SAC液压支架电液控用户手册20171202

SAC型液压支架电液控制系统

用户手册

北京天地玛珂电液控制系统有限公司

目录

第一节支架电液控制系统的优越性 (1)

第二节SAC型支架电液控制系统配置和工作原理简介 (2)

第三节SAC型支架电液控制系统的设备和装置 (5)

3.1 电液阀组 (5)

3.2支架控制器（型号ZDYZ-Z） (8)

3.3 控制器人机交互功能 (12)

3.4 双路电源箱（型号KDW127/12/2.0 ） (15)

3.5 隔离耦合器（型号SAC-I） (16)

3.6 压力传感器（型号GPD60） (17)

3.7 行程传感器（型号GUC(960)-X） (18)

3.8 监测采煤机运行位置和方向的装置 (20)

3.9 信号转换器（型号SAC-C） (20)

3.10 井下主控计算机（型号SAC-P） (20)

3.11 各种连接器及附件 (21)

第四节SAC型支架电液控制系统的主要功能概述 (22)

4.1用按键对单个支架动作的非自动控制 (23)

4.2 对单个支架的复杂顺序动作（降移升、放顶煤等）实施自动顺序联动 (23)

4.3 支架成组动作自动控制 (23)

4.4 支架跟随采煤机自动控制 (24)

4.5 支架立柱自动补压功能 (24)

4.6 安全操作功能（急停、闭锁、停止） (24)

4.7 信息功能 (25)

第五节控制器应用程序菜单和参数 (26)

5.1 菜单结构 (26)

5.2 菜单项的调动方法 (26)

5.3 参数概念 (27)

5.4 用数字键输入参数 (28)

5.5 用功能键输入参数 (29)

5.6 密码的输入 (30)

5.7 菜单内容及项目分类 (31)

第六节菜单项意义的说明 (35)

6.1辅助动作 (36)

6.2通讯信息 (36)

6.3整体设置 (36)

6.4成组禁止动作 (38)

6.5服务 (39)

6.6缺省参数 (39)

6.7传感器 (41)

6.8跟机参数 (41)

6.9错误信息

(46)

6.10成组移架 (46)

6.11成组推溜 (48)

6.12成组伸缩+护帮 (49)

6.13成组拉溜 (51)

6.14成组喷雾 (51)

第七节控制器的工作状态 (52)

7.1 空闲等待状态 (52)

7.2 主控状态 (52)

7.3 被控（从控）状态 (52)

第八节单个支架动作的非自动控制 (53)

8.1 用专用键直接操作的快捷方式 (53)

8.2 用菜单的“辅助功能”操作 (54)

8.3 本架操作 (56)

第九节单架的自动顺序联动控制 (57)

第十节支架的成组自动控制 (60)

第十一节就地闭锁及紧急停止操作 (62)

第十二节控制器应用程序更新方法 (63)

12.1控制器应用程序更新简述 (63)

12.2 控制器应用程序更新 (64)

12.3 信号转换器应用程序更新 (68)

12.4 信号转换器人机界面应用程序更新 (69)

第十三节SAC-P型井下电液控主机 (69)

13.1 主控计算机硬件系统 (70)

13.2 主控计算机软件系统 (71)

13.2.1 主控计算机图形界面监控软件（G-tmcc） (72)

13.2.2 主控计算机配置工具软件（SETUP_G-tmcc.sh）介绍 (78)

第十四节SAC型支架电液控制系统维护维修 (79)

