一种井下综采工作面液压支架集中控制平台的实现方法

文档序号:9346147阅读:370来源:国知局
一种井下综采工作面液压支架集中控制平台的实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集中控制平台的实现方法,尤其是一种用于煤矿井下综采工作面液压支架集中控制平台的实现方法。
技术背景
[0002]《国家中长期科技发展规划纲要》将开发“高效节能自动化开采技术、大型装备寿命预测技术、开发煤矿重大生产事故预警技术”列为优先发展主题。《山西中长期科学和技术发展规划纲要》也将开发“煤炭高效集约化开采装备与技术、煤炭生产自动化与智能化技术、煤矿安全生产装备与技术”列为了优先发展主题。由此可见,国家和山西省的科技政策要求开发煤矿智能化、自动化技术与装备。一个国家采煤生产过程自动化水平的高低,可以直接反映其工业领域在国际中的地位,可以衡量一个民族的工业实力。上世纪初叶,因为世界上能源的基本形式就是煤炭,所以国际上在采矿技术研究方面投入了较大的力量。英国在上世纪八十年代就诞生了无人或少人值守工作面,也就是说,一个采煤工作面,只需要很少几个人就能完成采、支、运、供各大环节的自动衔接,达到了高效生产的目的,大大提高了生产效率。但在集控平台控制下的多装备自动控制系统统一协调的智能化集成控制体系,在国外和国内还未有应用报道。因此建立综采工作面大型装备集中控制平台的系统模型,探索综采工作面群控系统的集中协同智能化控制规律,提出基于模型的适用于综采工作面采煤装备智能控制方法和控制策略,为实现综采工作面无人值守的自动化采煤目标提供理论和技术支持是非常必要的,也是急需的研究热点。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是在现有技术的基础上,提供用于煤矿井下综采工作面液压支架集中控制平台的实现方法,以解决煤矿井下无人值守工作面工作面液压支架的集中控制问题。
[0004]为实现上述目的,本发明选用了西门子PLC S7-300、C8051F020单片机、PowerBuilder工具、SQLServer数据库和多协议通讯平台(包括串口 MODBUS协议、TCP/IP MODBUS协议以及多种协议转换接口)等设备构成集控平台,提供一种井下综采工作面液压支架集中控制平台的实现方法;以PowerBuilder工具作为前端开发平台,西门子PLCS7-300、C8051F020单片机为实时控制平台,实现煤矿井下综采工作面液压支架集中控制;PLC与电液控制系统连接,PLC与电液控制系统的通讯协议为TCP/IP MODBUS协议,PLC为客户端,电液控制系统为服务器端。
[0005]采煤机的红外发送装置安装于采煤机上,接收装置内嵌于电液控制系统的支架控制器内,采煤机移到哪个支架时,对应的支架便接收到红外信息,在电液控制系统的端头控制器巡检支架控制器时,支架控制器可将采煤机的位置信息连同其它信息即前立柱压力、后立柱压力、推移行程以及状态量(状态量包括:有无急停信号、有无闭锁信号、有无红外信号、立柱压力是否正常、推移是否到位以及各装置之间通讯是否正常)一起采集回来,再发送给电液控制系统的防爆计算机。
所述集控平台即PLC客户端通过TCP/IP通讯,将经过计算采煤机所走镏子链结数得到的采煤机位置实时发给电液控制系统的防爆计算机。
[0006]所述电液控制系统包括三层网络结构,即支架控制系统、端头集控系统和顺槽监控系统,其中顺槽监控系统在PowerBuilder前端开发平台上开发,端头集控系统和支架控制系统由C8051F020单片机开发,三层网络结构采用MODBUS通讯协议连接。顺槽监控系统用PowerBuilder外部事物OLE引用Winsock来实现基于TCP/IP协议的网络通讯,在通讯过程中,有ocx_error事件脚本,监视通讯的故障,一旦有断开的故障,立即重连,保证数据通讯的稳定可靠:
ole_2.0bject, close ()
