【文章內容簡介】 ...........................................................................................48 3 第一部分 用戶技術資料ZDYZZ 液壓支架控制器是中國航天科技集團第七研究院下屬四川神坤裝備股份有限公司最新開發(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。它安裝在每臺液壓支架上，其主要作用把煤礦井下工作面數百臺支架通過現場總線有機地結合起來，同時采集各傳感器的數據，完成控制邏輯運算，通過電磁線圈驅動電路控制各電磁閥的開關動作，進而控制液壓執(zhí)行元件（液壓缸）的行程和支架的各種動作，使支架達到預先設定的姿態(tài)，為采煤機械提供一個具有進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器、不需安裝順槽控制中心便可獨立運行，各支架控制器之間通過現場總線進行通信，達到彼此交換數據、相互控制的目的。通過與支架控制一樣的現場總線，便可與巷道控制中心聯網，構成與刮板輸送機、皮帶輸送機、轉載機、破碎機、采煤機、泵站等井下設備的聯動功能，實現整個工作面的綜合自動化采煤。系統(tǒng)還可與地面監(jiān)控中心進行數據傳輸，實現各工作面、各礦井采煤過程的聯網監(jiān)控，井上遠程監(jiān)控中心能實時獲取井下各支架的數據，顯示各支架的動作流程，各支架所有閥門的接通和關閉狀態(tài)，各支架的立柱壓力、推桿行程和采煤機的位置。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、結構和控制要求不同，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。本手冊提供了 ZDYZ 液壓支架電液控制裝置的有關技術資料，重點介紹系統(tǒng)的功能、參數和操作使用方法。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用于煤礦工作面的配置狀況和連接關系，從圖中可以了解系統(tǒng)的配置全貌，系統(tǒng)由哪些設備和裝置 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系統(tǒng)配置圖，每個支架裝備一臺支架控制器，還配備連接了隔離耦合器和雙路防爆電源等其他設備部件，控制器之間按順序互聯成網，形成完整的系統(tǒng)。圖 2 表示的是在一個支架之內以支架控制器為核心，并配以相關輸入輸出外圍設備的單架系統(tǒng)，每個單架系統(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)配置和連接的有關問題作幾項說明：（1）每一支架內的單元電液控制裝置以一臺支架控制器為核心，還包括作為控制器外圍設備的三個傳感器，一個紅外傳感器檢測煤機的位置，一個壓力傳感器測量立柱下腔液壓力，一個行程傳感器測量推移千斤頂的行程。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 個控制器由一路獨立的防爆電源模塊供電，成為一個控制器組。分組的標志是組與組之間都接入一個隔離耦合器，它隔斷了組與組間的電氣連接而又通過光電耦合溝通數據信號，這種方式是為達到本質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場總線電纜互聯成網絡，總線電纜從端頭支架控制器開始，一直到端尾支架控制器，順序將全部支架控制器連接起來（在兩組分界點由隔離耦合器接口） 。每個支架控制器都有地址編號，并按連接順序連續(xù)編號?？偩€電纜為 4 根芯線，其中 1 號芯線為電源 12V，3 號芯線為信號線，4 號芯線為電源 0V（4）ZDYZ 液壓支架電液控制裝置還可通過與支架控制一樣的現場總線接口到順槽巷道中的主控制計算機，實現順槽巷道中相關設備的監(jiān)測控制功能。（5）ZDYZ 液壓支架電液控制裝置還可通過與支架控制一樣的現場總線接口到順槽巷道中的主控制計算機，實現順槽巷道中相關設備的監(jiān)測控制功能，并可把數據通過光纜傳輸到地面監(jiān)控中心，順槽主控制計算機與工作面液壓支架實時控制系統(tǒng)之間的連接也是 4 芯的電纜，對接點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安全型外，其它全為本質安全型。 