【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ...........................................................................................48 3 第一部分 用戶(hù)技術(shù)資料ZDYZZ 液壓支架控制器是中國(guó)航天科技集團(tuán)第七研究院下屬四川神坤裝備股份有限公司最新開(kāi)發(fā)的新一代全中文控制器，是作為煤礦井下液壓支架控制專(zhuān)用的微電腦型控制器，是支架電液控制系統(tǒng)的核心。它安裝在每臺(tái)液壓支架上，其主要作用把煤礦井下工作面數(shù)百臺(tái)支架通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，同時(shí)采集各傳感器的數(shù)據(jù)，完成控制邏輯運(yùn)算，通過(guò)電磁線圈驅(qū)動(dòng)電路控制各電磁閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，進(jìn)而控制液壓執(zhí)行元件（液壓缸）的行程和支架的各種動(dòng)作，使支架達(dá)到預(yù)先設(shè)定的姿態(tài)，為采煤機(jī)械提供一個(gè)具有進(jìn)給和跟隨功能的工作空間。ZDYZ 液壓支架電液控制裝置不需配置服務(wù)器、不需安裝順槽控制中心便可獨(dú)立運(yùn)行，各支架控制器之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通信，達(dá)到彼此交換數(shù)據(jù)、相互控制的目的。通過(guò)與支架控制一樣的現(xiàn)場(chǎng)總線，便可與巷道控制中心聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成與刮板輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、采煤機(jī)、泵站等井下設(shè)備的聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作面的綜合自動(dòng)化采煤。系統(tǒng)還可與地面監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)各工作面、各礦井采煤過(guò)程的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，井上遠(yuǎn)程監(jiān)控中心能實(shí)時(shí)獲取井下各支架的數(shù)據(jù)，顯示各支架的動(dòng)作流程，各支架所有閥門(mén)的接通和關(guān)閉狀態(tài)，各支架的立柱壓力、推桿行程和采煤機(jī)的位置。ZDYZ 液壓支架電液控制裝置可用于各種規(guī)格液壓支架的控制和操作，支架的型式、結(jié)構(gòu)和控制要求不同，配套的 ZDYZ 液壓支架電液控制裝置的配置和軟件也隨之變化。本手冊(cè)提供了 ZDYZ 液壓支架電液控制裝置的有關(guān)技術(shù)資料，重點(diǎn)介紹系統(tǒng)的功能、參數(shù)和操作使用方法。一、系統(tǒng)配置和連接圖 1 及圖 2 展示了 ZDYZ 液壓支架電液控制裝置應(yīng)用于煤礦工作面的配置狀況和連接關(guān)系，從圖中可以了解系統(tǒng)的配置全貌，系統(tǒng)由哪些設(shè)備和裝置 4 二二 二二 二二 二二 二二二二二二二二二二127AC交 流 電 源 線 127AC交 流 電 源 線二二二二二二 二二 二二二二二二二二構(gòu)成，它們的分布以及如何連接成系統(tǒng)。圖 1 表示的是全工作面整個(gè)系統(tǒng)配置圖，每個(gè)支架裝備一臺(tái)支架控制器，還配備連接了隔離耦合器和雙路防爆電源等其他設(shè)備部件，控制器之間按順序互聯(lián)成網(wǎng)，形成完整的系統(tǒng)。