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基于16位单片机无人值守工作面液压支架主控装置的开发

柴文  
【摘要】:本课题是国际合作项目(项目编号.0S2013ZR0493)“无人值守工作面液压支架电液控制系统的研制”的关键部分。本课题是针对目前国产液压支架主控装置稳定性差,技术不成熟等实际情况提出的。随着综采技术的发展,国内综采工作面越来越长,但液压支架控制相对滞后,多数采用简单的隔架和成组推镏操作,不能及时为采煤机回采提供运行轨道。国内主控装置基本依靠进口,进口设备关键技术对国内进行封锁、售后服务不方便且供货有一定的滞后性,行业垄断现象较严重,价格不合理,这些问题严重制约着我国煤炭行业的发展。研发一套适合国内各煤矿实际情况的主控装置是煤炭行业发展的需求。本文针对上述问题,设计了一种以单片双核单片机为核心的液压支架主控装置,采用多RS485现场总线通讯模式及其MODBUS通讯协议,结合红外线收发等综采工作面自动控制关键技术,实现对采煤机的定位、支架状态参数监测和及其输出动作控制。搭建实验室模拟测试平台,并在实验室平台上进行各功能的调试,调试结果表明液压支架主控装置各功能良好。查阅课题相关国内外文献,采纳井下支架操作工人的合理意见,在熟悉采煤工艺及主控装置控制功能的基础上,制定系统总体设计方案,提出相关功能技术指标,选择了低功耗、处理速度较快16位单片双核飞思卡尔单片机。根据技术指标及其总体设计方案,确定了以单片双核16位单片机为核心的硬件整体结构,设计了各模块硬件电路,主要包括最小系统、电源供电、驱动输出、通讯系统、数据采集、急停闭锁功能、人机交互、数据的存储及断电保护、输出接口等硬件电路。结合硬件电路,设计了各模块软件程序流程,编写了各模块软件程序,主要包括通讯、人机交互、参数修改及程序远程在线下载、单动作控制、成组控制、操作模式切换、急停闭锁、信号采集、传感器状态智能判断等程序。搭建了调试平台,并对主控装置的各功能在实验室进行了调试,主要包括就地控制功能、远程控制功能、自动化控制、远程修改参数及在线升级等。实验结果表明主控装置各功能稳定可靠,数据采集显示实时准确,动作响应迅速,主控装置实用性强,相比国内同类产品性能优越。


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