煤矿井下连采工作面多设备协同控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矿井下采掘锚综合系统多设备协同控制的技术领域，具体是一种利用无线局域网络实现的煤矿井下连采工作面多设备协同控制方法。
【背景技术】
[0002]随着煤矿开采技术的发展，连采工作面的新型设备不断增多，多设备联合作业的需求也越来越多。目前该领域尚处于空白，都处于研究阶段，实际应用中，多是单机自动控制，由人工协调各单机设备间的协同工作。
[0003]连采工作面中，具有多设备的采掘锚综合系统由采掘、破碎、支护、运输等设备组成，通过各个设备的联合协调工作，完成巷道的快速掘进，在快速掘进过程中，设备多，且相互之间的运行关系错综复杂，同时前进，又有相对运动，保证各设备之间的协调工作，不相互干涉，同时动态跟踪各设备运行情况。若由人工来实现协同控制，由于各个设备操作人员分散在不同的设备上，无法了解其他设备的实时状态，导致协调性差，不能实现快速、准确配合，无法实现相互闭锁等逻辑控制，并容易造成堆煤、碰撞、人身伤害等事故。基于此，有必要在单机设备自动化基础上，发明一种多设备之间能够协同控制的方法，减少设备协同控制的人为因素，确保各设备协调、连续、高效、安全运行。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决连采工作面多个移动设备之间协同工作的问题，提供了一种利用无线局域网络实现多设备互联互通的协同控制方法。
[0005]本发明是采用如下技术方案实现的:
一种连采工作面多设备之间协同控制方法，采用如下步骤完成:
1)、选取掘进机电控箱、破碎机电控箱、锚杆机电控箱、迈步机电控箱、动力站电控箱、若干油栗电机、破碎电机、截割电机和测距仪；
掘进机电控箱连接掘进机油栗电机和掘进机无线终端；
破碎机电控箱连接破碎机油栗电机、破碎电机、破碎机无线终端和测距仪I，测距仪I检测破碎机与掘进机之间的距离；
锚杆机电控箱连接锚杆机油栗电机、锚杆机无线终端和测距仪Π，测距仪Π检测锚杆机与破碎机之间的距离；
迈步机电控箱连接迈步机油栗电机、迈步机无线终端和测距仪m，测距仪m检测迈步机与锚杆机之间的距离；
动力站电控箱连接动力站油栗电机和动力站无线终端；
2)、前进时，
掘进机油栗电机启动，掘进机收到前进命令，开始前进，将掘进机前进信号gojue置I，并通过掘进机无线终端将掘进机前进信号go jue=l发送出去；
破碎机通过破碎机无线终端收到掘进机前进信号go jue=l则开始前进，并置破碎机前进信号gopo=l，破碎机通过破碎机无线终端将破碎机前进信号gopo发送出去;破碎机电控箱中的主控制器同时检测测距仪I输出的距离信息，即破碎机与掘进机之间的距离dl，若破碎机与掘进机之间的距离dl>l米，则破碎机前进速度提高，若破碎机与掘进机之间的距离dl〈l米，则破碎机前进速度减慢;若破碎机与掘进机之间的距离dl=l米，则破碎机前进速度保持;从而保持破碎机和掘进机位置相对固定;若掘进机前进信号go jue=0则停止前进，并置破碎机前进信号gopo=0 ；
锚杆机电控箱中的主控制器检测测距仪Π输出的距离信息，即锚杆机与破碎机之间的距离d2，若锚杆机与破碎机之间的距离d2〈0.5米，则锚杆机停止前进;若锚杆机与破碎机之间的距离d2>0.5米，则锚杆机开始前进；
动力站接收到破碎机发送的破碎机前进信号gopo=l开始前进;若接收到破碎机前进信号gopo=0停止前进；
3)、后退时，掘进机收到后退命令，将掘进机后退命令backjue_cmd置I，并通过掘进机无线终端将掘进机后退命令backjue_cmd=l发送出去；
动力站接收到掘进机发送的掘进机后退命令back jue_cmd=l开始后退;并置动力站后退状态信息backdong = I ;若掘进机后退命令back jue_cmd=0或者系统停止后退命令StopBack=I则停止后退，并置动力站后退状态信息backdong=0;动力站通过动力站无线终端将动力站后退状态信息backdong发射出去；
