專利名稱：一種液壓支架電液控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦綜采放頂煤液壓支架電液控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液壓支架電液控制系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)外煤炭開采機(jī)械化領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)綜 采工作面高產(chǎn)高效的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，可以大大提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化 程度。目前我國(guó)采用的液壓支架電液控制系統(tǒng)主要依賴國(guó)外進(jìn)口。國(guó) 外液壓支架電液控制技術(shù)已發(fā)展到較成熟的階段，該系統(tǒng)在中國(guó)、美 國(guó)、澳大利亞、德國(guó)、波蘭、英國(guó)、法國(guó)、日本、俄羅斯等多個(gè)國(guó)家
已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用。目前國(guó)際市場(chǎng)上，德國(guó)DBT、美國(guó)J0Y和德 國(guó)MARCO公司產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位。
圖1示出現(xiàn)有液壓支架電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式，主設(shè)備與其所屬 從設(shè)備之間通過線纜連接，主設(shè)備之間通過線纜連接，不同電源供電 設(shè)備之間通過隔離設(shè)備進(jìn)行連接，從設(shè)備可以是控制器分系統(tǒng)、閥體、 傳感器等裝置，主、從設(shè)備個(gè)數(shù)可為0~n中任何數(shù)目，其中n為自 然數(shù)，隔離設(shè)備個(gè)數(shù)可以為0~k中的任何數(shù)目，其中k為自然數(shù)， 各設(shè)備間通過各自的線纜單向或雙向傳輸數(shù)字或模擬信息?，F(xiàn)有技術(shù) 中液壓支架電液控制系統(tǒng)中的各設(shè)備之間主要采用以下幾種通信連 接方式
(一)基于RS232、 RS485、 RS422等串行通信方式的液壓支架電液控 制系統(tǒng)
其特點(diǎn)為從設(shè)備的信息需通過所屬主設(shè)備才能與其它主設(shè)備間 進(jìn)行交換，主設(shè)備之間采用串行通信方式，不同電源供電設(shè)備之間需 使用隔離設(shè)備。基于該連接方式的液壓支架電液控制系統(tǒng)，存在以下 缺點(diǎn)1)當(dāng)工作面中某一臺(tái)主設(shè)備出現(xiàn)通信故障時(shí)，由于該系統(tǒng)中從 設(shè)備通過所屬主設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息交換，因而導(dǎo)致該從設(shè)備與其它設(shè)備之 間的信息交換被迫終止，從而將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工作面的通信故障，影響 生產(chǎn)效率及安全性；2)由于從設(shè)備信息需通過所屬主設(shè)備進(jìn)行通信， 由此增加了主設(shè)備的通信量，降低了系統(tǒng)通信的實(shí)時(shí)性；3)由于主設(shè) 備之間只能依次進(jìn)行信息傳輸，要實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作面的信息傳輸耗時(shí) 多，影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性；4)不同電源供電設(shè)備之間需使用隔離裝置，增
加系統(tǒng)成本，也降低了系統(tǒng)可靠性。
(二)基于CAN組網(wǎng)通信方式的液壓支架電液控制系統(tǒng)
其特點(diǎn)為從設(shè)備可作為節(jié)點(diǎn)與主設(shè)備一起參與組網(wǎng)，不同電源供 電設(shè)備之間需使用隔離設(shè)備，節(jié)點(diǎn)可在不影響其它節(jié)點(diǎn)的情況下退出 網(wǎng)絡(luò)?；贑AN組網(wǎng)通信方式的液壓支架電液控制系統(tǒng)，存在以下缺 點(diǎn)l)CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)目有限，如果從設(shè)備作為節(jié)點(diǎn)參與組網(wǎng)，則網(wǎng)內(nèi)主 設(shè)備數(shù)量受限，減小工作面長(zhǎng)度，極大地影響工作面的生產(chǎn)效率，若 在不影響生產(chǎn)效率的情況下需采用主從組網(wǎng)方式，但需增加中繼或接 口處理環(huán)節(jié)，進(jìn)而增加系統(tǒng)成本；2)如果僅主設(shè)備參與組網(wǎng)，從設(shè)備 仍需通過其所屬主設(shè)備方可實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)主設(shè)備通信故障時(shí)，其 從設(shè)備在仍然正常的情況下將會(huì)失去作用，影響系統(tǒng)生產(chǎn)效率以及安 全性，且增加主設(shè)備的通信量，從而影響通信實(shí)時(shí)性造成安全隱患； 3)不同電源供電設(shè)備之間需使用隔離裝置，增加系統(tǒng)成本，也降低了 系統(tǒng)可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型旨在公開一種液壓支架電液控制系統(tǒng)，以克服上述現(xiàn) 有技術(shù)中所存在的缺點(diǎn)，提供一個(gè)高產(chǎn)高效的液壓支架電液控制系 統(tǒng)。
