支架系统（精选12篇）
支架系统 篇1
我国现代化矿井现有的液压支架自动控制装置均从国外引进, 配件由独家厂商提供, 价格较高, 且后期维护周期长。而国内至今没有成熟稳定的产品推向市场, 其中一个重要原因就是网络控制系统不够稳定、可靠。根据调研资料发现, 目前液压支架系统均采用不同类型的单片机进行控制。单片机开发周期长, 可靠性难以保证。本文采用性能稳定、功能齐全、价格较低的小型PLC作为控制器, 以缩短开发周期, 提高系统的稳定性。
1系统功能分析
液压支架控制系统主要由主控制器和从控制器实现控制功能。
1.1主控制器
每套控制系统至少需要1个主控制器对所有从控制器及对应液压支架进行监控, 由主控制器把所得数据送至上一层网络直到监控室, 使地面工作人员及时了解井下工作状态。
1.2从控制器
每个液压支架配备1个从控制器, 根据液压支架的要求具有不同的功能, 以控制支架的所有动作。以应用程序为基础, 操作者通过从控制器按键操作给出的命令 (或根据采煤机位置主控制器发出的命令) 、传感器检测的实时值和用户设置的各种参数是系统进行控制的条件。控制系统发挥计算机网络控制技术优势, 赋予系统丰富的功能, 使支架控制方便、灵活、协调、安全, 尤其是应用程序修改的易行性和控制参数项目的多样及可调性, 可实现控制功能与工作面条件及生产工艺相匹配[1]。
从控制器的功能大致分为6个方面:①通过按键对单个支架单个动作的控制;②对单个支架几个动作的自动控制;③成组自动控制;④以采煤机位置为依据对支架自动控制;⑤闭锁及紧急停止功能;⑥信息处理功能。
2系统设计
该网络控制系统由3层网络组建 (图1) 。顶层是状态监控层, 中层是井下主控制器, 底层由每个支架的从控制器及其扩展的智能模块组成。
顶层网络由计算机、显示器、CP5611卡及相关配件组成, 主要显示主控制器和从控制器的工作状态, 操作人员通过计算机设定试验参数、发出相关命令以及完成存储、记录、打印数据等;中层网络由S7-200系列PLC及相关辅助电路构成, 主要监控各从控制器的工作状态, 实现工作参数设定、紧急制动及联动总控制等;底层网络由S7-200系列PLC、压力传感器、位移传感器、红外传感器、电液阀、HMI、电源模块、模拟量扩展模块、数字量扩展模块及相关辅助电路等组成 (图2) , 负责监测液压支架的压力、位移等状态, 控制液压支架的动作等[2]。
中层网络与顶层网络通过MPI电缆连接, 与底层网络采用网络连接器连接;网络底层之间同样采用网络连接器连接;网络连接器之间采用四芯屏蔽电缆连接;底层网络包括大量的从控制器、扩展模块、HMI、电磁阀、按钮、指示灯等, 其结构如图2所示。
3网络性能分析与计算
影响网络性能的因素有波特率、网络中的主站个数、主站和从站地址的选择、间隙刷新因子、最高站地址等。其中, 波特率和主站个数的影响最大。
(1) 从经济和效率两方面综合考虑, 波特率定为19 200。
(2) 为减少主站数目, 当从控制器执行主站操作后立即恢复到从站状态, 从而最大限度减轻网络主站负担。
(3) 定义固定主站地址时, 通过确保地址连续性减少网络负载。
(4) 由于支架控制方式变换周期较长, 只有遇到特殊情况时才会改变动作方式, GUF设置为10, 足以使系统做出反应。
(5) HAS的设置数值需根据系统中控制器的数量来确定。
4系统安全性设计
井下网络控制系统的安全性能要求主要有稳定性和突发性两方面。稳定性是指邻架控制、成组控制、联动控制等需要通过通信方式发出命令时, 要求网络通信及时准确地将命令发送至指定从控制器, 使得液压支架按照指令完成动作, 辅助采煤机顺利完成综采任务。突发性要求是指当某段电缆被压断、井下突然断电、大幅度电压和电流波动或出现其他不正常现象时, 网络系统依然能够保证工作面人员和设备的安全。其解决方案如下。
(1) 采用奇偶校验。
通过简洁的校验, 快速判断通信信息的准确性。
(2) 采用软件去抖动。
通过软件设计, 在每个通信命令发出后延时50 ms后再次确认, 可以减少意外操作或者外界不正常电压、电流干扰造成的误动作。
(3) 合理安装。
导线必须安装合适的浪涌抑制器, 可以避免浪涌, 保护设备;应避免将低压信号线和通信电缆与交流导线和高能量、快速开关的直流导线布置在同一线槽中;要成对使用导线, 用中性线或公共线与能量线或信号线配对;每隔50 m安装1个RS-485中继器, 进行网络隔离, 同时保证通信信号的强度。
(4) 连接环形网络。
在工作面的两端配置2个主控制器, 将整个网络首尾相连, 当一处断开, 整个网络仍然保持完整的通信。
(5) 多主控制。
通过软件设计, 让每个控制器必要时均可以通过操作进入主站模式, 控制相邻若干架支架的动作。
(6) 设置备用电源。
在主电源断电条件下, 通过电液阀独立电源供电1～2 h, 让操作人员手动调整支架, 保证支架支撑力, 安全等待再次供电。
(7) 高低压隔离。
具有不同参考电位的互联设备可能导致干扰电流流过连接电缆。干扰电流可能导致通信错误或设备损坏, 要确保所有由通信电缆连接在一起的设备具有相同的参考电位, 或彼此隔离, 以避免产生干扰电流。所有与PLC相连的低压电路与交流电路或高压电路之间采取隔离措施。
5结语
通过地面试验, 对系统的功能和稳定性进行了充分的测试, 系统可顺利实现现场所需的各种功能, 动作稳定可靠, 控制器间通信衔接平均用时930 ms, 可满足系统要求。试验中, 系统完成测试任务十几万次, 控制器之间通信稳定可靠, 在大功率变频器和变频电机的干扰下, 仍可稳定运行。
参考文献
[1]冯述虎.矿山信息系统组件化开发方法研究[D].北京:中国矿业大学 (北京) , 2004.
[2]荣延平.液压支架网络控制与监测系统研究[D].北京:中国矿业大学 (北京) , 2008.
支架系统 篇2
关键词液压支架;跟机自动化;系统耦合;互馈调参
液压支架是实现井工煤矿综合机械化开采的关键设备，与采煤机、刮板输送机合并称为“三机”。液压支架电液程序控制可实现本地控制、远程控制、自动控制为一体的便捷操作，可实现液压支架单架控制、成组控制、跟机自动控制、人工远程控制等功能。目前，在国内大型煤矿企业已逐渐得到普及应用，技术经济效益显著。尤其是跟机自动控制技术的研发及实践，为实现能带压移架及高效支护提供了可行路线，应作为煤矿综合机械化开采的重点方向。但是，跟机自动控制的技术实现还面临诸多难点，如对特殊地质条件的适应性、对现场具体生产条件的应变性、与采煤机刮板输送机的匹配性等，均限制了该技术的应用及发展[1-5]。本文即针对液压支架跟机自动化控制系统进行设计应用，并对其与地质、生产、设备耦合性进行针对性设计及解决，从而实现系统的工程化应用，创造可见的技术及经济效益。
1跟机控制的影响因素及难点
1.1跟机控制的影响因素分析
液压支架跟机自动化控制的影响因素较多，如工作面的倾角、顶板等地质条件，采煤机的割煤速度，刮板输送机的姿态，液压系统的供液压力及流量。对于工作面的具体地质条件来讲，煤层及工作面倾角会影响采煤机的运行速度、液压支架的牵引阻力、液压支架的上倾下滑、刮板输送机的上窜下滑等，对液压支架跟机控制产生影响。对于采煤机的割煤速度来讲，由于顶板条件的不同、三机配套关系的不同，割煤前超前几台支架收支架前探梁及护帮板、割煤后滞后几台支架伸前探梁及护帮板均在作业规程上有明确要求，因此，采煤机割煤速度会对跟机控制的参数产生影响。对于刮板输送机的姿态来讲，输送机的可弯曲度、与液压支架配套等会对跟机控制参数产生影响。液压系统的供液压力及流量对支架的牵引速度、同时牵引支架的数量、液压支架的推移牵拉等产生影响。
1.2跟机控制的难点分析
支架系统 篇3
关键词:综采液压支架电液控制系统
0 引言
液压支架的使用是煤矿井下采煤由人工劳动到机械化生产的根本性转变。综合机械化采煤在煤矿的推广应用,使我国煤矿生产的技术和生产效率达到世界先进水平。计算机技术和自动化技术的发展,为煤矿生产自动化和高效生产提供了新的出路。电液控制系统的应用使井下采煤实现了由机械化向自动化的变革,是煤矿21世纪的高新技术。电液控制系统集监测与控制于一体,可实现在地面、在顺槽对工作面设备的运作与工况的自动控制与监测,使煤矿井下工作面的生产和管理产生根本性的变化。
