2024年3月17日发(作者：恭翠梅)
Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ
矿业科技
科技视界 ２０１２年８月第２４期
薄煤层工作面液压支架的电液控制
苗丽华
（兖州煤业股份有限公司综机管理中心 山东邹城２７３５００）
【摘 要】本文主要介绍了如何实现薄煤层工作面液压支架的电液控制。总结说来一是薄煤层工作面支架电液控制系统部
件选型．主要是选用小尺寸的部件，以适应薄煤层的狭小空间。另外就是薄煤层工作面液压支架自动化控制系统研究。包括程序
的开发和系统可靠性保证。
【关键词】薄煤层；液压支架；电液控制；自动控制；电液阀
１ 薄煤层工作面支架电液控制系统部件选型
架操作基础上添加隔架操作功能，此配置方式首次在薄煤层
工作面上使用。这种配置方式的实现减小工作面电液控制系
１．１薄煤层工作面狭小空间内的支架电液控制系统一体化
统设备投入的同时，也扩大单架的操作范围，减少工人的移
设计
相比原来的未使用电液控制系统的薄煤层工作面，电液
动次数，降低工人的劳动强度。
控制系统的布置需要在支架上添加电控设备，通过现场工业
其次，针对不同支架配置间隔排列不同功能的主阀，比
如隔ｌ０个支架左右安装运调千斤顶，每隔１０个支架安装喷
总线互联为网络，实现通讯与控制功能，如何既保证设备使
用的方便性又保证防护性能，狭小空间内的设备布置就需要
雾阀，交错方式使用８功能、１０功能主阀，使系统配置更合
理、减小系统配置上的浪费。
重新设计。除此之外工作面需要提供通过支架对运输机的俯
仰控制．在采煤机下风向提供喷雾降尘操作。
２薄煤层工作面液压支架自动化控制系统研究
完成了对电液控制系统的元部件的选型。全工作面电液
２．１单架、成组基本自动控制程序开发
控制系统均是采用专为薄煤层设计研发的一体化电液控制
ＳＡＣ系统的主要功能是控制支架的所有动作，控制是在
系统，该系统具有结构紧凑、方便维护等优点。具体体现在以
应用程序基础上进行，控制的条件是操作者通过键操作发出
下几方面：
的命令（或是根据采煤机位置由主控制器发出的命令）、传感
１．１．１新研制ＫＤＷ１２７／１２（Ａ）型单路矿用隔爆兼本质安全型
稳压电源。改变了以往双路供电的模式，该电源最大的特点
器检测的实时值和用户设置的各种参数。ＳＡＣ系统发挥计算
机网络控制技术的优势，赋予系统丰富的功能，使支架控制
是体积小巧，大大节省了支架上的空间，为电液控制系统其
方便、灵活、协调、安全，尤其是应用程序修改的易行性和控
他部件的布置提供了更多的空间。
制参数的多样及可调性，能做到控制功能与工作面条件和生
１．Ｉ．２一体化电液控换向阀的使用。一体化电液控换向阀具
产工艺要求尽可能好地配合适应。以下简要说明系统的主要
有紧凑的结构，其在纵向所占用的空间有１１４ｒａｍ，仅为同类
型产品大小的１／２，保证了支架处于最低位置时各种元部件
功能：
２．１．１单个支架的单动作控制
不干涉。通过在电液控换向阀内部集成支架过滤器，减少了
操作者在任意一个支架上．选定本架或左／右邻架为被控
辅助阀的数量。
１．１．３支架控制器的使用。支架控制器安装于电液控换向阀
支架，要使该架进行某一动作，就按面板上相应的某一操作
键。这是系统提供的最基础的初级功能。
的左侧，改变了以往支架控制器安装于主阀上侧或下侧的排
布方式，在竖直方向上减小了元件布置空间。
２．１．２单个支架的降移升控制
１．２系统配置
ＳＡＣ控制器的程序将这三个主动作和包括与之关联的
薄煤层工作面的投入产出比是体现系统经济性的重要
其他动作（如平衡千斤顶、抬底座等）协调连贯起来合成为一
指标，通过设计，控制薄煤层工作面电液控制系统的投入保
个大动作，自动按程序执行。每个单动作的进程及单动作之
证工作面良好的经济性。在系统配置方面主要通过保证运行