本實(shí)用新型提供一種液壓支架電液控制系統(tǒng)，所述液壓支架電液 控制系統(tǒng)包括由主設(shè)備Hl Hn組成的主設(shè)備群H，主設(shè)備群H中的 任意一個(gè)主設(shè)備Hx包含從設(shè)備Sxl ~ Sxmx，所有的從設(shè)備組成了從設(shè) 備群S;主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI及主、從設(shè)備之間的供電 及通信媒質(zhì)群CII，其中主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI包含供電 及通信媒質(zhì)CIl~CIn-l,主設(shè)備群H中的任意一個(gè)主設(shè)備Hx與其所 包含的從設(shè)備Sxl ~ Sxm,之間分別通過供電及通信媒質(zhì)CIIxl ~ CIIxmx 進(jìn)行連接，所有的主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)組成了供電及通 信媒質(zhì)群CII，其中n、 mx為自然數(shù)，x為l n的任一自然數(shù)。各主 設(shè)備所附屬從設(shè)備個(gè)數(shù)可相同也可不同，各主設(shè)備所附屬從設(shè)備可以 是閥控分設(shè)備也可以是諸如行程傳感器、壓力傳感器、紅外傳感器或 其它分控制單元。各主設(shè)備之間首尾依次串行連接無需隔離設(shè)備。
在通信上各主設(shè)備及至少部分從設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以自組網(wǎng)方 式組成通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息通信，各至少部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被設(shè)置為路由節(jié) 點(diǎn)。具有路由功能的路由節(jié)點(diǎn)與在該路由節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)的無路由功 能的非路由節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)成父子關(guān)系，非路由節(jié)點(diǎn)通過所屬父節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)
與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信，當(dāng)非路由節(jié)點(diǎn)故障時(shí)其父節(jié)點(diǎn)標(biāo)示其通 信狀態(tài)，當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)故障時(shí)其所屬子節(jié)點(diǎn)將重新建立各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間 的父子關(guān)系。
主設(shè)備及至少部分從設(shè)備之間的通信以自組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)，其自組 網(wǎng)通信的通訊媒質(zhì)可以是通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的。當(dāng)通訊媒質(zhì)是
有線時(shí)，所述控制系統(tǒng)的自組網(wǎng)通信稱為基于有線的自組網(wǎng)通信；當(dāng)
通訊媒質(zhì)是無線時(shí)，所述控制系統(tǒng)的自組網(wǎng)通信稱為基于無線的自組
網(wǎng)通信。各主設(shè)備根據(jù)自組網(wǎng)通信方式的不同分為基于有線的主設(shè)備
和基于無線的主設(shè)備，組網(wǎng)從設(shè)備根據(jù)自組網(wǎng)通信方式的不同可分為
基于有線的組網(wǎng)從設(shè)備和基于無線的組網(wǎng)從設(shè)備。
對(duì)于不參與組網(wǎng)的從設(shè)備，本實(shí)用新型提供一種非組網(wǎng)從設(shè)備，
該從設(shè)備包括非組網(wǎng)從設(shè)備接口、主控及執(zhí)行器部分。從設(shè)備為傳 感器或分控制單元(如閥控等)，當(dāng)非組網(wǎng)從設(shè)備為傳感器設(shè)備時(shí)，主 控及執(zhí)行器部分包括傳感器及處理器，當(dāng)非組網(wǎng)從設(shè)備為閥控分控制 單元時(shí)，主控及執(zhí)行器部分包含處理器、驅(qū)動(dòng)、閥體接口、閥體。其 中，非組網(wǎng)從設(shè)備為傳感器設(shè)備時(shí)，若本設(shè)備輸出信號(hào)為模擬或開關(guān) 信號(hào)，其主控及執(zhí)行器部分可不包含處理器。非組網(wǎng)從設(shè)備接口通過 主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群C11中的供電及通信媒質(zhì)與其所 屬主設(shè)備的非組網(wǎng)從設(shè)備接口相連，此類主、從設(shè)備之間的供電及通 信媒質(zhì)包含電能傳輸媒質(zhì)以及僅用于主從設(shè)備間通信的連線或無其 它連線(當(dāng)主從設(shè)備間以無線方式通信時(shí))或信號(hào)連線(當(dāng)主從設(shè)備間 為模擬或開關(guān)信號(hào)傳遞時(shí))，主控及執(zhí)行器部分與非組網(wǎng)從設(shè)備接口 通過內(nèi)部布線相連以實(shí)現(xiàn)電能的供給以及通信或信號(hào)的傳輸，當(dāng)非組 網(wǎng)從設(shè)備與其所屬主設(shè)備之間以通信方式實(shí)現(xiàn)連接時(shí)，其通信方式可 以是SPI、 UART、 IIC、 Bluetooth、紅外等通信方式。
