張潤(rùn)冬 許春雨 田慕琴 宋單陽 宋 鑫 李新勝 徐建兵 宋建成

(1.太原理工大學(xué)，山西省太原市，030024；2.煤礦電氣設(shè)備與智能控制山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西省太原市，030024；3.礦用智能電器技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，山西省太原市，030024；4.晉煤集團(tuán)技術(shù)研究院，山西省晉城市，048006)

★ 煤炭科技·機(jī)電與信息化★

基于MC9S12XDP512單片機(jī)的液壓支架集中控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

張潤(rùn)冬1，2，3許春雨1，2，3田慕琴1，2，3宋單陽1，2，3宋 鑫1，2，3李新勝1，2，3徐建兵4宋建成1，2，3

(1.太原理工大學(xué)，山西省太原市，030024；2.煤礦電氣設(shè)備與智能控制山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西省太原市，030024；3.礦用智能電器技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，山西省太原市，030024；4.晉煤集團(tuán)技術(shù)研究院，山西省晉城市，048006)

為了滿足綜采工作面自動(dòng)化采煤技術(shù)發(fā)展所提出的新的技術(shù)要求，開發(fā)了一套基于高性能MC9S12XDP512單片機(jī)的液壓支架集中控制系統(tǒng)，通過分析井下環(huán)境要求和采煤自動(dòng)化技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和控制軟件，建立了液壓支架控制模型，以留三角割煤為例詳細(xì)介紹了支架集中控制的實(shí)現(xiàn)過程。通過試驗(yàn)測(cè)試表明，該系統(tǒng)通信具有穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，集中控制策略具有可靠性和穩(wěn)定性。

綜采工作面 MC9S12XDP512單片機(jī) 液壓支架 集中控制

自動(dòng)化采煤工作面的發(fā)展是采煤現(xiàn)代化和智能化的標(biāo)志，也是煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃的重要任務(wù)。當(dāng)前，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入，煤礦無人值守自動(dòng)化采煤技術(shù)已經(jīng)越來越先進(jìn)，對(duì)液壓支架集中控制的技術(shù)要求也越來越高。一方面，電液控制系統(tǒng)中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息處理的快速性和可靠性需要提高，另一方面系統(tǒng)對(duì)液壓支架控制工藝的穩(wěn)定性和多樣性也需要進(jìn)行改進(jìn)。

液壓支架的集中控制技術(shù)是采煤自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)，目前最先進(jìn)的支架控制技術(shù)為電液控制技術(shù)。該技術(shù)最先由國(guó)外開發(fā)并發(fā)展迅速，以德國(guó)、英國(guó)和美國(guó)為代表的3個(gè)國(guó)家在電液控制技術(shù)的發(fā)展上已經(jīng)較為成熟，其產(chǎn)品也在全球各國(guó)銷售，并處于壟斷地位。國(guó)內(nèi)從70年代開始從國(guó)外引進(jìn)液壓支架等綜采設(shè)備進(jìn)行綜采試驗(yàn)，研發(fā)起步較晚，2000年以前，除神東等礦區(qū)引進(jìn)的液壓支架外，我國(guó)液壓支架全部采用手動(dòng)控制。進(jìn)入21世紀(jì)，雖然開發(fā)出了不少可靠性較高的支架控制技術(shù)，但是仍然存在信息處理速度較慢、支架控制策略單一、通訊固定以及環(huán)境適應(yīng)性較差等缺點(diǎn)。

針對(duì)現(xiàn)有電液控制系統(tǒng)所存在的問題，本文開發(fā)了一套基于MC9S12XDP512單片機(jī)(16位)的液壓支架集中控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在信息處理速度上較傳統(tǒng)8位處理器快了一倍，支持RS485和CAN兩種通信方式，可以通過外部選擇和軟件配置進(jìn)行切換。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)有多種支架集中控制模式，可適配多種采煤機(jī)割煤工藝。

