煤矿液压支架电液控制系统应用探析

王逢春

（太原煤炭气化（集团）有限责任公司，太原 030006）

0 引言

煤矿液压电液控制系统的研究具备十分重要的意义，可以保证复杂煤层开采的机械化与自动化，提高经济效益与社会效益。通过电液控制系统可以联动采煤机与刮板运输机，转变了以往传统的采煤方式，且电液控制系统也具备远程控制功能，可以实现无人值守，更好地实现了煤层开采的自动化。在采煤工作面应用液压电液控制系统，可以整体垂直移动工作面，并在煤层采过之后前移支护，保证刮板输送机的平直运输，且液压支架的使用还可以改善煤矿工人的工作环境，降低工作强度，提高采煤工作效率。同时，液压支架电液控制系统实现了无人开采，提高了煤矿资源的利用率。本文介绍分析了煤矿液压电液控制系统的组成部分，提出了软件与硬件实际方案，对重要设备进行选型，指出了技术指标，在明确电液控制系统运行原理的基础上，提出了整体的设计方案。通过在煤矿广泛应用液压支架电液控制系统，实现了信息化与自动化发展。通过借助电液控制系统，液压支架可以得到灵活控制，且合并采用信息技术也减少了煤矿井下作业人员的数量，实现了无人化远程自动管理[1]。为了更好地应用液压支架控制系统，相关工作人员还应深入研究电液控制模式，在此基础上引用新工艺与新技术，从而保证电液控制系统获得良好的应用效果。

1 煤矿液压支架电液控制系统组成与特点

1.1 系统组成

煤矿液压电液控制系统主要包括地面主控计算机、数据传输网络以及液压支架电液控制器等组成部分，其中主控计算机的抗干扰能力较强；液压支架安装红外传感器、电磁换向阀组、行程传感器、压力传感器等，且最终的系统执行机构便是电液阀[2]。

1.2 系统特点

计算机属于煤矿液压支架电液控制系统的核心组成部分，需要处理较多信息量，且运算速度较快，可以实时监测液压支架、采煤机以及输送机的运行情况。通过显示器可以直观了解井下开采的实时数据，将其与实际情况进行比较，利用远程操作控制液压支架，完成修改与设定。以往人工操作控制阀系统比较传统，支架立柱需要利用密封圈进行防治。而通过引入电液控制系统，可以以计算机为中心控制整个开采系统，减轻了开采人员的工作强度，并保证了开采安全性，大幅度提升了煤矿生产安全系统的效率[3]。

2 煤矿液压支架电液控制系统软、硬件设计分析

2.1 系统软件分析

不同设备控制模式下，其指令也存在较大差异，在使用系统软件时，应保证操作控制的严格性，在单片机控制过程中中断请求信号，识别被控单元动作指令、单元编组方式以及单元编码地址等信息，在指令的识别完成后保证控制单元有效运行[4]。通过使用单片机还可以命令电磁铁，以驱动电路传输指令，改善系统的运行模式。本系统软甲功能复杂，涉及较多的命令模块，且每个模块的作用均不可小觑[5]。

2.2 系统硬件分析

煤矿开采期间还具备更多必要的硬件设备，工作人员应结合操作过程连接，利用总线结构布置控制系统，充分发挥系统结构的优越性。在采煤机支架运行时应配备子控机系统，保证电液支架的正常运行，以便在检测不正常情况后及时报警，形成多元化的电液控制子系统。为了确保系统的运行效率，主控机与子控机之间总线应正确串联，且在子系统控制开始工作时，应做好以下几点控制工作[6]：