本實(shí)用新型主設(shè)備包括鍵盤部分、顯示部分、主控部分及接口 部分，其接口部分包含主設(shè)備接口 11~13，非組網(wǎng)從設(shè)備接口 141 ~ 14a,組網(wǎng)從設(shè)備接口 I5(a+1) ~ I5mx，用于實(shí)現(xiàn)用于實(shí)現(xiàn)與其它主設(shè) 備、從設(shè)備之間的物理連接、通信物理連接、電能傳遞。其中主設(shè)備 接口 12通過主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI中的供電及通信媒質(zhì) 與本主設(shè)備右相鄰主設(shè)備的主設(shè)備接口 13相連，主設(shè)備接口 13通過 主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI中的供電及通信媒質(zhì)與本主設(shè)備 左相鄰主設(shè)備的主設(shè)備接口 12相連；主設(shè)備的非組網(wǎng)從設(shè)備接口 141 14a通過主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CII中的供電及 通信媒質(zhì)分別與本主設(shè)備所附屬的1 ~ a號(hào)非組網(wǎng)從設(shè)備相連；本主
設(shè)備的組網(wǎng)從設(shè)備接口 I5(a+1) ~ 15mx通過主、從設(shè)備之間的供電及 通信媒質(zhì)群CII中的供電及通信媒質(zhì)分別與本主設(shè)備所附屬的a+l ~ mx號(hào)組網(wǎng)從設(shè)備相連。
本實(shí)用新型組網(wǎng)從設(shè)備包括組網(wǎng)從設(shè)備接口、主控及執(zhí)行器部 分。從設(shè)備為傳感器或分控制單元(如閥控等)，當(dāng)組網(wǎng)從設(shè)備為傳感 器設(shè)備時(shí)，主控及執(zhí)行器部分包括傳感器及處理器，當(dāng)組網(wǎng)從設(shè)備為 閥控分控制單元時(shí)，主控及執(zhí)行器部分包含處理器、驅(qū)動(dòng)、閥體接口 、 閥體。組網(wǎng)從設(shè)備接口通過主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CII 中的供電及通信媒質(zhì)與其所屬主設(shè)備的任一組網(wǎng)從設(shè)備接口 (I5(a+1) ~ I5mx)相連。
當(dāng)通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)所述主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群 CI及參與組網(wǎng)主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CII中至少部分供 電及通信媒質(zhì)包含電源線以及作為有線自組網(wǎng)通信媒質(zhì)的連接線；當(dāng) 通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)所述主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI及 參與組網(wǎng)主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CII中至少部分供電及 通信媒質(zhì)僅包含電源線。
通過本實(shí)用新型提供的液壓支架電液控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中各參與組 網(wǎng)設(shè)備(包括主設(shè)備或從設(shè)備)作為獨(dú)立節(jié)點(diǎn)參與組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)的自動(dòng)路由、網(wǎng)絡(luò)自組織自管理，在某一設(shè)備或某些設(shè)備通信故障 的情況下，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓樸的自動(dòng)更新，數(shù)據(jù)可在更新后的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn) 行傳輸，有效克服現(xiàn)有技術(shù)中主設(shè)備故障其從設(shè)備數(shù)據(jù)無法進(jìn)行通 信、主設(shè)備故障造成工作面通信故障的問題，在自組網(wǎng)方法中數(shù)據(jù)自 動(dòng)路由，各設(shè)備的通信數(shù)據(jù)可通過不同途徑進(jìn)行傳輸，有效解決現(xiàn)有 技術(shù)中數(shù)據(jù)串行傳輸、從設(shè)備數(shù)據(jù)需通過主設(shè)備進(jìn)行傳輸而引起的通 信實(shí)時(shí)性低的問題，確保非故障節(jié)點(diǎn)的通訊暢通，與現(xiàn)有技術(shù)相比本 實(shí)用新型提供的液壓支架電液控制系統(tǒng)無需隔離裝置，有效降低系統(tǒng) 成本，提高系統(tǒng)的安全性與可靠性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的液壓支架電液控制系統(tǒng)物理連接結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本實(shí)用新型液壓支架電液控制系統(tǒng)物理連接結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本實(shí)用新型基于有線自組網(wǎng)的主設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是本實(shí)用新型基于有線自組網(wǎng)的從設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖，其中從設(shè) 備參與組網(wǎng)，從設(shè)備為傳感器或分控制單元(如閥控)；
