电液控制操作指南

1、pm32 型电液控制系统 操作指南MARCO 系统分析和开发有限公司目录前言1. 安 全规程2. pm32 电液控制系统安装图纸3. pm32 电液控制系统使用要求4. pm32 电液控制系统原理5. pm32 电液控制系统元件6. pm32 电液控制系统功能7. pm32 控制器操作指南8. XALZ 界面操作指南9. 综采工作面自动化10. pm32 电液控制系统维护指南11. pm32 电液控制系统常见故障处理方法前言随着上世纪 80 年代电子技术，现场控制技术和信息技术的快速发展，煤矿井工 开采迫切需要利用先进的控制技术，改变其落后的生产工艺和控制水平。煤矿井工 生产的核心是综采工作面

2、，如何大幅度提升综采工作面现代化和自动化控制水平成为 当时煤矿现代化的首要任务。在综采工作面装备中，液压支架占据着核心的位置，一方面液压支架要保障对工作 面的有效支护，另外一方面又要作为推进动力，保障工作面推进效率。如何提高液压 支架对工作面的支护质量，如何提高采煤工作面的推进速度，成为煤矿现代化控制的 重要要求。在电液控制系统应用之前，液压支架采用手动操纵阀的控制方式，经历了本架手动 控制，邻架手动控制，邻架液压先导控制的发展过程，手动控制方式的改进主要集中 在控制的安全保障上，没有涉及到控制质量和控制效率的提高。在上个世纪 70 年代末，英国人第一次提出了液压支架电液控制的概念，采用控制

3、器，传感器和液压主阀替代手动操作阀，控制液压支架动作，保障对工作面顶板和煤 壁的支护质量，提高工作面的推进速度。随着电液控制系统在煤矿生产上的不断发展，支架电液控制系统已经超出了起初的 控制范畴，从单纯控制液压支架，逐渐延伸到三机控制，泵站控制，采煤机等设备控 制。从本世纪初开始，网络技术逐步引进到煤矿生产中来，在融合电液控制系统后， 实现了综采工作面自动化，实现了综采工作面设备高效管理，实现综采工作面生产过 程优化控制。在 1996 年，液压支架电液控制系统随着德国 DBT 公司成套综采设备进入到中国， 应用在当时的神府矿区。经过 5 年的使用和适应，电液控制系统高效性，高可靠性的 优势逐渐

4、显现出来，为国内各大煤矿所接受。随着 marco 公司 pm3 型电液控制系统进 入中国，通过和国内支架厂配套，解决了成套设备进口价格昂贵的劣势，尤其在 2003 年之后，以 marco 公司 pm3 系统为代表的液压支架电液控制系统在国内逐渐推广开 来，电液控制系统应用也逐渐从简单的地质结构扩展到复杂的地质结构，从高端客户 逐渐扩展到了绝大多数的煤矿用户，从支架控制扩展到综采工作面自动化。液压支架电液控制系统在控制层面上由三部分组成，1. 单个液压支架层面上的机电一体化控制，2. 工作面层面上的现场总线控制3. 顺槽层面上的 SCADA 控制 （生产过程控制 ）.安装在单个液压支架上的控制器

5、，传感器和液压主阀，构成成单个液压支架的机电 一体化控制，完成液压支架的液压功能控制，满足综采工艺对液压支架控制的要求。综采工作面各控制器之间通过架间电缆连接成一个控制系统，通过总线通讯技术， 构成了工作面内包含所有液压支架的现场总线控制，实现工作面急停，成组动作，数 据传输，在线检测，故障报警等功能。综采工作面电液控制系统和顺槽上位机相连，电液控制系统的实时数据传输给上位 机，存储在上位机上，完成工作面液压支架的可视化和可控化，完成工作面跟机自动 化，实现生产过程优化控制。通过交换机将综采工作面内各种设备连接到集控上位机上，工作面各设备实时和历 史数据存储在集控上位机上，完成综采工作面可视化

6、和可控化，完成综采各设备间协 调和控制，实现综采工作面设备管理，实现综采生产过程优化控制，实现综采工作面 自动化。pm在 1985 年 , 德国开始研发液压支架电液控制系统。德国电液控制系统被命名为 系统，德语的含义为液压支架自动化系统，即电液控制系统被定位为综采工作面液压 支架自动化，发展方向被定义为提高液压支架支护质量，支护效率以及推进速度，从 而实现井下综采工作面少人或无人值守自动化。德国 pm 电液控制系统在经过 10 年的不断完善，在世界上逐步取代了英国和澳大 利亚电液控制系统的控制概念，成为世界上液压支架电液控制系统的标准。在过去的 10 多年中，随着中国逐渐成为世界煤炭技术的发展

7、中心，液压支架电液 控制系统一方面在中国市场上迅猛发展，另外一方面也在不断适应中国的煤矿现状， 在发展和适应过程中，电液控制系统逐渐形成两种的不同发展方向：? 一种是以德国 marco 公司为代表的，不断完善和提升电液控制系统功能，采用生产过程控制理念，致力于综采工作面自动化，数字矿山建设的发展方向，? 一种是以国产电液控制系统厂家为代表的，将电液控制系统定位为液压支架手 动操纵阀控制替代产品，追求价格低廉的发展方向。随着液压支架电液控制系统在中国煤矿的不断推广和应用，技术领先，满足不 同工况条件，不同地质条件和不同采煤工艺，致力于综采工作面自动化，致力于解决 井下工作面生产实际问题的电液控制

