一种液压支架电液控制器及其控制方法技术

一种液压支架电液控制器及其控制方法是由主控制装置通过ＳＰＩ接口单元连通接口装置构成，接口装置与接口装置间通过ＲＳ－４８５通信单元连接，电液控制器中接口装置的ＵＡＲＴ１与下一个电液控制器中接口装置ＵＡＲＴ０连接通信，下一个电液控制器中接口装置ＵＡＲＴ１与下下个电液控制器中接口装置ＵＡＲＴ０连接通信，且依次相互连接至少两个以上的电液控制器，该控制方法是接口装置向主控制电路发送控制命令，主控制装置再向接口装置实时发送当前受控液压支架的位移参数、压力参数、执行动作参数以及采煤机位置参数，对受控液压支架状态进行实时监控，抗干扰能力强、操作直观便利可靠，实用于煤矿井下液压支架电液控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电液控制器及其控制方法，尤其是一种用于煤矿井下的液压支架电液控制器及其控制方法。
技术介绍
煤矿井下液压支架电液控制系统是国内外煤炭开采机械化领域中，实现综采工作 面无人值守工作的关键技术，是提高生产效率的重要途径。 现有煤矿井下工作面电液控制器是由主控制装置和接口装置两部分构成，每个电 液控制器是通过三路通信连接，即电液控制器分别与设在左边的电液控制器连接通信、与 设在右边的电液控制器连接通信、与端头控制器的连接通信。这三路通信是通过一个多总 线UART串口扩展芯片把主控制装置的一路UART扩展为三路UART，分别按照上述三路连接 通信，但这个多总线UART串口扩展芯片将原有波特率亦分成三份于每路，降低了通信数据 传输的速度，影响了操作支架的实时性。 RS-485标准规定接收器门限为士200mV，这样能够提供较高的噪声抑制能力，当总线电压在士200mV之间时，接收器输出状态不确定，会错误的接收一些数据。另外，煤矿井下干扰信号大，高压容易侵入RS-485总线，这样会损坏电液控制装置。 其次，现有电液控制器的键盘功能键不建全，没有电液控制器的参数设置功能。按键电路简单，无按键判断功能，按键操作可靠性低，容易引起误操作，造成人员伤亡或其它事故的发生。 最后，现有电液控制器的显示界面信息量小，其显示界面不仅显示当前被操作的 液压支架号、液压支架的动作状态，但未能实时显示当前被操作液压支架的立柱压力、推镏 的位移距离和采煤机的位置。这样液压支架电液控制器的操作不直观，无法让操作工人实 时监控综采工作面的液压支架。 上述现有液压支架电液控制器的构成使各电液控制器之间通信抗干扰能力差，降 低了液压支架操作的安全性和液压支架之间数据传输的可靠性，影响了对综采工作面液压 支架的实时监控，从而严重制约了矿井生产安全性、可靠性和生产效率的提高。
技术实现思路
对上述液压支架电液控制器的通信波特率低，抗干扰能力差，按键功能不健全，操 作可靠性低，显示界面信息量小的问题，并提供。 实现本专利技术所称的一种液压支架电液控制器是由主控制装置通过SPI接口单元 连接接口装置构成；第一电液控制器中的接口装置UART1与第二电液控制器中的接口装置 UARTO连接，第二电液控制器中的接口装置UART1与第三电液控制器中的接口装置UARTO连 接，依次相互连接至电液控制器N，其中 所述的接口装置是电源供给单元分别与微控制器单元、LCD显示单元、键盘接口单 元和两个RS-485通信单元的电源和地连接；键盘接口单元和LCD显示单元分别通过并行总线与微控制器单元连接；SPI通信单元直接与微控制器单元对应管脚连接；两个RS-485通 信单元通过串行总线分别与微控制器单元的UARTO和UART1相连接； 其中，所述的电源供给单元是通过插座引入12V电源，通过三端稳压器将12V电源 转换成3. 