1 液壓支架集中控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

煤礦井下環(huán)境惡劣，硬件設(shè)計(jì)除了滿足高速處理、功能優(yōu)越、芯片容量充足、通信穩(wěn)定等性能指標(biāo)外，還應(yīng)具備防水、防潮、防灰等能力。

1.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

液壓支架集中控制系統(tǒng)由防爆計(jì)算機(jī)、集中控制器、支架控制器、電磁驅(qū)動(dòng)閥以及多種傳感器組成，系統(tǒng)采用RS485總線進(jìn)行通信，其網(wǎng)絡(luò)通信圖如圖1所示。

由圖1可知，支架控制器是直接安放于液壓支架上的監(jiān)控單元，其上接有電磁驅(qū)動(dòng)閥組和多種傳感器，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架的動(dòng)作輸出控制和狀態(tài)信息檢測(cè)。集中控制器是系統(tǒng)的重要組成單元，一方面集中控制器可直接對(duì)支架進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)、成組、自動(dòng)制導(dǎo)等遠(yuǎn)程控制；另一方面集中控制器通過對(duì)支架控制器進(jìn)行巡檢獲取液壓支架的狀態(tài)信息，并傳給上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。防爆計(jì)算機(jī)位于整個(gè)系統(tǒng)的最高層，它的主要作用是將集中控制器接收到的工況信息進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)和顯示，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

圖1 液壓支架集中控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信圖

1.2 集中控制器硬件設(shè)計(jì)

集中控制器硬件由MC9S12XDP512單片機(jī)、鍵盤電路、LCD電路、RS485通訊模塊、CAN通訊模塊、外部存儲(chǔ)模塊組成，集中控制器硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 集中控制器硬件結(jié)構(gòu)

控制器處理芯片采用飛思卡爾MC9S12XDP512單片機(jī)(16位)，該單片機(jī)擁有高達(dá)512 KB的Flash存儲(chǔ)空間，具有6個(gè)異步串行通信接口模塊SCI，5個(gè)和CAN 2.0協(xié)議兼容的CAN模塊(MSCAN)等通訊接口資源。在性能上它還引入了協(xié)處理器XGATE模塊，能以兩倍系統(tǒng)時(shí)鐘的速度運(yùn)行，可對(duì)RAM、Flash和I/O口之間進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸。除此之外，設(shè)計(jì)PCB電路板所選擇的硬件芯片和電阻、電感等元件均可在-40℃～60℃環(huán)境下工作，電路板的板面也涂有室溫固化透明樹脂，可起到防潮、防粘、防塵等效果。

1.3 通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了增強(qiáng)通信的兼容性，系統(tǒng)設(shè)置了RS485和CAN兩類通信接口，基于兩種總線的通信系統(tǒng)可通過集中控制器進(jìn)行軟、硬件配置實(shí)現(xiàn)切換。每種通信設(shè)置兩路，分別與上位機(jī)和支架控制器進(jìn)行通信。通信均采用雙絞線電纜，并在接口處設(shè)有可控制總線中斷與閉合的撥碼開關(guān)，用來實(shí)現(xiàn)通信類型的外部切換。集中控制器通信接口設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 集中控制器通信接口設(shè)計(jì)

RS485通信電路采用TD501D485H-E芯片，在芯片通信輸出端分別接有上拉電阻R1、下拉電阻R3、和匹配電阻R2。從而使得總線之間的電壓差大于其電平靈敏電壓200 mV，避免電壓差在200 mV以內(nèi)時(shí)出現(xiàn)信號(hào)不確定的現(xiàn)象。另外芯片電源、接地和通信輸出口處分別設(shè)有濾波、保護(hù)電路防止高壓入侵。RS485通訊電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 RS485通訊電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

CAN通信占用單片機(jī)S12MSCANV3模塊，遵守CAN 2.0A/B協(xié)議，采用內(nèi)部集成有光電耦合、信號(hào)處理電路的TD501DCAN通信芯片，除了對(duì)芯片電源和接地模塊進(jìn)行濾波和保護(hù)外，還在其通信輸出引腳CAN_L和CAN_H之間設(shè)置B82793S0513N201濾波器進(jìn)行濾波處理，并設(shè)置防高壓入侵保護(hù)電路。CAN通信電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 CAN通信電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2 液壓支架集中控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 集中控制器軟件設(shè)計(jì)