8、系统，将会逐渐成为电液控制系统的发展方向。marco 公司于 1986 年受德国鲁尔矿区的委托，研发液压支架电液控制系统，基于 marco 公司对于德国煤矿工业的深刻理解，技术的先进性，以及率先实现电液控制系 统总线急停方式，在和德国西门子公司的竞争中胜出， marco 公司电控系统成为德国 鲁尔集团标准配置。pm32 电液控制系统为 marco 公司电液控制系统第四代产品 :1987 年 pm2 系统， 1991 年 pm3 系统， 1996 年 pm3.1 系统，2005 年 pm32 系统。基于 pm32 系统在中国市场取得的成功，在 2007 年 marco 公司决定， pm32 系统

9、作为 marco 电液控制系统的系统名称，不再随着控制器升级而更改。 从 2007 年开始， marco 公司致力于综采工作面自动化控制和数字化矿山的研发，在 2010 年推出 IFC系统（综采工作面集成控制系统 ）, 在 2012 年推出 VisTwo 系统（数字化 矿山系统 ）。marco 公司 pm32 电液控制系统包含综采工作面集控的全部功能，不需要 额外投资。1999 年 marco 公司 pm 电液控制系统进入中国市场，迄今为止累计已销售了 210 套电液控制系统， 在 700 多个工作面上运行过。在薄煤层，大采高，大倾角，三软煤层，高瓦斯，放顶煤，以及全自动化等不同工 作面上积累

10、了丰富的经验。 marco 电液控制系统和中国煤矿生产紧密相结合，通过不 断的技术创新，解决客户的实际技术难题，在煤矿控制领域取得一个又一个的成功：?2008 年 marco 公司中薄煤层全自动化系统在神东榆家梁成功应用，?2011 年 marco 公司刨煤机自动化系统在东达矿成功应用，?2012 年 marco 公司薄煤层自动化系统在汾西集团贺西矿成功应用 ,?2013 年 marco 公司薄煤层综采工作面自动化在中平能化 12 矿成功应用，?2013 年 marco 公司薄煤层综采工作面自动化在宁煤金凤矿成功应用?2013 年 marco 公司数字化综采工作面在阳泉新元矿成功应用pm32

11、电液控制系统致力于保障工作面支护质量和提高支护效率，实现煤矿安全生 产，高产高效。3依据工作面支架架型，地质条件，工况条件，采煤工艺，以及用户具体控制要求， marco 公司为每一个项目量身定做综采工作面系统解决方案。综采工作面系统解决方案包含地质条件分析，采煤工艺分析，具体生产问题解决方 法， 硬件配置，软件编程，工作面参数设置，运行维护，技术支持等内容，以装备， 培训和管理为中心，保障综采工作面运行正常，实现综采工作面自动化。marco（ 北京 ）自动控制和开发有限公司为 marco 公司在中国全资子公司，全权负责 marco 公司的产品在中国的技术支持，系统配置，运行维护，售后服务，市场

12、开拓， 备件业务，技术培训等业务。marco 公司推行预防式服务理念，通过培训和定期回访，实时了解在用工作面运行 状况，在问题出现之前进行预防和解决，保障电液控制系统正常运行，保障工作面高 效安全生产。marco 公司致力于解决生产过程中出现的实际问题，致力于参与矿上的技术革新和 创新，致力于和煤矿共同发展和进步。为了回报中国，履行企业的社会责任，从 2010 年开始，在中国每运行一套 pm32 电液控制系统 , marco 公司捐助一万元人民币给中国贫困小学，用于改善山区孩子的 教育水平。非常感谢贵公司采用 marco 公司电液控制统，并由此而支持的 点亮孩子知识梦想 活动本操作指南从系统解

13、决方案的角度提供 pm32 电液控制系统技术资料，阐述系统功 能，控制原理，安全警示，培训操作方法，技术支持，保障煤矿操作人员能够正确理 解和掌握 marco 公司 pm32 电液控制系统。第一章 安全规程安全意识使用 pm32 电液控制系统时，必须严格遵守煤矿安全生产规定，安全规程和 pm32电液控制操作指南警告标识危险，可能导致严重后果潜在危险，可能导致严重后果可能的危险，可能会导致轻度或中度后果未遵守注意事项会影响控制功能7注意事项1.1 pm32 电液控制系统操作人员责任pm32 电液控制系统操作人员必须经过 pm32 电液控制系统操作指南 和煤矿安全规 程培训，方可在井下独立操作 p

14、m32 电液控制系统。 操作人员必须要熟悉各项安全规程，熟悉急停，闭锁以及液压系统安全知识。严禁未经培训操作电液控制系统 未经培训 ,擅自操作电液控制系统， 将会造成人员伤亡及财产损失违背操作规程和安全规程违背操作规程和安全规程， 将会造成人员伤亡或财产损失技术更改 严格按照本操作指南安装，调试，操作和维护。在没有得到 marco 公司书面授权的情况下， 禁止对 pm32 电液控制系统进行任何超出本操作指南的更改。参数保护 所设定的应用程序参数保障电液控制系统适应井下的地质条件 工况条件条件，以及采煤工艺。 操作人员不允许擅自更改所设定的参数。 非操作人员禁止更改所设定的参数。用于参数保护的密