间的衔接与协调均以设置的参数及传感器实时检测的数据
为依据
经济性的基础上灵活安排，在人机界面，主控先导阀配置上
减少工作面的一次性投入
２．１．３支架成组动作控制
成组自动控制：从工作面的任何一个支架开始，向左或
首先，减少工作面控制系统中的人机界面数量，使用每
两个支架安装一个人机界面的形式，在控制方式上，在原邻
向右连续相邻的设定数量的支架被设定为一组，支架的某一
ｓｃＩＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮ。Ｌ。ＧＹ ＶＩｓＩ。Ｎ科技视界ｌ ３２５
２０１２年８月第２４期 Ｓ科ｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ 界 Ｖｉｓｉｏｎ
矿业科技
动作（单动作或自动顺序联动的复合动作）在给出命令后从
才能恢复正常的动作控制功能。对于被闭锁的三个支架以外
起始架开始运行，按一定的顺序在组内自动地逐架传递。每
的其他支架控制器不受影响，仍可正常工作。
架的动作自动开始，自动停止，直至本组末架完成该动作为
当工作面发生可能危及安全生产的紧急情况．需要立即
止。
停止或禁止支架成组动作时，可按压任意一个支架控制器上
２．１．４支架跟随采煤机自动控制
的紧急停止按钮，全工作面支架动作立即停止，自动控制功
这是支架控制的高级功能。要实现这项功能系统必须有
能在急停解除前被禁止。在急停模式下，禁止使用成组操作
采煤机位置检测装置和一台网络变换器。控制器必须把检测
控制方式实施对支架的动作控制。
到的采煤机位置信息传给网络变换器。由网络变换器进行采
２．１．７信息功能
煤机位置识别，并将采煤机位置传送给井下主控计算机。根
ＳＡＣ系统的信息功能丰富。支架控制器、网络变换器、主
据工作面的作业规程，确定采煤机运行到某一位置时哪些支 控计算机及其他装置上有多种形式的信息媒体。包括汉字、
架应该执行什么动作，这些操作要求被编成程序存入网络变 图形显示，蜂鸣器声响信号及很多状态显示ＬＥＤ。系统可向
换器和主控计算机中，网络变换器或主控计算机根据采煤机
用户提供的信息归纳为以下几类：支架动作的警示声响信
位置的信息指挥相应的支架控制器完成这些操作。 号，控制过程和状态信息，支架工况信息（传感器检测值），设
根据采煤工艺的要求编制程序，通过参数调整，在工作 置的控制参数信息，故障和错误信息及一些系统本身的状态
面不同位置不同区段支架控制器控制支架完成不同的工艺 信息。
动作如自动移架、自动推溜等。 ＳＡＣ系统还具有向系统外（如地面调度室、监控中心）传
２．１．５支架立柱自动补压功能
输信息的功能。
ＳＡＣ控制器提供了一项称为ＰＳＡ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｓｅｔ Ａｕｍｍｍ— ２．２系统可靠性保证措施
ｉｃ）的自动功能。电液控制系统在正常情况下，会定时检测支 通过以下两个方面，保证了电液控制系统的可靠性。
架立柱压力。立柱在支撑过程中如因某种原因发生压力降 硬件方面：具有较高的防护等级（等级标准ＩＰ６８），全部
落。当压力降至某一设定范围时，系统会自动执行升柱，补压 采用不锈钢材质和可靠的密封结构，保证了电液控制系统在
到规定压力，并可执行多次，保证支护质量，对工作面顶板实
井下高温、高湿的环境下正常工作。人机操作界面与液压支
施有效的管理。
架电液控制装置控制器配备防护板，提高了电气元件防砸防
２．１．６安全操作功能（急停、闭锁、停止）
护能力。电液换向阀组采用成熟的结构，保证了使用寿命。控
在井下工作面进行液压支架维修调试时，不允许对维修
制器通信能力的测试通过了２０００Ｖ电压等级的浪涌试验和
人员正在检修的支架实施动作控制，为此系统设置了闭锁功