锚杆机接收到动力站后退状态信息backdong=l，开始后退，锚杆机电控箱中的主控制器检测测距仪Π输出的距离信息，即锚杆机与破碎机之间的距离d2，若锚杆机与破碎机之间的距离d2〈0.5，则锚杆机继续后退，当退至锚杆机与破碎机之间的距离d2>0.5时，置锚杆机后退命令backmao_cmd=l;将销杆机后退命令backmao_cmd通过销杆机的无线终端发送出去;若退的过程中锚杆机与破碎机之间的距离d2〈0.5米，则锚杆机转换至单机状态继续后退，将系统停止后退命令StopBack置I，通过锚杆机的无线终端发射出去;所有其他设备收到系统停止后退命令StopBack=I则停止后退;若单机状态退至锚杆机与破碎机之间的距离d2>0.5米，则置停止后退命令StopBack=O，并通过锚杆机的无线终端发射出去;若收到动力站后退状态信息backdong=0，则停止后退，并置销杆机后退命令backmao_cmd=0;
破碎机接收到锚杆机后退命令backma0_cmd=l，开始后退;破碎机电控箱中的主控制器检测测距仪I输出的距离信息，即破碎机与掘进机之间的距离dl，若破碎机与掘进机之间的距离dl〈l米，则破碎机继续后退，置破碎机后退命令backpo_cmd=0;当退至破碎机与掘进机之间的距离dl>=l时，置破碎机后退命令backpo_cmd=l，将破碎机后退命令backpo_cmd通过破碎机无线终端发送出去;若销杆机后退命令backmao_cmd=0或者停止后退命令StopBack=I则停止后退，置破碎机后退命令backpo_cmd=0 ；
掘进机接收到破碎机后退命令backpo_cmd=l，开始后退;若破碎机后退命令backpo_cmd=0或者停止后退命令StopBack=I则掘进机停止后退；
4)、延伸皮带时:迈步机发出迈步机前进命令gomai_cmd=l，通过迈步机无线终端将迈步机前进命令gomai_cmd发送出去；
动力站收到迈步机前进命令gomai_cmd=l，则开始后退，并置动力站后退状态信息backdong=l，通过动力站无线终端将动力站后退状态信息backdong发送出去；
迈步机通过迈步机无线终端收到动力站后退状态信息backdong=l，开始前进，迈步机电控箱中的主控制器同时检测测距仪m输出的距离信息，即迈步机与锚杆机之间的距离d3，若迈步机与锚杆机之间的距离d3〈0.5米，停止前进，将迈步机前进命令gomai_cmd清O，当前进操作取消时迈步机前进命令gomai_cmd也清O;
5)、在上述步骤中，命令或者状态信息通过各设备的无线终端发射出去，具体实现为:各设备通过RS485 口与自身的无线终端连接，采用ModbusRTU协议将设备数据传输到自身的无线终端，并从自身的无线终端读取其他设备的数据，各设备无线终端形成一个无线局域网络；
6)、协同控制网络:多设备间的协同控制是基于一个无线局域网络实现的，无线局域网有5个节点，网络中有一台管理站负责令牌传递管理，获得令牌的节点可以向网内其他所有节点发送本站的节点数据，任何一个节点发送的信息都被其余所有节点接收并保存，刚上电时，管理站检测网络中共有几个节点，若检测到5个节点，节点5发送本机信息并作为管理站传递令牌给节点4，当节点5发送本机信息时，节点1、节点2、节点3、节点4接收节点5信息并存储;节点4收到令牌后，发送本机信息并传递令牌给节点3，节点1、节点2、节点3、节点5接收节点4信息并存储；……；节点I收到令牌后发送本机信息并传递令牌给节点5……，节点5收到令牌后，开始发送本机信息并传递令牌给节点4;……；如此循环发送；
7)、网络重组:在工作时，并不是所有设备都同时工作，有可能某台设备停止工作，也可能有新的设备加入网络，如果节点X停止工作，X=1、2、3、4、5中的任一，令牌需要继续传递，否则通信停止，在节点X的生命周期内，节点X-1没有收到令牌，且管理站节点N也没有收到节点X的信息，则认为节点X不在网络内，节点X-1默认得到令牌，发送信息并把令牌传递给节点X-2，……，节点X+1在下一个循环周期会将令牌直接传递给节点X-1，网络中的管理站会定期检测网络中有哪些节点，以此来适应设备数量的改变，若是管理站停止工作，系统会启动下一个节点作为新的管理站。
[0006]连采工作面的单台设备还有液晶屏、传感器、操作按钮和遥控设备，采集单台设备的运行状态、故障等信息，并在液晶屏上显示，电机电流、油箱温度、行走压力、油箱油位等参数也通过无线控制网络传输给其他设备或者上位机设备。
[0007]所述步骤2)中，掘进机在破碎机前面I米，保证破碎机和掘进机位置相对固定;锚杆机紧跟破碎机打锚杆，锚杆机与破碎机距离不固定，在保证锚杆机与破碎机不碰撞的前提下，空顶距离越小越好，
所述步骤3)中，破碎机后退并保证不与锚杆机碰撞，动力站提供拉力与破碎