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，它安裝在每臺支架上，其主要作用把煤礦井下工作面數百臺支架通過現場總線有機地結合起來，同時采集各傳感器的數據，完成控制邏輯運算，通過電磁線圈驅動器控制電磁閥的開關動作，進而控制液壓執(zhí)行元件（液壓缸）的行程和支架的各種動作，使支架達到預先設定的姿態(tài)，為采煤機械提供一個具有進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際上是一個專用的微型控制計算機，軟硬件兼具，硬件包括微處理器，存儲器，型式多樣的輸入出接口和通信接口，軟件包括系統(tǒng)程序和應用程序。它存儲并運行程序，直接指揮本支架的所有動作。按鍵、液晶顯示屏、各類 LED、蜂鳴器等構成人機交互界面，實施按鍵操作，發(fā)出控制命令，顯示、發(fā)出各種信息。具有獨特的通信接口，實現自動控制和監(jiān)測的功能，控制程序的參數可在線通過鍵操作方便地設置、輸入或修改，可以在線裝入新的應用程序，為快捷修改調整程序提供了條件。 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動作、單架自動動作、成組自動功能和聯機自動功能。ZDYZ 液壓支架電液控制裝置為井下現場實時控制系統(tǒng)，各支架控制器之間通過現場總線進行通信，達到彼此交換數據、相互控制的目的。并很容易與采煤機、刮板機、膠帶機等井下采煤設備聯動，構成巷道控制中心和井上遠程監(jiān)控中心。系統(tǒng)不需配置服務器，可不安裝順槽控制中心或地面監(jiān)控中心便可獨立運行。通過井下巷道控制中心，支架控制器可與采煤機、刮板輸送機等構成聯動功能，實現整個工作面的綜合自動化采煤。系統(tǒng)還可與地面監(jiān)控中心進行數據傳輸，實現各工作面、各礦井采煤過程的聯網監(jiān)控，井上遠程監(jiān)控中心能實時獲取井下各支架的數據，顯示各支架的動作流程，各種壓力、行程數據和采煤機的位置。三、系統(tǒng)主要設備介紹1．支架控制器ZDYZZ 支架控制器的核心是一臺專用的微型控制計算機，具有工業(yè)化的外觀結構、先進的硬件電路和豐富的軟件功能，軟件中應用程序是專為支架的控制操作設計的，應用程序的清除和裝載可在工作面中以簡單方式進行，這為應用程序的裝載、升級和控制功能的調整提供了方便，增強了系統(tǒng)的適應性?？刂破骶哂型陚涞娜藱C交互界面，設有 21 個操作鍵、一個閉鎖按鈕、一個急停按鈕、2X10 中文漢字液晶顯示屏、各種動作的 LED 發(fā)光管信號顯示燈以及蜂鳴器，這些硬件設施保證了操作者方便地進行各種操作控制和參數設置，并及時獲得系統(tǒng)的提示和狀態(tài)信息?？刂破饔凶銐虻母鞣N類型的輸入口、輸出口、升級口及通信口總共 14 個，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 芯結構，1 號芯為電源 12V，4 號芯為 0V或接地，2 號芯和 3 號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 150mA，防護等級 IP65，防爆等級 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 線127交 流 電 源 通 過 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 、滿負荷 的直流電源，向 ZDYZ 系統(tǒng)各類設備供電。電源箱內裝有二個獨立的 AC/DC 膠封模塊，構成獨立的雙路電源，每路額定負載電流 ，最多可向 5 個相鄰的支架控制器供電，每路電源都具有輸入過壓保護、雙重截止式快速過流和過壓保護、可帶載啟動和自動恢復。電源箱的防護等級 IP65，防爆等級 Ex d[ib] I。