圖 2 表示的是在一個(gè)支架之內(nèi)以支架控制器為核心，并配以相關(guān)輸入輸出外圍設(shè)備的單架系統(tǒng)，每個(gè)單架系統(tǒng)組合到圖 1 中就是一套完整的全工作面電液控制裝置，以下就系統(tǒng)配置和連接的有關(guān)問(wèn)題作幾項(xiàng)說(shuō)明：（1）每一支架內(nèi)的單元電液控制裝置以一臺(tái)支架控制器為核心，還包括作為控制器外圍設(shè)備的三個(gè)傳感器，一個(gè)紅外傳感器檢測(cè)煤機(jī)的位置，一個(gè)壓力傳感器測(cè)量立柱下腔液壓力，一個(gè)行程傳感器測(cè)量推移千斤頂?shù)男谐?。圖 1 ZDYZ 液壓支架電液控制裝置全工作面系統(tǒng)配置和連接圖 5 （2）工作面的支架控制器因防爆電源的供電能力限制而被分組，相鄰的最多 5 個(gè)控制器由一路獨(dú)立的防爆電源模塊供電，成為一個(gè)控制器組。分組的標(biāo)志是組與組之間都接入一個(gè)隔離耦合器，它隔斷了組與組間的電氣連接而又通過(guò)光電耦合溝通數(shù)據(jù)信號(hào)，這種方式是為達(dá)到本質(zhì)安全性能所采取的措施，此外隔離耦合器為電源引入提供通道。（3）所有支架控制器靠現(xiàn)場(chǎng)總線電纜互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，總線電纜從端頭支架控制器開(kāi)始，一直到端尾支架控制器，順序?qū)⑷恐Ъ芸刂破鬟B接起來(lái)（在兩組分界點(diǎn)由隔離耦合器接口） 。每個(gè)支架控制器都有地址編號(hào)，并按連接順序連續(xù)編號(hào)?？偩€電纜為 4 根芯線，其中 1 號(hào)芯線為電源 12V，3 號(hào)芯線為信號(hào)線，4 號(hào)芯線為電源 0V（4）ZDYZ 液壓支架電液控制裝置還可通過(guò)與支架控制一樣的現(xiàn)場(chǎng)總線接口到順槽巷道中的主控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)順槽巷道中相關(guān)設(shè)備的監(jiān)測(cè)控制功能。（5）ZDYZ 液壓支架電液控制裝置還可通過(guò)與支架控制一樣的現(xiàn)場(chǎng)總線接口到順槽巷道中的主控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)順槽巷道中相關(guān)設(shè)備的監(jiān)測(cè)控制功能，并可把數(shù)據(jù)通過(guò)光纜傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心，順槽主控制計(jì)算機(jī)與工作面液壓支架實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)之間的連接也是 4 芯的電纜，對(duì)接點(diǎn)是端頭或端尾支架控制器的通信端口。（6）ZDYZ 液壓支架電液控制裝置工作面電控部分的防爆型式除電源箱為隔爆兼本質(zhì)安全型外，其它全為本質(zhì)安全型。 6 二二二二二/二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二/二二二二 二二二二 二/二二二/二二二二二二二/二二二二二二二二二二二 二二二二二二二二二/二二二二 二二二二 二/二二二/二二二二二二二/二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二/二二二二 二二二二 二/二二二/二二二二二二二 二二二二二 二二二二二二二二二二二二二二二二二二圖 2 ZDYZ 液壓支架電液控制裝置單臺(tái)配置和連接二、系統(tǒng)工作原理ZDYZ 液壓支架電液控制裝置主要由支架控制器、雙路防爆電源箱和隔離耦合器組成，其核心是支架控制器，它安裝在每臺(tái)支架上，其主要作用把煤礦井下工作面數(shù)百臺(tái)支架通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，同時(shí)采集各傳感器的數(shù)據(jù)，完成控制邏輯運(yùn)算，通過(guò)電磁線圈驅(qū)動(dòng)器控制電磁閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，進(jìn)而控制液壓執(zhí)行元件（液壓缸）的行程和支架的各種動(dòng)作，使支架達(dá)到預(yù)先設(shè)定的姿態(tài)，為采煤機(jī)械提供一個(gè)具有進(jìn)給和跟隨功能的工作空間。