液壓支架的控制模式分為就地和程控兩種模式。其中就地模式為支架控制器不響應(yīng)集中控制器命令，而是依靠鄰架控制；程控模式為集中控制器遠(yuǎn)程控制支架控制器，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)、成組以及自動(dòng)跟機(jī)等功能，集中控制器可實(shí)時(shí)響應(yīng)上位機(jī)的巡檢和控制指令，其控制流程如圖6所示。

圖6 集中控制器控制流程

由圖6可知，集中控制器分別設(shè)置鍵盤中斷、串口0中斷和定時(shí)器0中斷3個(gè)中斷入口，鍵盤中斷用來響應(yīng)集中控制器自身設(shè)置的按鍵功能，包括就地程控切換和參數(shù)修改等功能；串口0中斷為響應(yīng)上位機(jī)控制中斷，用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和巡檢功能；定時(shí)器0中斷用來執(zhí)行定時(shí)巡檢和通訊自動(dòng)檢錯(cuò)等功能。

2.2 通信軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件支持RS485和CAN兩種通信總線，可通過上位機(jī)利用在線升級(jí)更換程序?qū)崿F(xiàn)通信的切換，其中RS485選擇工作方式3，波特率設(shè)為9600 bts，通過配置通信芯片控制引腳切換接收發(fā)送狀態(tài)。CAN模塊初始化配置為接收狀態(tài)，接收時(shí)每個(gè)報(bào)文首先被寫進(jìn)后臺(tái)緩沖區(qū)，通過過濾器和屏蔽寄存器驗(yàn)收后被CPU讀取，因此，其初始化主要是配置接收發(fā)送狀態(tài)以及過濾器、屏蔽器和寄存器的狀態(tài)。RS485和CAN兩種通信軟件配置如圖7所示。

圖7 RS485和CAN兩種通信軟件配置

由于在通信過程中RS485采用Modbus協(xié)議，而CAN采用CAN-bus協(xié)議，在同一系統(tǒng)中協(xié)議固定，只能選擇使用一種總線，因此本系統(tǒng)采用RS485通信總線方式。RS485通信軟件設(shè)計(jì)如圖8所示。

由圖8可以看出，在程控模式下集中控制器按照協(xié)議格式對(duì)支架控制器發(fā)送功能指令。為了保證通信的可靠性，設(shè)置返數(shù)校驗(yàn)，在一定時(shí)間內(nèi)無返數(shù)則通信失敗，有返數(shù)再進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)正確后即為通信成功?？紤]到煤礦井下環(huán)境復(fù)雜和電磁干擾嚴(yán)重，通信過程不排除因強(qiáng)干擾源導(dǎo)致通信失敗的特殊情況，因此通信設(shè)置3次發(fā)送機(jī)制，每次通信失敗后連續(xù)再進(jìn)行2次發(fā)送，持續(xù)失敗則進(jìn)行通信故障報(bào)警，再次通信成功則記錄通信發(fā)送次數(shù)，并進(jìn)入通信自我檢錯(cuò)環(huán)節(jié)，通過多次切換程控命令判斷是否仍有類似情況發(fā)生，如果頻次較高則進(jìn)行警示。

圖8 RS485通信軟件設(shè)計(jì)

3 液壓支架集中控制策略

3.1 液壓支架多模式集中控制總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)共包含留三角煤、割三角煤、中部進(jìn)刀割煤和開壁龕進(jìn)刀割煤這4種工藝的液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化控制，對(duì)煤礦大傾角、地勢(shì)平坦、長(zhǎng)工作面和短工作面等不同的工況條件均有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。每種割煤工藝對(duì)應(yīng)支架的集中控制模式可通過集中控制器菜單進(jìn)行選擇，每次選擇需經(jīng)過密碼驗(yàn)證才可完成更改，否則仍將保持為原設(shè)的集中控制模式。工藝切換選擇如圖9所示。