15、码不允许向非操作人员透露急停按钮检查 定期检查工作面每个控制器急停按钮， 如有损坏或疑似损坏应立即更换marco 责任marco 技术服务人员负责对安装，调试，操作，维修的指导工作通过培训，定期回访，实现预防式服务，保障 pm32 电液控制系统运行正常 .1.2 pm32 电液控制系统操作安全规程操作人员必须经过 pm32 电液控制系统操作指南 和安全规程培训只有完成培训的人员才允许操作 pm32 电液控制系统禁止在正在动作的支架内停留若长时间在支架下停留，必须通过控制器闭锁支架单键动作时，观察被控支架动作 被控支架必须在可视范围之内 控制降柱距离，防止咬架 升柱时，保证有效支撑顶板在维护支架

16、之前，必须通过控制器闭锁本架， 并且关闭进液截止阀 在维护运输机或采煤机之前 必须通过控制器将相应区域内的支架闭锁，关闭支架截止阀井下严禁带电拆开电源箱防护盖供电电压严禁超过 250V，防止电源箱击穿禁止借助改锥一类坚硬物体操作控制器按键控制器操作完毕之后需要关闭防护盖 严禁直接冲洗控制器面板 使用湿棉纱清洁控制器9更换电缆时，保证电缆干燥，防止短路，漏电当工作面由不同类型的支架组成时，胶管和电缆需要通过 U型卡正确固定密码使用者必须被矿上授权只有被授权的操作人员，才可以修改系统参数在井下主机上对工作面进行配置井下主机操作者使用密码保护其帐户，离开时必须要注销登录在紧急情况下，按急停键停止一切

17、正在运行的功能。急停键仅应在紧急情况下使用急停功能保障安全，急停功能作用在控制器上，不包括液压系统液压管安装液压管安装时，要保障系统清洁度保障乳化液清洁 乳化液清洁程度关系到先导阀和阀芯的运行质量 和使用寿命更换先导滤芯工作面运行一个月内，更换全部主阀先导滤芯 乳化液过滤精度高压过滤站过滤精度为 25 m 液压支架过滤器过滤精度为 25 m 主阀先导过滤器精度为 25 m回液过滤精度为 40 m禁止借助改锥一类坚硬物体操作先导阀按钮乳化液 采用符合 MA 标准的乳化液 乳化液浓度不低于 3,5% 乳化液浓度不允许超过 5% ，防止乳化液因皂化反应， 堵塞先导阀或阀芯控制腔寒冷天气需加防冻液液压

18、件运输和存储时要进行防尘保护 长时间存储之后，液压件在使用之前需要进行功能测试13第二章 安装图纸1、控制器对应接口：第三章 pm32 电液控制系统使用要求为了方便用户在日常工作中做好系统的维护，正确使用和维护电液控制系统，特 编写此文。一、使用要求 要保证工作面支架自动化，必须保证每一台支架上的电液控制系统组件完好。因此 要求相关工作人员对电液控制系统进行维护，以下列举电液控制系统维护要求 :1、控制器禁止直接用水冲洗，以防止水进入控制器而导致控制器损坏；正确清洁 方法，采用棉纱或者除尘刷清除控制器表面浮尘；2、电源箱、耦合器禁止直接用水冲洗，以防止电源箱、耦合器内部进水引起短路 等故障；正

19、确清洁方法：可制作长方形防护罩将其保护，从而起到防水、防尘、 防碰撞。3、主阀禁止用水直接冲洗，以防止电磁先导阀接头处进水，引起短路；4、禁止将控制器防护盖长时间打开，防止控制器遭受硬物碰撞或进水。正确方 法：操作或清洗结束后，及时将防护盖关闭。5、禁止将主阀防护盖长时间打开，防止电磁先导阀遭受硬物碰撞或接线处进水短 路。正确方法 :维护或清扫结束后，及时将防护盖关闭。6、若条件允许，请在控制器安装上和主阀上安装防水帘，防止控制器、电磁先导 阀进水导致故障出现。7、驱动器、耦合器、电源箱等组件都必须安装固定好，防止出现拖拽现象，避免 损伤。8、控制器和个传感器的连接线必须放置在支架立柱之间，禁

20、止裸漏在两架之间， 防止被煤块砸伤；9、禁止用改锥等尖锐工具直接操作控制器和电磁阀。10、电液控制系统个组件带销的位置，必须用 U 型销进行固定，避免因接触不好引 起故障。11、更换液管和电磁阀、阀芯时，必须保证胶管接头、电磁阀液口、阀芯外表清洁 无杂质，避免外界杂质进入液压管路。二、维护标准 为了保障电液控制系统在工作面维修过程能够正常进行，除认真维修好系统外，还 需要注意以下几点：1、更换架接电缆后，必须将电缆和工作面其他电缆捆扎在一起，控制器接口处必 须用 U 型销进行固定；2、更换控制器后，必须用固定螺栓将控制器固定牢固，防止接触不良；3、更换隔离耦合器之后，必须用 U 型销把耦合与固