1 电液控制系统的发展概况
自电液控制系统20世纪80年代问世以来,受到各国煤矿的关注。目前,德国多数综采工作面已经使用了电液控制系统。在美国、英国、澳大利亚、波兰也得到广泛应用。20世纪90年代末期在我国神华集团大柳塔矿采用第1套德国DBT生产的电液控制系统以来,先后有5套系统在我国投入使用。由煤炭科学研究总院(天地科技股份有限公司)与德国玛珂系统分析与开发公司共同提供的第1套综采放顶煤液压支架电液控制系统,代表了当前电液控制系统发展的最新水平。该系统在兖州兴隆庄煤矿井下正式运行,成为我国及世界综采放顶煤第1套利用电液控制系统的工作面。
多年来困扰综采液压支架电液控制系统在中国推广使用的一个主要问题就是价格问题。为进一步降低成本,煤炭科学研究总院(天地科技股份有限公司)与德国玛珂系统分析与开发有限公司在北京成立了合资经营公司,即天地玛珂电液控制系统有限公司。该公司采用德国玛珂公司电液控制系统的关键技术,大部分元件在中国生产,由德中双方技术人员提供高质量的技术服务。天地科技股份有限公司是煤炭科学研究总院转制的专业从事煤炭科技开发与装备生产的大型科技企业。具有几十年从事煤炭科技开发和装备生产的经验。具有一批高水平的专家和技术队伍。德国玛珂系统分析与开发公司是专业从事液压支架电液控制系统开发和装备生产的公司。20多年来该公司开发的系统在德国煤矿的市场占有率达70%以上,同时远销美国、英国、波兰、俄罗斯等国家。两家合资开发适用于中国市场的液压支架电液控制系统,将大幅度降低产品价格,提高服务质量,保证产品备件的供货。天地玛珂电液控制系统有限公司的成立充分体现了中德双方技术的优势组合,对加速我国煤矿自动化水平的提高将起到重要作用。
2 电液控制系统控制功能
电液控制系统技术的核心是,通过电液阀将过去人工控制操作变为由计算机程序控制的电子信号操作。液压支架不同位置的传感器将工作环境和不同状态的信号传输给计算机,计算机将根据不同的工作状态和工艺的要求,对电液阀发出控制信号,达到对工作面设备进行控制的目的。目前综采液压支架电液控制系统已经达到在工作面实行自动控制、在工作面顺槽进行控制及在地面实现对工作面设备的控制等三种控制功能。
2.1 在工作面实行自动控制 通过在支架上安装的PM31控制器、压力传感器、行程传感器、电液控制阀,实现液压支架的自动移架、自动推溜、自动放煤、自动喷雾等成组或单架控制。也可以实现对支架的单个功能进行控制。
2.2 在工作面顺槽进行控制 在井下工作面顺槽的主控计算机上实现对工作面工作状况进行监测和控制。根据工艺的需要,可实现跟机自动控制或与其它设备的联合控制。
2.3 在地面实现对工作面设备的控制 地面监控主机通过光纤或MODEM与井下中心控制主机通信,实现在地面对工作面设备的控制。
3 综采液压支架电液控制系统的使用效果
3.1 大幅度地提高了井下生产效益,改善了井下工人的劳动条件 电液控制系统的采用,取消了人工控制过程中的辅助时间,反应速度快,可以通过计算机来合理地安排采煤工序,最大限度地发挥机械设备的最大能力。可以对支架进行编组运行,同时对多个支架进行操作。因此,可大幅度提高采煤机械的利用率和生产效率。在薄煤层刨煤机工作面,电液控制系统可实现跟机定量推溜和自动移架。在工作面顺槽的远程控制,使井下无人工作面成为现实,成功地解决了薄煤层自动化开采问题,井下工人的劳动条件得到根本的改善。
3.2 改善了工作面顶板支护状况,有利于生产安全 保证工作面液压支架的初撑力、带压擦顶移架都是效措施。电液控制系统集监测与控制于一体,合理地解决了在工作面支护中,液压支架初撑力达不到额定阻力和带压移架问题,为改善工作面顶板的维护提供了有利条件,可减少顶板事故的发生。同时,由于操作人员可邻架控制、远离工作面控制,故可避免遭受冲击地压、粉尘等矿井灾害的袭扰,保证人员的安全,同时,电液控制系统的使用为实现井下无人工作面提供了可能性,使我国煤矿生产的自动化提高到一个新的水平,进一步保证了人员的安全。
4 結束语
液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备,是综采的关键设备。随着综采液压支架电液控制系统在中国的推广应用,技术进步给煤矿带来的经济效益和深刻变革将逐渐被人们所认识。电液控制系统对于煤矿工人来说将不再是陌生的技术,而成为井下生产所必不可少的技术装备。随着近年来电子计算机和自动控制技术的发展,采煤技术设备的自动化也日趋成熟,液压支架的电液控制也随之发展起来。同时,煤矿综采液压支架电液控制系统的应用,为煤矿生产的高效、安全和煤矿工人劳动环境及形象的改变提供了条件。综采的使用使煤矿实现了由人工操作向机械化的变革,而电液控制系统的使用则使井下采煤实现了由机械化向自动化的变革,是煤矿21世纪的高新技术,将会给煤矿带来明显的社会效益和经济效益。
参考文献:
[1]张良.液压支架电液控制系统的应用现状及发展趋势[J].煤炭科学技术.2003.
液压支架电控系统分析与应用 篇4
液压支架的电控系统由液压泵站、主进回液胶管、平面截止阀、过滤器、分进液管、控制阀组、立柱、千斤顶和管路等组成。当高压液体到达主控阀组后, 分别由主控阀组中具有独立控制单元的阀片控制而通过高压胶管。各种不同型号规格的液控元件联接软固定密封元件及各种执行机构 (如立柱各种千斤项) 组合成一个完整的电控系统。液压支架的液压系统原理图见图1。
2 电控系统中主要液压部件的功能与原理
2.1 双伸缩立柱
当立柱主控处于“升柱”的工位时, 高压液体经主控阀、高压胶管、液控单向阀进入立柱的活塞腔, 立柱上升, 立柱一级缸活柱腔的液体通过液控单向阀、主控阀、主回液管路流回泵站液箱。当立柱一级缸行程用完后, 高压液体打开二级缸活塞底部的底阀进入二级缸活塞腔, 使二级缸内的活柱上升, 与此同时使二级缸内活柱的上腔液体通过液控单向阀、主控阀、主回液管路流回泵站液箱。
立柱电磁阀在中间位置时, 立柱不再上升, 升架结束, 支架达到预计的初撑力, 该立柱活塞腔与油路两端均为闭锁状态。当顶板来压时, 由顶梁把压力传递给立柱二级油缸内的活柱, 又因为二级缸底部的底阀将二级缸内活柱的活塞腔闭锁, 使其内部压力升高, 同时顶板的压力又通过二级缸内活柱下端面的液体传递给二级缸, 从而使一级缸活塞腔压力升高, 待其压力达到立柱安全阀调定的额定压力时, 支架也就达到额定工作阻力 (由于立柱一、二级缸的额定工作阻力相等, 又因一级缸活塞腔面积大于二级缸活塞腔面积, 故二级缸活塞的额定工作压力大于一级缸的) 。顶板压力继续增大时, 一级缸活塞腔压力随着升高, 等压力超过安全阀的额定压力后, 安全阀开启释放液体到压力小于安全阀压力时, 安全阀自行关闭, 立柱恢复正常, 从而起到保护支架各结构件的作用。
立柱处于“降柱”工位时, 液体由主控阀经管路进入立柱一、二级缸的活柱腔, 同时另一路液体进到一级缸下腔。但由于二级缸底阀闭锁, 故二级缸活塞腔的液体不回流, 仅是一级缸活塞腔的液体回流, 从而使立柱下降, 待一级缸行程为零时, 底阀和一级缸缸底刚性接触, 以机械的方式将底阀打开, 使二级缸活塞腔的液体回流到泵站液箱。
立柱的电磁阀在中间位置时, 立柱不再下降, 完成降架。
2.2 推移千斤顶
当推移千斤顶活塞杆处于“伸出”工位时, 管路液体由主控阀进入千斤顶的活塞腔, 促使活塞杆伸出, 活塞杆腔的液体经主控阀、主回液管路流回泵站液箱。
当千斤顶活塞杆处于“收回”工位时, 高压液体由主控阀经高压胶管进入推移千斤顶活塞杆腔, 使推移千斤顶活塞杆收回, 此时为“推溜”状态。在此时, 该千斤顶活塞腔的液体经主控阀、主回液管路最终流回泵站液箱。
2.3 伸缩梁千斤顶
当伸缩千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时, 管路液体由主控阀进入千斤顶的活塞腔, 将活塞杆推出, 活塞杆腔的液体经单向阀、主控阀、主回液管路流回泵站液箱。