圖5是本實(shí)用新型基于無線自組網(wǎng)的主設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖6是本實(shí)用新型基于無線自組網(wǎng)的從設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖，其中從設(shè) 備參與組網(wǎng)，從設(shè)備為傳感器或分控制單元(如岡控)；
圖7是本實(shí)用新型基于自組網(wǎng)的從設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖，其中從設(shè)備不 參與組網(wǎng)，從設(shè)備為傳感器或分控制單元(如閥控)；
圖8是各節(jié)點(diǎn)有線通信網(wǎng)絡(luò)的物理連接示意為了更好地理解本實(shí)用新型，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本 實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
圖2示出本實(shí)用新型提供的液壓支架電液控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng) 包括由主設(shè)備Hl Hn組成的主設(shè)備群H，主設(shè)備群H中的任意一個(gè) 主設(shè)備Hx包含從設(shè)備Sxl ~ Sxmx,所有的從設(shè)備組成了從設(shè)備群S, 其中n、 mx為自然數(shù)，x為l n的任一自然數(shù)；該控制系統(tǒng)還包括 在主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI及主、從設(shè)備之間的供電及通 信媒質(zhì)群CII，其中主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI包含供電及 通信媒質(zhì)CIl~CIn-l，主設(shè)備群H中的任意一個(gè)主設(shè)備Hx與其所包 含的從設(shè)備Sxl ~ Sxmx之間分別通過供電及通信媒質(zhì)CIIxl ~ CIIxmx 進(jìn)行連接，所有的主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)組成了供電及通 信媒質(zhì)群CII，n、 mx、 x的含義同上。主設(shè)備之間通過供電及通信 媒質(zhì)群CI實(shí)現(xiàn)電能的傳遞以及通信的物理連接，主設(shè)備與從設(shè)備之 間通過供電及通信媒質(zhì)群CII實(shí)現(xiàn)電能的傳遞以及通信的物理連接。 其中，各主設(shè)備所附屬從設(shè)備個(gè)數(shù)可相同也可不同，各主設(shè)備所附屬 從設(shè)備可以是閥控分設(shè)備也可以是諸如行程傳感器、壓力傳感器、紅 外傳感器等傳感器設(shè)備或其它分控制單元。主設(shè)備獲取通信信息或通 過鍵盤獲取用戶操作指令，并向其它設(shè)備(包括主設(shè)備和從設(shè)備)發(fā)送 控制指令或信息；從設(shè)備獲取環(huán)境信息或其它設(shè)備(包括主設(shè)備和從 設(shè)備)信息或控制指令，實(shí)現(xiàn)控制或向其它設(shè)備(包括主設(shè)備和從設(shè)備)
轉(zhuǎn)發(fā)信息或控制指令。
另一方面，在通信上各主、從設(shè)備以自組網(wǎng)方式組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息及
控制指令的傳遞，根據(jù)自組網(wǎng)通訊傳輸媒質(zhì)的不同可分為基于有線的 和基于無線的自組網(wǎng)通信方式，從設(shè)備根據(jù)是否作為節(jié)點(diǎn)參與組網(wǎng)其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所不同，根據(jù)自組網(wǎng)通訊傳輸媒質(zhì)的不同其主設(shè)備、從設(shè)
備、主設(shè)備與從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)、主設(shè)備之間的供電及通
信媒質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所不同，由此將主設(shè)備分為基于有線自組網(wǎng)的 主設(shè)備、基于無線自組網(wǎng)的主設(shè)備；將從設(shè)備分為基于有線的組網(wǎng) 從設(shè)備、基于無線的組網(wǎng)從設(shè)備、非組網(wǎng)從設(shè)備。下面對(duì)各種情況下 的主、從設(shè)備、各供電及通信媒質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明
圖3示出以主設(shè)備H2為例的基于有線自組網(wǎng)的主設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖。 基于有線自組網(wǎng)的主設(shè)備主要由接口部分、主控部分、顯示部分、鍵 盤等相關(guān)部分組成。接口部分主要實(shí)現(xiàn)與其它主設(shè)備、從設(shè)備之間的 物理連接、通信物理連接、電能傳遞，接口部分中包含主設(shè)備接口 II、主設(shè)備接口 12、主設(shè)備接口 13、非組網(wǎng)從設(shè)備接口 I41~I4a、 組網(wǎng)從設(shè)備接口 I5(a+1) ~ I5m。主設(shè)備接口 12和I3通過供電及通 信媒質(zhì)CI1和CI2分別與左鄰及右鄰主設(shè)備的主設(shè)備接口 13和主設(shè) 備接口 12相連，其中供電及通信媒質(zhì)CI1和CI2中包含電能傳輸線 以及作為有線自組網(wǎng)通信媒質(zhì)的通信線。非組網(wǎng)從設(shè)備接口 I41~ I4a 分別通過供電及通信媒質(zhì)CII21~CII2a與非組網(wǎng)從設(shè)備相連，其中 供電及通信媒質(zhì)CII21~CII2a中包含電能傳輸線以及僅用于主從設(shè) 備的通信(如fC、 UART、 SPI等等)線或模擬信號(hào)線或開關(guān)信號(hào)線或 無其它線(當(dāng)主從設(shè)備之間采用無線通信時(shí))。