一種液壓支架前護幫板自動控制系統(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控制系統(tǒng)及方法，具體是一種液壓支架前護幫板自 動控制系統(tǒng)及方法，屬于液壓支架控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 采煤機是實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機械化和現(xiàn)代化的重要設(shè)備之一，機械化采煤可W減輕工 人的體力勞動、提高安全性，達到高產(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)生支撐力并實現(xiàn)自動移位來進行頂板支護和管理的一種液壓動力裝置，是綜合機械 化采煤不可缺少的配套設(shè)備。
[0003] 目前，用采煤機割頂煤時，液壓支架前護幫板的伸出和收回都是由工人手工操控： 當采煤機快要運動到接近前護幫板的位置時，工人提前將此位置附近的幾架液壓支架前護 幫板收回；當采煤機運動過該位置W后，工人調(diào)動液壓閥將收回的液壓支架前護幫板伸出。 在整個采煤過程中，工人都要根據(jù)采煤機的位置對相應的液壓支架進行操控，使前護幫板 收回和伸出，防止采煤機割到液壓支架前護幫板，造成事故的發(fā)生。運種方式主要有W下弊 端：（1)完成運種工作主要靠工人操作，需要工人一直跟隨著采煤機在綜采工作面走，一方 面，工人的勞動強度大，且不利于保證工人的人身安全，另一方面，無法達到少人化、無人化 的綜采要求；（2)操作不及時容易釀成事故:若工人不能及時操作收回液壓支架前護幫板， 采煤機會割到前護幫板，造成煤礦事故;若工人不能及時地將收回的前護幫板伸出，液壓支 架的支護作用不能很好地實現(xiàn)，不利于煤礦的安全生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(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幫板自動控制系統(tǒng)及 方法，能夠?qū)崿F(xiàn)液壓支架前護幫板與采煤機的協(xié)同控制，無需工人進行人工操作，即可在采 煤機運行過程中，自動控制液壓支架前護幫板的伸出和收回，減少工人的勞動強度，保證工 人的人身安全，減少煤礦事故的發(fā)生，達到少人化、無人化的綜采要求。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種液壓支架前護幫板自動控制系統(tǒng)， 包括采煤機機載模塊和液壓支架控制模塊；
[0006] 所述的采煤機機載模塊包括采煤機實時參數(shù)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊一、DSP處理 模塊一、MCU邏輯計算控制模塊一、無線收發(fā)模塊一、液壓支架序號接收模塊、數(shù)據(jù)庫存儲模 塊和采煤機機載控制器;所述的采煤機實時參數(shù)采集模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊一電信號連接，A/ D轉(zhuǎn)換模塊一和液壓支架序號接收模塊與DSP處理模塊一電信號連接，DSP處理模塊一、數(shù)據(jù) 庫存儲模塊、無線收發(fā)模塊一和采煤機機載控制器與MCU邏輯計算控制模塊一電信號連接；
[0007] 所述的液壓支架控制模塊包括液壓支架序號發(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邏輯計算控制模塊二、無線收發(fā)模塊二、液壓支架 總控制臺和液壓支架前護幫板油缸;所述的液壓支架油缸位移傳感器與A/D轉(zhuǎn)換模塊二電 信號連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊二與DSP處理模塊二電信號連接，DSP處理模塊二、無線收發(fā)模塊二、 液壓支架序號發(fā)射模塊和液壓支架總控制臺與MCU邏輯計算控制模塊二電信號連接;液壓 支架總控制臺與液壓支架前護幫板油缸通信連接；
[0008] 所述的液壓支架序號接收模塊和液壓支架序號發(fā)射模塊通信連接；
[0009] 所述的采煤機機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] 進一步的，所述的采煤機實時參數(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 塊一電信號連接進行實時通信。
[0011] 進一步的，所述的液壓支架序號發(fā)射模塊包括紅外編碼器和紅外發(fā)射器，每臺液 壓支架上設(shè)一個紅外編碼器和紅外發(fā)射器，紅外編碼器和對應的紅外發(fā)射器電信號連接， 所有的紅外編碼器與MCU邏輯計算控制模塊二電信號連接;所述的液壓支架序號接收模塊 包括設(shè)在采煤機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連接，紅 外解碼器與DSP處理模塊一電信號連接。