当伸缩梁千斤顶活塞杆处于“收回”工位时, 高压液体由主控阀经高压胶管进入伸缩梁千斤顶活塞杆腔, 将活塞杆收回 (此时伸缩梁收回) , 在此时千斤顶活塞腔液体经主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。
2.4 一级、二级护帮千斤顶
当护帮千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时, 高压液体由该主控阀经高压胶管单向锁进入护帮千斤顶活塞腔, 将活塞杆推出 (此时护帮板挑起) , 在此同时, 另一分支高压液体打开双向锁控制护帮千斤顶活塞杆腔的回液口, 而活塞杆腔的液体经液控双向锁、主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。
当护帮千斤顶活塞杆主控阀处于“收回”工位时, 高压液体由主控阀经高压胶管进入双向锁控制腔通向护帮千斤顶活塞杆腔的进液口, 进入该千斤顶活塞杆腔, 将活塞杆收回 (此时护帮板收回) , 与此同时, 护帮千斤顶下腔回液单向阀被顶杆顶开, 千斤顶活塞腔液体经双向锁、主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。
2.5 顶、掩梁侧推千斤顶
顶、掩梁侧护板以机械方式连接为一体, 工作时用一组电磁阀控制4组侧推千斤顶同时使顶、掩梁侧护板伸出、收回。
当顶、掩梁侧推千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时, 管路液体由主控阀进入侧推千斤顶活塞腔, 促使侧推千斤顶的活塞杆伸出, 而活塞杆腔的液体经主控阀、主回液管路流回泵站液箱。
当侧推千斤顶活塞杆处于“收回”工位时, 高压液体由主控阀经高压胶管进入顶、掩梁侧推千斤顶的活塞杆腔, 使该千斤顶活塞杆收回, 同时顶、掩梁侧推千斤顶活塞腔液体经限压阀、主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。
2.6 抬底千斤顶
抬底千斤顶的主要功能是防止底座下沉, 或下沉后利用该千斤顶将支架底座抬起便于支架前移。
当抬底千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时, 高压液体由主控阀经高压胶管进入该千斤顶活塞腔, 使抬底千斤顶伸出, 而活塞杆腔的液体经液控单向锁、主控阀、主回液管最终回流到泵站液箱。
若抬底千斤顶因工作需要处于伸出状态时, 该千斤顶应一直处于伸出的供液状态。
抬底千斤顶收回时, 其上腔与立柱下腔联动, 由立柱给以控制。当立柱升柱的同时向抬底千斤顶上腔供液, 将抬底千斤顶活塞杆收回。
2.7 平衡千斤顶
当平衡千斤顶的活塞杆处于“伸出”工位时, 高压液体由主控阀经高压胶管打开双向锁控制通向平衡千斤顶活塞腔进液口, 与此同时, 另一分支高压液体打开双向锁控制该千斤顶活塞杆腔的回液口, 实现高压液体进入千斤顶内腔, 促使活塞杆伸出, 活塞杆腔的液体经管路回流到泵站液箱。
千斤顶的活塞杆处于中间某一位置, 即完成顶梁前端上摆, 使支架顶梁适应顶板的要求。
当平衡千斤顶未被操作时, 该千斤顶活塞杆腔与双向锁、安全阀之间液路两端均处于闭锁状态。当顶板来压时, 该压力通过顶梁前端传递给平衡千斤顶的活塞杆, 使该千斤顶活塞腔压力升高, 达到安全阀调定的额定工作压力时, 千斤顶就达到其额定工作阻力;下腔压力如果再升高, 高过安全阀的额定压力, 安全阀开始减压到活塞腔压力小于安全阀弹簧的压力时, 安全阀会自行关闭, 千斤顶恢复正常, 达到增加支架的工作阻力及保护部件的功能。
千斤顶活塞杆处于“收回”工位时, 高压液体由主控阀经高压胶管打开双向锁控制通向平衡千斤顶活塞杆腔的进液口, 在此同时另一个高压液体打开双向锁控制该千斤顶活塞腔的回液口, 实现高压液体进入活塞杆腔, 收回千斤顶, 活塞杆腔的液体经双向锁、主控阀、主回液管回流到泵站液箱。
千斤顶活塞杆收回处于中间某一位置时, 即完成顶梁后部上摆, 使支架顶梁适应顶板。
在掩护式支架工作中需要收回平衡千斤顶使支架形成前低后高的工况时, 来自顶板的压力作用到支架顶梁后部, 使顶梁后部有向下的旋转趋势, 从而通过顶梁将该力传递到平衡千斤顶活塞杆, 使该千斤顶受拉。当平衡千斤顶活塞杆处于中间某一位置时, 千斤顶活塞杆腔与双向锁之间液路两端均处于闭锁状态, 活塞杆腔压力升高到安全阀额定工作压力, 千斤顶也就达到了自身的额定工作压力。上腔压力如果再升高, 超过安全阀额定压力时, 安全阀泄压, 保持支架合理的工作状态。
3 结语
液压支架电液控制系统的好坏直接影响着支架的操作与应用, 设计一套高质量的电液控系统是高效生产的基本保障。
摘要：从液压系统的组成、主要液压元件的功能与原理和稳定性等方面对液压支架电控系统进行了深入分析, 指出了电控系统在支架中的主导作用。
支架系统 篇5
1、液压支架在工作面安装事项
（1）注意顶底板状态，防止顶板冒落；
（2）运送支架时要平稳，联接要牢固，支架下端不能站人；（3）支架整架安装时要降至最低高度；（4）支架要有防倒防滑的措施；（5）导向滑板要平整；
（6）安装后支架应立即支护顶板。
2、操作液压支架前的注意事项
在操作液压支架前，应先检查管路系统和支架各有关部件的动作是否有阻碍，要消除顶、底板的障碍物。注意软管不要被矸石挤压和卡住。管接头要用“U”形销插牢，液压系统不漏液不窜液。开始操作支架时，应提醒支架周围工作人员注意，以免发生事故。操作支架应观察顶板情况，发现问题及时处理。
3、液压支架在使用中的注意事项
（1）移架前必须做好准备工作。观察顶板、清除影响移架的障碍物，检查油管不得被矸石挤压和埋压，支架各部分状况是否良好。
（2）能立即支护的支架要及时支护，距采煤后滚筒不得超过3-5ｍ。如在采煤机前发生片帮，顶板暴露面积大，支架应超前支护。对破碎顶板要及时采取措施。移架时，顶梁不宜下降过多，可采用“擦顶移架”或“带压移架”。相邻两架支架不得同时进行降柱与移架，当支架移动速度跟不上采煤机前进速度时，可根据顶板情况进行隔架或分段移架，支架要接顶升紧达到初撑力。（3）综采工作面一般不允许放炮，如出现较硬夹石层、过断层或有火成岩侵入必须放炮时，需履行审批手续，采取可靠的掩护措施。放炮后，要加大风量，尽快排除有害气体和煤岩尘。
在支架内运送器材时，应注意防止擦伤、碰坏支架的部件。以免影响支架正常使用。
（4）在倾斜煤层中，支架的推移顺序一般要求从下向上进行，移架速度要快，随时调整支架，不得歪斜，并保持中心距相等，移架后必须使支架成一直线，支架要与顶板接触严密，如顶梁上有大量矸石，应予以清除。移架时，梁端距要符合要求。当发现支架受力不好或歪架、顶梁咬架时要及时处理。支架操作完毕、操作手把必须放到零位。
（5）在进行液压支架的液压系统故障处理时，应先关闭进、回液断路阀，以切断本架液压系统与主管路之间的连接通路。然后将系统中的高压液体卸压并放出，再进行故障处理；故障处理完毕后再打开断路阀，恢复供液。在需处理故障时，必须与泵站司机联系，待停泵后方可进行故障处理。
4、液压支架的完好标准
（1）支架零部件齐全、完好、连接可靠；
（2）立柱与各种千斤顶的活柱与缸体镀层无严重锈蚀和脱落，动作可靠，无严重损坏和变形，密封良好；
（3）各种阀密封良好，不窜液，漏液，动作灵活可靠。安全阀动作值符合规定，过滤器完好，操作时无异常声响；
（4）金属结构件无影响使用的严重变形，焊缝无影响支架安全使用的裂纹；（5）软管与接头完整无缺、无漏液，排列整齐、连接正确，不受挤压，V形销安装正确完备；
（6）泵站供液压力符合要求，乳化液配比度符合标准。
5、液压支架常见故障和处理方法
液压支架在使用过程中，经常会发生的各种故障、产生原因及其处理方法见下表。
6、液压支架倾倒的预防措施和处理方法
支架倾倒的主要原因是超高回采、过断层和老硐、顶板破碎而端面冒顶；底软使底座下陷；移架时降柱过多，立柱自动卸载或误动作；支架歪斜后未及时调整等。所以预防支架倾倒的主要措施有：
（1）控制好下出口几组支架是整个工作面防倒的关键。要保证工作面最下端处于巷
道内呈水平状的第一架支架的架设质量；