組網(wǎng)從設(shè)備接口 I5(a+1) ~ 15m分別通過供電及通信媒質(zhì)C42 (a+l) C42m與組網(wǎng)從設(shè) 備相連，其中供電及通信媒質(zhì)CII2(a+l) ~CII2m中包含電能傳輸線 以及作為有線自組網(wǎng)通信媒質(zhì)的通信線。在主設(shè)備的接口部分內(nèi)部， 各設(shè)備接口的電能傳輸線通過內(nèi)部布線相連，主設(shè)備接口 12、 13、 組網(wǎng)從設(shè)備接口 15 (a+l) ~ I5m的有線組網(wǎng)通信線通過內(nèi)部布線相 連，主設(shè)備接口 II通過內(nèi)部布線IN1與主設(shè)備接口 12、 13、組網(wǎng)從 設(shè)備接口 I5(a+1) ~ I5m的電源及組網(wǎng)通信相連，通過內(nèi)部布線IN2 將電能及組網(wǎng)通信線連入主控部分，并將本主設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連入 網(wǎng)絡(luò)，各非組網(wǎng)從設(shè)備接口 I41~ I4a的信號(hào)或通信線通過內(nèi)部布線 直接接入本主設(shè)備的主控部分進(jìn)行處理。
圖4示出以從設(shè)備S2 (a+l)為例的基于有線自組網(wǎng)的從設(shè)備結(jié)構(gòu) 框圖，其中從設(shè)備參與組網(wǎng)，從設(shè)備為傳感器或分控制單元(如閥控 等)。此類從設(shè)備主要由組網(wǎng)從設(shè)備接口 、主控及執(zhí)行器部分組成， 通過供電及通信媒質(zhì)CII2(a+l)與主設(shè)備H2的組網(wǎng)從設(shè)備接口 15(a+l)連接，供電及通信媒質(zhì)C112(a+1)中包含電源線以及作為有 線自組網(wǎng)通信媒質(zhì)的連接線。當(dāng)從設(shè)備為傳感器時(shí)，主控及執(zhí)行器部 分包含處理器以及傳感器，傳感器用于采集信息，處理器用于實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)處理、控制以及協(xié)議轉(zhuǎn)換。當(dāng)從設(shè)備為閥控分控制單元時(shí)，主控及
執(zhí)行器部分包含處理器、驅(qū)動(dòng)、閥體接口、閥體，處理器用于實(shí)現(xiàn)協(xié) 議轉(zhuǎn)換、通信信息解析、閥體控制，主控及執(zhí)行器部分與組網(wǎng)從設(shè)備 接口通過內(nèi)部布線相連以實(shí)現(xiàn)電能的供給以及網(wǎng)絡(luò)通訊信息的傳輸。
圖5示出以主設(shè)備H2為例的基于無線自組網(wǎng)的主設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖。 基于無線自組網(wǎng)的主設(shè)備主要由接口部分、主控部分、顯示部分、鍵 盤等相關(guān)部分組成。接口部分主要實(shí)現(xiàn)與其它主設(shè)備、從設(shè)備之間的 物理連接、電能傳遞，接口部分中包含主設(shè)備接口 II、主設(shè)備接口 12、主設(shè)備接口 13、非組網(wǎng)從設(shè)備接口 I41~I4a、組網(wǎng)從設(shè)備接口 I5(a+1) ~ I5m2。主設(shè)備接口 II通過天線收發(fā)無線通信信息并將本主 設(shè)備H2作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接入無線通信網(wǎng)絡(luò)，主設(shè)備接口 12和I3通過 供電及通信媒質(zhì)CI1和CI2分別與左鄰及右鄰主設(shè)備的主設(shè)備接口 13和主設(shè)備接口 12相連，其中供電及通信媒質(zhì)CI1和CI2中僅包含 電能傳輸線以實(shí)現(xiàn)電能的傳遞。非組網(wǎng)從設(shè)備接口 141 14a分別通 過供電及通信媒質(zhì)ClI21 CII2a與非組網(wǎng)從設(shè)備相連，其中供電及 通信媒質(zhì)CII21~CII2a中包含電源線以及僅用于主從設(shè)備的通信 (如I2C、UART、SPI等等)線或模擬信號(hào)線或開關(guān)信號(hào)線或無其它線(當(dāng) 主從設(shè)備之間采用無線通信時(shí))。組網(wǎng)從設(shè)備接口 I5(a+1) ~ 15ni2分 別通過供電及通信媒質(zhì)C112(a+1) CII2ni2與組網(wǎng)從設(shè)備相連，其中 供電及通信媒質(zhì)C112(a+1) CII2nh中僅包含電能傳輸線以實(shí)現(xiàn)電能 的傳遞。在主設(shè)備的接口部分內(nèi)部，所有接口的電能傳輸線相連，非 組網(wǎng)從設(shè)備接口中的主從設(shè)備通信或模擬信號(hào)線或開關(guān)信號(hào)線接入 主設(shè)備控制部分。主設(shè)備接口 II通過內(nèi)部布線IN1引入電能，并通 過內(nèi)部布線IN2將電能及無線方式傳輸?shù)男畔⑦B入本主設(shè)備H2的主 設(shè)備控制部分。