21、定铜板和电缆固定好，放置在指定 安装位置，防止受潮或接触不良；4、更换驱动器时，必须用凡士林涂抹电磁阀接头外围，并用螺栓将其固定好，放置松 动出现拖拽。5、更换胶管和阀芯、电磁阀时，必须注意胶管接头、阀芯外围清洁。三、液压系统维护 液压系统的安装要与液压原理图相一致，安装及安装后的维护与维修应当注意：1、系统各元件按图纸指定位置和要求安装，液压管路穿过指定管环。2、维修、维护时关闭支架液压系统主供液管路上的球形截止阀以确保安全。3、定期清理及更换支架液压系统的过滤器滤芯。主阀过滤器主要是保护对污染敏感的 先导阀。每 3 到 4个月需对其进行更换，以保证电控主阀的功能。4、安装、维修、维护时保持

22、元件、管路及接头插装口的清洁。5、安装、维修、维护后在各插装口处安装 U 形卡，确保连接安全可靠后系统才可工作 运行。15第四章 pm32 电液控制系统原理pm32 电液控制系统包含控制器，传感器，液压主阀，上位机和供电系统，通过 对液压支架，综采设备的就地和远程控制，实现综采工作面可视化，可控化，实现 综采工作面综采设备管理，实现生产过程优化控制，实现综采工作面少人或无人值守 自动化。4.1 pm32 电液控制系统组成4.1.1 标准配置在综采工作面上，每一个液压支架安装有 1个控制器， 3个常规传感器，和 1个液 压主阀。工作面控制器之间由架间电缆连接在一起，采用总线技术，构成现场总线控

23、制系统。工作面电液控制系统和上位机相连，构成生产过程控制系统 （SCADA 系统 ）。4.1.2 供电系统电液控制系统供电来自于 12 伏直流电源箱，电源箱供电通常采用井下照明电路。 电源箱供电电缆芯线直径不小于 4mm2，保证电液系统供电正常。电源箱的供电范围是 90-250AV 。高于 250V 的供电电压或烧毁电源箱保险丝， 低于 90V 的供电电压，因为系统保护原因，电源箱处于闭锁状态。4.1.3 总线通讯pm32 电液控制系统采用邻架通讯 （BiDi）和 TBUS 总线技术的组合通讯方式。架间 4 芯电缆承担邻架通讯，总线传输和供电功能。网络终端安装在电液控制系统两个端头控制器上，采

24、用发送和应答方式来监控总线 通讯状态。邻架通讯用于邻架 /隔架数据传输和控制，闭锁等功能。总线通讯用于工作面急停， 成组动作，在线检测等功能。随着煤矿对电液控制系统提出了更多的要求，现场总线低通讯速率 （比如 CAN 总线 传输速率为 33kb/s） 已成为现场控制的瓶颈问题， marco 新型控制器采用以太网通讯协 议，通讯速率达到 100Mb/s ，实现数据传输，邻架控制，工作面急停，成组动作， 在线检测，人员定位，语音和视频传输等功能。4.1.4 控制模式marco 控制器为人工智能非主从型，采用 4 种控制模式：按键控制，时间控制， 参数控制，以及上位机控制模式 .工作面电液控制系统自

25、成体系，在和上位机断开后，仍可完成液压支架全部功能， 如邻架/隔架控制，急停，成组功能，数据传输，在线检测等功能。1. 按键模式 按键模式为单键单动作模式。通过触动按键，液压支架执行相应的动作， 停止按键后，液压支架所执行的动作停止，如操作人员井下操作升柱，降柱等 功能时，采用按键控制模式。2. 时间控制模式 在触动按键之后，液压支架在一定时间范围内执行某一功能，在设定的时间 后，自动停止该功能，如本架推溜，成组伸收护帮等功能。当控制器的某个 传感器被拆除之后，或者设置为无效之后，相应的控制功能由参数控制转为 时间控制模式。3. 参数控制模式 控制器在比对传感器实时测量值和系统界限值之后，自主

26、地发出控制信号执行 某一功能，通过传感器实时测量值作为反馈，当测量值达到系统设定值之后， 自主地停止该液压功能，比如自动补压，擦顶移架，和跟机自动化等功能。4. 上位机模式分为两种，1) 一种是指通过上位机在顺槽内或者在井上，依据传感器的实时数据， 以及工作面视频，操作人员在上位机上直接操作某一支架功能， 保证工作面运行正常。2) 在综采工作面集控系统中，通过对实时和历史数据比对，上位机基于生 产过程优化控制，按照软件程序自主控制综采工作面设备，如供电 管理，如运输系统集成控制，如综采工作面自动化等功能4.1.5 传感器电液控制系统传感器可以分为常规传感器和扩展传感器1. 常规传感器压力传感器

27、 ，行程传感器 ，红外传感器倾角传感器 ，磁场传感器 ，超声波传感器 ，振动传感器 ，采高传感器 ， 外置报警灯 ，外置照明压力传感器1. 压力传感器通常安装在立柱单向锁上，测量立柱下腔的压力， 保证对顶板的支护质量， 依据工作面和巷道压力的历史和实时数据，进行矿压分析。2. 压力传感器安装在工作面机头，机尾和工作面液压管路上，测量主进，主回液 压管路上的压力，通过上位机 控制乳化液泵，保障工作面供液压力正常。 在液压管压力出现异常时，通过上位机控制乳化液泵，防止乳化液胶管爆裂。3. 压力传感器安装在充填支架的捣实结构上，监测充填料捣实后，充填料的致密 程度。在充填工艺自动化控制中，系统采用压

