿用液压支架是综采工作面的一个关键设备,一般他可以与采煤机、转载机等设备配套着使用。而在具体的采矿中传统的综采工作面采用的是手动操作液压阀控制支架的运动，这样我们知道存在着劳动强度高，有一定的安全隐患等诸多问题。这个时候我们就需要采用液压支架电控系统来操作，替代那种笨拙的工作方式。

一般来说，液压支架电控系统是实现综采工作面机电一体化和无人操作化的必要手段之一，它大大可以提高工作效率，更提高了我国液压支架的控制技术,对我国实现综采工作面无人、少人自动化具有重要意义。

1 目前我国矿用液压支架电控系统组成

在我国的矿用液压支架电控系统的组成，一般可以分为液压泵站、主进回液胶管、平面截止阀、分进液管、控制阀组等组成。它的工作原理一般是在工作中当高压液体到达主控阀组后,由主控阀组中独立控制单元的阀片控制再通过高压胶管，这个时候再有液控元件联接软固定密封元件及各种执行机构组合成一个完整的电控系统，这就是所谓的液压支架电控系统。

它的工作原理是当双伸缩立柱当立柱主控处于“升柱”的工位时,高压液体经主控阀、高压胶管、液控单向阀进入立柱的活塞腔,立柱上升,立柱一级缸活柱腔的液体通过液控单向阀、主控阀、主回液管路流回泵站液箱。而当立柱一级缸行程用完后,高压液体打开二级缸活塞底部的底阀进入二级缸活塞腔,使二级缸内的活柱上升,与此同时使二级缸内活柱的上腔液体通过液控单向阀、主控阀、主回液管路流回泵站液箱。

而它的技术特点是，根据采煤机位置、液压支架工作状态及各传感器监测数据，对液压支架进行自动化采放煤控制，实现“跟机自动化”的机电液一体化系统设备。这个系统采用嵌入式控制和传感网络技术，具有技术先进、安全可靠、使用维护方便、适用性强等特点，可实现综采工作面生产设备的自动控制，提高工作面生产效率，改善工作面生产条件，达到安全生产的目的。

2 矿用液压支架电控系统应用

在这个章节中我们根据它的应用特点，分析下CAN总线在液压支架电液控制系统的应用。我们在设计时候采取每个支架控制器都用一个CAN节点，采用总线式拓扑结构式。在工作中当综采面的支架数超过该数目时，还需配备CAN总线中继节点。

2.1 普通的CAN节点设计。一般来说，CAN总线的两层协议固化在它的相关芯片中，主要是总线控制器和总线驱动器。总线驱动器选用Philips的PCA82C250。总线控制器则采用Motorola单片机中自带的MSCAN模块。该模块是Motorola为16位MCU设计的通用CAN通信模块。采用自带CAN模块的Motorola单片机在最大程度上简化了节点电路的设计。

2.2 CAN总线中继节点的设计。普通CAN节点只需使用1个MSCAN模块，而CAN总线中继节点则要用到单片机中的2个MSCAN模块，通过外加驱动电路分别连接到CAN总线的两个网段上，实现中继的功能。中继节点接收3种数据帧：广播数据帧，需要被转发的数据帧以及针对中继节点的数据帧。对应于要接收的3种数据帧，分别设置3个接收滤波器。而普通节点只需设置2个滤波器即可满足要求。从转发的方式来讲，转发有直接转发和翻译转发两种。直接转发是最简单的转发方式。采用直接转发方式要求两个网段具有相同的数据帧格式，而数据帧格式不同时则需要采用翻译转发的方式。在液压支架电液控制系统中，所有网段的数据帧格式都是相同的。因此，中继节点采用直接转发方式。

3 液压支架电控系统未来发展

众所周知，在我国，矿用液压支架电控系统已经历了很长时间，因为长期以来我国液压支架控制器大多依赖进口，许多的供应被国际大公司垄断，其价格也居高不下。所以，我国的电控系统液压支架依然需要进口。

但是，随着科学技术的不断发展，在液压支架电控系统方面我们采用了电磁等控制的先导阀、先进可靠的压力和位移等传感器灵活、自由编程的微处理技术以及多芯线和位处理等现代新技术。这种技术具有使液压支架的动作自动连续进行，大大加快了移架速度。同时可以大大地减少支护滞后，缩短梁端距，保证初撑力，改善支护效果，并使工作面平直推进。同时更有利于及时发现和排除支架的各种故障，并为工作面采煤、自动化辅平道路。扩大电液控制系统的应用功能，增强可靠性并延长使用寿命。实现相邻支架或成组自动顺序控制，最终达到按采煤机运行方向和位置，全工作面自动控制。

结语

随着综采液压支架电控系统在我国的推广应用力度不断加大，对我们来说不再是陌生的技术，而是成为井下生产所必不可少的技术装备。这主要是源于生产的高效、安全和煤矿工人劳动环境及形象的改变提供了条件，实现了由人工操作向机械化的变革，也实现了由机械化向自动化的变革，会给煤矿企业带来明显的社会效益和经济效益。

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