煤矿综采工作面液压支架电液控制系统

煤矿综采工作面液压支架电液控制系统

摘要一种新型的煤矿综采工作面液压支架电液控制系统，使液压支架与采煤机、刮板输送机联动，实现综合机械化采煤工作面的高效、安全、自动化生产。

关键词电液控制系统；支架控制器

液压支架电液控制系统是煤矿综采机械的关键设备，是综采工作面的支护设备的控制系统，为煤矿综采工作面上的采煤设备和人员支撑一个安全的工作空间，支护设备控制系统的智能性、可靠性、适应性影响着综合采煤的高效、安全。目前，国内市场上使用的液压支架电液控制系统有：德国DBT公司的PM4电液控系统、德国MACRO公司的PM31电液控系统、德国EEP公司的PR116电液控系统，国内神坤公司的电液控制系统、国内天玛的电液控制系统等。这些电液控系统产品各有优缺点，相互间兼容性差，对电液控制系统的维护较复杂。

1 各电液控系统的特点

EEP公司的PR116电液控制系统只由防爆电源和支架控制器、能量插头组成主干网终络。架间电缆是10芯电缆，系统供电电源为单路单向供电，支架控制器的电能传递需要能量插头，电缆的种类较多，比如，其行程传感器连接电缆和压力传感器连接电缆就不能互换，增加了系统的维护难度。

DBT公司的PM4电液控系统由防爆电源、支架控制器、隔离耦合器和电源耦合器组成主干网络。设备间采用 4 芯电缆连接，两根电源线、一根发送线、一根接收线。相邻支架控制器采用RS232通信方式，为了使4芯的连接电缆的两个端口统一，要求其设备的左右两个通信接口不统一（比如，隔离耦合器的左右两个接口），一个接口的某芯为接收方式，则另一个接口的某芯则为发送方式，此设备连入系统时，其左右方向不能接错，增加了系统的连接复杂性。

MACRO公司的PM31电液控制系统的主干网络由防爆电源、支架控制器、隔离耦合器组成，另外需要总线提升器和网终终端器。设备间采用 4 芯电缆连接，两根电源线、一根总线、一根级联线。其两根通信线均为双向传输的，虽然其隔离耦合器的两个通信接口没有方向性，4芯电缆的两端也做成统一的。但是它增加了总线提升器和网终终端器两个小设备。

为了减少液压支架电液控系统的维护难度，方便煤矿维护工的维护，提高综合采煤的效率，降低劳动强度，设计一种全新的液压支架电液控制系统，要求组成主干网络的设备种类少、数量少，连接电缆芯数少，连接电缆种类少，电缆的两个端口统一。

2 新型液压支架电液控制系统

新型液压支架电液控制系统的组网图如下图所示，控制系统的主干网络只有

防爆电源和支架控制器，设备之间的连接电缆采用统一的4芯电缆，其中两芯传输电能，两芯传输控制信号。控制系统的供电方式采用集中与分布相结合，每台电源有两路独立的电源输出，每路电源可给4台支架控制器供电。每组电源之间实行电气隔离，同时还要满足信息的互联互通。一个煤矿综采工作面上常有200多台支架控制器连接成一个线性网络。控制系统的主干网络采用非主从式的总线组网结构，每台支架控制器把自己的状态信息和控制信息传输到总线上，其它支架控制器均从总线上接收信息。

每台支架控制器配置有三个总线接口，比其它电液控系统的支架控制器多了一个，一个为“右邻架接口”，一个为“左邻架接口”，一个为“隔离左邻架接口”。其连接方式有“隔离连接”和“非隔离连接”，在同一个供电组中采用“非隔离连接”方式，支架控制器的“右邻架接口”通过4芯电缆连接到其右边相邻支架控制器的“左邻架接口”。在不同的供电组之间采用“隔离连接”方式，支架控制器的“右邻架接口”通过4芯电缆连接到其右边相邻支架控制器的“隔离左邻架接口”，如此连接方式，在把控制信号连通的同时，断开了不同供电组的电气连接，比如，图中的控制器5与控制器6之间的连接。另外，防爆电源的两个输出口分连接到相邻的两个支架控制器的“左邻架接口”或“右邻架接口”。

每台支架控制器另外再配接有红外接收器、压力传感器、行程传感器、驱动器、换向阀组等，就可以组成一个完整的电液控制系统。

3 新型液压支架电液控制系统的主要产品介绍

3.1 支架控制器

控制器的背部有12个电缆接口。如图2所示。

其中6个模拟传感器信号输入接口，可连接行程传感器、压力传感器和红外接收器等；3个总线连接口，分别是“左邻架接口”、“右邻架接口”和“隔离右邻架接口”；1个驱动器接口，它连接支架控制器和电液控换向阀组，把支架控制器传来的串行控制信号进行解码后，控制相应的换向动作；2个数字通讯口，用于连接具有数字接口的附属设备。

控制器的正面布局有25个按键，2个急停装锁按钮，1个警示灯和1 个两行16个汉字的LCD显示器。按键板结构上采用防破坏的多层设计，外层面膜与内层密封层隔离。控制器的面板布局如图3所示。

控制器壳体采用不锈钢材料制作，达到IP67的防护等级，内部电路采用本安设计，进行高度集成的模块化设计，支架控制器由主板、按键板和显示板三块板组成，电路板之间的采用串行通信进行连接。

3.2 防爆电源

防爆电源采用隔爆兼本安设计，防护等级为IP65。有4个外接口，两个

127V AC交流电输入/输出口，两个本安的12VDC直流电源输出。这两个直流电源输出口的接触芯均为4芯，两芯为电源的正极与负极，另两芯为平衡方式的通信线，两个接口的通信线在电气上是隔离的，在信息流上是通过光耦方式连通的。

4 结论

本方案的液压支架电液控制系统与市场上现有的控制系统具有以下的优点：

1）组成系统的产品精简到只有电源和控制器，没有其它电液控制系统所配置的耦合器、终端器、提升器、主机等，系统设备之间的相互连接电缆统一为4芯电缆。产品种类和产品数量的减少，增强了系统的可靠性，方便了系统的维护。

2）本方案采用了总线的组网方式，其中一台控制器故障后，自动脱离本系统，系统中的其它设备仍可以工作。

本系统用于煤矿采工作面，能大大提高采煤的效率、降低维护的难度，提高煤矿生产安全。