ole_2.0bject.protocol=0 //winsock 通讯协议设为 TCP 协议 ole_2.0bject.localport=502 // 本机的 winsock 通讯端口号 ole_2.0bject, listen() ss=0
sle_l.text=〃TCPIP通讯错误,已重新连接!〃。
[0007]本发明所提供的一种井下综采工作面液压支架集中控制平台的实现方法,具体内容如下:
(I)综采工作面开始采煤时,采煤机位于工作面的一端,将此时的采煤机位置设为零,即初始位置,在确认准备工作完成后,PLC要开始启动采煤机,首先将要启动的命令发给电液控制系统,得到电液控制系统准备完毕的响应后,PLC就将采煤机的位置信号、工艺段信号发给电液控制系统,同时启动采煤机。PLC与电液控制系统的通讯协议为TCP/IP MODBUS协议,PLC为客户端,电液控制系统为服务器端。
[0008](2)工作中,电液控制系统以采煤机的红外位置信号和采煤机编码器位置检测信号为依据,发出集中控制命令,使相关液压支架自动跟踪采煤机实施相应的动作,根据煤矿的生产工艺要求,本系统跟踪采煤机进行动作的支架为采煤机在位的支架、采煤机前14个支架以及采煤机后15个支架共30个支架。
[0009](3 )电液控制系统中顺槽监控系统的防爆计算机将来自上述两个方面的采煤机的位置信息进行比对,若两者相同则发送正常信息,集控平台继续实施下一步的控制;若出现偏差,则发送报警信息,使集控平台停止下达集控命令。
[0010](4)PLC客户端每隔0.5s向电液控制系统发送目前进行的工艺段号和采煤机编码器位置检测信号,电液控制系统在接到后回应采煤机在位的支架、采煤机前14个支架以及采煤机后15个支架共30个支架的前立柱压力、后立柱压力、推移行程以及状态量,状态量中包含着液压支架、支架控制器、端头控制器和通讯正常、故障的信息,以供集控平台做出是否能继续进行集中控制的判断。
[0011](5)电液控制系统根据集控平台发送的工艺段号和采煤机位置控制液压支架的动作时,要随时判断动作涉及的物理量是否达到极限参数(如立柱压力)、是否超过了给定的动作极限时间仍不能到位(如推移行程)、控制信息和返回信息是否形成闭环、通讯是否畅通等进行判断,以便在第一时间停止对应动作,防止发生事故。
[0012](6)集控平台向电液控制系统除发送工艺段号和采煤机位置的写请求,还会向电液控制系统发送实时采集电液控制系统信号的读请求,电液控制系统中顺槽监控系统的防爆计算机在得到集控平台的请求后,首先要判断请求类型,然后执行相应的流程。
[0013](7)电液控制系统在接到集控平台的读请求后,电液控制系统顺槽监控系统的防爆计算机以TCP/IP MODBUS协议的形式将读请求中的数据发给集控平台,即首先发接收回的前5个数,其次发(客户端要的数)*2+3,第三发接收回的第7、8个数,即设备地址和功能码,第四发(客户端要的数)*2,第五发数据存放的首地址,接着依次发数据量,最后发校验码。
[0014](8)集控平台收到数据后,要进行分析判断,有故障时及时停止采煤机运行,同时报警。
[0015]所述电液控制系统在接到集控平台的控制命令后,一种途径是由电液控制系统顺槽监控系统的防爆计算机将信息分解发送给端头集控系统,再由端头集控系统的端头控制器再下发给支架控制系统的支架控制器来实施具体的控制;另一种途径是由电液控制系统顺槽监控系统的防爆计算机直接将信息分解发送给支架控制系统的支架控制器来实施具体的控制。
[0016]其一,电液控制系统顺槽监控系统的防爆计算机将控制命令通过串口 MODBUS协议发送给端头集控系统的端头控制器后,端头控制器根据采煤机红外位置信号和采煤工艺段,实现自动追机拉架,主要分巡检、判断、控制三个过程。通过实时巡检采煤机的位置信号,判断出采煤机在工作面的行进方向,根据采煤工艺流程,向采煤机运行周围的支架控制器发送命令,控制相应液压支架进行追机拉架动作。每个相关支架的动作流程为降架、收伸缩梁、提底、拉架、升架,而且这几个动作的先后顺序不能变,降架动作执行完之后才可以提底,否则容易碰到顶板,损坏液压支架。拉
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