圖6示出以從設(shè)備S2 (a+2)為例的基于無線自組網(wǎng)的從設(shè)備結(jié)構(gòu) 框圖，其中從設(shè)備參與組網(wǎng)，從設(shè)備為傳感器或分控制單元(如閥控 等)。此類從設(shè)備主要由無線組網(wǎng)從設(shè)備通信接口 、主控及執(zhí)行器部 分組成，通過供電及通信媒質(zhì)ClI2(a+2)與主設(shè)備的組網(wǎng)從設(shè)備接口 15(a+2)連接實(shí)現(xiàn)電能傳遞，通過天線將本組網(wǎng)從設(shè)備S2(a+2)作為 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接入無線網(wǎng)絡(luò)中。供電及通信媒質(zhì)ClI2(a+2)中包含電能傳 輸線以實(shí)現(xiàn)電能傳遞。當(dāng)從設(shè)備為傳感器時(shí)，主控及執(zhí)行器部分包含 處理器以及傳感器，傳感器用于采集信息，處理器用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、 控制以及協(xié)議轉(zhuǎn)換。當(dāng)從設(shè)備為閥控分控制單元時(shí)，主控及執(zhí)行器部 分包含處理器、驅(qū)動(dòng)、閥體接口、閥體，處理器用于實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換、 通信信息解析、閥體控制。
圖7示出以從設(shè)備S21為例的基于自組網(wǎng)的從設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖，其 中從設(shè)備不參與組網(wǎng)，從設(shè)備為傳感器或分控制單元(如閥控等)。此 類從設(shè)備主要由非組網(wǎng)從設(shè)備接口、主控及執(zhí)行器部分組成，通過供 電及通信媒質(zhì)CII21與主設(shè)備的非組網(wǎng)從設(shè)備接口 141連接。供電及 通信媒質(zhì)CII21中包含電能傳輸線以及僅用于主從設(shè)備間通信的連 線或無其它連線(當(dāng)主從設(shè)備間以無線方式通信時(shí))或信號(hào)連線(當(dāng)主 從設(shè)備間為模擬或開關(guān)信號(hào)傳遞時(shí))。當(dāng)從設(shè)備為傳感器時(shí)，主控及 執(zhí)行器部分包含傳感器并可能包含處理器，傳感器用于采集信息，當(dāng) 主從設(shè)備以通信方式(如I2C、 RS232、 SPI、無線等等)連接時(shí)，主控 及執(zhí)行器部分包含處理器并用于實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、數(shù) 據(jù)收發(fā)；當(dāng)主從設(shè)備以模擬信號(hào)或開關(guān)信號(hào)連接時(shí)，主控及執(zhí)行器部 分可不包含處理器，傳感器輸出的模擬或開關(guān)信號(hào)可直接經(jīng)由內(nèi)部布 線通過供電及通信媒質(zhì)CII21進(jìn)入主設(shè)備。當(dāng)從設(shè)備為閥控分控制單 元時(shí)，主控及執(zhí)行器部分包含處理器、驅(qū)動(dòng)、閥體接口、閥體，處理 器用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)解析、閥體控制邏輯實(shí)現(xiàn)等。
另 一方面，各組網(wǎng)設(shè)備(包括組網(wǎng)主設(shè)備及組網(wǎng)從設(shè)備)作為網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)，以自組網(wǎng)方式組成通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息通信。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)按功能可 分為兩種 一種為具有路由功能的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，在這里我們稱為路由節(jié) 點(diǎn)，另外一種為無路由功能的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，在這里我們稱為非路由節(jié)點(diǎn)。 其中，路由節(jié)點(diǎn)與非路由節(jié)點(diǎn)為父子關(guān)系，非路由節(jié)點(diǎn)只能通過路由 節(jié)點(diǎn)即父節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)，非路由節(jié)點(diǎn)只能與其所屬的路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 信息交換，非路由節(jié)點(diǎn)之間只能通過路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交換。路由節(jié) 點(diǎn)可以與其所附屬的非路由節(jié)點(diǎn)即子節(jié)點(diǎn)、其它路由節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行信 息交換，路由節(jié)點(diǎn)可以參與路由發(fā)現(xiàn)、信息轉(zhuǎn)發(fā)、通過連接別的節(jié)點(diǎn) 來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍等。各組網(wǎng)設(shè)備(包括主設(shè)備及組網(wǎng)從設(shè)備) 可被設(shè)置為路由節(jié)點(diǎn)或非路由節(jié)點(diǎn)。
圖8示出由主設(shè)備H1~H7，主設(shè)備HI所附屬組網(wǎng)從設(shè)備 Sl(a+1)、 Sl(a+2)，主設(shè)備H2所附屬組網(wǎng)從設(shè)備S2 (a+l) 、 S2 (a+2)， 主設(shè)備H3所附屬組網(wǎng)從設(shè)備S3(a+1)、 S3(a+2)，主設(shè)備H4所附屬 組網(wǎng)從設(shè)備S4(a+l) 、S4(a+2)，主設(shè)備H5所附屬組網(wǎng)從設(shè)備S5(a+l)、 S5(a+2),主設(shè)備H6所附屬組網(wǎng)從設(shè)備S6(a+1) 、 S6 (a+2)，主設(shè)備 H7所附屬組網(wǎng)從設(shè)備S7(a+1)、 S7(a+2)組成的網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的物理 連接示意圖，其中Hl、 S2(a+2)、 H4、 S5 (a+2) 、 H7被設(shè)置為路由節(jié) 點(diǎn)，剩余各節(jié)點(diǎn)設(shè)置為非路由節(jié)點(diǎn)。拋開電能傳遞上的物理連接，對(duì) 于基于有線自組網(wǎng)的液壓支架電液控制系統(tǒng)來說，主設(shè)備H1~H7通