28、力参数控制方式，自动控制充填 支架捣实机构行程传感器1. 行程传感器通常安装在推移油缸内，测量支架和运输机的位置，2. 行程传感器安装在护帮板油缸，伸缩梁油缸，或者采煤机截割部油缸，测量相 应油缸的实时位置。红外传感器红外传感器确定采煤机的位置和行进方向。为了满足煤矿生产不断提出的新技术要求， marco 公司逐步将新型传感器引入到 pm32 电液控制系统内。倾角传感器1. 每个液压支架安装有三个倾角传感器，一个安装在液压支架顶梁，一个安装在 掩护梁上，一个安装在四连杆 /或底座上，测量顶梁和顶板之间的夹角，顶梁和 底座之间的夹角，顶梁水平翻转夹角，计算工作面采高。2. 通过测量顶梁和顶板之间

29、的夹角，保障工作面顶梁和顶板之间的夹角不允许超 过界限值，保证顶板的支护质量和保护平衡油缸。3. 通过测量顶梁和底座之间的夹角，保护四连杆，掩护梁销轴，销轴孔，免于应 力破坏4. 通过测量顶梁的水平翻转夹角，保障顶梁对顶板高质量支护。2. 扩展传感器175. 倾角传感器监测液压支架的实时状态，控制支架精确降柱，实现擦顶移 架。磁场传感器1. 磁场传感器安装在支架顶梁和护帮板上，测量护帮板收回程度2. 磁场传感器安装在采煤机和运输机上，用于采煤机限位 超声波传感器1. 超声波传感器安装在支架顶梁上，可以在薄煤层设置安全区，保障工作面人员 安全，2. 通过安装在运输机上的反射器，超声波替代行程传感

30、器测量运输机位置。3. 超声波传感器安装在转载机上，测量转载机和巷道壁之间的距离，通过对端头 架的调整，防止转载机过于接近巷道壁。振动传感器1. 振动传感器器安装在顶梁柱窝处，采煤机的摇臂上，采集采煤机割煤割岩音频 信号，识别工作面煤岩界面。2. 振动传感器安装在四连杆上采集应力变换，保护四连杆3. 振动传感器安装在运行设备上，监测设备运行振动状态 采高传感器采高传感器安装在顶梁和控制器上 （中厚煤层），或者底座和控制器上 （薄煤层）, 利用 重力原理以及安装在传感器端头端尾的倾角传感器，测量支架的高度和工作面高度。 外置报警灯1. 外置报警灯安装在顶梁上，声光报警显著 , 避免在薄煤层中因液

31、压管路遮挡住 控制器声光报警出现危险的情况2. 在隔架操作，成组动作，跟机自动化中，通过报警灯颜色变换，以及声音报警， 提示操作人员支架所处的状态。3. 通过外置报警灯在工作面区分安全区域和危险区域。外置照明1. 外置光源安装在顶梁上，内置充电电池，在工作面断电 24 个小时内给工作面提 供持续照明2. 液压支架动作时，外置光源变亮，液压支架不动作时，外置光源变暗。3. 外置光源在控制器待机时充电，在支架动作时照明4.1.6 液压主阀 液压主阀是电液控制系统的执行机构，接收到来自控制器的控制信号后，开启或者 停止供液，完成液压支架动作。液压主阀主要包含两部分，电磁先导阀和阀芯。先导阀和阀芯都是

32、两位三通阀。 电磁先导阀把来自控制器的电信号转化成液压信号，控制开启主阀阀芯。阀芯开启 后，高压液经过阀芯，进入到液压锁，给液压油缸供液。4.1.7 pm32 控制器pm32 控制器根据应用分为两类，应用在在液工作面压支架上作为液压支架 就地控制器，应用在综采设备上作为综采设备就地控制器。1. 液压支架控制器 液压支架控制器具备四种功能，通讯，数据处理，控制和显示功能。1) 通过 I/O 板，控制器接收来自传感器实时数据，来自邻架和总线的数据， 以及来自上位机的数据，给邻架，总线，上位机，电磁驱动器，摄像头， 外置报警灯和外置照明发送状态信息或控制信号。2) 传输到控制器内的传感器实时数据，在

33、控制器内进行存储，提取，解码，比 对，执行后发出控制指令。3) 控制器控制功能指的是，控制器发给驱动器特定接口的电流通断信号，通过 先导阀开启主阀阀芯。4) 传感器实时数据，控制器状态以及系统总线状态显示在控制器人机界面上。2. 综采设备就地控制器 综采设备就地控制器包含数据转换，通讯，数据处理，控制和显示功能1) 不同的综采设备可能采用不同的通讯协议，就地控制器将不同综采设备的 数据格式转换为标准格式，传输给上位机。2) 就地控制器连接有相应传感器，如压力，行程，液位，油温，流量等传感 器，传感器的数据一方面将会在控制器内进行处理，一方面传输给上位机3) 根据设备的实时状态和存储在控制内部的

34、程序，就地控制器自主控制综采设备，或者上位机经过就地控制器远程控制综采设备。就地控制器用于控制 三机，乳化泵站，清水泵站，乳化液自动配比和顺槽皮带控制。4) 传感器的数据，控制器的状态以及和上位机的通讯状态显示在人机界面上4.1.8 数据传输 在电液控制系统内，每一个控制器被赋予固定的网络地址，数据传输以文件包的方 式发到指定的控制器内。4.2 pm32 电液控制系统控制过程4.2.1 控制过程pm32 电液控制系统控制过程分为两类，单个支架控制过程和工作面控制过程。1. 单个支架控制过程在参数控制模式下，单个液压支架控制过程位为闭环控制。控制器基于传感器实时数据，发出控制信号，控制的执行过程

