一種煤礦用液壓支架自動(dòng)移架智能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦用液壓支架自動(dòng)移架智能控制方法，尤其涉及一種液壓支架自動(dòng)移架的智能控制方法與控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]綜采工作面由多臺(tái)液壓支架在工作面依次排列而成，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面頂板的支撐和對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)的迀移。工作面的液壓支架是由刮板運(yùn)輸機(jī)弱約束的浮動(dòng)系統(tǒng)，在工作面推移過程中，由于液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)通過銷耳連接，存在間隙，導(dǎo)致推移動(dòng)作過程中存在一定的誤差，由于現(xiàn)有的支架控制器程序固化、設(shè)置控制參數(shù)為靜態(tài)的，不能適應(yīng)工作面多變的地質(zhì)條件、漸變的設(shè)備和使用環(huán)境，工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，頂板破碎，礦壓大，底板松軟，大傾角，泵站壓力不足，電液閥逐漸堵塞，多架同時(shí)動(dòng)作時(shí)壓力不足。因此，一個(gè)具有靜態(tài)的程序和參數(shù)的控制系統(tǒng)，難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)的地質(zhì)條件、設(shè)備和使用環(huán)境，必須使液壓支架的自動(dòng)移架控制系統(tǒng)具有智能化功能，才能滿足工作面液壓支架自動(dòng)移架的功能要求。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，CN102305094A公開了一種使用人工干預(yù)的液壓支架自動(dòng)移架方法，但其自動(dòng)移架依賴于關(guān)鍵點(diǎn)的人工干預(yù)，自動(dòng)化程度較低，且其也沒有公開具體的傳感器布置方式和控制機(jī)理；CN102418541A公開了一種刨煤機(jī)液壓支架的自動(dòng)移架方法，但刨煤機(jī)液壓支架相對(duì)于本領(lǐng)域通用的液壓支架，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，移架程序步驟比較少，移架過程中所遇到的情況也比較少，從其公開的內(nèi)容來看，其僅僅通過行程信息進(jìn)行控制，很難應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜的煤礦生產(chǎn)中，同時(shí)，其也僅僅是從原理上敘述了刨煤機(jī)液壓支架的自動(dòng)移架機(jī)理，沒有進(jìn)一步明確公開具體的原件布置方式、移架步驟和控制時(shí)序。
[0004]為此，本領(lǐng)域急需研制一種安全可靠的綜采工作面液壓支架自動(dòng)移架智能控制系統(tǒng)以解決液壓支架自動(dòng)移架程序的適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)工作面跟機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種液壓支架自動(dòng)移架智能控制系統(tǒng)，將工作面多變的地質(zhì)條件、隨時(shí)間逐漸惡化的液壓閥、配套供液系統(tǒng)和多架聯(lián)動(dòng)造成支架供液壓力的變化這種多因子的，動(dòng)態(tài)的，有感知和無感知?jiǎng)幼鞯南到y(tǒng)與控制程序和參數(shù)融合在一起，形成環(huán)境感知，自適應(yīng)的智能化的自動(dòng)移架控制程序。具體技術(shù)方案為:
[0006]一種煤礦用液壓支架自動(dòng)移架智能控制方法，使用液壓支架推移檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)液壓支架在自動(dòng)移架過程中的推移狀態(tài)和頂板支撐狀態(tài)，所述液壓支架推移檢測(cè)系統(tǒng)包括液壓支架、支架控制器、行程傳感器、壓力傳感器、角度傳感器、高度傳感器和管路壓力傳感器；所述液壓支架沿采煤工作面排列，用來支撐工作面頂板，每臺(tái)液壓支架上至少安裝一個(gè)所述壓力傳感器，用來測(cè)量液壓支架的頂板支撐壓力；每臺(tái)液壓支架上至少安裝一個(gè)所述行程傳感器，用來測(cè)量各液壓支架的推移行程；每臺(tái)液壓支架上至少安裝一個(gè)所述角度傳感器，用來測(cè)量液壓支架在移架過程中的運(yùn)行姿態(tài)；每臺(tái)液壓支架上至少安裝一個(gè)所述高度傳感器，用來測(cè)量液壓支架的高度；在工作面主管路上配置若干個(gè)管路壓力傳感器，用來測(cè)量執(zhí)行動(dòng)作的液壓支架動(dòng)作的供液壓力，并通過支架電液控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)傳送給鄰近的支架控制器；每臺(tái)液壓支架上安裝一個(gè)所述支架控制器，各支架控制器分別與本架的壓力傳感器、行程傳感器、角度傳感器和管路壓力傳感器連接，以采集本架的頂板支架壓力、推移行程、運(yùn)行姿態(tài)和主管路壓力數(shù)據(jù)，支架控制器通過控制程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)液壓支架移架過程的自動(dòng)控制。
[0007]優(yōu)選所述自動(dòng)移架過程由降柱階段、移架階段、升柱階段組成，降柱與升柱階段根據(jù)檢測(cè)壓力傳感器狀態(tài)控制，移架過程根據(jù)檢測(cè)行程傳感器狀態(tài)控制，每個(gè)階段控制程序都是由傳感器設(shè)置閾值和時(shí)間控制參數(shù)確定其結(jié)束條件。