脉冲群试验．进行了５０万次通讯检测，无故障。且通过了国
能。当维修人员进行支架维修或调试时，应对本架实施闭锁
家级检测中心的煤矿例行型式试验。
操作，只要按下操作架人机操作界面上的闭锁按钮即可，操
软件方面：使用实时操作系统ＵＣＯＳ１１，引入多任务概念，
作架将进入闭锁模式。闭锁操作使该架控制器硬件驱动电路
对系统软件进行多轮的单元测试、集成测试，以确保系统运
的电源被切断，从而保证维修人员所在支架不会动作，左右
行稳定。ｅ
邻架进入软件闭锁模式，通过软件将左右邻架的驱动电路电
源关断．禁止对左右邻架进行动作控制，只有解除闭锁操作，
［责任编辑：王洪泽］
（上接第７９页）索切割靶板的效果。要想发挥切割索对靶板
『３］时党勇，李裕春，张胜民．基于ＡＮＳＹＳ／ＬＳ—ＤＹＮＡ８．１进行显示动力
的最好的切割效果，必须选择放置合理的炸高。
分析【Ｍ］ Ｅ京：清华大学出版社，２００５．
药型罩锥角的大小对切割索侵彻靶板深度的有影响。随
［４］李裕春，吴腾芳，等．线型聚能装药射流形成过程的数值模拟［Ｊ］．解
着药型罩锥角逐渐增大，射流侵彻靶板的深度逐渐变浅。因
放军理工大学学报：自然科学版，２００２，３．
此，对靶板的侵彻性能也就越差。ｅ
［５］张宝平，黄风雷．爆轰物理［Ｍ］．北京：兵器工业出版社，２０００：１５２—
１５３．
『６］ｑｚ凯民，温玉全．军用火工品设计技术［ＭＩ．北京：国防工业出版社，
【参考文献】
２００６：２０１—２０３．
［１］苟瑞君，赵国志，杜忠华，等．线性成型装药的威力研究［Ｊ】．爆破器
材，２００５，１０．
［责任编辑：王静］
［２］白金泽．ＬＳ—ＤＹＮＡ３Ｄ理论基础与实例分析［Ｍ】．北京：科学出版社，
２ｏｏ５．
３２６ Ｉ科技视界ｓｃ ＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮ。Ｌ。ＧＹ Ｖ ｓ 。Ｎ
2024年3月17日发(作者：恭翠梅)
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科技视界 ２０１２年８月第２４期
薄煤层工作面液压支架的电液控制
苗丽华
（兖州煤业股份有限公司综机管理中心 山东邹城２７３５００）
【摘 要】本文主要介绍了如何实现薄煤层工作面液压支架的电液控制。总结说来一是薄煤层工作面支架电液控制系统部
件选型．主要是选用小尺寸的部件，以适应薄煤层的狭小空间。另外就是薄煤层工作面液压支架自动化控制系统研究。包括程序
的开发和系统可靠性保证。
【关键词】薄煤层；液压支架；电液控制；自动控制；电液阀
１ 薄煤层工作面支架电液控制系统部件选型
架操作基础上添加隔架操作功能，此配置方式首次在薄煤层
工作面上使用。这种配置方式的实现减小工作面电液控制系
１．１薄煤层工作面狭小空间内的支架电液控制系统一体化
统设备投入的同时，也扩大单架的操作范围，减少工人的移
设计
相比原来的未使用电液控制系统的薄煤层工作面，电液
动次数，降低工人的劳动强度。
控制系统的布置需要在支架上添加电控设备，通过现场工业
其次，针对不同支架配置间隔排列不同功能的主阀，比
如隔ｌ０个支架左右安装运调千斤顶，每隔１０个支架安装喷
总线互联为网络，实现通讯与控制功能，如何既保证设备使
用的方便性又保证防护性能，狭小空间内的设备布置就需要
雾阀，交错方式使用８功能、１０功能主阀，使系统配置更合
理、减小系统配置上的浪费。
重新设计。除此之外工作面需要提供通过支架对运输机的俯
仰控制．在采煤机下风向提供喷雾降尘操作。
２薄煤层工作面液压支架自动化控制系统研究
完成了对电液控制系统的元部件的选型。全工作面电液
２．１单架、成组基本自动控制程序开发
控制系统均是采用专为薄煤层设计研发的一体化电液控制
ＳＡＣ系统的主要功能是控制支架的所有动作，控制是在