35、中，由传感器实 时进行反馈，达到系统设定值后，结束控制过程。单个支架控制过程如下： 控制器发出的控制指令，输出给电磁驱动器，电磁驱动器解码控制指令，转化 成指定先导阀电流通断信号，电磁驱动器给指定的先导阀线圈供电， 电磁线圈所产生磁力吸合电磁先导阀杠杆，通过杠杆开启先导阀阀芯， 一路控制液通过先导阀到达指定的主阀阀芯控制腔，进入控制腔的乳化液开启 主阀阀芯，乳化液通过主阀阀芯进入油缸，或者通过单向锁进入油缸，油缸开 始动作。在按键控制模式下，当操作人员松开按键时，电磁驱动器停止给先导阀供电， 先导阀停止供液，主阀阀芯复位， 油缸停止动作。在时间控制模式下，达到设定的时间后，电磁驱动器停止给先导

36、阀供电，先导 阀停止供液，主阀阀芯复位，油缸停止动作。在参数控制模式下，达到参数设定值时，电磁驱动器停止给先导阀供电，先导 阀停止供液，主阀阀芯复位，油缸停止动作。2. 工作面控制过程21工作面控制过程包含成组动作，急停1) 在成组动作中，控制指令通过总线以数据包的形式，发送给相应的控制器， 控制器检测预留电流，在满足预留电流的情况下，控制器启动声光报警，控 制器给驱动器发送控制信号，之后控制和单个支架控制过程相同。2) 在急停控制中，急停指令通过总线发送给所有控制器，控制器切断驱动器输 出电流，迅速停止正在执行的动作 .4.2.2 电液控制系统上位机pm32 电液控制系统配置上位机，构成电液

37、控制系统层面 SCADA 系统。电液控制系统数据信号经过数据格式转化器，转换成电流环信号，以 TCP/IP 通讯 协议的方式和上位机进行连接。在上位机上显示工作面实时状态，存储历史数据，分析历史数据和实时数据，监测 工作面矿压和报警，远程控制液压支架，系统生成推进度报表，液压支架状态报表， 矿压分析报表。4.2.3 综采工作面上位机marco 综采工作面上位机，构成综采工作面层面 SCADA 系统，通过绑定驱动的 方式直接和综采设备连接，同步获取实时数据，对综采设备进行直接控制，实时分析 工作面的状态，对工作面状态趋势做出判断，发出控制指令，实现工作面设备有效管 理，实现综采工作面少人或无人值

38、守。23第五章pm32 电液控制系统元件pm32 电液控制系统由控制器，传感器，液压主阀，上位机 和供电系统组成，本章 介绍 pm32 液压电液控制组成元件安装位置，产品型号，工作原理和性能参数。5.1 控制器 安装位置 在薄煤层上，控制器安装在顶梁上 在中厚煤层，控制器安装在四连杆前，或者立柱前 控制器安全位置的选定的原则：方便操作人员操作。 产品型号 marco 电液控制系统宽屏控制器 , 型号为? pm32/sg/ag 标准控制器? pm32/sg/agva 不锈钢外壳，? pm32/sg/age 采用以太网传输协议 工作原理 marco 控制器采用一体机设计思路，结构节凑，简洁耐用，操

39、作简单，功能强大， 由人机界面，微处理器和信号输入输出三部分组成。1) 人机界面人机界面包含 25 个功能键，急停键， 显示屏，声光报警和状态指示灯。1) 功能键 按键采用弹性膜片技术，保证按键的灵敏性和可靠性。 pm32/sg/age 采用触摸 屏方式，在触摸屏上设置最小按键力，防止出现非人为的命令误输入。25 个按键分为基本动作专用键，组合动作快捷键，成组动作快捷键，指令输入 键和数字键。2) 急停按钮 急停按钮位于控制器右上方，急停按钮包含两个功能，急停功能和闭锁功能。 按下急停按钮后，启动急停功能。向右旋转急停按钮后，启动闭锁功能。 急停功能通过现场总线切断整个工作面驱动器供电电流，立

40、刻停止所有正在运 行的动作，避免危险和灾害的发生。在 marco 集控主机上，电液控制系统急停 和三机急停集成在一起 ,可以同时闭锁工作面液压支架和三机。闭锁功能通过软件形式闭锁本架和左右邻架，在对支架检修时，或者在支 架停留较长时，需要启动闭锁功能。3) 显示屏pm32 控制器采用液晶宽屏，显示工作面压力，推进行程，采煤机位置和方向， 控制器通讯状态，总线状态和故障信息等。通过控制器人机界面设置参数，使应用程序适合井下工作面地质条件，工况条 件和采煤工艺。 pm32 系统已完全汉化，方便井下工人操作。4) 声光报警 声光报警位于控制器右下方。在支架动作前，支架控制器首先启动声光报警， 警示即