過內(nèi)部布線IN1中的通信線、主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)中的通信 線將各主設(shè)備的組網(wǎng)通信連接在一起，通過主、從設(shè)備之間的供電及 通信媒質(zhì)中的通信線將主設(shè)備與從設(shè)備連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)基于有 線自組網(wǎng)的液壓支架電液控制系統(tǒng)中任意組網(wǎng)設(shè)備(包括主設(shè)備及組 網(wǎng)從設(shè)備)間的通信線物理連接。對(duì)于基于無線自組網(wǎng)的液壓支架電 液控制系統(tǒng)來說，拋開電能傳遞上的物理連接，各組網(wǎng)設(shè)備(包括主 設(shè)備及組網(wǎng)從設(shè)備)間以無線方式實(shí)現(xiàn)通信的物理連接。信息傳遞的 網(wǎng)絡(luò)連接這里稱為網(wǎng)絡(luò)拓樸，網(wǎng)絡(luò)拓樸與各設(shè)備的物理連接組成的網(wǎng) 絡(luò)不同，網(wǎng)絡(luò)拓樸反應(yīng)出各設(shè)備節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)交換的關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)拓樸中 只有相連接的節(jié)點(diǎn)之間才能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換即通信。
基于自組網(wǎng)的液壓支架電液控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)容量大可以達(dá)到65535個(gè) 節(jié)點(diǎn)，通過其網(wǎng)絡(luò)自組織、自管理、自動(dòng)路由的特性，解決了液壓支架 電液控制系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)中存在的當(dāng)工作面中某一臺(tái)主設(shè)備出現(xiàn)通信故障 時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工作面的通信故障，主設(shè)備的通信量大，主設(shè)備之間只 能依次進(jìn)行信息傳輸，不同電源供電設(shè)備之間需使用隔離裝置等問題， 提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性以及生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求1、一種液壓支架電液控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:由主設(shè)備H1～Hn組成的主設(shè)備群H，主設(shè)備群H中的任意一個(gè)主設(shè)備Hx包含從設(shè)備Sx1～Sxmx，所有的從設(shè)備組成了從設(shè)備群S；主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI及主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CII，其中主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI包含供電及通信媒質(zhì)CI1～CIn-1，主設(shè)備群H中的任意一個(gè)主設(shè)備Hx與其所包含的從設(shè)備Sx1～Sxmx之間分別通過供電及通信媒質(zhì)CIIx1～CIIxmx進(jìn)行連接，所有的主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)組成了供電及通信媒質(zhì)群CII；其中n、mx為自然數(shù)，x為1～n的任一自然數(shù)；主設(shè)備之間通過供電及通信媒質(zhì)群CI實(shí)現(xiàn)電能的傳遞以及通信的物理連接，主設(shè)備與從設(shè)備之間通過供電及通信媒質(zhì)群CII實(shí)現(xiàn)電能的傳遞以及通信的物理連接；其特征在于:各主設(shè)備之間首尾依次串行連接無需隔離設(shè)備；主設(shè)備及至少部分從設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以自組網(wǎng)方式組成通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息通信，至少部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被設(shè)置為路由節(jié)點(diǎn)；具有路由功能的路由節(jié)點(diǎn)與在該路由節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)的無路由功能的非路由節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)成父子關(guān)系，非路由節(jié)點(diǎn)通過所屬父節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信，當(dāng)非路由節(jié)點(diǎn)故障時(shí)其父節(jié)點(diǎn)標(biāo)示其通信狀態(tài)，當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)故障時(shí)其所屬子節(jié)點(diǎn)將重新建立各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的父子關(guān)系。