3V和5V ;3. 3V输出电路和5V输出电路之间用单点接地连接； 所述的微控制器单元是晶振电路、复位电路以及用于调试的JTAG接口电路分别 连接到MCU的相应管脚； 所述的LCD显示单元是LCD显示器的八位数据线通过电平转换电路与MCU的低八 位数据线相连接，LCD显示器的控制总线与MCU的I/O 口相连接； 所述的键盘接口单元是MCU通过电平转换电路与矩阵式键盘电路的扫描端相连 接，矩阵式键盘电路的驱动端经按键判断电路和电平转换电路与MCU相连接，其中，按键判 断电路由非门通过或门和与非门相连接； 所述的两个RS-485通信单元是RS-485总线驱动器通过逻辑隔离单元与MCU的串 行接口相连接，RS-485总线驱动器输出端通过失效保护电路与防高压侵入电路相连接，其 中， 一个RS-485通信单元的失效保护电路由三个电阻构成， 一个电阻接于RS-485总线驱动 器的A、 B两端，A端接一个上拉电阻，B端接一个下拉电阻；防高压侵入电路是TVS 二极管 通过热敏电阻与玻璃放电管相连接构成；另一个RS-485通信单元的失效保护电路由三个 电阻构成， 一个电阻接于RS-485总线驱动器的A、B两端，A端接一个上拉电阻，B端接一个 下拉电阻，防高压侵入电路是TVS 二极管通过热敏电阻与玻璃放电管相连接构成。 —种实施权利要求1所述的液压支架电液控制器的控制方法，该方法首先将主控 制装置和接口装置之间通过SPI通信，接口装置向主控制电路发送控制命令，主控制装置 向接口装置实时发送当前受控液压支架的推移行程参数、立柱压力参数、执行动作参数以 及采煤机位置参数，对受控液压支架状态进行实时监控； 其次，各接口装置之间采用RS-485协议通信，主主通信方式通信，每个接口装置 都可以作为主机，通过操作键盘直接向相邻的接口装置发送数据或命令；也都可以作为从 机，接收相邻主机发送的数据或命令实现对液压支架的控制。 其中，一个接口装置不能同时既为主机，又为从机。 —种液压支架电液控制器的优点和积极效果在于其接口装置的键盘接口单元设 有30个按键，不仅操作液压支架的功能键齐全，而且有电液控制器的参数设置功能。在键 盘驱动端和MCU之间的按键判断电路将驱动信号分成两路，经按键判断电路的逻辑校验， 两路驱动信号一致为按键有效，这样有效的防止了按键的误操作，提高了操作电液控制器 的可靠性，使电液控制器更好的适用于煤矿开采环境。 其接口装置的显示界面不仅显示当前被操作的液压支架号、液压支架的动作状 态，还实时显示当前被操作液压支架的推移行程、立柱压力和采煤机的位置。电平转换电路 将3. 3V电平转换成5V电平，加强了传输数据的抗干扰能力。LCD显示界面直观便捷，有利 于对综采工作面液压支架的实时监控。 RS-485标准规定接收器门限为士200mV，这样能够提供较高的噪声抑制能力，当 总线电压在士200mV之间时，接收器输出状态不确定，会错误的接收一些数据。其RS-485 接口单元中的失效保护电路是在RS-485总线驱动器的A、B两端接一个电阻，A端接一个上 拉电阻，B端接一个下拉电阻，这样保证RS-485总线电压大于士200mV，从而解决了错误接受数据的现象。 另外，井下干扰信号大，高于接口装置的电压容易侵入RS-485总线，损坏接口装 置，为此设计了 RS-485接口单元中的防高压侵入电路。当RS-485总线侵入高于接口装置 的电压时，此电压经由共模防护D3、 D5、 D8、 Dll和差模防护D6、 D10被大大削弱，再经过热 敏电阻R23、R33、R36、R25限流和TVS 二极管D4、D9、D12、D7 二次限压后，到RS-485总线驱 动器U18、 U20的电压被钳制在6. 