41、将运行的支架周边的人员，保障人身安全。报警声音强度为 95 分贝。 在薄煤层工作面上，控制器往往会被液压管路所遮挡，控制器声光报警作用不 明显。 marco 外置声光报警灯安装在支架的顶梁处，对成组功能，跟机自动 化，以及隔架操作时，进行声光报警，保障人身安全。5) 状态指示灯 状态指示灯位于控制器右下角，声光报警灯之上。当控制器处于主控状态时， 状态指示灯启动，发出黄光，当控制器处于被控状态时，状态指示灯启动， 发出红光。2) 微处理器微处理器采用 Atmel SAM4S 型微处理器， 1024kb Flash, 120MHz 主频，AMD Cortex-M4 CPU ，512kb RAM

42、储存器。3) 输入输出控制器输入输出 I/O 板接口采用 4 芯结构， 连接传感器获取实时数据， 连接邻架进行邻架通讯和总线通讯，连接驱动器输出控制命令。控制器输入输出包含 12 个接口，其中 6 个接口为传感器接口，(B2,B1,C2,C1,D2,D1) ，3 个接口为通讯接口 (A2,A1,F1) ，3 个接口为控制接口 (E2,E1,F2) 。1) 传感器接口控制器可以直接连接 6 个传感器。当超出 6 个传感器时，采用传感器链方式， 将数据传输到控制器内。如支架上三个倾角传感器连接成传感器链和控制器相 连。如振动传感器，磁场传感器和倾角传感器组成传感器链和控制器相连。2) 通讯接口A1

43、 和 F1 接口分别连接邻架。在工作面端头架安装网络终端，形成综采工作面 总线控制。3) 控制接口在控制接口中， F2 口为驱动器连接口， E2 和 E1 作为控制信号 驱动口， 仅可以驱动单个先导阀，如自动反冲洗过滤器，或外置声光报警。自动反冲洗过滤器和外置声光报警器也都可以通过驱动器进行控制。 控制器最多可以驱动 32 功能，通过驱动板 mcv/vt 可以驱动 2 以上的主阀。控制器接口定义 (正对控制器后接口 )接口ABCDEF2-1+UBS12VS12VS12VV12VV12V2-2TBUSAB2AC2AD2AE2AVCLK2-3ZSB2UC2UD2UE2UVDAT2-40VGNDGN

44、DGNDV0VV0V1-1+UBS12VS12VS12VV12V+UB1-2TBUSAB1AC1AD1AE1ATBUSB1-3NBLB1UC1UD1UE1UNBR1-40VGNDGNDGNDV0V0V+UB正极+12DV0V负极 0DVGND接地S12V传感器供电V0V/V12V驱动器供电数据输出B1U B2U C1U C2U D1U D2U E1A E1U E2A E2U数据输入B1A B2A C1A C2A D1A D2A E1A E1U E2A E2U在 F2 口接 16 功能驱动器连接驱动器E1A E1U E2A E2U F2A F2U在 F2 口接 16 功能驱动器架间联络NBL N

45、BR ZSTBUSATBUS 接口TBUSBTBUS 接口VCLK/VDAT连接驱动器软件程序 控制器内包含三种程序，工作面应用程序，键盘程序 MSP,Booter 程序。 键盘 MSP 和 Booter 程序为通用程序，工作面应用程序为专有程序。 工作面应用程序依据每个工作面的具体控制要求编制而成。 控制器出厂之前已经存储最新版本的 MSP， Booter 程序，但不包含应用程序。 应用程序可以通过上位机，程序传输器以及工作面其他控制器传输程序给控制器，应用程序存储在 Flash 内。 每一个新工作面，或者搬家倒面后的工作面，首先要先在上位机上对工作面进行 配置，确定支架型号，数量和位置。

46、pm32 电液控制系统可以在整个工作面上组合 不同类型的支架，不同的液压功能，不同的行程传感器型号，以及不同的控制功能。 工作面应用程序需要在井下通过参数设置，适合井下地质条件，工况条件条件和采煤 工艺。性能参数供电电压12 VDC供电电压范围9,5 - 15VDC供电电流30mARAM512KbFlash1024 Kb主频120MHz防护等级IP68报警等级95db控制器安装架通过控制器安装架将控制器固定在液压支架上，防护控制器免受冲击波，或者其它 硬物的损害的功能。控制器安装架防护罩有两个位置 90 度和 180 度。在薄煤层上，控制器安装在顶梁上，防护罩可以掀起 90 度，进行操作。当控

47、制器安装在四连杆之前，或者立柱前后，防护罩可以掀起 180 度，进行操作 安装架型号：pm32/hlt/marco/d2防护盖型号：pm3/hlt/a2.ds3255.2 压力传感器 安装位置 压力传感器安装在立柱单向锁上，测量立柱下 腔压力。 工作机理 压力传感器采用金属膜片弹性形变技术和惠斯 登电桥技术。在受到外界压力时，金属弹性膜 发生弹性变形，形变量通过惠斯登电路转化为 电压信号传输到控制器上。 产品型号 marco 压力传感器有两种型号 sns/dmd/aud 和 sns/dmd/aud600a. 两种压力传感器的输出电压范围不同。控制器本身无法识别两种压力传感器的型号， 通过在应用

48、软件中界定零点电压值的方式，计算实际压力。两种压力传感器不允许安 装在同一工作面上。应用1. 实时测量立柱下腔压力，系统保障顶板的支护质量2. 上位机分析工作面压力传感器和巷道压力传感器的数据，预测顶板周期来压。3. 压力传感器安装在液压管路上，测量工作面机头，机尾和工作面供液管路和回 液管路的压力。一方面保障泵站提供足够的泵压和流量，另外一方面避免液压 管路出现爆管现象。性能参数极限压力200MPa线性范围70MPa测量范围0 - 60MPa输出/刻度0,78 - 4,94 V DC(sns/dmd/aud)0.5-4.5V DC(sns/dmd/aud600a)误差±0,9MPa