ZDYZ液壓支架電液控制裝置控制器實(shí)際上是一個(gè)專(zhuān)用的微型控制計(jì)算機(jī)，軟硬件兼具，硬件包括微處理器，存儲(chǔ)器，型式多樣的輸入出接口和通信接口，軟件包括系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。它存儲(chǔ)并運(yùn)行程序，直接指揮本支架的所有動(dòng)作。按鍵、液晶顯示屏、各類(lèi) LED、蜂鳴器等構(gòu)成人機(jī)交互界面，實(shí)施按鍵操作，發(fā)出控制命令，顯示、發(fā)出各種信息。具有獨(dú)特的通信接口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)的功能，控制程序的參數(shù)可在線通過(guò)鍵操作方便地設(shè)置、輸入或修改，可以在線裝入新的應(yīng)用程序，為快捷修改調(diào)整程序提供了條件。 7 ZDYZ 液壓支架電液控制裝置采用分布式控制系統(tǒng)，采用智能型控制器完成支架的單架手動(dòng)動(dòng)作、單架自動(dòng)動(dòng)作、成組自動(dòng)功能和聯(lián)機(jī)自動(dòng)功能。ZDYZ 液壓支架電液控制裝置為井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，各支架控制器之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通信，達(dá)到彼此交換數(shù)據(jù)、相互控制的目的。并很容易與采煤機(jī)、刮板機(jī)、膠帶機(jī)等井下采煤設(shè)備聯(lián)動(dòng)，構(gòu)成巷道控制中心和井上遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。系統(tǒng)不需配置服務(wù)器，可不安裝順槽控制中心或地面監(jiān)控中心便可獨(dú)立運(yùn)行。通過(guò)井下巷道控制中心，支架控制器可與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等構(gòu)成聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作面的綜合自動(dòng)化采煤。系統(tǒng)還可與地面監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)各工作面、各礦井采煤過(guò)程的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，井上遠(yuǎn)程監(jiān)控中心能實(shí)時(shí)獲取井下各支架的數(shù)據(jù)，顯示各支架的動(dòng)作流程，各種壓力、行程數(shù)據(jù)和采煤機(jī)的位置。三、系統(tǒng)主要設(shè)備介紹1．支架控制器ZDYZZ 支架控制器的核心是一臺(tái)專(zhuān)用的微型控制計(jì)算機(jī)，具有工業(yè)化的外觀結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的硬件電路和豐富的軟件功能，軟件中應(yīng)用程序是專(zhuān)為支架的控制操作設(shè)計(jì)的，應(yīng)用程序的清除和裝載可在工作面中以簡(jiǎn)單方式進(jìn)行，這為應(yīng)用程序的裝載、升級(jí)和控制功能的調(diào)整提供了方便，增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性。