（2）严格控制采高，使有效采高低于支架最大支撑高度200-300ｍｍ；（3）坚持顺序上行移架，带压移架、擦顶移架、移后调架的原则，要一次移够，不要反复升架，频繁调架，必要时可用邻架推移千斤顶支紧输送机槽后再移架，以保证移架行程；
（4）升架前一般将下侧护板伸出，使支架垂直顶板或有一定迎山，然后按顺序升柱，升架后检查相邻支架侧护板对齐即可；
（5）发现支架有倒、咬、歪现象时，要立即处理。处理措施有：
1、一旦支架发生倾倒，有防倒防滑装置的，应充分利用。也可用斜撑柱扶架，用柱子顶，移架前在支架倾倒方向顶梁下支一根斜撑柱子，并系 上安全绳，以防伤人；
2、用千斤顶校正支架。在支架上方用千斤顶拉顶梁，在下方用千斤顶向反方向拉底座；
3、用绞车拉正支架。当支架严重倾倒，而且是多架倾倒时，可用绞车逐架拉正。
液压支架及输送机下滑的预防及其处理措施
1、锚固输送机。利用工作面配用的锚固装置对输送机的机头、机尾进行锚固，以防止输送机沿工作面下滑，进而利用相互制约关系防止液压支架的下滑；
2、上行顺序推移。采用上行顺序推移工作面输送机和移架可有效肪止两者的下滑；
3、调斜工作面。将工作面调成伪斜，实行伪仰斜推进，是防止输送机和液压支架下滑的有效措施。
发现液压支架及输送机下滑后，要及时采取措施予以处理，主要措施有：调斜工作面或增大伪斜角度，上调支架及其向上牵引输送机。
7、液压支架压架的处理措施
1、附加初撑力法。在顶底板较松软或金属网假顶下，可用单体支柱设在被压“ 死”的支架的顶梁下方，并同时向这些支柱及被压支架供液，进行反复支撑；
2、挑顶法。在支架底座的前方底板打眼，装小药量放炮，放炮后将崩碎的岩块掏出，使支架底座下降；
3、松顶松底法。当支架上的矸石非常破碎或是金属网假顶时，可将顶梁上的破碎矸石挖掉，以求支架活动而移架，当支架有少量行程时，便可 操作移架；
4、防压环法。若支架上的支柱带有防压环装置，当支架压“死”后，应摘去防压环，活柱可有少量行程，便可直接移架。
8、撤除液压支架的一般步骤
（1）支设撤除液压支架所需的临时支护，清理杂物，固定好变向滑轮；（2）将被撤除的支架的邻架操作改为本架操作，缩回侧护板和伸缩梁；（3）降柱、解除主油管（应降至最小高度为止）；
（4）拴好钢丝绳与支架的连接装置，开动绞车，将支架牵引抽出并调向，然后运出工作面。
液压支架工安全操作规程
一、准备
（1）工具：扳子、钳子、螺丝刀、套管、小锤、手把等；
（2）备品配件：U形销、高低压密封圈、高低压管、常用接头、弯管等。
二、检查
（4）检查支架前端、架间有无冒顶、片帮的危险；
（2）检查支架有无歪斜、倒架、咬架，架间距离是否符合规定，顶梁与顶板接触是否严密，支架是否成一直线或甩头摆尾，顶梁与掩护梁工作状态是否正常等；
（3）检查结构件：顶梁、掩护梁、侧护板、千斤顶、立柱、推移杆、底座箱等是否开焊、断裂、变形，有无联结脱落，螺钉是否松动、压卡、扭歪等；（4）检查液压件：高低压胶管有无损伤、挤压、扭曲、拉紧、破皮断裂，阀组有无滴漏，操作手把是否齐全、灵活可靠、置于中间停止位置，管接头有无断裂，是否缺U形销子；
（5）千斤顶与支架、刮板输送机的联接是否牢固（严禁软联接）；（6）检查电缆槽（挡煤板）有无变形，槽内的电缆、水管、照明线、通讯线敷设是否良好，挡煤板、铲煤板与联接是否牢固，溜槽口是否平整，采煤机能否顺利通过；
（7）照明灯、信号闭锁、洒水喷雾装置等是否齐全、灵活可靠；（8）支架有无严重漏液卸载现象，有无立柱伸缩受阻使前梁不接顶现象；
（9）铺网工作面，网铺的质量是否影响移架，联网铁丝接头能否伤人；（10）坡度较大的工作面，端头的三组端头支架及刮板输送机防滑锚固装置是否符合质量要求。
三、处理
（1）顶板及煤帮存在问题，应及时向班长汇报或由支架工用自行接顶或超前撅顶等办法处理；
（1）支架有可能歪架、倒架、咬架而影响顶板管理的，应准备必要的调架千斤顶、短节锚链或单体支柱等，以备下一步移架时调整校正；
（2）更换、处理液压系统中损坏的软管、插牢# 形销；
（3）清理支架前及两侧的障碍物，将管、线、通讯设施吊挂、绑扎整齐；
（4）和班长、电钳工等积极处理上述存在问题，不得带“病”强行移架。
四、正常移架操作顺序
（1）收回伸缩梁、护帮板、侧护板；
（2）操作前探梁回转千斤顶，使前探梁降低，躲开前面的障碍物；（3）降柱使主顶梁略离顶板；
（4）当支架可移动时立即停止降柱，使支架移至规定步距；（5）调架使推移千斤顶与刮板输送机保持垂直，支架不歪斜，中心线符合规定，全工作面支架排成直线；
（6）升柱同时调整平衡千斤顶，使主顶梁与顶板严密接触约3-5秒，以保证达到初撑力；
（7）伸出伸缩梁使护帮板顶住煤壁，伸出侧护板使其紧靠相邻下方支架；
（8）将各操作手把扳到“零”位。
五、过断层、空巷、顶板破碎带及压力大时的移架操作顺序（1）按照过断层、空巷、顶板破碎带及压力大时的有关安全技术措施进行立即护顶或预先支护，尽量缩短顶板暴露时间及缩小顶板暴露面积；
（2）一般采用“带压移架”，即同时打开降柱及移架手把，及时调整降柱手把，使破碎矸石滑向采空区，移架到规定步距后立即升柱；
（3）过断层时，应按作业规程规定严格控制采高，防止压死支架；（4）过下分层巷道或溜煤眼时，除超前支护外，必须确认下层空巷、溜煤眼已充实后方准移架，以防通过时下塌造成事故；
（5）移架按正常移架顺序进行。
六、工作面端头的三架端头支架的移架顺序
（1）必须两人配合操作：一人负责前移支架，一人操作防倒、防滑千 斤顶；
（2）移架前将3根防倒、防滑千斤顶全部放松；（3）先移第三架，再移第一架，最后移第二架；
（4）移第二架时，应放松其底部防滑千斤顶，以防被顶坏。
七、移架操作注意事项
（1）每次移架前都先检查本架管线，不得刮卡，清除架前障碍物；（2）移架时，本架上下相邻两组支架推移千斤顶处于收缩状态；（3）带有伸缩前探梁的支架，割煤后应立即伸出前探梁支护顶板；（4）铺设顶网的工作面，必须先将网放下后再行移架；（5）采煤机的前滚筒到达前应先收回护帮板；
（6）降柱幅度低于邻架侧护板时，升架前应先收回邻架侧护板，待升柱后再伸出邻架侧护板；
（7）移架受阻达不到规定步距，要将操作阀手把置于断液位置，查出原因并处理后再继续操作；
（8）邻架操作时，应站在上一架支架内操作下一架支架；本架操作时必须站在安全地点，面向煤壁操作，严禁身体探入刮板输送机挡煤板内或脚蹬液压支架底座前端操作；
（9）移架的下方和前方不准有其他人员工作。移动端头支架时，除移架工外，其余人员一律撤到安全地点；
（10）假顶网下可采用“带压移架”：保持一定初撑力，紧贴或略脱离假顶网前移支架，要防止刮坏网或出现大网兜造成冒顶。
八、推移工作面刮板输送机
（1）先检查顶底板、煤帮，确认无危险后，再检查铲煤板与煤帮之间 无煤、矸石、杂物后方可进行推移工作；
（2）推移工作面刮板输送机与采煤机应保持12-15米距离，弯曲段不小于15米；
（3）可自上而下，自下而上或从中间向两头推移刮板输送机，不准由两头向中间推移；
（4）除刮板输送机机头、机尾可停机推移外，工作面内的溜槽要在刮板输送机运行中推移，不准停机推移；
（5）千斤顶必须与刮板输送机联结使用，以防止顶坏溜槽侧的管线；（6）移动机头、机尾时，要有专人（班长）指挥，专人操作。（7）慢速绞车移机头、机尾时，必须按回柱绞车司机有关操作规定执行；
（8）移设后的刮板输送机要做到：整机安设平稳，开动时不摇摆，机头、机尾和机身要平直，电动机和减速器的轴的水平度要符合要求；
（9）刮板输送机推移到位后，随即将各操作手把扳到停止位置。
九、工作面遇断层、硬煤、硬夹石层需要放炮时，必须把支架的立柱、千斤顶、管线、通讯设施等掩盖好，防止崩坏。移架前，必须把煤矸清理干净。
十、工作面冒顶的处理
（1）主顶梁前端顶板破碎局部冒顶时，将顶梁用半圆木刹顶，再升柱使其严密接顶；
（2）支架上方空顶有倒架危险时，应用木料支顶空间。处理时先在顶梁上打临时支柱护顶，人员站在安全地点，用方木或半圆木打木垛。木垛最下一层的两端要分别搭在相邻两支架顶梁上并与顶梁垂直。移架时注意 交替前移，以保持木垛完整；
（3）煤质松软片帮时，要在支架与煤壁间支棚刹顶帮，以防止继续片帮造成大冒顶；