49、 (45MPa), ±1.8MPa (60MPa)电压范围9 - 15 Vdc (nom. 12 Vdc)温度范围-20 - +60 °C供电电流3,5 mA保护等级IP 68接口DN105.3 行程传感器安装位置 行程传感器安装在推移油缸内，磁铁安装在推移油缸活塞杆上。工作机理 行程传感器采用滑动电阻原理来确定推移油缸活塞杆实时位置。 在行程传感器的线路板上，规律的分布着电阻和干簧管。电阻的变化和干簧管所在位 置成线性关系。行程传感器采用干簧管作为磁力开关，干簧管在经过磁铁形成的磁场 中，磁力开关闭合形成闭合电路。所生成的每一个闭合电路中，电阻值和电压值为一 一对应关系，

50、行程传感器由此确定推移油缸活塞杆所在的实时位置。产品型号marco 行程传感器系统包含三部分 ,行程传感器，磁环和行程传感器插座。行程传感器 sns/rs/auxxx ，磁铁 sns/rs/magn.kd ，行程传感器插座 sns/rs/adp/a270 。 行程传感器型号 sns/rs/auxxx 中的 xxx 表示油缸行程。 marco 行程传感器的行程范围 是： 600mm 到 1200mm.误差修正 行程传感器所产生的系统误差来源于干簧管和长孔间隙。干簧管非连续分布在行程传 感器线路板上，造成行程传感器的系统误差。推移杆和运输机长孔连接处的间隙也会 造成系统误差。 pm32 电液控制系

51、统具备校准功能，每次在推溜前，挤出长孔间隙，降 低系统误差影响。磁体行程传感器行程传感器干簧管在低于 -20C°度的情况，出现爆裂的现象。marco 公司新型行程传感器，利用磁体替代干簧管，可以在 -60C°度正常运行。 干簧管技术在测量上为非连续测量，磁体型行程传感器的行程测量为连续测量，大幅 度提高行程传感器的精度。性能参数极限压力500 bar供电电压12 VDC供电电流5 mA33误差0,5 mm温度范围-20 °C bis +60 C°防护等级IP685.4 红外传感器 安装位置 红外发射器安装在采煤机的中部，由采煤机直接供给 12VDC 。

52、红外接收器安装在立柱一侧 （中厚煤层 ） 或者安装在顶梁上 （薄煤层 ）。 工作原理 红外发射器发射红外脉冲信号，红外 接收器依据所接收到红外脉冲信号，判断采煤机所在位置。红外接收器安装有双份红外接收元件，依据红外接收元件接收红外信号的顺序，判断 采煤机的行驶方向 产品型号 红外发射器 pm32/wm/b红外接收器 pm32/wm/r性能参数红外接收器工作电压12VDC接收范围3,5m/ 水平面 ±30 度，垂直面 ± 35 度防护等级IP68环境温度-20 C° +60°C红外线发射器工作电压12VDC工作电流10mA发射范围3,5m/ ±2

53、5度防护等级IP68环境温度：-20 C° +60°C5.5 电源箱安装位置电源箱安装在液压支架四连杆处 （中厚煤层 ）,电缆接口朝下。电源箱安装在支架顶梁上 （薄煤层 ）。工作原理marco 电源箱为为本安兼隔爆型变压器，输入电压范围在 90AV 250AV ，输出电压为 12VDC ，输出电流为 1,5A 。电源箱内装有交流 /直流电源转换模块。电源箱采用截止式过流保护。电源箱具备自我保护功能， 当供电电流低于 0,2A 时， 电源箱自我保护状态，不再开启。产品型号marco 电源箱有两种型号：ntz/d/2 c×1.5 和 ntz/d/k1 c×1

54、.5. ntz/d/2 c1×.5 为双路电源箱，有两路输出。 ntz/d/k1 c×1.5 为单路电源箱，有一路输出。单路电源箱通常应用在薄煤层上，或者给 单个设备供电，比如泵站就地控制器，三机就地控制器等等。供电电缆要求 为了保障电源箱给工作面控制器正常供电，电源箱供电电缆直径应不小于为4mm2，在无法提供 4mm2供电电缆时，可采用直径为 2,5mm2的电缆，但要求每一相火线仅给 工作面 1/3 的电源箱供电。状态指示灯 状态指示灯位于在电源箱和输出端之间 , 当绿灯闪烁时，表示电源箱重新启动 当红灯闪烁时，表示温度过高或瞬时故障 当红灯亮起时，表示输出电压小于 11VDC 或者高于 13VDC ，或者输入电压超出允许 范围，或者机械闭锁开关 （输出端上方 ）已经关闭。性能参数供电电压90-250AV 50-60Hz输入功率单模块 15 -30 VA, 双模块 30 - 60 VA环境温度-20 C° +50°C供电电缆直径 18-21mm电缆截面不小于 4mm2，不大于 10mm2输出电压12 VDC, 最大值为 12,5VDC供电组内支架数量供电电源组内的耗电点决定单个电源模块给支架的供电数量 在电液控制系统中，耗电关键点是先导阀。先导阀的耗电量决定一个电