第一节支架电液控制系统的优越性

液压支架控制的传统方式是用手动操纵阀在被控液压缸的主液路直接进行通断切换。手动操纵阀技术虽已十分成熟，但随着综采工作面向高产高效的更高目标迈进，其不足之处也愈显突出：速度较慢，效率不高，操作劳动量大，本架操作不安全，支架动作控制难以规范等都是手动操纵阀控制的欠缺。为了操作安全，要求采用邻架控制，然而使用手动操纵阀的邻架控制必导致管路布置繁琐混乱，支架控制用手动阀更无法实现自动化。工作面要进一步实现高产高效，支架控制这一环节就必须有新的突破，以使支架的动作速度和质量与工作面其他装备的能力和效率相适应，确保采煤机作业快速行进，放煤机构快速高效放下顶煤，这一新技术就是采用支架的电液控制系统。电液控制系统将大大提高控制的方便性、可靠性和安全性，并提高支架控制操作的自动化程度，为高产高效做贡献。支架控制操作的自动化包含以下基本的功能：对于每架支架来说，能把应当连续执行的动作自动连续起来，省去每个动作都要人工介入操作，例如降柱—移架—升柱的自动接续；又如放顶煤过程中尾梁和插板连续协调动作，自动按程序执行，动作完成后自动停止。对于工作面的支架群体来说，按工作面的正规作业进程，支架的每一项动作都是逐架按顺序连续进行的，这种邻架间的动作接续要自动化，免去人工介入操作，动作完成后自动停止。综采工作面的采煤工艺过程是以采煤机为中心，按正规循环作业，采煤机割煤到某一位置，同时在不同位置或区域的支架要对应执行不同的动作，这些开始执行动作的命令要自动地随着采煤机的行进而及时准确地向不同的支架发出，相关支架自动依程序执行动作，完成后自动停止。自动化还应具备安全保护的自动措施以及在正常运行和故障情况下给出报告信息或警示声显信号的自动功能。所有这些功能要求只有采用支架电液控制技术和系统才可能实现。

支架电液控制是计算机及控制技术、检测技术和液压技术综合一体化的新技术。实施电液控制将加快支架动作速度，提升自动化程度，减少操作劳动量，提高效率，加强安全保障，增加了支架工况和控制过程的信息化和监视功能。电液控制取代手动操纵阀控制将减少（人工）控制的随意性和不准确性，提高控制质量。电液控制提供的控制方式和过程的可调节性（如主动作与辅动作的协调配合，支架各部件的联动配合，不同位置支架的动作关系等）使支架的动作更合理，更好地满足实际需求，对工作面条件的适应性更强，在支架应用的各个方面可望获得较佳的效果。

多年来国内外都在致力于开发和应用支架的电液控制技术，取得了良好的效果。应用的数量不断增加，质量不断提高，实践充分证明了它的优越性，无疑是支架控制的发展方向。

第二节SAC型支架电液控制系统配置和工作原理简介

电液控制系统包含电控和液压两部分。液压部分就是支架的液压回路中的新型电液阀组。原来的手动操纵阀被电液阀组中大流量主控（换向）阀取代，主控阀为液动阀，由电液阀组内集成的小流量电磁先导阀驱动控制。小功率电磁先导阀的介入使电子控制系统对液压主系统的控制成为可能。SAC系统的电控部分是一个集成的多层次的嵌入式计算机控制系统，也可以说是多机多级的网络控制系统。每一个单元，每一个层次都分工有其独立的功能，都尽其配置的软硬件的能力，承担相应的任务。系统无论配置到哪一级都可以投入应用，只是功能有差异，配置层次越高功能就越多越强，所以系统是可扩展的。

系统的最低层（也就是最基本的单元）是每一支架上的控制单元（小系统），它以一台支架控制器（就是一台微型的嵌入式计算机）为核心，配以人机交互界面，还包含了作为自动控制装置必备的另外两环节：检测环节（传感器）和执行环节（电液阀组）。支架控制器装有软件，内嵌操作系统，应用程序等。通过人机交互界面的按键操作发出命令。控制器的主要任务之一是执行本支架的全部动作以及用于工况监测的数据采集，这是每一支架控制单元的独立功能。虽然每一支架控制单元具有这些基础功能，但孤立使用并无多大意义。因为工作面支架是个庞大群体，采用电液控制的目的是要求它具备诸如方便灵活的操作、众多支架间的协调配合和关联动作、支架控制操作的自动化、可靠的安全保障等等先进的功能，而这只有通过各支架控制器的互联互动才能得以实现。工作面所有支架控制器互联成为一个通信网络系统，采用总线技术实现了控制器间的数据通信，采用嵌入式操作系统进行各项任务的管理与实时调度，充分发挥计算机控制的优势，使电控系统的功能和性能都上了一个高台阶。控制器互联后实现了邻/隔架控制、远方控制、单架/成组自动控制、全线紧急停止、状态及故障信息显示等主要功能。SAC系统为控制器互联配置了必须的硬件（连接器、通信接口、隔离耦合器等）及数据通信和控制功能所需的相应软件。在每架成套配备控制器、人机交互界面、传感器、阀组等部件的基础上，控制器互联成网并运行于软件平台上，这就形成了SAC系统实用化的基本应用层次，具

备的功能已能满足综采工作面支架控制的基本要求。在工作面端头，控制器链路的终端还可再联接一个特殊的控制器（运行不同软件），称为信号转换器，可为工作面控制器系统提供更丰富完善的服务。