控制器具有完備的人機(jī)交互界面，設(shè)有 21 個(gè)操作鍵、一個(gè)閉鎖按鈕、一個(gè)急停按鈕、2X10 中文漢字液晶顯示屏、各種動(dòng)作的 LED 發(fā)光管信號(hào)顯示燈以及蜂鳴器，這些硬件設(shè)施保證了操作者方便地進(jìn)行各種操作控制和參數(shù)設(shè)置，并及時(shí)獲得系統(tǒng)的提示和狀態(tài)信息。控制器有足夠的各種類(lèi)型的輸入口、輸出口、升級(jí)口及通信口總共 14 個(gè)，它們的電纜插座都分布在控制器后面，插頭座的型式都是統(tǒng)一的 4 芯結(jié)構(gòu)，1 號(hào)芯為電源 12V，4 號(hào)芯為 0V或接地，2 號(hào)芯和 3 號(hào)芯的用途隨功能而異，控制器額定工作電壓 DC12V，靜態(tài)工作電流不超過(guò) 150mA，防護(hù)等級(jí) IP65，防爆等級(jí) Ex ib I。2．雙路防爆電源箱 雙路防爆電源箱是液壓支架電液控制裝置專(zhuān)用的電源變換裝 8 二二二二二二二二二二二二二二127交 流 電 源 輸 入 進(jìn) 線127交 流 電 源 通 過(guò) 出 線第 一 路 直 流 12V輸 出 第 二 路 直 流 12V輸 出支 架 控 制 器支 架 控 制 器置，它從工作面接入 127V 交流電源，變換成空載 、滿(mǎn)負(fù)荷 的直流電源，向 ZDYZ 系統(tǒng)各類(lèi)設(shè)備供電。電源箱內(nèi)裝有二個(gè)獨(dú)立的 AC/DC 膠封模塊，構(gòu)成獨(dú)立的雙路電源，每路額定負(fù)載電流 ，最多可向 5 個(gè)相鄰的支架控制器供電，每路電源都具有輸入過(guò)壓保護(hù)、雙重截止式快速過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)、可帶載啟動(dòng)和自動(dòng)恢復(fù)。電源箱的防護(hù)等級(jí) IP65，防爆等級(jí) Ex d[ib] I。電源箱輸入輸出口布置及交流輸入、直流輸出的連接關(guān)系見(jiàn)圖 3。圖 3 雙路防爆電源箱的布置和接線圖3．隔離耦合器ZDYZJ 隔離耦合器是相鄰兩個(gè)由不同電源供電的支架控制器組之間的總線接口設(shè)備，其作用是將兩組支架控制器完全電氣隔離，為電源引入各控制器組提供通道，內(nèi)部有三個(gè)光電耦合器件為兩線制雙向數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸提供通道，隔離耦合器有兩個(gè)接口，分別連接被隔離的兩組控制器，隔離耦合器的 9 工作電壓 DC12V，靜態(tài)工作電流不超過(guò) 30mA，防護(hù)等級(jí) IP65，防爆等級(jí) Ex ib I。4．壓力傳感器壓力傳感器是支架立柱下腔液壓力的檢測(cè)單元，它插入立柱測(cè)壓孔中，根據(jù)其檢測(cè)到的壓力實(shí)時(shí)監(jiān)視支架的支護(hù)狀態(tài)，向系統(tǒng)提供控制過(guò)程的重要參數(shù)。傳感器內(nèi)具有帶溫度補(bǔ)償?shù)牡推品糯笃?，傳感元件為電阻?yīng)變橋路，給控制器輸出 ～ 的模擬電壓信號(hào)，傳感器的壓力測(cè)量范圍0～60Mpa，工作電壓 DV12V，防護(hù)等級(jí) IP65，防爆等級(jí) Ex ib I。5．行程傳感器行程傳感器是推移千斤頂活塞桿移動(dòng)行程的檢測(cè)單元，反映支架或推桿所處的位置，是控制過(guò)程的重要參數(shù)，推移千斤頂活塞桿位置決定推溜移架的進(jìn)程。行程傳感器裝在液壓缸中，是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的直管結(jié)構(gòu)，一端固定在液壓缸端部，管體深入到活塞桿中心專(zhuān)為其鉆出的長(zhǎng)孔中，管體內(nèi)沿著軸向有規(guī)則布置著密排的電阻列和干簧管列，它們連接成網(wǎng)絡(luò)電位器的電路?；钊麅?nèi)嵌裝著一個(gè)套在傳感器管上的小永磁環(huán)，隨著活塞桿移動(dòng)，它的小磁場(chǎng)使所到位置的干簧管接點(diǎn)閉合，相當(dāng)于電位器的移動(dòng)觸刷走到了這個(gè)位置，電位器輸出值的變化反映了行程的變化，再經(jīng)過(guò)傳感器管體內(nèi)帶的放大器的變換，向控制器輸出 ～ 模擬電壓信號(hào)。