電源箱輸入輸出口布置及交流輸入、直流輸出的連接關系見圖 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由不同電源供電的支架控制器組之間的總線接口設備，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，內部有三個光電耦合器件為兩線制雙向數據信號傳輸提供通道，隔離耦合器有兩個接口，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 30mA，防護等級 IP65，防爆等級 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單元，它插入立柱測壓孔中，根據其檢測到的壓力實時監(jiān)視支架的支護狀態(tài)，向系統(tǒng)提供控制過程的重要參數。傳感器內具有帶溫度補償的低漂移放大器，傳感元件為電阻應變橋路，給控制器輸出 ～ 的模擬電壓信號，傳感器的壓力測量范圍0～60Mpa，工作電壓 DV12V，防護等級 IP65，防爆等級 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行程的檢測單元，反映支架或推桿所處的位置，是控制過程的重要參數，推移千斤頂活塞桿位置決定推溜移架的進程。行程傳感器裝在液壓缸中，是一個細長的直管結構，一端固定在液壓缸端部，管體深入到活塞桿中心專為其鉆出的長孔中，管體內沿著軸向有規(guī)則布置著密排的電阻列和干簧管列，它們連接成網絡電位器的電路?；钊麅惹堆b著一個套在傳感器管上的小永磁環(huán)，隨著活塞桿移動，它的小磁場使所到位置的干簧管接點閉合，相當于電位器的移動觸刷走到了這個位置，電位器輸出值的變化反映了行程的變化，再經過傳感器管體內帶的放大器的變換，向控制器輸出 ～ 模擬電壓信號。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，也可由用戶依據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，防護等級 IP65，防爆等級 Ex ib I。6．紅外檢測器紅外檢測器是由安裝在安裝在采煤機上的紅外線發(fā)射器和裝在支架立柱上的紅外線發(fā)射器組成，紅外接收器正對著采煤機上的紅外線發(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后，經內部電路的處理變換，通過電纜向支架控制器輸入模擬電壓信號，紅外線發(fā)射器、接收器的 10 工作電壓均為 12VDC，防護等級 IP65，防爆等級 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 作 ， 控 制 是 在 應用 程 序 基 礎 上 進 行 ， 控 制 命 令 由 操 作 者 通 過 按 鍵 操 作 發(fā) 出 ， 或 是 根 據 采 煤 機位 置 由 系 統(tǒng) 自 動 發(fā) 出 ， 傳 感 器 檢 測 的 實 時 值 和 用 戶 設 置 的 各 種 參 數 也 是 控 制過 程 的 重 要 條 件 。 ZDYZ 液 壓 支 架 電 液 控 制 裝 置 充 分 發(fā) 揮 了 計 算 機 總 線 控 制 技術 的 優(yōu) 勢 ， 賦 予 了 系 統(tǒng) 豐 富 的 功 能 ， 使 支 架 控 制 靈 活 方 便 ， 尤 其 是 應 用 程 序的 裝 載 、 修 改 和 升 級 簡 單 易 行 ， 控 制 參 數 項 目 完 善 、 設 置 和 調 整 簡 便 ， 使 系統(tǒng) 的 控 制 功 能 與 工 作 面 的 生 產 條 件 和 工 藝 要 求 有 非 常 好 的 配 合 和 適 應 。1．單個支架的鄰架控制操作者在任意一個支架上，先選定左鄰架或右鄰架為被控支架后，按面板上相應的操作鍵可使被控支架進行某一動作或某些復合動作，這是系統(tǒng)提供的初級功能。支架的所有單動作，在面板上都定義了專用鍵，在被控支架選定后按專用鍵即可，除鄰架降拉升操作外，其余所有動作均屬于點動操作鍵，按下某鍵后被選支架產生相應的動作，動作的維持必須靠持續(xù)按鍵不松手，松開該鍵后被選支架相應的動作停止。例如按住“推溜”鍵后，被選支架推溜，松開該鍵后被選支架推溜停止。ZDYZZ 液 壓 支 架 控 制 器的程序將支架的降柱—拉架—升柱動作協(xié)調連 續(xù)起 來 ， 成 為 一 個 自保持方式的復 合 動 作 。按下“降拉升”鍵后被選支架開始進行降拉升動作，松開該鍵后動作維持，自 動 按 程 序 設 計 步 驟 執(zhí) 行 ， 每 個 單動 作 的 進 程 及 單 動 作 之 間 的 銜 接 與 協(xié) 調 均 以 設 置 的 時 間 參 數