圖9 工藝切換選擇

3.2 液壓支架集中控制功能的實(shí)現(xiàn)

本文設(shè)計(jì)了4種割煤工藝的支架集中控制策略，下面以留三角割煤為例介紹其實(shí)現(xiàn)過程。留三角割煤的主要特點(diǎn)是采煤機(jī)割煤后追機(jī)移架，不移動(dòng)輸送機(jī)。以機(jī)頭進(jìn)刀為例，其工藝流程為：機(jī)頭斜切進(jìn)刀留三角煤→向機(jī)尾割煤、裝煤→機(jī)頭處移架，不推溜→割煤至機(jī)尾→空刀返回→機(jī)尾到機(jī)頭開始推溜→機(jī)頭割三角煤→下一個(gè)循環(huán)機(jī)頭斜切進(jìn)刀。

根據(jù)割煤工藝建立支架集中控制模型，設(shè)工作面支架總數(shù)為120架，定義采煤機(jī)位置以其中心所對(duì)應(yīng)支架號(hào)表示設(shè)為M，采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度以支架數(shù)量代替設(shè)為N，需控制執(zhí)行動(dòng)作支架號(hào)設(shè)為X。采煤機(jī)方向標(biāo)志“1”表示機(jī)頭到機(jī)尾，“0”表示機(jī)尾到機(jī)頭。

(1)采煤機(jī)由機(jī)頭到機(jī)尾開始正常割煤，采煤機(jī)正常割煤示意圖如圖10所示。

圖10 采煤機(jī)正常割煤示意圖

由圖10可知，在采煤機(jī)由機(jī)頭到機(jī)尾正常割煤過程中，后方支架只移架而不移動(dòng)刮板輸送機(jī)，定義割煤時(shí)開始移架，支架與采煤機(jī)中心距離為Y(10架左右)。對(duì)采煤機(jī)由機(jī)頭到機(jī)尾正常割煤行至的任意位置M(17≤M≤116，采煤機(jī)完成進(jìn)刀后行至17號(hào)支架進(jìn)入正常割煤，最大位移至116號(hào)支架)，可以確定應(yīng)當(dāng)執(zhí)行工藝段動(dòng)作的對(duì)應(yīng)支架號(hào)。正常割煤過程中執(zhí)行動(dòng)作對(duì)應(yīng)支架號(hào)見表1。

表1 正常割煤過程中執(zhí)行動(dòng)作對(duì)應(yīng)支架號(hào)

(2)在行至機(jī)尾割通煤壁后，采煤機(jī)空刀返回示意圖如圖11所示。

圖11 采煤機(jī)空刀返回示意圖

由圖11可知，在采煤機(jī)行至機(jī)尾割通煤壁后空刀返回過程中，滯后后滾筒的支架開始推溜，此時(shí)移動(dòng)刮板輸送機(jī)。空刀返回時(shí)設(shè)推溜彎曲段長(zhǎng)度為K架，滯后采煤機(jī)開始推溜支架號(hào)與采煤機(jī)中心距離設(shè)為L(zhǎng)(15架左右)，支架推溜行程全長(zhǎng)設(shè)為h(100 cm左右)，對(duì)采煤機(jī)由機(jī)尾到機(jī)頭空刀返回行至的任意位置M(5≤M≤116)，可以確定應(yīng)當(dāng)執(zhí)行動(dòng)作及對(duì)應(yīng)的支架號(hào)，其中采煤機(jī)行至15號(hào)支架時(shí)開始割三角煤，和正常割煤時(shí)算法一致，滾筒前后方一定距離的支架開始噴霧、收伸護(hù)幫?？盏斗祷剡^程中執(zhí)行動(dòng)作對(duì)應(yīng)支架號(hào)及動(dòng)作執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 空刀返回過程中執(zhí)行動(dòng)作對(duì)應(yīng)支架號(hào)及動(dòng)作執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