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述主設(shè)備及 至少部分從設(shè)備之間的通信是通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的，當(dāng)通過有 線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)所述主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI及所述參 與組網(wǎng)主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CII中至少部分供電及通 信媒質(zhì)包含電源線以及作為有線自組網(wǎng)通信媒質(zhì)的連接線；當(dāng)通過無 線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)所述主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI及所述參 與組網(wǎng)主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CII中至少部分供電及通 信媒質(zhì)僅包含電源線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于任一所述主設(shè) 備包括接口部分，其包括主設(shè)備接口 (11、 12、 13)、非組網(wǎng)從設(shè)備接口 (I41~I4a)、組網(wǎng)從設(shè)備接口 (15 (a +1) ~I5nu)，用于實(shí)現(xiàn)與其 它主設(shè)備、從設(shè)備之間的物理連接、通信物理連接、電能傳遞； 主控部分，用于控制該主設(shè)備； 所述從設(shè)備包括接口部分，通過所述主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)與所述任 一主設(shè)備的組網(wǎng)從設(shè)備接口 U5(a+1) ~ 15nu中任一)連接； 主控及執(zhí)行器部分，用于控制該從設(shè)備。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述從設(shè)備可 以是傳感器或分控制單元。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于主設(shè)備及至少 部分從設(shè)備之間的通信是以自組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)，其自組網(wǎng)通信的通訊媒 質(zhì)可以是有線的也可以是無線的；通訊媒質(zhì)是有線時(shí)，所述控制系統(tǒng) 的自組網(wǎng)通信稱為基于有線的自組網(wǎng)通信；通訊媒質(zhì)是無線時(shí)，所述 控制系統(tǒng)的自組網(wǎng)通信稱為基于無線的自組網(wǎng)通信。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于其從設(shè) 備可以作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)參與組網(wǎng)，參與組網(wǎng)的從設(shè)備根據(jù)自組網(wǎng)通信傳 輸媒質(zhì)的不同可分為基于有線的組網(wǎng)從設(shè)備和基于無線的組網(wǎng)從設(shè) 備，從設(shè)備也可以不參與組網(wǎng)這里稱為非組網(wǎng)從設(shè)備；主設(shè)備作為網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)參與組網(wǎng)，根據(jù)自組網(wǎng)通信傳輸媒質(zhì)的不同 可分為基于有線的主設(shè)備和基于無線的主設(shè)備。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于從設(shè)備可以是 壓力傳感器、直線位移傳感器、紅外傳感器，也可以是閥控。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種液壓支架電液控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由主設(shè)備群H、從設(shè)備群S、主設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CI、主、從設(shè)備之間的供電及通信媒質(zhì)群CII組成，各主設(shè)備之間首尾依次串行連接無需隔離設(shè)備，主設(shè)備及至少部分從設(shè)備以自組網(wǎng)方式組成通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息通信；各參與組網(wǎng)設(shè)備作為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)參與組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的自組織、自動(dòng)路由及網(wǎng)絡(luò)自管理，解決了煤礦綜采放頂煤液壓支架電液控制系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)中需隔離、設(shè)備故障導(dǎo)致系統(tǒng)通訊故障等問題，提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性以及生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201207139SQ20072030497
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者張東來, 鑫 馬 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院