接線插座位于千斤頂外壁的端部，推移千斤頂裝備的行程傳感器的量程范圍一般為 0～960mm，也可由用戶(hù)依據(jù)支架的推溜移架步距確定，行程傳感器的分辨度為 3mm，工作電壓DC12V，防護(hù)等級(jí) IP65，防爆等級(jí) Ex ib I。6．紅外檢測(cè)器紅外檢測(cè)器是由安裝在安裝在采煤機(jī)上的紅外線發(fā)射器和裝在支架立柱上的紅外線發(fā)射器組成，紅外接收器正對(duì)著采煤機(jī)上的紅外線發(fā)射器，并與發(fā)射器處在同一高度，紅外射線從采煤機(jī)上紅外線發(fā)射器的鏡頭發(fā)出，射向支架立柱上的紅外接收器。接收器接收到紅外線信號(hào)后，經(jīng)內(nèi)部電路的處理變換，通過(guò)電纜向支架控制器輸入模擬電壓信號(hào)，紅外線發(fā)射器、接收器的 10 工作電壓均為 12VDC，防護(hù)等級(jí) IP65，防爆等級(jí) Ex ib I。四、系統(tǒng)主要功能介紹ZDYZ 液 壓 支 架 電 液 控 制 裝 置 的 主 要 功 能 是 控 制 支 架 的 動(dòng) 作 ， 控 制 是 在 應(yīng)用 程 序 基 礎(chǔ) 上 進(jìn) 行 ， 控 制 命 令 由 操 作 者 通 過(guò) 按 鍵 操 作 發(fā) 出 ， 或 是 根 據(jù) 采 煤 機(jī)位 置 由 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 發(fā) 出 ， 傳 感 器 檢 測(cè) 的 實(shí) 時(shí) 值 和 用 戶(hù) 設(shè) 置 的 各 種 參 數(shù) 也 是 控 制過(guò) 程 的 重 要 條 件 。 ZDYZ 液 壓 支 架 電 液 控 制 裝 置 充 分 發(fā) 揮 了 計(jì) 算 機(jī) 總 線 控 制 技術(shù) 的 優(yōu) 勢(shì) ， 賦 予 了 系 統(tǒng) 豐 富 的 功 能 ， 使 支 架 控 制 靈 活 方 便 ， 尤 其 是 應(yīng) 用 程 序的 裝 載 、 修 改 和 升 級(jí) 簡(jiǎn) 單 易 行 ， 控 制 參 數(shù) 項(xiàng) 目 完 善 、 設(shè) 置 和 調(diào) 整 簡(jiǎn) 便 ， 使 系統(tǒng) 的 控 制 功 能 與 工 作 面 的 生 產(chǎn) 條 件 和 工 藝 要 求 有 非 常 好 的 配 合 和 適 應(yīng) 。1．單個(gè)支架的鄰架控制操作者在任意一個(gè)支架上，先選定左鄰架或右鄰架為被控支架后，按面板上相應(yīng)的操作鍵可使被控支架進(jìn)行某一動(dòng)作或某些復(fù)合動(dòng)作，這是系統(tǒng)提供的初級(jí)功能。支架的所有單動(dòng)作，在面板上都定義了專(zhuān)用鍵，在被控支架選定后按專(zhuān)用鍵即可，除鄰架降拉升操作外，其余所有動(dòng)作均屬于點(diǎn)動(dòng)操作鍵，按下某鍵后被選支架產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，動(dòng)作的維持必須靠持續(xù)按鍵不松手，松開(kāi)該鍵后被選支架相應(yīng)的動(dòng)作停止。例如按住“推溜”鍵后，被選支架推溜，松開(kāi)該鍵后被選支架推溜停止。ZDYZZ 液 壓 支 架 控 制 器的程序?qū)⒅Ъ艿慕抵堋鶆?dòng)作協(xié)調(diào)連 續(xù)起 來(lái) ， 成 為 一 個(gè) 自保持方式的復(fù) 合 動(dòng) 作 。按下“降拉升”鍵后被選支架開(kāi)始進(jìn)行降拉升動(dòng)作，松開(kāi)該鍵后動(dòng)作維持，自 動(dòng) 按 程 序 設(shè) 計(jì) 步 驟 執(zhí) 行 ， 每 個(gè) 單動(dòng) 作 的 進(jìn) 程 及 單 動(dòng) 作 之 間 的 銜 接 與 協(xié) 調(diào) 均 以 設(shè) 置 的 時(shí) 間 參 數(shù)