[0008]優(yōu)選在所述降柱階段:降柱階段按照設(shè)置的總體降柱時(shí)間參數(shù)開啟一個(gè)降柱總體時(shí)間窗口，在這個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)，再將降柱過程分為若干個(gè)降柱的小的階段接力而成，每個(gè)小的降柱階段需要將立柱壓力下降一個(gè)固定的幅值，然后打開移架測(cè)試時(shí)間窗口，測(cè)試一下是否能夠拉動(dòng)支架，檢測(cè)行程傳感器值是否變化，如果能夠拉動(dòng)支架，就結(jié)束降柱過程進(jìn)入到移架階段，否則關(guān)閉移架動(dòng)作及其移架測(cè)試時(shí)間窗口，繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)降柱的小的階段，直到總體降柱時(shí)間窗口時(shí)間到達(dá)，結(jié)束降柱，并升架報(bào)故障。
[0009]優(yōu)選在所述移架階段:移架階段按照設(shè)置的總體降柱時(shí)間參數(shù)開啟一個(gè)移架總體時(shí)間窗口，在這個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)，執(zhí)行移架動(dòng)作，在移架過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)行程傳感器值，當(dāng)其達(dá)到設(shè)置的目標(biāo)值，或移架總體時(shí)間窗口到達(dá)時(shí)，結(jié)束移架階段，進(jìn)入升柱階段。
[0010]優(yōu)選在所述升柱階段:升柱階段分為2個(gè)階段，第一個(gè)階段使液壓支架達(dá)到初始支撐狀態(tài)，使頂板達(dá)到支撐狀態(tài)，此時(shí)左右鄰架可以同步執(zhí)行自動(dòng)移架的降柱動(dòng)作。第二個(gè)階段使液壓支架達(dá)到初撐力，完成對(duì)頂板的完全支撐。升柱的2個(gè)階段分別開設(shè)2個(gè)時(shí)間窗口進(jìn)行動(dòng)作控制，實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力傳感器數(shù)據(jù)，按照設(shè)定的壓力傳感器設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行升柱動(dòng)作控制。
[0011]上述液壓支架自動(dòng)移架智能控制系統(tǒng)，使用壓力傳感器檢測(cè)液壓支架立柱壓力和工作面主管道壓力，使用行程傳感器檢測(cè)液壓支架推移油缸的行程，使用角度傳感器檢測(cè)液壓支架在移架過程中的運(yùn)行姿態(tài)，使用高度傳感器檢測(cè)液壓支架的高度。在工作面主管路上配置若干個(gè)壓力傳感器，用來測(cè)量執(zhí)行動(dòng)作的液壓支架動(dòng)作的供液壓力，并能夠通過支架電液控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)傳送給鄰近的支架控制器。使用支架控制器發(fā)出對(duì)液壓支架各油缸進(jìn)行動(dòng)作控制命令，控制液壓支架的動(dòng)作，通過支架控制器程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)液壓支架的自動(dòng)控制，支架控制器與本架的壓力傳感器、行程傳感器、角度傳感器和高度傳感器連接，以采集本架的頂板支架壓力、推移行程、行走姿態(tài)、液壓支架高度和主管道壓力數(shù)據(jù)，支架控制器發(fā)出動(dòng)作控制命令，通過傳感元件實(shí)時(shí)感知運(yùn)動(dòng)部件的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架動(dòng)作的閉環(huán)控制，通過控制程序和控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)移架控制。液壓支架移架過程由降柱、移架和升柱3個(gè)階段組成，在這3個(gè)階段中要解決頂板壓力大、頂板破碎、底板松軟等問題。在降柱階段:由于工作面頂板礦壓大時(shí)，降柱動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，每臺(tái)液壓支架的降柱卸載時(shí)間不確定，液壓支架降到能夠移動(dòng)支架的壓力時(shí)間不確定，當(dāng)液壓支架立柱不能降到能夠移動(dòng)支架的壓力時(shí)移架，就有可能出現(xiàn)刮板運(yùn)送機(jī)被拉回的現(xiàn)象。在移架階段:在頂板破碎的情況下，液壓支架應(yīng)限制降柱高度，使用擦頂移架等功能實(shí)現(xiàn)移架過程中對(duì)頂板的管理，防止出現(xiàn)冒頂事故。在底板松軟的情況下，應(yīng)使用抬底動(dòng)作，將液壓支架大腳抬起，防止液壓支架出現(xiàn)扎底現(xiàn)象。在升柱階段:分為2個(gè)階段，以便下一架可以提前啟動(dòng)移架，提高跟機(jī)移架速度，消除液壓支架與刮板輸送機(jī)銷耳之間的間隙，防止支架移架位置誤差積累，為推溜過程控制提前做好準(zhǔn)備工作。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013]提高了工作面降柱效率，在能夠移動(dòng)支架時(shí)就停止降柱過程，使支架使用最短的時(shí)間完成降柱，并達(dá)到相關(guān)的效果，并且降柱時(shí)間短則升柱時(shí)間也短，提高了自動(dòng)移架速度；
[0014]實(shí)現(xiàn)了液壓支架動(dòng)作與其供液系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性，動(dòng)態(tài)調(diào)整控制時(shí)間參數(shù)，實(shí)現(xiàn)液壓支架動(dòng)作與供液系統(tǒng)的耦合；
[0015]提升了液壓支架對(duì)工作面頂?shù)装鍡l件的適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)了液壓支架動(dòng)作與工作面地質(zhì)條件的耦合；
[0016]提升了液壓支架對(duì)液壓閥狀態(tài)變化的適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)了液壓支架動(dòng)作與工作面設(shè)備的耦合；
[0017]多臺(tái)液壓支架動(dòng)作對(duì)液壓支架供液系統(tǒng)影響度的不確定性，檢測(cè)工作面主管路壓力值，并依此進(jìn)行自動(dòng)移架控制參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了液壓支架動(dòng)作參數(shù)與多個(gè)支架同時(shí)動(dòng)作時(shí)動(dòng)態(tài)的供液系統(tǒng)能力耦