(3)在割完三角煤后，采煤機(jī)由機(jī)頭開始斜切進(jìn)刀，這個(gè)過程需推動(dòng)刮板輸送機(jī)形成彎曲段，采煤機(jī)斜切進(jìn)刀示意圖如圖12所示。

由圖12可知，由于采煤機(jī)空刀返回速度較快，因此，支架推溜彎曲段不符合進(jìn)刀彎曲段的要求，需對(duì)采煤機(jī)進(jìn)刀彎曲段支架推溜行程進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置。這里對(duì)采煤機(jī)彎曲段長(zhǎng)度設(shè)為Z(6架≤Z≤10架)，支架推溜行程全長(zhǎng)依然為h(100 cm左右)，斜切進(jìn)刀起始支架號(hào)設(shè)為P。斜切進(jìn)刀過程中執(zhí)行動(dòng)作對(duì)應(yīng)支架號(hào)及動(dòng)作執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)見表3。

圖12 采煤機(jī)斜切進(jìn)刀示意圖

支架號(hào)X動(dòng)作行程/cmP+1推溜h/ZP+2推溜2h/ZP+3推溜3h/Z………P+Z推溜h

在彎曲段形成后支架停止推溜，等待采煤機(jī)完成進(jìn)刀。采煤機(jī)進(jìn)刀完畢后繼續(xù)割煤，行至離彎曲段3～4號(hào)支架距離時(shí)停止割煤，支架進(jìn)入機(jī)頭自動(dòng)追機(jī)工藝段，自(P+Z)號(hào)開始到機(jī)頭1號(hào)重新開始推溜，推溜完畢后，從1號(hào)支架開始追機(jī)移架，不推動(dòng)輸送機(jī)，運(yùn)行至圖10工作狀態(tài)，該工藝段結(jié)束，而后進(jìn)入采煤機(jī)正常割煤工藝段，完成循環(huán)。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了性能測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容包括通訊性能測(cè)試和支架集中控制策略測(cè)試。測(cè)試場(chǎng)所為地面液壓支架電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，試驗(yàn)設(shè)備包括1臺(tái)防爆計(jì)算機(jī)、1臺(tái)集中控制器、120臺(tái)支架控制器、1個(gè)紅外傳感器。測(cè)試當(dāng)天室內(nèi)溫度為15 ℃，相對(duì)濕度為46%，符合煤礦井下環(huán)境條件(溫度0℃～40 ℃，相對(duì)濕度≤85%)。

4.1 通訊性能測(cè)試

通訊性能測(cè)試主要從通信響應(yīng)是否正確可靠以及響應(yīng)是否具備實(shí)時(shí)性兩方面進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試方法為利用集中控制器從120號(hào)到1號(hào)依次發(fā)送程控指令給支架控制器，通過查詢記錄的通信結(jié)果進(jìn)行性能測(cè)試。

支架控制器在接收指令后，通過向集中控制器返回校驗(yàn)碼、自身支架號(hào)、結(jié)束碼來進(jìn)行信息的反饋，其中校驗(yàn)碼5E代表通信正確，3E代表通信錯(cuò)誤，自身支架號(hào)為一個(gè)字節(jié)代碼，結(jié)束碼為50。集中控制器將支架控制器反饋的信息依次存入起始地址為2000單元的外部RAM中。將通訊失敗支架號(hào)依次存入起始地址為1800單元的外部RAM中。通過在IDE中查詢集中控制器外部RAM對(duì)應(yīng)地址所存的數(shù)據(jù)便可驗(yàn)證通訊是否成功。

試驗(yàn)結(jié)束后，從外部RAM中2000地址開始依次驗(yàn)證，120組反饋數(shù)據(jù)格式均為5E、支架號(hào)、50,對(duì)應(yīng)以1800開始的外部RAM存儲(chǔ)地址，無通信錯(cuò)誤支架號(hào)記錄，錯(cuò)誤率為0%。