（1）子系统功能的实现应与煤矿实际开采情况相符合，以便更好地控制采煤支架，满足多元化的操作需求；

（2）在运行期间，应利用子系统操作信号，发出指令，保证每个液压支架的实施效果；

（3）保证整个系统与子系统之间形成协调关系，在子控制系统发出命令后，才可以正常运行系统的各个环节；

（4）机械设备发生故障后，应利用子系统进行辅助诊断检测，保证电液控制系统的完整性。具体而言，液压支架电液控制系统的硬件组成部分如表1所示。

表1 液压支架电液控制系统硬件部分

3 煤矿液压支架电液控制系统功能实现

3.1 系统基本功能

一是邻架单动作控制，利用左右邻架单独控制支架，实现单动作控制，主要用于工作面条件较差的情况下。二是隔架控制，可以控制相隔5 架的支架模式。三是单架自动移架控制，根据既定的控制流程，自动控制支架的升、降、移。四是成组支架动作控制，可以保证自动移架控制与成组推溜控制，以控制喷雾。五是耦合工作面顶板，根据液压支架的运行情况确定初撑力，并将支架自动补液系统设置于开采工作面，在一定范围内自动调节液压支架补液压力阀值，以动态耦合液压支架与工作面顶板围岩[7]。

3.2 支架控制器功能

工作面控制的本质在于利用电液支架控制器完成成组、邻架以及本架的有效控制。期间应合理划分工作面支架，实现单动作与组合动作的有效控制，其中单动作包括伸缩护帮板、抬底、推溜、移架、降柱和升柱等方面，利用按键或菜单将几个单动作进行有效组合，实现持续动作。支架控制主要利用架底本身调试方法实现，可以利用控制按钮完成控制与选择，或者利用菜单进行邻架控制。同时，在实现基本功能后，还应合理显示采煤机运行参数与支架位置等信息，一旦发生故障，工作人员可以及时通过控制器上的急停按钮中止系统的运行[8]。

3.3 电液控主机功能

软件与硬件均属于电液控主机的组成部分，具体包括电源模块、输入输出设备、存储模块、通讯模块以及控制模块等，其设计符合可扩展性、防护性以及兼容性特点。在实现电液控主机功能时应利用软件实现，在特殊应用环境中应用嵌入式操作系统，以此为依据保留需要模块，跟机与远程控制液压支架。同时，利用系统的故障在线诊断功能可以自动识别液压支架电液控制系统中传感器故障与网络状态故障，并完成远程自动编址、参数配置以及程序更新等动作，与井上主控计算机实现通信。在电液控主机上位机软件中，监测功能属于典型功能，可以实时显示采煤机的运行方向、运行位置以及支架的驱动状态、电源电压信号等信息，以图形模式显示每个支架的推移行程、红外电压以及支柱压力等信号。除此之外，利用LED双色灯可以显示自动升架、降架、自动补压、自动推溜、邻架通信以及CAN通信的基本情况，在状态栏中显示详细的错误信息，并在手动导入、导出主机监控参数后，合理分析数据情况。作为电液主控机的基本功能，通过数据分析与远程控制，可以帮助采煤人员了解工作面的自动化状态、支架动作信息以及液压问题等，分析采煤机运行轨迹与矿压分布情况，显示液压支架控制器的急停状态、通信状态、驱动器状态等，并在顺槽监控中心集中修改工作面采煤工艺与参数，显示工作面液压支架的基本姿态，再将监测数据发送至电液主控机，完成井上与井下的同步监测。需要注意的是，在电液控制系统的监测过程中，应为不同用户设定不同权限，以保证系统的控制与调控效果。

3.4 子系统控制工作

子控制系统在煤矿液压支架电液控制系统中占据十分关键的作用，期间工作人员应注重采煤支架的控制效果，以满足多元化的操作要求。同时，在子系统的控制工作中，工作人员还应注重各个控制系统的运行情况，以保证液压支架的实施效果。为了保证整个控制系统性能的完整性与合理性，在子系统控制过程中，工作人员还应利用子系统完成辅助诊断检测，保证监控效果。

4 结束语

随着社会经济的稳步提升，液压支架电液控制系统的应用也得到了广泛重视。本文分析了煤矿液压支架电液系统的结构组成及工作原理，确定了电液控制系统软件及硬件的设计方案。同时，还结合实际开采情况，设计了各个子模块的软硬件，并完成了模块化调试。通过测试可知，软件设计稳定，具备一定的实时性与可维护性，且系统结构稳定可靠。对此，煤矿企业应在开采期间合理采用液压支架电液控制系统，以赢得更多的经济效益与社会效益。