系统，该系统具有结构紧凑、方便维护等优点。具体体现在以
应用程序基础上进行，控制的条件是操作者通过键操作发出
下几方面：
的命令（或是根据采煤机位置由主控制器发出的命令）、传感
１．１．１新研制ＫＤＷ１２７／１２（Ａ）型单路矿用隔爆兼本质安全型
稳压电源。改变了以往双路供电的模式，该电源最大的特点
器检测的实时值和用户设置的各种参数。ＳＡＣ系统发挥计算
机网络控制技术的优势，赋予系统丰富的功能，使支架控制
是体积小巧，大大节省了支架上的空间，为电液控制系统其
方便、灵活、协调、安全，尤其是应用程序修改的易行性和控
他部件的布置提供了更多的空间。
制参数的多样及可调性，能做到控制功能与工作面条件和生
１．Ｉ．２一体化电液控换向阀的使用。一体化电液控换向阀具
产工艺要求尽可能好地配合适应。以下简要说明系统的主要
有紧凑的结构，其在纵向所占用的空间有１１４ｒａｍ，仅为同类
型产品大小的１／２，保证了支架处于最低位置时各种元部件
功能：
２．１．１单个支架的单动作控制
不干涉。通过在电液控换向阀内部集成支架过滤器，减少了
操作者在任意一个支架上．选定本架或左／右邻架为被控
辅助阀的数量。
１．１．３支架控制器的使用。支架控制器安装于电液控换向阀
支架，要使该架进行某一动作，就按面板上相应的某一操作
键。这是系统提供的最基础的初级功能。
的左侧，改变了以往支架控制器安装于主阀上侧或下侧的排
布方式，在竖直方向上减小了元件布置空间。
２．１．２单个支架的降移升控制
１．２系统配置
ＳＡＣ控制器的程序将这三个主动作和包括与之关联的
薄煤层工作面的投入产出比是体现系统经济性的重要
其他动作（如平衡千斤顶、抬底座等）协调连贯起来合成为一
指标，通过设计，控制薄煤层工作面电液控制系统的投入保
个大动作，自动按程序执行。每个单动作的进程及单动作之
证工作面良好的经济性。在系统配置方面主要通过保证运行
间的衔接与协调均以设置的参数及传感器实时检测的数据
为依据
经济性的基础上灵活安排，在人机界面，主控先导阀配置上
减少工作面的一次性投入
２．１．３支架成组动作控制
成组自动控制：从工作面的任何一个支架开始，向左或
首先，减少工作面控制系统中的人机界面数量，使用每
两个支架安装一个人机界面的形式，在控制方式上，在原邻
向右连续相邻的设定数量的支架被设定为一组，支架的某一
ｓｃＩＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮ。Ｌ。ＧＹ ＶＩｓＩ。Ｎ科技视界ｌ ３２５
２０１２年８月第２４期 Ｓ科ｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ 界 Ｖｉｓｉｏｎ
矿业科技
动作（单动作或自动顺序联动的复合动作）在给出命令后从
才能恢复正常的动作控制功能。对于被闭锁的三个支架以外
起始架开始运行，按一定的顺序在组内自动地逐架传递。每
的其他支架控制器不受影响，仍可正常工作。
架的动作自动开始，自动停止，直至本组末架完成该动作为
当工作面发生可能危及安全生产的紧急情况．需要立即
止。
停止或禁止支架成组动作时，可按压任意一个支架控制器上
２．１．４支架跟随采煤机自动控制
的紧急停止按钮，全工作面支架动作立即停止，自动控制功
这是支架控制的高级功能。要实现这项功能系统必须有
能在急停解除前被禁止。在急停模式下，禁止使用成组操作
采煤机位置检测装置和一台网络变换器。控制器必须把检测
控制方式实施对支架的动作控制。
到的采煤机位置信息传给网络变换器。由网络变换器进行采
２．１．７信息功能
煤机位置识别，并将采煤机位置传送给井下主控计算机。根
ＳＡＣ系统的信息功能丰富。支架控制器、网络变换器、主
据工作面的作业规程，确定采煤机运行到某一位置时哪些支 控计算机及其他装置上有多种形式的信息媒体。包括汉字、