（4）当支架上方与前方有较大面积的片帮冒顶时，可采用撞楔护顶方法处理：
①在冒顶两侧各架设2-3架棚子，棚子高度应大于支架高度，其中第一架应大于支架0.5米以上；
②棚子间距0.6-1.0米，要挖柱窝0.2-0.3米，迎山合适有劲，背实背牢，稳固；
③将削尖的半圆木平面朝下，从第二架梁下斜穿入第一架梁上打入，随打随用长钎子捅出前阻的煤矸，若大锤打击力不足，可采用0.2米直径的坑木用粗绳吊挂在棚梁上进行撞楔；
④撞楔间距约0.25米，撞楔间隙用木板背严。
（5）移架前应在煤帮侧打上抬棚托住棚梁，以便拆除阻碍移架的棚腿。
十一、割煤后，支架必须紧跟移设，不准留空顶。
十二、移完支架后，各操作手把都扳在停止位置。
十三、清理支架内的浮煤、矸石及煤尘、整理好架内的管线。
十四、班长、验收员验收，处理完毕存在问题，合格后方可收工，清点工具，放置好备品配件。
对吻支架与单支架治疗 篇6
[关键词]对吻支架；单支架；冠状动脉分叉病变
冠状动脉分叉病变是指冠脉的狭窄症状毗邻或累及到重要分支血管的开口。对于分叉病变临床常采用支架植入术治疗。临床常用支架种类繁多，单支架、T型支架、Crush支架等在临床均得到广泛应用，但其临床疗效相差不大。对吻支架作为近年的新型支架技术，临床对其应用疗效研究相对较少。本文为探讨采用对吻支架术及单支架术治疗冠状动脉分叉病变的临床疗效，现选取80例患者进行对照分析。现报道如下。
1资料与方法
1.1一般资料
本次研究所选研究对象为我院近年来收治入院的80例冠状动脉分叉病变患者，患者资料来源于2012年6月～2014年12月。经患者及家属同意，伦理委员会通过，将其随机分为两组，均具有临床代表性。入选80例患者包括男42例，女38例，年龄45～72岁，平均（58.6±6.2）岁。体重指数在21～26kg/㎡之间，平均体重指数为（24.05±2.63）kg/㎡。随机数字法将入选80例患者平均分为观察组与对照组，两组患者在性别、年龄、体重指数、吸烟饮酒史、相关疾病等基础身体状况以及冠状动脉分叉病变严重程度等一般资料上差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。
1.2临床纳入与排除标准
（1）入选均为主支直径>2.5cm、主支狭窄>70%、分支狭窄>50%的真性冠状动脉分叉病变患者；（2）入选患者年龄>18岁且<75岁；（3）排除存在肝肾等严重脏器功能损伤的患者；（4）排除妊娠期以及哺乳期女.性患者；（5）排除左心室射血分数≤30%或者心功能分级为四级的患者；（6）入选患者对治疗相关药物以及药物洗脱支架无过敏征象；（7）人选患者均签署知情同意书，均为自愿参与本次研究。
1.3治疗方法
两组患者在围手术期均给予口服阿司匹林100mg，d，氯吡格雷75mg/d，联用3d。术后阿司匹林100mg/d，长期服用。氯吡格雷75mg/d，口服1年。对照组患者在药物口服基础上给予单支架术治疗。应用雷帕霉素洗脱支架。对冠状动脉分叉病变处主支以及分支血管进行球囊扩张，导丝引导下，在主支以及其中一分支内放入支架，并将另一分支血管开口覆盖。球囊支架扩张使其与血管直径吻合，最终在分叉处进行对吻扩张。观察组患者在药物口服基础上给予对吻支架术治疗。应用雷帕霉素洗脱支架。对主支以及分支血管进行球囊扩张，分别在两分支血管内放入支架，回撤支架使其近端处于主支血管内，且两支架近端齐平并覆盖分叉病变。释放支架后行对吻扩张。
1.4观察指标
（1）手术治疗情况；（2）术后即刻以及随访1年冠状动脉造影情况；（3）围手术期以及术后1年心血管不良事件发生率。
1.5统计学方法
采用SPSS18.0系统软件统计分析资料；其中计量资料用（x±s）表示，采用t检验；计数资料用x2检验；P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1两组患者在手术治疗情况比较
两组患者在主支血管平均支架长度以及主支血管平均支架数量上差异无统计学意义（P>0.05）；观察组手术时间明显短于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。
2.2两组患者在术后即刻以及随访1年冠状动脉造影情况比较
术后即刻造影，观察组分支血管残余狭窄>50%发生率优于对照组；术后随访1年造影，观察组分支血管TIMI血流3级以及分支血管残余狭窄>50%发生率优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。
2.3两组患者在围手术期以及术后1年心血管不良事件发生率比较
两组患者围手术期心血管不良事件发生率均无显著差异。术后随访1年，观察组靶病变血运重建发生率以及支架内血栓发生率明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。
3讨论
对于冠状动脉分叉病变患者，临床多以治疗后主支血管以及分支血管的心肌梗死溶栓试验血流3级、主支血管残余狭窄<30%、分支血管残余狭窄<50%，并且治疗后无血栓形成以及明显的动脉夹层分离为治疗成功标准。冠状动脉分叉病变的局部病变特征是临床选择病变介入治疗手术方式的主要依据。对于真性分叉病变本文选用对吻支架以及单支架治疗均可。
对吻支架是近年临床广泛应用的新型支架技术。应用对吻支架治疗冠状动脉分叉病变，其可最大程度上减少斑块的挤压移行，有效降低残余狭窄的程度，从而减少治疗后病变部位再狭窄的发生。同时冠状动脉分叉病变可诱发置入支架内的血栓形成，对吻支架悬于血管腔内，未与血管壁紧密贴合。但血液流速较快，加之在治疗前后均给予患者阿司匹林等抗血小板聚集药物的抗凝治疗，可有效缓解支架内血栓的发生。
自动化液压支架受力系统分析 篇7
1液压支架的受力分析和计算
1.1底座和掩护梁的受力分析与计算
掩护梁受力分析如图1所示:
根据得力学方程式(1)、式(2)、式(3)、式(4):
整整理理得得::
1.2顶梁载荷分布
在把顶梁所受顶板的载荷求出后,就可以进一步计算出载荷在顶梁上的分布情况。由于顶板与顶梁接触情况不同,载荷实际分布很复杂[2]。为了计算方便,假设顶梁与顶板均匀接触且载荷为线性分布。
设顶梁长为L,顶板的集中载荷为F1,其作用点距顶梁一端为x。L=3526mm,F=5581.43KN,x=1028.46mm,则x≤L/3时,载荷分布为三角形。如图2所示。
顶梁前端比压q2为0,顶梁后端比压q3为:
式中:q3—顶梁后端比压,MPa;B—顶梁宽度,B=1500mm;
代入公式(6)得:
1.3液压支架底座接触比压的计算
顶板对支架的巨大载荷经整台支架传到底板,在支架底座与底板接触处将具有一定的比压。由于底板岩性不同、含水量不同、凹凸不平、底座下有碎矸等因素,使底板具有不同的抗压强度[3]。底座对底板的比压值应小于底板的抗压强度,否则底座会陷入底板,造成移架困难,顶底板移近量增大,支架失稳以及支撑力降低等现象。
底座对底板的平均比压按式(7)、式(8)计算:
式中:q0—底座对底板平均比压;Ld—底座长度;Bd—底座当量宽度;F1、—底座对地板合力;
底座与底板接触面积计算,取Ld=2400mm;Bd=1500mm;L1=200mm;L2=100mm,h1=h2=300mm;
将数值代入式(8)得:
由式(7)得:
因为1.93MPa<3.8MPa,所以符合要求。
2结束语
通过对自动化支架的受力分析,我们已经计算出支架的承载能力,同时我们也了解了顶梁的载荷分布情况和底座的比压;这样使我们对所设计出来的自动化支架有了初步的检验,还为后面强度校核做了铺垫。由于我们是通过一定的方式简化了这一受力分析,然而在实际情况中,支架在井下的受力情况是非常复杂的,但是通过这简化受力分析过程中我们可以发现影响它承载能力的因素,如立柱的倾角、tanθ的值、摩擦系数、调高范围等,这样对提高自动更换支架承载能力提供了一些方法。
参考文献
[1]鲁忠良,景国勋,肖亚宁.液压支架设计使用安全辨析[M].北京:煤炭工业出版社,2014.
[2]林福严,郑庆国,冯峰,等.综放液压支架受力分析与测试[J].煤矿机械,2008(2):55-57.
