基于16位单片机的液压支架控制器开发

发布时间：2017-04-15 03:13

  本文关键词：基于16位单片机的液压支架控制器开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题是国家国际科技合作专项(S2013ZR0493)“无人值守工作面液压支架电液控制系统的研制”的主要内容。立项以来,已开发出基于C8051F020单片机的ZDYZ-JK型液压支架间架控制器,并于2013年7月起,在晋煤集团古书院矿进行了工业性试验,在工业性试验过程中,还存在着系统功能缺少,产品性能稳定性不足等问题。随着技术的进一步发展,国内电液控制技术水平不断进步,功能不断完善,且煤矿自动化生产对液压支架的自动控制要求不断提高。针对上述问题,项目组开展了基于16位单片机的电液控制系统研制,确定了液压支架控制器的总体设计方案,开发了部分软硬件。但与国内外先进的系统相比,结合本项目上一代控制器在井下运行的实际情况,现有设计方案仍存在一定的缺陷。因此,本课题的研究内容就是在现有第二代支架控制器设计方案的基础上,改进各项设计,完善有关功能。并根据项目实际需求,开展液压支架乳化液高压反冲洗过滤站控制器的研究,制定其总体设计方案,开发其硬件软件。本文主要研究内容如下:1、通过借鉴国内外先进的支架控制器,总结已开发成功的支架控制器井下运行经验,分析现有方案的缺陷,提出了基于16位单片机的支架控制器改进设计方案,进行了硬件电路设计、开发了系统应用程序、完善了系统功能。2、依据改进设计方案,在硬件电路方面:重新设计了电磁阀驱动电路,提高了控制器驱动的可靠性;提出了电源电路、通信电路的EMC措施,提高了控制器抗扰性。在系统应用软件方面:开发了液压支架姿态调整程序、液压支架双向排序程序、液压支架控制警示程序、液压支架反冲洗过滤程序、液压支架故障诊断程序等程序;改进了模拟量采集程序、急停程序等,拓展了液压支架控制器的功能,提高了控制器的实用性。在实验室试验平台上反复对改进型液压支架控制器进行试验,验证了设计方案,检验了各项程序运行的稳定性和可靠性。3、研究了液压支架乳化液高压反冲洗过滤站控制技术,提出了控制器的总体方案。通过分析乳化液高压反冲洗过滤站的控制需求,确定其过滤站控制器的硬件架构,制定控制器控制模式及各项功能。4、开发了液压支架乳化液高压反冲洗过滤站控制器,提出了控制器运行的三种操作模式:自动控制、半自动控制、手动控制。开发了过滤站控制器硬件电路,设计了三种操作模式的控制程序以及传感器故障、滤网故障等故障诊断程序及参数设置程序。通过进行实验室调试,检验了各项功能的运行情况,实现了乳化液高压反冲洗过滤站的自动冲洗作业,提高了系统的自动化程度和系统可靠性。
【关键词】：液压支架 电液控制系统 支架控制器 乳化液 高压反冲洗
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD355.4;TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景及意义10-14
• 1.1.1 无人值守综采工作面10-12
• 1.1.2 液压支架电液控制技术12-13
• 1.1.3 液压支架乳化液反冲洗过滤站13-14
• 1.2 液压支架电液控制器国内外发展与现状14
• 1.3 液压支架乳化液反冲洗过滤站控制器国内外发展与现状14-15
• 1.3.1 国内发展与现状14-15
• 1.3.2 国外发展与现状15
• 1.4 本课题研究现状及问题15-16
• 1.5 本课题研究目标及主要内容16-18
• 第二章 液压支架电液控制系统支架控制器改进设计方案18-28
• 2.1 液压支架控制器18-19
• 2.2 现有液压支架电液控制器设计及分析19-21
• 2.2.1 现有设计19-20
• 2.2.2 现有设计分析20-21
• 2.3 液压支架电液控制系统支架控制器改进设计方案21-27
• 2.3.1 功能改进21-24
• 2.3.2 硬件电路改进24-25
• 2.3.3 软件改进25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 液压支架电液控制系统支架控制器改进开发28-48
• 3.1 支架控制器硬件设计28-33
• 3.1.1 电磁先导阀驱动电路28-31
• 3.1.2 通信电路31-32
• 3.1.3 电源电路设计32-33
• 3.2 支架控制器软件设计33-42
• 3.2.1 液压支架姿态调整程序34-35
• 3.2.2 液压支架双向排序程序35-37
• 3.2.3 液压支架反冲洗过滤程序37-38
• 3.2.4 液压支架控制警示程序38-39
• 3.2.5 传感器故障诊断程序39
• 3.2.6 模拟量采集程序39-41
• 3.2.7 急停程序41-42
• 3.3 实验室试验42-46
• 3.3.1 实验室试验平台42
• 3.3.2 改进型液压支架控制器功能试验42-45
• 3.3.3 改进型液压支架控制器驱动电路试验45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 液压支架乳化液高压反冲洗过滤站控制器总体设计方案48-58
• 4.1 液压支架乳化液高压反冲洗过滤站48-52
• 4.1.1 简介48-51
• 4.1.2 过滤站控制需求分析51-52
• 4.2 控制器整体方案设计52-53
• 4.3 控制器功能53-56
• 4.3.1 控制模式53-54
• 4.3.2 过滤站监测功能54
• 4.3.3 故障诊断功能54-56
• 4.3.4 参数设置56
• 4.3.5 急停功能56
• 4.4 控制器的主要技术指标56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 液压支架乳化液高压反冲洗过滤站控制器开发58-68
• 5.1 控制器硬件设计58
• 5.2 控制器软件设计58-63
• 5.2.1 主程序58-59
• 5.2.2 手动控制程序59-60
• 5.2.3 半自动控制程序60-61
• 5.2.4 自动控制程序61-62
• 5.2.5 故障诊断程序62-63
• 5.3 控制器实验室调试63-66
• 5.3.1 试验平台63-64
• 5.3.2 功能调试64-66
• 5.4 本章小结66-68
• 第六章 可靠性措施及稳定性测试68-78
• 6.1 控制器硬软件可靠性措施68-70
• 6.1.1 控制器硬件可靠性措施68-69
• 6.1.2 控制器软件可靠性措施69-70
• 6.2 控制器稳定性测试70-76
• 6.2.1 支架控制器工作环境温度试验70-72
• 6.2.2 控制器功耗试验72-73
• 6.2.3 电磁兼容性试验73-76
• 6.3 本章小结76-78
• 第七章 结论与展望78-82
• 7.1 结论78-79
• 7.2 展望79-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 作者在攻读硕士学位期间的研究成果88
• 发表的科技论文88
• 参与的科研项目88

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