液压支架电气自动化控制关键技术的探析

李 超， 张文波

（同煤国电同忻煤矿有限公司， 山西 大同 037000）

引言

在综采作业面中，液压支架是一个核心设备，其主要发挥支撑作用，它与运输机、采煤机等配合，以完成支撑移架推溜。要想能够实现综采作业面的自动化以及提升安全性，则要求液压支架在电液控制系统的支持下完成单架单动作、次序联动等一系列操作，这些都是利用电液控制系统的液压支架所实现的，同时还应当与地面建立联系。可见液压支架自动化跟机是提升综采作业面自动化水平的核心环节[1-2]。

1 电液控制系统的总体设计

电液控制系统是液压支架的一个重要参数。所以，着重探究液压支架电液控制系统的全面构造。

1.1 电液控制系统的相关技术

由于实际操作相对复杂，因此对电液控制有更高的要求：

1）液压支架的所有动作都可以由电液控制设备完成，还要和另外综采设备完成联动；

2）在液压支架压力不充足时，电液控制系统可以检测并完成补压；

3）观察液压支架其余部分的操作；

4）电液控制装备不仅要确保本设备的任务量，而且做到同时完成相邻架的自动化工作。

1.2 液压支架的电液控制设备的构造

电液控制设备主要由四个部分构成：传感器、电磁阀、显示模块和控制模块，其具体构造如图1所示[3-4]。

采煤机和液压支架的工作通过红外发生器和传感器观察并记录，另外，现场的实际工作结果是经图1 中的主控计算机完成，由PLC 发出行动信号传到执行部分。

图1 液压支架电液控制结构示意图

2 电液控制系统硬件的设计

PLC、传感器、电磁阀和电源、鼠标以及键盘等组成了液压支架的电液控制系统。该部分主要对以上硬件部分的选择类型进行探究[5-6]。

2.1 PLC 控制器的选型设计

在比较复杂的作业情况中，选择核心控制器时，要根据PLC 控制器性能和实际复杂的综采工作环境来确定。

PLC 控制器的实际数据如表1 所列，经过考察，西门子公司两个系列入选，分别是S7-200 和CPU226。因为PLC 控制器只识别数字信号，模拟扩展模块EM231 也是其必备模块。

表1 PLC 输入情况与输出情况参数表

2.2 传感器的构造设计

在综采工作面中，传感器一方面监测采煤机的工作情况，另一方面还监测液压支架的液压油缸，它可以直接影响电液控制设备的最后操作结果。所以，在选择传感器时要全面考虑工作环境、监测数据类别和安装方法等。传感器的分类有以下四种：位移、压力、红外发射和红外接收，选择类型的参数如表2、表3 所示。

表2 传感器的选型情况

表3 红外线设备的具体选型情况

3 软件设计方案

在实际工作中，液压支架具有较多的功能，设计时需满足这些条件，例如单架单动作控制、单架顺序联动、液压支架自动补压和成组液压支架联动等[7-8]。

3.1 单架单一动作的软件设计

液压支架的自动化很复杂，其中重要环节就是自主跟机。因此，推溜动作和移动操作设计显得非常重要。

在保证工作人员的安全下，机器收到退溜指令后给出提示，然后推溜电磁阀开始工作，把信号传送到电液压缸，最后完成推溜操作，观察记录操作中的压力和路程，再根据监测到的数据得出推溜是否到位，推溜完成后，就可以把电磁阀关掉。其步骤如图2 所示。

图2 推溜动作流程图

在单个液压支架中，一个是移动操作，另一个是推溜操作。

3.2 成组联动软件的设计方案

需要事先明确有多少动作要完成，动作的方向还有目前所处的方位。对机器发布信号后，接着确定液压支架的方位。换句话说，就是先判断液压支架是朝着哪一面，再判断液压支架的远近移动。根据移动方向的不同，确定其移动顺序，操作流程如图3 所示。

图3 液压支架成组联动流程图

3.3 液压支架自动补压软件的设计

在实际工作中，电液控制系统需监测液压支架初撑力，再依据监测结果对液压支架按需自动补压，其操作流程如图4 所示。

图4 液压支架自动补压流程图

4 结语

在综采作业面中，液压支架是其关键的支护设备，其所具备的自动化水平不仅决定了综采作业面的安全性，而且也影响作业面的生产效率。因此，保证液压支架的自动化水平有着极其重要的作用。而电液控制系统则是确保其实现自动化的核心环节，在电液控制系统内实现自动补压、单架单动作等一些操作的基础之上，液压支架的自动化控制技术也可以为综采作业面实现自动化带来可靠的技术支持。