煤矿开采液压支架电液控制系统 篇8
电液控制系统是一种提高煤矿开采效率的自动化设备, 能够有效改善煤矿开采工作环境。电液控制系统最早被研制开发是在20世纪末英国、德国等工业发达国家。但是, 正式开始尝试运行是在80年代左右, 发展到90年代, 这种电液控制系统技术已经非常成熟。电液控制系统在美国和德国的发展状况最为良好, 各项生产和技术指标都处于世界领先地位。我国开始研究该系统是在1991年, 但是, 这一阶段仅仅为实验阶段, 并没有真正投入生产使用。到了2001年, 我国最大的电液控制系统公司成立了, 其专门从事各种智能化、自动化控制系统的生产和研发, 其中电业控制系统就是其研发和生产的关键内容, 我国电业控制系统开始全面应用于市场当中。
二、电液控制系统优点分析
1. 技术先进, 效率高
电液控制系统与传统控制方式相比具有多种技术上的融合性, 不但包括基本的电流控制系统, 还增加了很多先进的控制技术, 比如电子计算机技术、电子技术、机械技术等, 所以, 电液控制系统的控制要远远优于传统的控制。同时, 这种控制系统的使用还能够提高煤矿开采行业的经济效益, 通过对专业调查数据进行分析了解到, 如果在液压支架中应用电液控制系统, 其工作效率能提高30%左右。
2. 技术提高, 工艺好
电液控制系统具有一定的自动性和智能性, 在实际操作流程上与原来的工艺相比具有一定的先进行, 同时, 也适应了社会经济发展对“过程”的重视, 能够加强对操作流程的监督, 从流程上保证各项开采工作的操作质量。
3. 反应加快, 可靠性强
液压控制系统中存在很多小的控制系统, 这些子控制系统的协调控制实现了整个控制系统完全处于控制当中, 而总线就能够通过对各个子系统的控制和协调提高反应速度, 从而实现全面控制。同时, 电液控制系统还具有较强的可靠性, 传统的控制系统一旦出现故障问题就会直接中断整个操作系统, 会严重影响到煤炭工程的开发, 其他相关的生产工艺也会受到不良影响。而电液控制系统能够缓解这一问题, 具有一定的可靠性。
三、煤矿开采液压支架电液控制系统的组成
1. 电液控制系统的组成
第一部分, 控制器。在电业控制系统组成中, 电液控制器是整个控制系统得以工作运行的关键环节, 主要部件有数据接收和处理装置以及作为操作工具的键盘。主要功能可以分为两个方面, 一方面是执行功能, 就是根据操作中心所发布的指令对电磁阀进行开关, 同时还可以对支架立柱和千斤顶的行为进行控制和优化。另一方面是及时回收液压支架所发出的数据信息, 并对其进行分析和判断, 对支架进行自动化控制, 还能够及时发现支架中所存在的故障和问题, 便于及时找到问题的解决方式。第二部分, 控制台。控制台作用的发挥对于整个系统来说都有着重要作用, 在电液控制系统中存在着一种电液控制器, 这种控制器的存在能够实现自动化控制, 当前, 在电液控制系统中常见的控制系统就是“一控四”。第三部分, 辅助设备。在煤矿开采液压支架中应用电液控制系统能够对液压支架的工作状态进行测定, 同时, 能够把这些测定的数据转换为另一种信号表现方式, 而这一过程的实现就依靠于电液控制系统中重要辅助设备———压力传感器。任何一个传感器都具有独立的信号输出能力, 一旦线路出现故障时, 能够对位置进行精确定位并及时采取有效的处理措施。
2. 电液控制系统软、硬件设计
第一, 软件设计。软件设计主要是应用很多指令内容让设备进行不同的工作内容, 对于电液控制系统中的软件设计而言, 需要精心设计以实现更好的接收和反馈信息。在整个系统中含有三种主要命令信号, 即“受命单元编码地质;单元编组方式;被控单元的动作指令”, 只有对这些不同的命令信号都能够准确识别, 才能够保证系统发挥正常的功效。对于软件中的控制功能来说, 是一个比较复杂的设计内容, 其主要组成部分有监控模块;命令的接收、处理和发送模块等, 任何一个模块都是控制系统得以正常发挥的必要组成部分。
第二, 硬件设计。在煤矿开采工作中电液控制系统的外在设备是必不可少的, 这种外在设备就是我们所说的硬件, 其在设计和连接上都需要根据工作内容而具体确定。但是在当前技术条件下, 采用CAN总线结构对不同的设备连接点进行布置, 其从结构形式上来看具有很大的优越性。
CAN线路结构布置方式需要在每一个液压支架上都配备一个子控机来实施控制工作, 这样就实现了多个子控制系统同时工作的局面。但是, 这些子系统在设计上需要注意以下几项内容:其一, 子系统的控制功能需要与煤炭的开采相符合。在煤炭开采过程中子系统不但要实现自身结构的控制之外, 还要对液压支架进行控制。其二, 总系统和子系统相协调。总控制系统功能的发挥需要以各个子系统功能的发挥为基础, 只有所有子系统都向所控制的设备发出工作命令, 才会实现对煤矿开采设备的自动化操控。
结束语
电液控制系统在煤矿开采过程中应用能够大大提高我国煤矿开采工作效率, 具有应用的必要性。希望通过对其系统的组成进行了解之后, 能够推动其在煤矿开采中的应用范围。
摘要：在煤矿开采过程中, 液压支架是实现机械开采的基础设备, 在整个行业中的应用范围比较广泛。与此同时, 我国科学技术的全面发展和应用也改变了液压支架的控制方式, 实现了自动化控制, 而这一自动化实现的基础就是电液控制系统的应用。
关键词：煤矿,液压支架,电液控制系统
参考文献
[1]李首滨.国产液压支架电液控制系统技术现状[J].煤炭科学技术, 2010 (01) .
液压支架电液控制系统设计与应用 篇9
关键词：液压支架,电液控制系统,工作原理,煤矿生产
0 引言
液压支架是现代煤矿开采的重要工具, 它的出现解决了采煤工作面的支护问题, 是综采技术区别其它回采工艺的重要标志。液压支架使工作面全部机械化成为现实, 大大提高了工作面的回采效率和速度。传统的液压支架移动是个复杂的过程, 移动时首先要对液压支架进行降架, 然后由采煤机通过刮板机拖动液压支架向前移动。由于液压体积越来越大, 依靠采煤机移架, 速度太慢。在传统液压支架的基础上设计了液压支架电液控制系统, 大幅度提高了工作面生产效率, 改善工人的作业环境。通过综合运用机械、电子技术和信息技术, 实现液压支架和采煤机自动控制, 实现液压支架跟随采煤机自动移架, 拥有单架、成组和跟随采煤机机移动的功能, 能实时与地面控制站通讯并可以实现远程控制。
1 液压支架电液控制系统构成
电控液压支架控制系统如图1所示, 系统主要由三部分组成:计算机构、控制机构、执行机构[1]。其中地面计算机负责传输信号的处理及发出动作指令。井下交换机、巷道主机、网络终端负责采集信号, 信号传输采用工业以太网。耦合器的作用是进行电隔离防止传输信号对控制系统的干扰。控制机构由传感器、隔离控制器、支架控制器组成, 其中的传感器负责采集液压支架的压力和位置信息并反馈到控制器, 隔离控制器的主要作用是防止液压支架之间的动作相互干扰。执行机构是电磁阀控制组, 通过电磁阀的动作控制液压支架的动作, 控制液压支架的升降。支架控制器之间采用CAN总线通信, 实现综采设备数据上传与下载。通过以上各部件的协调动作达到对液压支架的自动控制。
2 液压支架控制器设计
液压支架电液控制系统主要由控制机构、检测装置、信号传输装置和执行装置四部分组成。控制机构是整个液压支架电液控制系统的核心, 它完成对液压支架的各种动作控制, 如邻架控制、单架远程控制、成组手动同步控制、成组自动异步控制。控制过程的实现主要通过控制器的微处理器接收各种传感器传递过来的液压支架状态信号, 并根据相应状态发出相应指令。由于在传输过程中信号类型不一样, 需要对信号的类型进行转换。为了便于传输和抗干扰, 提高信号的可靠性, 在信号传输时需要采用不同协议。
液压支架电液控制器硬件结构如图2所示, 主要包括微处理器、数据输入模块、输出模块、操作模块和外围控制电路。控制器处理器采用工业微处理器保证控制器反应的可靠性和灵敏性, 可以根据控制端口需要情况选择处理器, 一般采用单片机, 在特殊情况下可以选用工业PLC。电源采用开关电源输出稳压313 V, 电源自带滤波电路, 保证电源供电质量可靠, 可有效控制电磁干扰, 保证输出信号的高精度;I2C存储器用于存放系统运行的重要信息, 如故障记录、人机交互指令等。
数据采集单元功能是将采集的液压支架状态信息如支架压力、支架位移、采煤机位移, 并转化为特定的电信号传递给微处理器。通信模块作用是与相邻的液压支架进行通讯, 可以相互交换状态信息, 达到液压支架的成组控制和一致动作。电磁驱动单元的功能是依据本架或邻架控制器发出的动作指令, 通过电磁驱动电路来控制电磁阀的动作, 驱动单元可实现多路信号输出, 并对驱动电路进行在线检测。在人机交互单元中带有键盘和液晶屏, 便于操作者及时控制液压支架, 完成对控制器实时有效监控, 可以实现液压支架成组自动控制、就地闭锁、紧急停止等功能[2], 还可以根据生产的需要实时调整控制参数设, 使系统更加灵活和通用。
2.1 采煤机位置检测设计
采煤机位置检测设计如图3所示, 采煤机位置检测系统主要由红外发射模块、红外接收模块、微处理器、接口模块组成。液压支架要根据采煤机的位置进行移动, 所以必须实时检测采煤机的位置信息。在采集采煤机的位置信息时, 通过发射红外测定液压支架与采煤机的距离。在测距时微处理器通过编写程序产生固定频率的脉冲波信号, 并以此作为红外信号的载波信号进行调制, 经过信号的调制之后的测距信号通过红外发射模块发出。红外接收模块负责接收反射回来的红外信号, 并将接收的信号传递给微处理器, 微处理器经过解调判断出采煤机的位置, 将位置信号传递给通信模块, 控制器接收到相应的位置信息发出相应的指令进行动作。
2.2 巷道主机设计
