液压支架“PM32电液控制系统”在智能化综采工作面的应用

液压支架 “ PM32 电液控制系统 ”在智能化综采 工作面的应用

李金生

建新煤化有限责任公司 陕西 延安 727300

摘要：液压支架电液控系统的组成、控制模式、控制过程，液压支架电液控系统在智能化综采工作面的生产过程中的主要优点

关键词：设备组成；系统控制；优点

前言：综采工作面液压支架电液控制系统是实现煤矿智能化高产高效的关键技术设备，目前国外液压支架电液控制技术已发展到相当成熟的阶段，控制功能不断扩大，对工作面条件的适应能力不断增强，可靠性也得到了大幅度提高，建新煤化公司4212智能化综采工作面液压支架采用德国MARCO公司的PM32型电液控制系统，解决了传统综采工作面的机械手把阀组的系统模式，采用电液阀组由计算机程序控制的电子信号操作，使机械自动化程度和生产效率显著提高。

1 PM32电液控制系统设备的组成、控制模式

pm32电液控制系统包含控制器，传感器，液压主阀，上位机和供电系统，通过对液压支架，综采设备的就地和远程控制，实现综采工作面可视化，可控化，实现综采工作面综采设备管理，实现生产过程优化控制，实现综采工作面少人或无人值守自动化。

1.1电液控制系统的组成

（1）标准配置

在综采工作面上，每一个液压支架安装有1个控制器，3个常规传感器，和1个液压主阀。工作面控制器之间由架间电缆连接在一起，采用总线技术，构成现场总线控制系统。工作面电液控制系统和上位机相连，构成生产过程控制系统(SCADA系统)。

电液控制系统传感器可以分为常规传感器和扩展传感器。常规传感器有压力传感器，行程传感器，红外传感器；扩展传感器有倾角传感器，磁场传感器，超声波传感器，振动传感器，采高传感器，外置报警灯，外置照明等。

（2）供电系统

电液控制系统供电来自于12伏直流电源箱，电源箱供电通常采用井下照明电路。电源箱供电电缆芯线直径不小于4mm²，保证电液系统供电正常。

电源箱的供电范围是90-250AV。高于250V的供电电压或烧毁电源箱保险丝，低于90V的供电电压，因为系统保护原因，电源箱处于闭锁状态。

（3）总线通讯

pm32电液控制系统采用邻架通讯(BiDi)和TBUS总线技术的组合通讯方式。架间4芯电缆承担邻架通讯，总线传输和供电功能。

网络终端安装在电液控制系统两个端头控制器上，采用发送和应答方式来监控总线通讯状态。

邻架通讯用于邻架/隔架数据传输和控制，闭锁等功能。总线通讯用于工作面急停，成组动作，在线检测等功能。

1.2 控制模式

PM32电液控制系统采用的marco控制器为人工智能非主从型，采用4种控制模式：按键控制，时间控制，参数控制，以及上位机控制模式。

工作面电液控制系统自成体系，在和上位机断开后，仍可完成液压支架全部功能，如邻架/隔架控制、急停、成组功能、数据传输、在线检测等功能。

(1)按键模式

按键模式为单键单动作模式。通过触动按键，液压支架执行相应的动作，停止按键后，液压支架所执行的动作停止，如操作人员井下操作升柱，降柱等功能时，采用按键控制模式。

(2)时间控制模式

在触动按键之后，液压支架在一定时间范围内执行某一功能，在设定的时间后，自动停止该功能，如本架推溜，成组伸收护帮等功能。当控制器的某个传感器被拆除之后，或者设置为无效之后，相应的控制功能由参数控制转为时间控制模式。

(3)参数控制模式

控制器在比对传感器实时测量值和系统界限值之后，自主地发出控制信号执行某一功能，通过传感器实时测量值作为反馈，当测量值达到系统设定值之后，自主地停止该液压功能，比如自动补压，擦顶移架和跟机自动化等功能。

(4)上位机模式分为两种

1）一种是指通过上位机在顺槽内或者在井上，依据传感器的实时数据，以及工作面视频，操作人员在上位机上直接操作某一支架功能，保证工作面运行正常。

2）在综采工作面集控系统中，通过对实时和历史数据比对，上位机基于生产过程优化控制，按照软件程序自主控制综采工作面设备，如供电管理，如运输系统集成控制，如综采工作面自动化等功能。

