黃小逸

[摘 要]液壓支架電液控制是實現(xiàn)煤礦開采由機械化向自動化轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵技術(shù)，液壓支架電液控制系統(tǒng)已成為煤礦先進生產(chǎn)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。隨著液壓支架電液控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，每年有幾十套液壓支架電液控制系統(tǒng)投入使用，對應(yīng)的要開發(fā)專用的液壓支架電液控制系統(tǒng)軟件，并需對系統(tǒng)軟件的可靠性進行測試，但是目前測試手段落后，測試效率低，不能滿足液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展的要求。基于此，本文就液壓支架控制器自動化檢測裝置進行了探討。

[關(guān)鍵詞]液壓支架；控制器；自動化；檢測裝置

中圖分類號：TD355.4；TD67 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）03-0106-01

1 引言

針對煤礦液壓支架控制器檢測過程中存在測試效率較低的問題，設(shè)計了一種液壓支架控制器自動化檢測裝置。該裝置實現(xiàn)了液壓支架控制器功能、性能和可靠性的自動檢測，提高了液壓支架控制器的檢測效率、軟件適應(yīng)性能和產(chǎn)品質(zhì)量，對液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展起到了積極的促進作用。

2 支架控制器基本工作原理

2.1 支架控制器組成

支架控制器作為液壓支架電液控制系統(tǒng)的核心部件，其電路組成如圖1所示。支架控制器主要包括人機交互單元、數(shù)據(jù)采集單元、電磁驅(qū)動單元、通信單元、存儲單元和電源單元等。人機交互單元包括鍵盤、急停/閉鎖開關(guān)控制、顯示器電路等；數(shù)據(jù)采集單元完成傳感器數(shù)據(jù)采集，配置的傳感器包括壓力傳感器、行程傳感器和傾角傳感器等，用于檢測液壓支架的頂板壓力、推移行程和液壓支架的姿態(tài)。電磁驅(qū)動電路輸出功率型開關(guān)信號控制電磁鐵動作，電磁鐵的上電沖擊電流為120～180mA，保持電流不小于70mA。支架控制器可以與左右鄰架和遠端支架控制器進行數(shù)據(jù)通信，通過CAN總線、RS485和RS232等方式進行數(shù)據(jù)信息交換。存儲單元包括非易失性的數(shù)據(jù)掉電存儲器，用來存儲支架控制程序參數(shù)，并使其掉電后不丟失。

2.2 支架控制器工作原理

通過支架控制器的操作鍵盤發(fā)出支架控制指令，并通過支架控制器的通信單元將控制命令發(fā)送到受控支架的支架控制器上，受控支架的支架控制器接收到支架動作控制指令后，通過控制相應(yīng)的I/O單元狀態(tài)翻轉(zhuǎn)以驅(qū)動支架動作油缸對應(yīng)的電磁鐵動作，通過電磁鐵將電信號轉(zhuǎn)換為電磁鐵銜鐵頂桿行程頂出的機械信號，然后控制打開先導(dǎo)閥，將機械信號轉(zhuǎn)換為液壓信號，再通過主閥將液壓信號放大，推動油缸動作，從而實現(xiàn)液壓支架的動作。通過編制支架控制器應(yīng)用程序，可以實現(xiàn)支架的單動作控制和程序控制等功能。通過液壓支架上安裝的傳感器將液壓支架動作的狀態(tài)信息反饋給支架控制器，從而實現(xiàn)液壓支架動作的自動控制。

3 支架控制器自動化檢測裝置設(shè)計

3.1 鍵盤按鍵自動檢測

按鍵自動檢測裝置由托架、氣動油缸、控制電路、頂桿、彈簧、測頭等組成。頂桿、彈簧、測頭構(gòu)成一個按鍵組件，通過托架將按鍵組件定位，并通過螺帽鎖定，托架還起著對按鍵組件的支撐導(dǎo)向作用，托架的另一端固定在氣動油缸上。當(dāng)控制電路控制氣動油缸活塞的伸出和收回時，通過托架壓縮彈簧給鍵盤按鍵施加壓力，氣缸行程為2～15mm，調(diào)整彈簧力度使其按鍵操作力不小于0.5N。測頭為具有彈性的硬橡膠，以防止試驗時操作機構(gòu)對鍵盤按鍵造成機械損傷?？刂齐娐芬訟RM7為核心，通過編程，控制電路可以控制氣缸伸出或收回，以實現(xiàn)對支架控制器鍵盤的自動按鍵操作。通過編程，控制電路可以精確控制測頭按鍵延時，實現(xiàn)鍵盤的雙鍵連鎖控制、多鍵順序控制和單鍵持續(xù)按鍵操作，以滿足支架控制器操作需求，同時還可以對鍵盤進行連續(xù)操作并計數(shù)，完成對鍵盤的壽命試驗。