巷道主机是实现电控液压支架在线远程操作的核心部件。巷道主机是一台工业型计算机, 主要由主板、显示器、外围电路、接口、存储器、外设设备组成及带有本安型隔离器。系统采用AC90 V~AC250 V电源供电, 为了保证电路的可靠性, 采用DC5 V~DC12 V本安电源模块对隔离电路和安全栅供电, 显示器与主板则采用DC12 V开关电源供电。控制计算机的主板通过隔离器型本安接口连接的鼠标键盘等外设设备相连, 实现液晶显示器的人机交互。外存采用大容量硬盘, 用来存放和接收数据及安装监控软件和存放系统。
2.3 网络传输设计
高质量的通信网络是综采液压支架实时在线监控的前提条件, 由于井下工作环境恶劣, 电磁干扰非常强烈, 信号传输的可靠性需要得到保证。现场总线技术无法满足数据传输稳定性和高速性的要求, 采用工业以太网技术。在井下一般采用10/100 Mbit/s的网络与主机网络连接, 通过以太网传输可实现数据高速实时传递。在传输距离较短时可以采用总线技术进行通讯, 例如工作面主机同液压支架及有关配套设备采用CAN总线通讯[3]。支架控制器之间采用双工串行通讯, 信息发送方式平衡稳定, 接收采取差分方式, 使得网络具备较强的抗电磁波干扰能力。串行总线的优点是实现点对点通信, 保证信号传输的可靠性, 但是由于电压的限制, 传递距离较短, 通常只在12 m范围内有效。通过制定有关控制字与帧的格式保证通信性能可靠, 通常为与煤矿井下环境适应, 会在液压支架电控系统中的控制器的全局运用CAN总线, 其具有完善的总线仲裁和错误检测等功能, 与井下应用层的通信协议相匹配。
3 电液控制的应用
主机的操作系统是PC104环境下的Linux操作系统Red Hat9.0。监控软件运用Linux系统下GTK+工具开发的用户界面, 通过读取数据库的信息并在前台显示, 能读取缓冲文件后台数据, 实现前后台分工并行操作。显示器监控软件能显示采煤机的实时位置、支架位置及支架的工作状态等, 可以通过设定的状态与液压支架的现有状态对比, 查看液压支架工作状态是否正常。软件运用双色LED灯模拟形式将自动补压、自动推溜、自动移位情 (如自动升、自动降、自动移动等) 、网络通信等显示出来, 同时将错误详细信息显示在状态栏中[4], 实现地面下液压支架作业状态实施监控。
4 结语
随着科学技术发展, 煤炭开采的技术取得了飞速发展。液压支架的控制逐渐由传统手动控制向新的智能化电液控制转变。主要介绍了液压支架电液控制系统组成及基本的硬件电路设计, 主要包括支架控制器设计、采煤机位置信息监测、网络系统设计等, 对控制系统中硬件电路的设计进行简单说明, 对煤矿工人普及液压支架电液控制的基本知识具有重要的参考价值。
参考文献
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支架系统 篇10
随着中国工业的迅猛发展,机器人焊接技术已广泛应用于汽车、航天、船舶等机械制造领域。为保证焊接质量与效率,减少焊接工人数量,改善工人的劳动环境,煤机制造行业特别是煤矿液压支架制造已逐步开始应用焊接机器人完成生产任务,并以焊接机器人为核心,逐步建成液压支架智能焊接车间[1]。所谓液压支架智能焊接车间,就是根据液压支架焊接的工艺流程顺序,搭建不同生产工位,并应用智能物流小车搭载工件在各个工位之间转运焊接,应用焊接机器人实现工件的智能焊接。
液压支架为多品种、小批量产品,不同型号产品需要编制不同程序;支架主要由结构件组成,多为格子间结构,焊缝极多,加工工艺复杂,焊接质量要求高;支架生产涉及多种工序,每个操作可能涉及不同的物料、设备、工具及文档,这些资源分布较分散。为保证液压支架制造质量,提高生产效率,必须对液压支架智能焊接车间进行统一管理,合理调配车间生产资源,进行设备与人员的管理及生产质量的追溯,发挥智能焊接车间的优势。
制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)是面向车间层的生产管理和优化运行管理软件,拥有制造过程所有静态和动态的数据,形成巨大的制造数据集合,为车间生产管理及质量追溯提供了丰富的数据基础。本文基于MES系统研究适用于液压支架智能焊接车间的生产信息管控系统,该系统实现了企业决策层和生产现场的有效数据沟通,保证了液压支架的生产质量和效率。
1 系统模型及架构
1.1 系统模型
MES系统介于生产计划层与设备控制层之间,具有承上启下的枢纽作用,为液压支架智能焊接车间现场制造过程管理、控制和监测提供统一工作平台[2]。根据对液压支架智能焊接生产流程的实际调研,结合MES系统特点及其与企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)系统和产品数据管理(Product Data Management,PDM)系统之间的关系,建立适用于液压支架智能焊接车间的生产信息管控系统总体模型,如图1所示。
由图1所示模型,可归纳出基于MES系统的液压支架生产流程。生产计划部分接收订单任务信息后,基于ERP系统,一方面根据合同任务信息及物流库存情况制定采购计划,一方面根据产品技术资料,将液压支架生产任务根据其结构拆解为顶梁、掩护梁、底座和连杆等不同部件,制定生产计划,下达生产图纸、生产工艺和质量标准。车间管理人员接到生产任务后根据PDM系统下发的生产工艺图纸将任务拆解为各个焊接工艺流程,系统根据数据采集设备所反馈的设备资源状况将各焊接任务及相应的焊接程序下发到各个焊接工作站,通过物流小车带动工件完成各焊接工艺任务。在整个生产过程中,可对整个生产资源的状态信息进行统计和分析,包括设备运行状态及关键焊接参数采集、生产进度、人员考勤、工时统计、物料消耗等,以报表形式反馈给车间管理部门,以便更好地调动车间生产资源,进行质量回溯。
1.2 系统网络架构
基于MES的液压支架智能焊接车间生产信息管控系统涉及到车间管理人员、车间工作人员、智能焊接机器人、物流小车、工件组对系统等多类别人员和设备,因此,设计了混合型网络拓扑结构,如图2所示。
系统硬件架构分为底层、中间层、上层共3层。底层是数据采集层,应用串口服务器、PLC等一方面通过Profibus总线获取设备通信状态,一方面通过传感系统采集关键参数,从而获取现场生产焊接数据。中间层是数据存储层,应用Oracle数据库存储数据,并通过软件接口连接ERP数据库及PDM数据库,共享信息,方便统一管理。上层是数据监控层,通过MES的各个功能模块下达车间生产管理指令,并对生产过程数据进行监测、分析,进行质量回溯,形成生产监控闭环控制。
2 系统设计
2.1 系统功能设计
液压支架智能焊接车间生产信息管控系统以Oracle为底层数据库,VS2008软件为上位开发软件。该系统可采集焊接机器人工作站、加工中心和其他设备的相关信息,实现对车间内所有生产信息的监视和控制;可为生产计划排产提供数据依据;实现生产实时监控、设备故障诊断、设备维护管理等功能,并能对设备操作和管理人员进行授权。系统功能框图如图3所示。
系统基于B/S架构进行开发,通过网页的方式即可登录,实现车间设备的在线管理、实时监控和历史数据的查询、分析及报表输出等,方便快捷,对用户端的配置要求较低,且便于升级。系统包括生产管理模块、设备管理模块、故障诊断模块和品质管理模块四大基本模块。生产管理模块包括生产计划安排、变更和下达,工件信息统计及焊丝保护气等使用信息的统计等;设备管理模块包括设备保养及备品备件准备的提醒、设备使用效率统计等;故障管理模块包括对设备故障信息的汇总及故障原因提示等;品质管理模块对车间设备(如物流小车、焊接机器人等)进行工况数据监测,并对工件历史焊接参数进行存储、查询、分析等。
系统的最大特点在于可对设备操作及管理人员设置不同权限,避免了不必要的误操作。
2.2 系统数据库设计
为使系统结构功能和各个模块之间的关系更清晰具体,建立了系统数据库物理模型[3],如图4所示。
系统数据库模型设计过程中,综合考虑了数据交互的时效性、数据安全性及工作人员的登录权限等因素。限于篇幅,本文只介绍系统主要数据库的设计。
2.3 系统数据流研究
基于MES的液压支架智能焊接车间生产信息管控系统数据流如图5所示。
数据采集模块是生产信息管控系统的核心,为整个系统提供了极其关键的生产现场信息。由于支架生产呈多品种、小批量的离散制造特点,所以生产过程数据必须要带有清晰的时标,并应确保数据的完整性。数据缓存模块具有数据校验及缓存功能,能够确保在断网的情况下设备数据不丢失。车间现场的实时数据与历史数据分开传输,实时数据通过通信模块传输至网页服务器暂存与显示,指示当前设备工作状态;历史数据加盖时间戳及焊接工作状态,并打包传输至数据服务器进行存储,以实现对产品焊接关键参数历史数据的追溯,还原最真实的数据现场。
3 数据采集模块研究
由于液压支架智能焊接车间内设备种类繁多、各设备的接口协议难以统一、设备工况监测数据不够全面、工作人员操作信息难以记录等问题,液压支架智能焊接车间管理与生产容易发生脱节,设备利用率难以有效提高。数据采集模块将企业决策层与生产现场联成统一整体,保证了车间资源的合理调配及产品质量回溯[4,5,6]。数据采集模块包括焊接机器人信息采集子系统、智能物流小车信息采集子系统及辅助信息采集子系统。
3.1 焊接机器人信息采集子系统
焊接机器人信息采集子系统主要采集焊接过程中的关键参数及机器人的工作状态信息。该子系统以Q02UCPU为MCU核心,一方面通过Profibus总线与机器人控制器通信,获取焊接机器人的工作状态及报警信息等;另一方面通过电压变送器、电流互感器、红外测温器等实现对产品焊接过程中关键参数的测量。为便于观察机器人焊接的具体情况,在工作站附近安装高清摄像头,实现对该站工作情况的整体监控。焊接机器人信息采集子系统如图6所示。
3.2 智能物流小车信息采集子系统
智能物流小车由子车和母车组成,子车承载备焊工件,母车背负着子车在纵向导轨上往复运动,到达不同工位后完成指定焊接操作。智能物流小车信息采集子系统包括工件重力感应模块、母车速度检测模块、母车定位检测模块、子小车定位检测模块及若干视频监测模块,如图7所示。
