顾宏伟

摘 要：随着科技的快速发展，综合机械化采煤技术在煤矿企业应用十分广泛，煤矿井下采煤不再向以前以人工劳动为主，而是采用机械化生产，使得我国煤矿企业的生产效率和生产技术达到世界先进水平，主要是因为自动化技术和计算机技术的发展和结合产生的煤矿液压支架电液控制系统，为煤矿企业的高效生产和生产自动化找到新出路，是在自动化控制系统中的核心和枢纽，以保证提高生产效率，改善生产条件，实现安全生产的目的，使煤矿井下工作面的管理和生产发生革命性变化。

关键词：煤矿；液压支架；电液控制；研究

一、液压支架电液控制系统的重要性

液压支架自动控制系统是煤矿综采工作的核心，是实现工作面自动化生产管理的重要手段，实现综采工作面生产设备的自动控制，提高生产效率，改善生产条件，煤矿支架电液控制系统具有流量大、压力高、防燃防爆、防尘、防腐蚀、防震动、抗电磁干扰等特殊要求，我国的液压支架的控制方式主要是手动液压控制，手动液压快速控制系统虽然移动速度和操作性能弱，但是由于经济价格低，维护方便，所以一般还在使用手动液压控制，对此研制国产化液压支架电液控制系统十分重要。

液压支架电液控制系统主要由支架控制单元、顺槽主机监控单元、本质安全网络等部分组成，支架控制单元包括控制器、传感器、电磁先导阀和主控阀等部分。支架控制器单元利用干线电缆互联成网络，支架控制器采用的是422通信，全局间采用CAN总线通信，支架控制器通过压力传感器、位置传感器和位移传感器等检测出综采工作面采煤机、液压支架的工作状态，利用总线网络传输给顺槽主机，实现液压支架的自动控制。

二、液压支架电液控制系统概述

1.液压支架电液控制系统的基本原理

（1）全工作面自动控制系统

完善的电液控制系统包括红外线装置、控制台，有效的满足采煤机与支架的联动作业，以便于实现自动化控制，把支架总的架控箱与主控制台进行联动，支架的红外线接收红外线发射器发出的信号，反馈到主控制台，根据反馈的指令，促使支架正确的动作。

（2）双向成组控制系统

将支架分成很多的小组，操作人员在首架中启动架控箱，同时发出相应的指令，以保证邻架按照规定程序进行动作，完成移架以后，把信号直接发送到下一个架控箱，循环往复地完成组内支架的自动控制过程。

（3）双向邻架控制系统

在煤矿开采的时候，支架都会配备架控箱，通过应用支架架控箱对邻架的控制进行选择，结合相应的指令发出控制信号，以保证邻架相对应的微电机、电磁铁等发出动作，把电信号转化为液压信号，进行有效的控制，把液体流入到支架液压缸中，以保证支架的动作顺利实现，支架的工作从压力传感器、位移传感器等反馈到架控箱中，结合传感器反馈信号，做出相应的动作。

2.系统组成

（1）电液控制器

电液控制器是整个系统的核心部分，其中主要包括信息传输处理、微处理器、数据接收装置、操作键盘等，这一控制器具有两大功能，就是根据操作指令集程序，完成整个电磁阀组的开启或关闭过程，对千斤顶、支架立柱等进行有效的控制，还有就是实时获得支架的数据，并且进行相关的分析和判断，合理控制支架运行及发现支架故障，采取有效的控制措施。

（2）中心控制台

对于系统能否发挥出相应的作用，主要是通过用户对工作面自动化水平的认可程度来进行判断，在系统中应用电液控制器，就不用在地面中央控制或井下控制室，对于控制系统的最低水平，是由双向邻架进行单一化控制的，并且向着成组推移、成组控制、自动排序等多元化功能方向发展。

（3）辅助设备

对于液压支架的电液控制系统中，对支架状态进行测定，将液压参数转换成电子信号，主要是通过压力传感器进行的，对于压力传感器具有独立的输出信号，就算发生线路中断的情况，可以快速准确的判断出其位置，并采取有效的措施，如果设置中心控制台，故障可以快速的查找，这样便于提高故障解除的速度。

三、顺槽主机设计

顺槽主机主要是由硬件和软件组成的，通过现场总线与支架控制器构成通讯网络，实时监控液压支架的工作状态，完成实时监测、远程控制、故障诊断、数据查询和上傳数据等功能，由于顺槽主机工作环境十分恶劣，所以应该具有防潮、防尘、防爆的能力，在系统主机设计时，采用嵌入式PC104，其具有232、485、CAN、光纤接口、电流环接口等多种可扩展接口，使得电气接口带有光电隔离电路，并且具有很强的扩展性，与井下工作面中的其他设备也有很好的兼容性，可以直接的与采煤机、破碎机、转载机、运输机等设备进行接口连接，对井下工作面设备进行监控，实现综采工作面的自动化操作。主机的监控功能依靠监控软件实现，监控软件分为前台显示和后台数据处理，后台程序通过现场总线采集相关数据，处理后储存在数据库中，前台程序实现对数据库的读取和查找，将获得的数据显示在主界面上，在实际使用过程中由于系统需要传输大量的数据，所以架间通讯采用全双工的RS422总线技术加以实现，由于现场总线的特殊情况，使得液压支架控制器供电电源的功率受到限制，根据电源本身的功率与控制器功率及驱动阀组电流大小，一般情况下一个电源带6个控制器，需要大量的独立段缘供电，为了防止电流失衡的情况，架与架之间通过信号耦合器沟通信号，以达到安全标准。

四、综采液压支架电液控制系统的使用效果

1.有效的提高井下生产效益，改善井下工人的劳动条件

电液控制系统的使用，就不需要人工控制过程的辅助时间，这样反应速度加快，通过计算机安排采煤工序，使得进行设备发挥出其最大的能力，对支架进行编组运行，并且同时对多个支架进行操作，这样能有效的提高采煤机械的利用率和生产效率，在薄煤层刨煤机工作的时候，电液控制系统实现跟机定量推溜和自动移架，进行远程的操控，使得井下实现无人操作，有效的解决薄煤层自动化开采的问题，使得井下工人的劳动条件得到很大的改善。

2.改善工作面顶板支护状况，有利于生产安全

电液控制系统监测与控制与一体，合理解决在工作面支护中，液压支架初撑力达不到额定阻力和带压移架问题，有效的改善工作面顶板的维护提供有利的条件，减少顶板事故的发生，由于操作人员可以进行邻架控制、远离工作面的控制，所以可以有效的避免遭受冲击地压、粉尘等矿井灾害的袭扰，以确保工作人员的安全，电液控制系统的使用实现井下无人工作面，是我国煤矿生产自动化提高的主要表现。

结语：

液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备，同时也是采煤的关键设备，随着综采液压支架电液控制系统的推广，使得煤矿经济效益不断提高，电液控制系统对煤矿井下生产必不可少，随着电子计算机和自动控制技术的快速发展，采煤技术设备的自动化液不断的成熟，液压支架的电液控制也不断的发展，为煤矿生产的高效、安全和煤矿工人劳动环境及形象改变提供有利的条件，会为煤矿企业带来明显的社会效益和经济效益。

参考文献：

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