架应该执行什么动作，这些操作要求被编成程序存入网络变 图形显示，蜂鸣器声响信号及很多状态显示ＬＥＤ。系统可向
换器和主控计算机中，网络变换器或主控计算机根据采煤机
用户提供的信息归纳为以下几类：支架动作的警示声响信
位置的信息指挥相应的支架控制器完成这些操作。 号，控制过程和状态信息，支架工况信息（传感器检测值），设
根据采煤工艺的要求编制程序，通过参数调整，在工作 置的控制参数信息，故障和错误信息及一些系统本身的状态
面不同位置不同区段支架控制器控制支架完成不同的工艺 信息。
动作如自动移架、自动推溜等。 ＳＡＣ系统还具有向系统外（如地面调度室、监控中心）传
２．１．５支架立柱自动补压功能
输信息的功能。
ＳＡＣ控制器提供了一项称为ＰＳＡ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｓｅｔ Ａｕｍｍｍ— ２．２系统可靠性保证措施
ｉｃ）的自动功能。电液控制系统在正常情况下，会定时检测支 通过以下两个方面，保证了电液控制系统的可靠性。
架立柱压力。立柱在支撑过程中如因某种原因发生压力降 硬件方面：具有较高的防护等级（等级标准ＩＰ６８），全部
落。当压力降至某一设定范围时，系统会自动执行升柱，补压 采用不锈钢材质和可靠的密封结构，保证了电液控制系统在
到规定压力，并可执行多次，保证支护质量，对工作面顶板实
井下高温、高湿的环境下正常工作。人机操作界面与液压支
施有效的管理。
架电液控制装置控制器配备防护板，提高了电气元件防砸防
２．１．６安全操作功能（急停、闭锁、停止）
护能力。电液换向阀组采用成熟的结构，保证了使用寿命。控
在井下工作面进行液压支架维修调试时，不允许对维修
制器通信能力的测试通过了２０００Ｖ电压等级的浪涌试验和
人员正在检修的支架实施动作控制，为此系统设置了闭锁功
脉冲群试验．进行了５０万次通讯检测，无故障。且通过了国
能。当维修人员进行支架维修或调试时，应对本架实施闭锁
家级检测中心的煤矿例行型式试验。
操作，只要按下操作架人机操作界面上的闭锁按钮即可，操
软件方面：使用实时操作系统ＵＣＯＳ１１，引入多任务概念，
作架将进入闭锁模式。闭锁操作使该架控制器硬件驱动电路
对系统软件进行多轮的单元测试、集成测试，以确保系统运
的电源被切断，从而保证维修人员所在支架不会动作，左右
行稳定。ｅ
邻架进入软件闭锁模式，通过软件将左右邻架的驱动电路电
源关断．禁止对左右邻架进行动作控制，只有解除闭锁操作，
［责任编辑：王洪泽］
（上接第７９页）索切割靶板的效果。要想发挥切割索对靶板
『３］时党勇，李裕春，张胜民．基于ＡＮＳＹＳ／ＬＳ—ＤＹＮＡ８．１进行显示动力
的最好的切割效果，必须选择放置合理的炸高。
分析【Ｍ］ Ｅ京：清华大学出版社，２００５．
药型罩锥角的大小对切割索侵彻靶板深度的有影响。随
［４］李裕春，吴腾芳，等．线型聚能装药射流形成过程的数值模拟［Ｊ］．解
着药型罩锥角逐渐增大，射流侵彻靶板的深度逐渐变浅。因
放军理工大学学报：自然科学版，２００２，３．
此，对靶板的侵彻性能也就越差。ｅ
［５］张宝平，黄风雷．爆轰物理［Ｍ］．北京：兵器工业出版社，２０００：１５２—
１５３．
『６］ｑｚ凯民，温玉全．军用火工品设计技术［ＭＩ．北京：国防工业出版社，
【参考文献】
２００６：２０１—２０３．
［１］苟瑞君，赵国志，杜忠华，等．线性成型装药的威力研究［Ｊ】．爆破器
材，２００５，１０．
［责任编辑：王静］
［２］白金泽．ＬＳ—ＤＹＮＡ３Ｄ理论基础与实例分析［Ｍ】．北京：科学出版社，
２ｏｏ５．
３２６ Ｉ科技视界ｓｃ ＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮ。Ｌ。ＧＹ Ｖ ｓ 。Ｎ