母车速度检测模块由多个编码传感器组成,在母车行进过程中精确获取母车的运行速度与行进位置。母车定位检测模块由红外距离传感器和接近开关组成,保证母车可以停在焊接工位位置;工件重力感应模块由若干重力传感器组成,当工件上料到物流系统上时,通过重力感应检测工件是否在子车上安放妥当。子车定位检测模块由红外距离传感器和接近开关组成,确保子车带动工件精确上料到焊接夹具,并由工件装夹定位检测模块检测工件是否安装到位。在物流小车沿线设置若干高清视频摄像头,实时监控物流小车的运行状况。
3.3 辅助信息采集子系统
辅助信息采集子系统包括触控一体机、车间高清摄像头、加热炉信息采集系统等。其中触控一体机主要安装于各个焊接工作站,由车间工人通过触控操作。触控一体机可以实现生产通知及生产计划的下达、应答及完成操作,并实现车间现场工作情况的录入,保证企业决策层与生产现场之间的有效数据沟通。加热炉信息采集系统主要用于对加热炉各组加热丝工作状态、工作温度进行采集和监控。
4 结语
随着工业信息化、智能化的不断发展,特别是工业4.0时代的逐步到来,机器人技术应用范围越来越广,为保证机器人设备最大限度的发挥其生产质量好、工作效率高的优势,现代制造信息管控一体化成为大势所趋。本文针对液压支架智能焊接车间,基于制造执行系统研究了适用于大型结构件焊接生产的生产信息管控系统,介绍了系统的总体模型、硬件基础架构、功能需求设计、底层数据库开发及车间各系统的底层信息采集子系统等。该系统实现了整个液压支架焊接生产过程的生产监控及信息管理,保证了生产过程合理控制、车间资源合理调配及较高的焊接质量。目前该系统已在山东能源重型装备集团高端液压支架智能焊接车间得到应用,运行状况良好,实现了车间层的监控智能化和信息集成化。
摘要：为确保智能焊接工艺适用于支架结构件生产,提高设备利用率,保证焊接质量,充分发挥智能焊接车间优势,研究了基于制造执行系统的液压支架智能焊接车间生产信息管控系统。建立了系统总体模型及其网络架构,分析了系统功能需求,并建立了系统数据库模型;详细介绍了智能焊接车间生产信息数据采集模块的设计,该模块实现了车间现场信息的全面采集。实际应用结果表明,该系统实现了企业决策层和生产现场的有效数据沟通,保证了液压支架的生产质量和效率。
关键词：液压支架,智能焊接车间,生产信息管控,制造执行系统
参考文献
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不要迷信药物支架 篇11
利与弊 药物支架的最大弊端就是抑制再狭窄的同时也抑制了血管内皮的正常修复，可能会增加晚期支架内血栓的发生率。这个问题在药物支架应用之初，医生们就已经注意到了，所以会要求患者更长时间地服用抗血小板药物。但现在的难题是，不知道植入支架以后要过多久，血栓的风险才会消失。国外有医生报告药物支架植入后3年还有发生支架内血栓的形成，那么患者是否应该服3年的药呢？即使这样，对个别患者可能还是不够。这就导致患者可能要一直服药。但药物会降低患者的止血功能，如果出现了外伤，可能会出血不止；如果患者又出现其他需要做手术的疾病，会增加手术难度，对高龄患者可能会增加脑出血的风险。
是不是因此所有支架手术后的病人都要长时间服药？这样，患者的经济负担要增加不少。而且，少数使用药物支架的患者一段时间后会出现支架与血管壁之间出现缝隙的现象，增加了发生血栓的风险；还有部分患者，对支架与药物层之间的基质成分过敏。这都是药物支架的弊端所在。
虽然药物支架有一些弊处，但从总体上来讲，它毕竟减少了血管再狭窄的发生，多数专家认为药物支架增加了血栓形成引起的可能性，但同时又减少了再狭窄的可能性，净效应还是利大于弊的。当然，利大于弊有一个重要的前提，就是严格按照适应证使用药物支架。
选用原则 已经发生血管再狭窄的患者，首选方案是使用药物支架；血管直径小于3.0毫米、患有糖尿病、冠状动脉病变节段较长、同一病变区域需要放置多个支架、前降支近端或左主干发生病变的患者，推荐使用药物支架。
要注意的是，如果患者近期有消化道出血或脑出血，或者有恶性肿瘤需要做手术，或者年纪较大出血风险较高，还是最好使用普通金属支架。
虽然，公认的药物支架适应证已经比较明确，但我们国内的一些医院对于药物支架还是有使用过多的现象。一方面，患者认为价格高、新型、有药的支架肯定好；另一方面，有些医生也对药物支架了解不够。一些患者在听说药物支架会引起血栓后，又盲目排斥药物支架。
医生应该正确判断患者情况，真正根据病情提出建议，患者也不要凭自己的感觉过于相信或害怕药物支架，还是应该与医生一起分析，科学选择。
（编辑 林 妙）
一种并联运动支架的控制系统设计 篇12
关键词：并联机构,控制系统,电机选择,软件规划
0 引言
计算机技术已经渗透到科技生活的各个领域,人们和计算机相处的时间也日益增加,电脑在为人类服务的同时,也成为了颈椎病的一大诱因[1,2]。目前市场上的显示器支架多数为固定式结构和手动可调式结构,在调整时往往不够方便。研究了一种基于并联机构设计的可移动式支架系统,能够实现连接于支架运动平台的显示器自动调节,通过带动显示器自主的慢速移动,使人们在工作的同时产生不自觉的头部运动,达到颈椎病预防及康复锻炼的目的。
1 并联运动支架结构描述
运动支架系统采用并联机构[3,4]形式,主要包括运动平台、底座和两条相同的运动支链,其中运动支链是两个互相平行的定长杆。由于两个定长杆与运动平台连接点的距离和与滑块连接点的距离相等,因此构成了平行四边形结构,从而保证了运动过程中两个定长杆始终平行。两个滑块通过与驱动电机连接的柔性带可以沿导轨移动,两个驱动电机的协调运动即可控制运动平台的升降运动和水平移动,因此该机构具有两个移动自由度。图1为机构的三维CAD模型。
2 驱动电机选择
本系统选用步进电机作为驱动器,需要首先对机构进行受力分析以确定其所需输入扭矩大小,图2为简化后的机构受力分析图。
设显示器、承载平台和平行四边形机构重量分别为G1、G2、G3,由静力平衡条件可得:
解(1)式可得:
设R为主动轮半径,则所需电机扭矩为:
电机扭矩与运动部分总重量、主动轮半径以及连杆与X轴正向夹角θ有关,设总重为10kg,主动轮半径取值范围为(4.5mm,7.5mm),连杆与X轴正向夹角变化范围(10°,60°)。应用MATLAB软件可以绘制出扭矩图如图3所示。
由图知θ越小,主动轮半径越大,所需扭矩越大。给定主动轮半径,则所需最大扭矩发生在承载平台处于最低位置时。考虑到承载平台处于最低位置时平行四边形的两连杆可能会发生干涉,最终确定θ0=22°,主动轮半径为6.5mm。由式(3)可求解得到所需扭矩为8.04kg·cm。令工况系数k=2,则M≥16.08kg·cm,由此选择电机如表1所示。
3 并联运动支架控制电路设计
本系统采用STC89C52RC单片机作为主控芯片,通过PDIUSBD12芯片实现单片机与上位机的通信,通过TB6560步进电机驱动芯片构成驱动电路,从而实现该系统的计算机界面化控制。系统控制电路主要包括单片机最小系统、USB通信电路以及步进电机驱动电路等三大部分。单片机最小系统上行连接USB通信电路,下行连接步进电机驱动电路,主要负责与上位机进行数据通信和产生步进电机控制信号,是整个电路的核心。
为了实现移动显示器支持系统的计算机界面化控制,必须首先解决单片机与上位机PC机的数据通信问题。虽然STC89C52RC单片机具备可编程的全双工串行通信接口,通过软件编程便可作为通用的异步接收和发送器。但是随着通信技术的发展,许多个人电脑上已经不再配置这种通信的接口。因此,如果采用基于单片机的串口通信,则不仅需要额外使用串口转USB连接线,还需要安装相应的上位机的驱动程序。这样不仅使控制系统的使用变得极为不方便,而且增加了不必要的成本。
因此本系统将采用Philips公司生产的一款性价比很高的USB器件PDIUSBD12作为通信接口芯片。该芯片通过Philips SIE来实现全部的USB协议层,完全由硬件实现,整体电路包括PDIUSBD12外围电路及其与单片机接口电路两部分,电路原理图如图4所示。
步进电机是将电脉冲控制信号转换成机械角位移的执行元件,设计步进电机驱动电路的关键是脉冲控制信号的产生和功率驱动单元的选择。系统采用单片机控制定时/计数器8253产生脉冲信号,并结合东芝公司生产的步进电机驱动芯片TB6560构成整体驱动电路。基于TB6560的步进电机驱动电路主要包括控制信号隔离电路、主电路和自动半流电路三部分,电路原理图如图5所示,图6为系统的控制电路板实物。
4 并联运动支架软件规划
基于VC++构建控制界面,通过不同图形选项指定承载平台运动轨迹,经过实时运动反解确定机构对应输入量后将数据通过USB传输到下位机单片机,单片机处理数据并转换为控制信号控制步进电机转动,从而实现支架系统的相应运动。上下位机程序流程如图7、图8所示,包括上位机软件和下位机软件两大部分。上位机软件主要负责图形与数据的处理,包括画图程序、机构反解程序、位移脉冲转换程序、USB通信程序。下位机主要负责步进电机控制信号的产生,包括USB通信程序、8253初始化程序、主程序。
在上位机指定承载平台运动轨迹后,系统会记录下轨迹上各点并存入预定义的数组,经过坐标转换后进行实时运动反解,计算出机构所需驱动量,最后将位移转化为脉冲通过USB发送到下位机。下位机接收到脉冲数据后对8253初始化,控制8253产生步进电机控制信号并由单片机输出,进而控制TB6560驱动两步进电机转动,支架系统样机实物如图9所示。
5 结束语
提出一种基于并联机构的两平动自由度运动支架系统。研究了特定外载荷下,主驱动轮半径和机构位姿参数对输入扭矩的影响规律,为驱动电机的选择提供了依据。系统采用STC89C52RC单片机作为主控芯片,设计了基于PDIUSBD12通信芯片和TB6560驱动芯片的完整控制电路,给出了上下位机两级控制软件流程图,实验表明样机能够满足实际应用需求。
参考文献
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