通信的實(shí)時(shí)性測(cè)試由防爆計(jì)算機(jī)發(fā)送點(diǎn)動(dòng)控制指令實(shí)現(xiàn)。支架控制器響應(yīng)成功便會(huì)有燈光顯示和蜂鳴器鳴響，測(cè)試響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，具備實(shí)時(shí)性。

4.2 控制策略測(cè)試

支架集中控制策略的試驗(yàn)驗(yàn)證仍在地面試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行，試驗(yàn)中使用120臺(tái)支架控制器模擬120臺(tái)可控液壓支架，使用可移動(dòng)紅外傳感器模擬運(yùn)行中的采煤機(jī)。測(cè)試方法為按照工藝流程移動(dòng)紅外傳感器的位置，集中控制器根據(jù)巡檢到的紅外傳感器位置和運(yùn)動(dòng)方向，按照采煤工藝向支架控制器發(fā)出動(dòng)作指令，通過觀察支架控制器的響應(yīng)狀態(tài)來進(jìn)行測(cè)試。在滿足通訊性能可靠性和實(shí)時(shí)性的前提下，液壓支架集中控制策略可行的判斷依據(jù)主要有以下兩點(diǎn)：一是集中控制器可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地判斷采煤機(jī)位置和運(yùn)動(dòng)方向；二是支架控制器可以正確響應(yīng)集中控制器按照工藝流程所發(fā)出的動(dòng)作命令。

進(jìn)入測(cè)試后，首先是工藝選擇，測(cè)試選擇單向割煤留三角煤進(jìn)刀，之后進(jìn)入集中控制，從機(jī)頭到機(jī)尾開始移動(dòng)紅外傳感器，集中控制器能夠準(zhǔn)確地巡檢出采煤機(jī)位置信息，并作出方向判斷。進(jìn)入第4號(hào)支架后，集中控制器開始發(fā)送集中控制指令。按照工藝，采煤機(jī)從第6號(hào)支架開始斜切進(jìn)刀，進(jìn)刀完畢后行至17號(hào)支架等待機(jī)頭處支架自動(dòng)追機(jī)完畢，由17號(hào)支架開始進(jìn)入正常割煤工藝。模擬正常割煤工藝?yán)^續(xù)移動(dòng)紅外傳感器到18號(hào)支架，對(duì)應(yīng)8號(hào)支架開始移架，20～22號(hào)支架執(zhí)行持續(xù)噴霧動(dòng)作，23～25號(hào)支架收護(hù)幫，指令響應(yīng)正確。最后，相繼進(jìn)行了空刀返回和斜切進(jìn)刀等試驗(yàn)，支架均可以按照工藝段正確執(zhí)行動(dòng)作命令。試驗(yàn)結(jié)果表明，支架集中控制策略具有可靠性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

基于MC9S12XDP512單片機(jī)的液壓支架集中控制系統(tǒng)從立項(xiàng)開始，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、方案論證、地面研發(fā)和試驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試，現(xiàn)已經(jīng)形成可靠的產(chǎn)品。2014年，該系統(tǒng)在晉煤集團(tuán)古書院礦152304、152305、152308、153303和152313綜采工作面進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并已投入生產(chǎn)，該系統(tǒng)還將于2017年年底在晉煤集團(tuán)成莊礦的151307工作面投入生產(chǎn)。經(jīng)過3 a的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能現(xiàn)已基本完善，技術(shù)指標(biāo)處于領(lǐng)先水準(zhǔn)。

[1] 耿澤昕，宋建成，許春雨等.自動(dòng)化采煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 工礦自動(dòng)化，2016(4)

[2] 張明敏，夏鵬，崔亞斌.液壓支架電液控制器信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].中國(guó)煤炭，2014(5)

[3] 伍小杰，程堯，崔建民等. 液壓支架電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2011(4)

