煤礦綜采液壓支架電磁閥驅動(dòng)器的設計

　　針對電磁閥驅動(dòng)器的設計背景與市場(chǎng)需求，從系統原理、硬件和軟件 3 方面進(jìn)行闡述，設計了一種用于煤礦綜采液壓支架的電磁閥驅動(dòng)器，并已通過(guò)國家安標中心檢測，開(kāi)始小規模應用于市場(chǎng)。

　　綜采工作面液壓支架電液控制系統作為高端液壓支架的關(guān)鍵技術(shù)已得到越來(lái)越多的重視，鄭煤機申請的“6 m 以上高可靠性液壓支架及其電液控制關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”重大科技攻關(guān)項目目前已通過(guò)評審，已累計在 30 多個(gè)工作面推廣使用。

　　近幾年以來(lái)，煤礦井下控制方式已開(kāi)始出現電液控制系統占領(lǐng)高端支架市場(chǎng)的趨勢，并逐漸向中端市場(chǎng)滲透。很多資金充裕的煤礦，已趨向于采用電液控制來(lái)代替原有的手動(dòng)控制。

　　1、設計背景

　　綜采液壓支架電液控制系統分為工作面電控系統、巷道控制系統和數據上傳系統幾部分。其中工作面電控系統與巷道控制系統是液壓支架電液控制系統的必備部分，電控系統結構框圖如圖 1 所示。

圖 1 工作面和巷道電控系統結構框圖

　　每臺液壓支架上安裝有一臺支架控制器，通過(guò)多功能電液閥來(lái)控制支架的各個(gè)液壓缸來(lái)完成切頂、移架、支頂和推移等功能。另外，在立柱下腔設有壓力傳感器，采集立柱下腔的壓力，以保證液壓支架支護的可靠性；在推移千斤頂內裝有位移傳感器，監測推移千斤頂的推移距離，以保證推移距離的可監控性；在每臺液壓支架上設置紅外傳感器，用于接收安裝在采煤機上的紅外發(fā)射器發(fā)出的信號，以保證各支架的自動(dòng)程序控制。

　　電磁閥驅動(dòng)器一般集成在液壓支架控制器內部，通過(guò)相應的連接器與控制器背部的接口板相連，直接驅動(dòng)電磁閥進(jìn)行工作。但電磁閥驅動(dòng)器的日常維護較為不便，與控制器背部相連的連接器沒(méi)有護套保護，易在使用過(guò)程受砸而損壞，且控制器的功能受設計的限制，不能擴展。

　　目前，國外廠(chǎng)家也有將驅動(dòng)器從液壓支架控制器中分離出來(lái)的情況，如德國的 DBT 公司，但其驅動(dòng)器內部沒(méi)有單獨的微處理器，無(wú)法實(shí)現與 PM4 控制器的通信連接，通用性較差，不能與其他廠(chǎng)家的控制器通信兼容。由于無(wú) MCU (Micro Control Unit，微控制單元)，不能對電磁先導閥的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測、指示和處理。

　　2、系統原理

　　為解決上述問(wèn)題，筆者將電磁閥驅動(dòng)器從支架控制器中分離出來(lái)，安裝在多功能電液閥主閥體上，單獨用 MCU 進(jìn)行控制，電磁閥驅動(dòng)器與控制器之間通過(guò)串口進(jìn)行通信�？刂破鞯目刂浦噶钔ㄟ^(guò)鎧裝連接器傳遞給電磁閥驅動(dòng)器，防止被落煤砸壞�？刂破靼凑詹僮髡呋虺绦蝾A定的指令，通過(guò)驅動(dòng)器和多功能電液閥對液壓支架的動(dòng)作進(jìn)行控制，同時(shí)將驅動(dòng)器采集到的信息反饋給支架控制器。

　　由于采用了串口通信模式，其通用性強。在通信協(xié)議統一的情況下，可用于任何液壓支架電控系統。系統的整體設計框圖如圖 2 所示，支架控制器與 MCU 通過(guò)串口進(jìn)行通信，同時(shí)通過(guò)檢測電路檢測整個(gè)驅動(dòng)器系統的電壓和電流值。電液閥的驅動(dòng)通過(guò)MCU 的 P1.2 及 P0.11 引腳進(jìn)行整體關(guān)斷，以保證緊急情況下整個(gè)系統的響應速度。電液閥電路與 MCU控制回路通過(guò)光電隔離。電磁閥的各路通過(guò) MCU 的引腳進(jìn)行控制。

　　結語(yǔ)

　　液壓支架電液控制系統是煤礦開(kāi)采實(shí)現高產(chǎn)高效的主要手段，逐步得到市場(chǎng)的接受與認可。電磁閥驅動(dòng)器作為其主要部件之一，已批量投制，并通過(guò)了安標中心的各項型式試驗，即將取得下井安標證。電磁閥驅動(dòng)器將以其可靠的通信與理論上的無(wú)限擴展能力獲得廣泛的應用。