2 PM32电液控制系统控制过程

2.1 控制过程

pm32电液控制系统控制过程分为两类，单个支架控制过程和工作面控制过程。

(1)单个支架控制过程

在参数控制模式下，单个液压支架控制过程位为闭环控制。

控制器基于传感器实时数据，发出控制信号，控制的执行过程中，由传感器实时进行反馈，达到系统设定值后，结束控制过程。

单个支架控制过程如下：

控制器发出的控制指令，输出给电磁驱动器，电磁驱动器解码控制指令，转化成指定先导阀电流通断信号，电磁驱动器给指定的先导阀线圈供电，电磁线圈所产生磁力吸合电磁先导阀杠杆，通过杠杆开启先导阀阀芯，一路控制液通过先导阀到达指定的主阀阀芯控制腔，进入控制腔的乳化液开启主阀阀芯，乳化液通过主阀阀芯进入油缸，或者通过单向锁进入油缸，油缸开始动作。

在按键控制模式下，当操作人员松开按键时，电磁驱动器停止给先导阀供电，先导阀停止供液，主阀阀芯复位， 油缸停止动作。

在时间控制模式下，达到设定的时间后，电磁驱动器停止给先导阀供电，先导阀停止供液，主阀阀芯复位，油缸停止动作。

在参数控制模式下，达到参数设定值时，电磁驱动器停止给先导阀供电，先导阀停止供液，主阀阀芯复位，油缸停止动作。

(2)工作面控制过程

工作面控制过程包含成组动作，急停。

1）在成组动作中，控制指令通过总线以数据包的形式，发送给相应的控制器， 控制器检测预留电流，在满足预留电流的情况下，控制器启动声光报警，控制器给驱动器发送控制信号，之后控制和单个支架控制过程相同。

2）在急停控制中，急停指令通过总线发送给所有控制器，控制器切断驱动器输出电流，迅速停止正在执行的动作。

2.2 上位机

(1)电液控制系统上位机

pm32电液控制系统配置上位机，构成电液控制系统层面SCADA 系统。

电液控制系统数据信号经过数据格式转化器，转换成电流环信号，以TCP/IP通讯协议的方式和上位机进行连接。

在上位机上显示工作面实时状态，存储历史数据，分析历史数据和实时数据，监测工作面矿压和报警，远程控制液压支架，系统生成推进度报表，液压支架状态报表，矿压分析报表。

(2)综采工作面上位机

marco综采工作面上位机，构成综采工作面层面SCADA系统，通过绑定驱动的 方式直接和综采设备连接，同步获取实时数据数据，对综采设备进行直接控制，实时分析工作面的状态，对工作面状态趋势做出判断，发出控制指令，实现工作面设备有效管理，实现综采工作面少人或无人值守。

3 电液控系统的优点

3.1保证支架额定初撑力，电液控制系统可通过压力传感器反馈信号或延长控制电磁先导阀的供电时间实现支架初撑力自保。保证额定初撑力，减少了立柱的增阻所需时间，提高了支护效率，而且工作面的支撑力控制均匀一致，改善了顶板控制。

3.2带压拉架。采用了电液控制系统，在移架过程中，减少了液压支架对顶板频繁的冲击载荷，保护顶板围岩的稳定，也延长了液压支架的使用寿命。

3.3改善了采煤机和刮板输送机的使用效率，与手动操作相比，绝大数电液控制支架都是推进式，保证了以最大位移量使所有的支架紧靠在工作面输送机的电缆一侧，保持一个较直的工作面，移架布局准确，切顶线整齐，改善了支护效果，并且使刮板输送机和整个工作面直线型较好，采煤机截割准确，改善了刮板输送机和采煤机的工况，同时多架推溜也避免刮板输送机弯曲度。

4 结论

建新煤化公司4212智能化综采工作面使用液压支架电液控系统，节约较大的人力、物力，且适用范围广泛，通过电液控程序发挥机械设备的最大效用。在支架电液控制系统的支持下，带压擦顶移架和液压支架中的初撑力有效运行，极大改善了工作面支护条件和运行环境，避免发生顶板事故。操作人员可以远离移动中的支架，也有效的避免了粉尘、矸石的灾害影响。通过电液控系统的应用，最大的优点在于减少了人工操作、提高了设备反应速度、调度了设备整体配合的工效，电液控的编组自动拉架和定量自动推溜，在工作面顺槽远程控制，更好地支持井下无人工作面，将快速推进建新公司智能化矿井的建设。