[4] 汪佳彪，王忠賓，張霖等. 基于以太網(wǎng)和CAN總線的液壓支架電液控制系統(tǒng)研究[J]. 煤炭學(xué)報(bào)，2016(6)

[5] 王國(guó)法. 液壓支架技術(shù)體系研究與實(shí)踐[J]. 煤炭學(xué)報(bào)，2010(11)

[6] 李首濱，韋文術(shù)，牛劍峰. 液壓支架電液控制及工作面自動(dòng)化技術(shù)綜述[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2007(11)

[7] 李磊，宋建成，田慕琴等. 基于DSP和RS485總線的液壓支架電液控制通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010(4)

[8] 楊世華，宋建成，田幕琴等. 基于雙RS485總線的液壓支架運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)[J]. 工礦自動(dòng)化，2014(8)

[9] 于亞運(yùn)，宋建成，田慕琴等. 液壓支架跟機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用[J]. 煤礦機(jī)械，2015(8)

[10] 牛劍峰. 綜采液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化智能化控制系統(tǒng)研究[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2015(12)

[11] 白景雙，孫文博. 綜采工作面實(shí)行單向割煤[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，1994(11)

[12] 張雪鋒.SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)在耿村煤礦的應(yīng)用[J]. 中國(guó)煤炭，2012(12)

[13] 孫勇.基于PLC的綜采變頻調(diào)速恒壓供液自動(dòng)控制系統(tǒng)研究[J].中國(guó)煤炭，2012(4)

[14] 呂松， 張戈，漆濤，陳太光等.自動(dòng)放頂煤技術(shù)在急傾斜特厚煤層應(yīng)用研究[J].中國(guó)煤炭，2015(9)

(責(zé)任編輯 路 強(qiáng))

ResearchanddesignofcentralizedcontrolsystemforhydraulicsupportbasedonMC9S12XDP512MCU

Zhang Rundong1，2，3, Xu Chunyu1，2，3, Tian Muqin1，2，3, Song Danyang1，2，3, Song Xin1，2，3, Li Xinsheng1，2，3, Xu Jianbing4, Song Jiancheng1，2，3

(1.Taiyuan University of Technology, Taiyuan, Shanxi 030024, China;2. Shanxi Key Laboratory of Mining Electrical Equipment and Intelligent Control, Taiyuan, Shanxi 030024, China;3. National & Provincial Joint Engineering Laboratory of Mining Intelligent Electrical Apparatus Technology, Taiyuan, Shanxi 030024, China;4.Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Technology Research Institute, Jincheng, Shanxi 048006, China)

In order to meet the new technical requirements of automated coal mining technology development in fully mechanized coal mining face，a set of centralized control system for hydraulic support based on a high-performance MC9S12XDP512 MCU was developed.By analyzing underground complex environmental requirements and coal mining automatics indicators, hardware structure and control software of the system were designed and control model of hydraulic support was built， the implementation process of the support's centralized control was introduced in detail with an example of cutting leaving triangular coal.The test proved that the system communication was stable and real-time， and the centralized control strategy was reliable and stable.

fully mechanized coal mining face, MC9S12XDP512 MCU, hydraulic support, centralized control

國(guó)家國(guó)際科技合作項(xiàng)目——煤礦無人值守工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)的研制(2013DFA70750)，山西省國(guó)際科技合作計(jì)劃項(xiàng)目——無人值守工作面液壓支架自動(dòng)追機(jī)運(yùn)行控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)(2015081013)

張潤(rùn)冬，許春雨，田慕琴等. 基于MC9S12XDP512單片機(jī)的液壓支架集中控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].中國(guó)煤炭，2017，43(8)：89-95. Zhang Rundong， Xu Chunyu， Tian Muqin, et al. Research and design of centralized control system for hydraulic support based on MC9S12XDP512 MCU[J].China Coal，2017，43(8)：89-95.

TD355.4

A

張潤(rùn)冬(1993-)，男，河南駐馬店人，太原理工大學(xué)在讀研究生，主要研究方向?yàn)榫C采工作面液壓支架自動(dòng)化控制。