基于PowerBuilder的液压支架远程监控系统的研究

李志全

（柳林县煤炭工业局， 山西 柳林 033300）

引言

目前，多数生产企业所使用的液压支护设备工作状态的调整均需要井下工作人员根据综采作业的实际状况进行人工调节和控制，综采面高尘、高噪声的工作环境给人工控制带来了极大的挑战，造成液压支架调整时进度滞后、站位错误等，给井下的生产安全造成了极大的隐患[1]，同时也严重影响了井下综采作业的效率，因此迫切需要开发一种新的液压支架远程监控系统，以实现根据井下综采作业情况自动对液压支架的工作状态进行调节，初步实现液压支架工作的自动化。

1 液压支架远程监控系统总体结构

根据煤矿井下综采工作面的综采要求和液压支架的自动调整的控制要求，基于PowerBuilder[2]的液压支架远程监控系统的总体结构如图1所示。在该控制系统中由实时监测系统来实现对采煤机、刮板输送机及液压支架工作状态的不间断监测，以该监测子系统的监测数据作为对液压支架工作情况进行自动化调节的基础，监测子系统的监测信息主要包括液压支架支撑油缸的工作压力、采煤机与刮板输送机的位置、液压支架的闭锁和急停的工作状态及液压支架的油缸行程等。该自动控制系统中当启动远程的点动控制时系统自动将控制指令发送到液压支架上设置的就地控制台上，实现命令执行，当在自动控制模式下，系统根据液压支架相对采煤机、刮板输送机的位置确定目前所处的工艺段位，根据所处的位置按逻辑控制程序自动完成对液压支架的运行状态调整，确保井下综采面的支护安全。

图1 液压支架远程监控系统的总体结构

2 液压支架电液控制系统总体结构

液压支架的电液控制系统作为该远程监控系统的执行单元，对确保液压支架工作状态调整的稳定性具有重大意义。该远程控制系统可通过电液控制系统实现对液压支架的远程自动控制、就地控制和远程点动控制，其整体结构如图2所示。

图2 液压支架电液控制系统总体结构

由图2可知，在支架的电液控制系统中，集中控制器设置于综采工作面的设备布置区域，该集控器主要用于连接远程控制系统和就地控制系统，就地控制系统直接安装在液压支架的操作平台上，井下远程控制系统的控制转接模块设置于综采面进风口处的巷道内或者是电缆线槽的控制中心。当井下工作人员需要现场对液压支架的工作状态进行调节时直接利用就地控制系统即可完成，当需要对液压支架进行远程调节控制时，可通过工业以太网络和集控中心进行，在实现自动控制时主要依托于该电液控制系统的第三级控制结构，根据采集到的各种监测信息判断液压支架需要调整的工作状态，控制液控系统的先导阀和电磁阀进行相应的动作，带动液压支架各液压油缸等实现升降、推移、移架、喷雾等调整动作。

3 液压支架实时监测系统工作流程

作为该远程监控系统的“感官”，液压支架实时监测系统主要用于向集控器传输监测指令，集控器在获取特定的指令后命令各监测单元获取指导的数据信息，为了确保对液压支架工作状态调整的准确性，监测控制系统会定时发出各种设定的控制质量，各监控单元所返回的监测数据是包括系统中所有液压支架的运行状态参数和电控系统的各参数。系统在接收到监测数据后，会对返回数据的准确性进行判断，若判断返回的数据不是控制单元发生的对应的监测结果则系统会再一次发生控制指令，直到返回的数据参数符合系统要求。然后对返回的数据进行预选处理并执行CRC核验[3]，若数据未通过核验，系统将舍弃改组数据，同时要求集控器再一次返回特点的监测信息，直到信息核验通过，当通过后将监测数据传输到系统的数据控制中心进行处理，对数据进行综合判断，得出液压支架的运行状态情况和需要进行调整的数据，该液压支架实时监测系统的数据处理流程如图3所示。

图3 液压支架实时监测系统数据处理流程

4 液压支架远程控制控制通讯系统设计

煤矿井下综采面工作环境和地质情况比较复杂，巷道随煤层分布不断起伏，在开采过程中液压支架需要不断根据实际情况对支架的工作状态进行调节，若在远程自动控制模式下无法调整到位则会影响综采工作面的有序生产，因此需要设置一种能根据现场视频图像使工作人员在地面工作中心即可完成对液压支架的工作状态进行微调的模式，即远程点动控制模式，该模式能够代替现场处理人员执行井下的高危作业，提高工作效率。

实现远程点动控制的基础为液压支架电液控制系统的三级网络系统，为了确保对数据信息采集和信息传递的精确性采用现场工业以太网络传输系统，在该点动控制系统的通讯网络中，综合考虑后选择了主从方式的数据通讯结构，将远程控制系统设置为主机网络，将现场的集中控制系统设置为从站网络，当主站网络发出控制指令后从站网络先接收系统的控制信号并执行主站控制信息指令，从站控制系统和就地控制系统直接的通讯时选择集控器为主机，各就地控制器为从机，个就地控制器接受到主站发送的控制指令后首先判断该指令是否是针对本机，然后决定是否执行[4]，利用该三级控制结构中的两组“主从”控制方式，实现对数据信息的分层控制与传递，确保了信息传递的准确性，其数据通讯原理如图4所示。

图4 液压支架实时监测系统数据通讯原理

5 结论

基于PowerBuilder的液压支架远程监控系统所采用的远程自动控制、远程点动控制、就地控制三种控制模式灵活性强，可靠性高，大幅提高了井下工作面液压支架的自动化程度和状态调整的精确性。