在全工作面支架控制器互联的基础上，在顺槽巷道中设立井下主控计算机，并与工作面支架控制器网络联接（经由信号转换器），使其并行地作为上一级控制机，从而SAC系统又增加了一个层次，提高一个等级，功能也进一步拓展扩充。主控计算机运行自己的软件，汇集并存储来自工作面支架控制器采集传输来的数据和参数，随时调用显示这些数据参数，监视支架的工况和动作状态；主控计算机也可设置输入控制参数，发出控制命令；可与采煤机位置检测装置协调配合，实现采煤机位置检测及以采煤机运行位置为依据的支架自动控制；还可以承担工作面区域内的其他测控任务，并具备向更上一级或其他计算机联接通信的接口和能力。

SAC系统的最高层次是设置地面监控站（计算机），它与井下（顺槽）主控计算机通过本安型光纤环网交换机联接通信，互传数据信息，从而在地面可监视工作面支架的状况、存储信息资料、参与支架的控制。

图3.1展示了SAC型电液控制系统的配置状况和联接关系。从图中可以了解系统由哪些设备和装置构成，它们是如何分布并互联，集成为一个完整的系统。

就系统配置及构成的有关要点归纳如下：

（1）支架控制器和所连接的人机操作界面、传感器及电液阀组等为每支架一套。传感器包括压力传感器（测支柱下腔或其它液压缸内的液压力），行程传感器（测推移或其它千斤顶活塞杆的行程），检测采煤机运行位置的装置，根据需要还可配备其他传感器，如倾角传感器等。电液阀组为单元组合型式，同一个单元的两个主控阀一般分别用来控制同一液压缸的伸和缩，也可控制其它不同的两个功能。阀组一共集成多少个单元，取决于被控对象和功能的多少。

（2）工作面的支架控制器等所有装置部件需要专用电源装置（电源箱）供电，并非每架一个电源。一路独立电源为相邻的4个支架控制单元供电，因此控制器基于供电关系而被分组。分组的标志是每（同一电源）组两端都有一个隔离耦合器，它隔断了组与组间的电气连接而又通过光电耦合器沟通数据信号，此外还为电源引入本组提供通道。这种方式是为实现本质安全所采取的措施之一。

（3）信号转换器(信号转换器)作为工作面支架控制器的数据聚集层，汇集工作面传感器、支架动作以及工作状态等数据；作为采煤机位置信号汇集与位置识别装置，进行采煤机位置信号分析处理，确定采煤机位置；进行工作面支架控制器网络

系统通信状况及其通讯系统完整性检测；作为数据缓冲器，可以将未上传的数据暂存到信号转换器中，在空闲时，将数据上报到井下主控计算机上，并将主控计算机修改的参数或控制命令发送到工作面控制器；作为跟机控制器，可以实现工作面支架跟机自动化控制。

（4）系统可选择配置采煤机位置检测装置和以采煤机位置为依据的支架自动控制功能。

（5）位于顺槽巷道中的主控计算机通过一条与架间一样的干线电缆连接器与工作面端头的信号转换器联通。主控计算机有接口可与采煤机监控系统的计算机通信。主控计算机还备有与地面监控主机或其他计算机通信的接口。

（6）所有支架控制器之间按顺序互联（在分组界点经隔离耦合器中介），再与信号转换器联接，直至联接到主控计算机，形成完整网络，都是靠干线电缆连接器。每个支架控制器都有地址编号，地址号是按顺序连续的。干线电缆连接器有4根芯线，其中：1号芯线为电源12V，2号芯线是称为CANBUS的所有控制器间的通信总线，3号芯线是称为CANBidi的邻架间的通信线，4号芯线为电源0V，也是通信信号的公共的零电位点。

（7）SAC系统除电源箱为隔爆兼本质安全型外，其它全为本质安全型。

图3.1 支架电液控制系统配置连接图

第三节SAC型支架电液控制系统的设备和装置

3.1 电液阀组

电液阀组为单元组合型式。每个单元包括一对液控主换向阀和对应的控制主换向阀的一对电磁先导阀。阀组一共集成多少个单元，取决于被控对象和功能的多少。电磁先导阀的动作靠电磁线圈通电产生的电磁吸力，此外还可以直接推压推杆的外端，推杆带动先导阀芯动作。推杆的外端封有胶护罩，以供手动按压。在停电、电控系统有故障或其他临时不使用电控系统的情况下，作为应急操作，可直接按推杆使先导阀动作，但不允许经常这样操作，因为易导致损坏。