8V左右，实现对接口装置的保护。 —种用于液压支架电液控制器的控制方法的优点和积极效果在于电液控制器在 通信控制上连接方式为接口装置控制上有两个UART，分别与左右相邻电液控制器的接口装 置连接通信，主控制器的UART与端头控制器连接通信，其三路通信的波特率都可以设置为 最高，避免了总线UART串口扩展芯片将原有波特率分成三份，提高了通信数据传输速度， 并且接口装置之间采用主主通信方式，实现了任一架液压支架对其相邻液压支架直接、快 捷的控制以及对液压支架成组程控。接口装置和主控制装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压支架电液控制器，其特征在于电液控制器是由主控制装置通过ＳＰＩ接口单元连接接口装置构成；第一电液控制器中的接口装置ＵＡＲＴ１与第二电液控制器中的接口装置ＵＡＲＴ０连接，第二电液控制器中的接口装置ＵＡＲＴ１与第三电液控制器中的接口装置ＵＡＲＴ０连接，依次相互连接至电液控制器Ｎ，其中：所述的接口装置是电源供给单元分别与微控制器单元、ＬＣＤ显示单元、键盘接口单元和两个ＲＳ－４８５通信单元的电源和地连接；键盘接口单元和ＬＣＤ显示单元分别通过并行总线与微控制器单元连接；ＳＰＩ通信、Ｄ７）通过热敏电阻（Ｒ３６、Ｒ２５）与玻璃放电管（Ｄ８、Ｄ１１、Ｄ６）相连接构成。单元直接与微控制器单元对应管脚连接；两个ＲＳ－４８５通信单元通过串行总线分别与微控制器单元的ＵＡＲＴ０和ＵＡＲＴ１相连接；其中，所述的电源供给单元是通过插座（Ｈ１）引入１２Ｖ电源，通过三端稳压器（Ｕ５、Ｕ６）将１２Ｖ电源转换成３．３Ｖ和５Ｖ；３．３Ｖ输出电路和５Ｖ输出电路之间用单点接地连接；所述的微控制器单元是晶振电路（Ｙ１、Ｃ５５、Ｃ５６）、复位电路（Ｕ１２、Ｓ３１、Ｒ１６、Ｒ１７）和ＪＴＡＧ接口电路（Ｈ↓［３］、Ｒ１５）分别连接到ＭＣＵ（Ｕ１１）的相应管脚；所述的ＬＣＤ显示单元是ＬＣＤ显示器（Ｐ６）的八位数据线通过电平转换电路（Ｕ１３）与ＭＣＵ（Ｕ１１）的低八位数据线相连接，ＬＣＤ显示器（Ｐ６）的控制总线与ＭＣＵ（Ｕ１１）的Ｉ／Ｏ口相连接；所述的键盘接口单元是ＭＣＵ（Ｕ１１）通过电平转换电路（Ｕ７）与矩阵式键盘电路（Ｐ１１、Ｓ１～Ｓ３０）的扫描端相连接，矩阵式键盘电路（Ｐ１１、Ｓ１～Ｓ３０）的驱动端经按键判断电路（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３）和电平转换电路（Ｕ８）与ＭＣＵ（Ｕ１１）相连接；其中，按键判断电路由非门（Ｕ２）通过或门（Ｕ１）和与非门（Ｕ３）相连接；所述的两个ＲＳ－４８５通信单元是ＲＳ－４８５总线驱动器（Ｕ１８、Ｕ２０）通过逻辑隔离单元（Ｕ１４、Ｕ１５、Ｕ１６、Ｕ１９、Ｕ２１、Ｕ２２）与ＭＣＵ（Ｕ１１）的串行接口相连接，ＲＳ－４８５总线驱动器（Ｕ１８、Ｕ２０）输出端通过失效保护电路（Ｒ２７１、Ｒ２７、Ｒ２７２、Ｒ２７３、Ｒ２７４、Ｒ３０）与防高压侵入电路（Ｄ３、Ｄ９、Ｒ２３、Ｒ３３、Ｄ１０、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ１２、Ｄ７、Ｒ３６、Ｒ２５、Ｄ１１、Ｄ６、Ｄ８）相连接；其中，一个ＲＳ－４８５通信单元的失效保护电路由三个电阻构成；一个电阻（Ｒ２７）接于ＲＳ－４８５总...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建成，许春雨，武爱平，田慕琴，任鸿秋，郭安林，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]