[0012] 進一步的，所述的紅外接收器設(shè)在采煤機機體的中間位置。
[0013] -種液壓支架前護幫板自動控制方法，包括如下步驟：
[0014] (1)對綜采工作面上的N臺液壓支架從巧陽進行編號，每臺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幫板油缸的編號與該液壓支架 的編號一致；
[0015] (2)MCU邏輯計算控制模塊二發(fā)出命令至紅外編碼器，將當前的液壓支架的序號進 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)采煤機移動切割頂煤，采煤機上的紅外解碼器對紅外接收器接收到的紅外信 號進行解碼，判斷紅外信號的強度，并將解碼后的結(jié)果經(jīng)DSP處理模塊一處理后傳輸至MCU 邏輯計算控制模塊一；
[0017] (4)MCU邏輯計算控制模塊一根據(jù)接收到的紅外信號進行判斷，將紅外信號最強的 支架號確定為采煤機機身所處的支架處；
[0018] (5)采煤機機載模塊中的數(shù)據(jù)庫存儲模塊將其中存儲的采煤機、液壓支架的尺寸 參數(shù)傳輸至MCU邏輯計算控制模塊一，MCU邏輯計算控制模塊一根據(jù)當前采煤機截割滾筒的 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 滾筒是否達到截割頂板的角度:若截割滾筒的傾角達到截割頂板的角度，轉(zhuǎn)至步驟(7);若 截割滾筒的傾角未達到截割頂板的角度，轉(zhuǎn)至步驟(3);
[0020] (7)MCU邏輯計算控制模塊一計算需要收回前護幫板的液壓支架序號，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 計算控制模塊二并進行保存；
[0021] (8)MCU邏輯計算控制模塊二根據(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，判定采煤機當前截割滾筒處液壓支架前護幫板是否收回：若液 壓支架的前護幫板已收回，轉(zhuǎn)至步驟(9);若液壓支架的前護幫板未收回，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邏輯計算控制模塊一 判定此時采煤機的速度相對于采煤機的初始速度是否進行了調(diào)節(jié):若進行了調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)至步 驟(12);若未進行調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)至步驟(13);
[0023] (lO)MCU邏輯計算控制模塊二根據(jù)當前的采煤機的運行速度計算采煤機達到最近 未收回前護幫板的液壓支架所需要的時間，并判定液壓支架能否在此允許的時間內(nèi)收回前 護幫板:若能收回前護幫板，重復步驟(3)、步驟(4)后轉(zhuǎn)至步驟(7);若不能收回前護幫板， 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邏輯計算控制模塊一;MCU邏輯計算控制模塊一發(fā)送命令至采煤機機載控制器，采煤 機機載控制器控制采煤機降低行進速度和滾筒截割速度，重復步驟(3)、步驟(4)后轉(zhuǎn)至步 驟(7);
[0025] (12)MCU邏輯計算控制模塊一發(fā)送命令至采煤機機載控制器，采煤機機載控制器 控制采煤機恢復至初始的行進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邏輯計算控制模塊二判 定未設(shè)及當前采煤機截割范圍內(nèi)的液壓支架的前護幫板是否伸出：若伸出，轉(zhuǎn)至步驟(3); 若未伸出，MCU邏輯計算控制模塊二發(fā)送命令至液壓支架總控制臺，控制液壓支架前護幫板 油缸伸出液壓支架前護幫板，轉(zhuǎn)至步驟(3 )，如此循環(huán)直至采煤機完成頂煤切割。
[0027] 本發(fā)明在采煤機上設(shè)采煤機機載模塊，通過模塊中的采煤機實時參數(shù)采集模塊、 A/D轉(zhuǎn)換模塊一、DSP處理模塊一、MCU邏輯計算控制模塊一、數(shù)據(jù)庫存儲模塊和采煤機機載 控制器，實現(xiàn)了對采煤機的實時參數(shù)的采集和對采煤機實時進行控制;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邏輯計算控制模塊二、液壓支架總控制臺和液壓支架前護幫板油缸，實現(xiàn)了對液壓 支架前護幫板伸出和收回狀態(tài)的實時監(jiān)