3.2 顯示單元自動檢測

顯示單元主要包括OLED點陣式顯示器和LED指示燈，使用視頻圖像識別的方法可以實現(xiàn)顯示單元的自動檢測，通過測試程序?qū)LED顯示屏陣列像素全部點亮或全部關(guān)閉。通過對視頻圖像識別對比，可以確定OLED是否有像素損壞；通過對圖像的灰度識別，可以確定其亮度是否滿足顯示器的技術(shù)要求。通過編制跑馬燈測試程序，使用視頻圖像識別方法可以測定LED指示燈的工作狀態(tài)與亮度是否滿足要求。

3.3 傳感器信號輸入單元自動檢測

傳感器輸入信號有數(shù)字信號和模擬信號，采用D/A電路進行模擬信號輸入，采用CAN總線、RS232等接口電路進行數(shù)字信號輸入。在檢測裝置中構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)信號源電路，將支架控制器采集到的信號與標(biāo)準(zhǔn)信號進行對比，確定支架控制器傳感器采集電路的采樣精度和采樣速度是否滿足技術(shù)要求。另外，還可以模擬現(xiàn)場環(huán)境，實現(xiàn)主動業(yè)務(wù)監(jiān)測，通過現(xiàn)場運行傳感器數(shù)據(jù)識別在不同工況下支架控制器軟件是否滿足要求，將現(xiàn)場運行的壓力、行程、傾角傳感器數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫形式保存在計算機上，通過計算機的RS485接口將傳感器數(shù)據(jù)下載到檢測裝置。在檢測支架控制器自動化控制功能時，當(dāng)支架動作時，自動檢查對應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)，并通過模擬量D/A通道或數(shù)字傳輸通道，將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)街Ъ芸刂破鲗?yīng)的端口上去，該項功能可以在工作面出現(xiàn)頂板破碎、底板松軟等工況時檢查支架控制器軟件的應(yīng)對措施是否有效，判斷支架控制器軟件對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)能力。

3.4 電磁驅(qū)動單元自動檢測

電磁驅(qū)動單元的輸出為功率型輸出，負載為電磁鐵，是一個3000～4000匝、電阻為100～120Ω的感性負載，電磁鐵的額定電壓為12V，額定電流為120～180mA，負載功率為2～3W。電磁驅(qū)動電路模擬檢測系統(tǒng)如圖2所示，檢測裝置使用100Ω/3W電阻及電感線圈作為模擬負載，并構(gòu)建旁路檢測電路，使用高精密電阻檢測驅(qū)動電路負載電流，對驅(qū)動電路負載驅(qū)動能力進行測試。通過測試程序把指定的電磁驅(qū)動指令發(fā)送給檢測裝置，檢測裝置讀取對應(yīng)的電磁驅(qū)動檢測單元，判定電磁驅(qū)動端口線路是否正確，對支架控制器的電磁驅(qū)動能力進行測試。另外，還可以通過編制測試程序，循環(huán)驅(qū)動計數(shù)進行驅(qū)動電路的壽命試驗，檢測功率型器件的耗散功率是否滿足系統(tǒng)可靠性要求。

3.5 通信單元自動檢測

通過在支架控制器之間搭建通信檢測電路偵聽支架控制器之間的通信信號，將支架控制器發(fā)送信號、接收信號與偵聽信號進行對照，統(tǒng)計數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G包率、傳輸延時、最大負荷承載能力及正常工作狀態(tài)下通信鏈路上的負荷、占空比，對通信電路傳輸數(shù)據(jù)的實時性、可靠性進行測試與評價。

4 結(jié)語

采用支架控制器自動化檢測裝置將被測系統(tǒng)與測試系統(tǒng)融合在一起，將測試用例數(shù)字化、流程化，并融合在整個測試過程中，解決了以往人工操作無法檢驗支架控制器軟件對現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)能力的問題。支架控制器自動化檢測裝置的應(yīng)用不但提高了支架控制器及其軟件的測試效率，提升了支架控制器產(chǎn)品測試質(zhì)量，而且還可以通過測試數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品潛在的設(shè)計問題。

參考文獻

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[2] 陸庭鍇.液壓支架姿態(tài)動態(tài)監(jiān)測與控制系統(tǒng)設(shè)計[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42（4）：169-170.