液壓支架機電一體化操作特點
發布時間：2012-04-23 新聞來源：液壓英才網
根據一覽旗下液壓英才網資深顧問液壓李工分享鍵盤模塊的主要功能為將用戶的按鍵信息轉換為邏輯信號，并將信號傳輸給后面的邏輯單元進行處理。顯示模塊將用戶的操作信息，正常顯示以及故障信息以指示燈和LED點陣屏輸出的形式提示用戶。主控制器的主要功能為接收用戶輸入信息，提供用戶交互界面（LED指示燈、LED點陣屏）的控制信號，告警（運行提示告警、故障告警）信息控制、閥組相關的控制時序、傳感器輸入值檢測、以及控制單元間通信等。IΠO接口模塊的主要功能為系統提供對外接口，電源、傳感器、通信等均通過IΠO模塊進行連接。
電磁閥控制模塊的主要功能為接收主MCU發送的電磁閥控制指令，控制相應的電磁閥體動作。控制器軟啟動設計為防止各控制單元上電過程中，CPU及容性負載等引起浪涌電流，致使電源限流保護，本設計中采用供電軟啟動。控制單元供電軟啟動仿真電路如4所示，仿真結果如所示。
使用30Ω電阻模擬負載。中n4為MOS的門級，n3為MOS的s級電壓，out為MOS的d端電壓。由可知，輸出電壓最開始較低約為4V，這是MOS管不導通的結果，此時Vds=n4-n3接近于0，即電容兩端電壓差為零，隨著電容充電過程的進行，電容上電壓增大，當電容兩端電壓即Vds電壓超過MOS的門限電壓（約5V）以后，MOS管導通，實現電源電壓的完全供給，從而達到供電軟啟動，避免了過大的浪涌電流，提高了系統的可靠性。
單電源供電中MCU和閥的電流檢測分別檢測MCU、顯示板、傳感器等控制回路的電流與電磁閥控回路的電流，兩者的供電地采用浮地設計。整個控制單元一共有3個地：GND、GND1、GND2，其中GND2為電源供電地，GND1為傳感器、主MCU等內部控制回路的地、GND為閥控回路地。
GND和GND1分別通過一個電流取樣電阻連接到GND2.用于MCU和閥控電流放大的運算放大器均以GND2為地，分別以GND、GND1為放大輸入信號，輸出信號與主MCU進行連接，從而實現在單電源供電狀態下，分別對主控制回路和電磁閥控制回路的電流的有效檢測。其電路如所示。
閥控MCU復位狀態下閥組的邏輯控制為了避免閥控MCU在上電初始化或意外復位時各管腳初始化值邏輯不當，而造成的液壓支架瞬間群體失控（所有支架的所有閥體同時開啟，引起支架塌架），不僅需要在軟件上對閥控MCU各管腳的初始狀態進行定義，更要在硬件上采用上電時序化控制。使用一款復位控制芯片，當閥控供電VCC>1V時使2個復位腳可靠拉低。在經過140ms后，用于控制閥控MCU復位狀態的復位管腳拉高，使閥控MCU啟動，經過一個設定時間后，用于控制閥體供電的另外一個復位管腳（此復位管腳為一個MOS2FET的門級信號）拉高，將閥體地與閥控回路地連通，解除上電時閥體的失重狀態，由于2個復位信號間有控制延時，此時單片機已經完成初始化，各個控制管腳已經呈現被控狀態，采用這種啟動時序可有效排除上電或意外復位時單片機管腳不定態對閥體開關狀態的影響。
根據一覽旗下液壓英才網資深顧問液壓李工分享液壓支架電液控制技術是近10多年來世界煤炭開采機械化領域的一項引人注目的重大技術，是現代高新技術發展的重要成果。本文給出井下電液控制系統的網絡結構以及電液控制單元的組成和硬件系統設計方案；針對控制單元的抗浪涌問題，給出系統上電軟啟動方案；針對MCU控制系統以及閥控系統的電流檢測給出浮地設計方案；針對閥控系統中，MCU初始化管腳狀態不確定導致可能的災難性事故給出上電時序化設計。利用本系統設計方案，已經開發出產品樣機，并通過了對實際液壓支架的控制實驗，實驗驗證了系統軟硬件設計方案的可行性與可靠性，目前已著手向產品方向轉化。
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