电磁线圈工作电压DC12V，吸合/工作电流100mA。

关于电液阀组的详细内容,另有手册全面深入介绍。

图3.1为口孜东矿配备的电液阀组的简化示意图（包括前面和后面视图），标明了主换向阀各（功能）供液出口和对应的电磁先导阀及其推杆按钮、电驱动输入插座的位置和序号，序号表明了它们的相互对应关系。表3.1则列出电液阀组的实际功能配置及与控制器驱动输出的对应关系。

CZ1

CZ2CZ3CZ4CZ5CZ6CZ7CZ8XD2XD4XD6XD8XD10XD12XD14XD16

XD1XD3XD5XD7XD9XD11XD13

XD15XD1~XD16：电磁先导阀及推杆按钮序号

CZ1~CZ8：驱动输入插座序号

151********

后视图

1~16：主换向阀各（功能）供液出口序号

图3.1 200升/分电液阀组示意图

XD1~XD16：电磁先导阀及推杆按钮序号

CZ1~CZ8

：驱动输入插座序号

后视图

1~16：主换向阀各（功能）供液出口序号

图3.1 400升/分电液阀组示意图

XD1~XD16：电磁先导阀及推杆按钮序号

CZ1~CZ8：驱动输入插座序号

后视图

1~16：主换向阀各（功能）供液出口序号

XD4XD6XD8XD10XD12XD14XD16

XD2图3.1 500升/分电液阀组示意图

3.2支架控制器（型号ZDYZ-Z ）

支架控制器实际上是一台微型的专用的嵌入式控制计算机。微处理器为ARM7，

存储器容量FLASH 1M ，SRAM 512K ，软件包括操作系统程序、下载管理程序和应用程

序等。应用程序的删除和装载可以在工作面以简便方式进行，这为应用程序的修改

和控制功能的调整提供了方便，增强系统的适应性。

图3.2为控制器的实物照片。

图3.2 控制器实物照片

控制器有足够的各种类型的输入口、输出口以及通信口，它们的连接器插座都分布在控制器后面，共14个，通过电缆连接器使控制器和整个系统联接起来。图3.3为控制器的后面视图，显示了这14个插座的分布及其编号。插头座的结构形式是统一的，均为圆形4芯，1号芯均为12V电源，4号芯为0V或接地，2号、3号芯的用途随插口功能而异。

图3.3 支架控制器后面插座布置

口孜东矿配备的支架控制器后面各个插座功能分配如下:

A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1

接数字红外传感器反冲洗电磁阀输出

A2 B2 C2 D2 E2 F2 G2

连接右邻架控制器后柱压力

传感器

前柱压力

传感器

连接行程

传感器

连接电磁

阀驱动器

连接左邻

架控制器

26功能控制器配置驱动器使用，驱动器具备驱动电磁先导阀的输出接口，驱动器与控制器的F2口连接，驱动器最多支持13个方形（或圆形）输出插座（D1～D13），可驱动的电磁阀单元数为13个（26个线圈），完成支架26个动作控制。

图3.4 电磁驱动器外观图

表3.1为口孜东矿配备的控制器的驱动输出与电液阀组的实际功能配置的对应

关系。

表3.1中间架电液阀组功能分配及与先导阀和控制器驱动输出的对应关系

3.3 控制器人机交互功能

人机交互主要是三个方面，一是操纵支架的所有动作。通过按键发出控制命令，实施支架控制的所有项目。二是系统设置：也是通过键操作，进行一些系统或功能设置和控制所必须的参数输入。正是设置和参数项目多样且可调，使系统具备了适应性和灵活性。三是查看控制系统的状态信息：包括：工作（控制）状态、故障错误信息、设置状况及参数值、实时检侧值等。界面上的字符显示窗口，各种LED状态显示灯及蜂鸣器等信息媒体，为系统与操作者之间提供良好的沟通。操作和显示的全部元件都分布在前面板上，图3.6为前面板布置图。

图3.6 人机操作界面操作面板

以下具体说明界面的各组成部分。

一、操作键

界面操作发出命令、选择功能、选择显示、功能设置及参数输入等均通过按键。键盘区共设有21个键，可分为3个区域，分别为动作区、功能区和菜单区，动作区包括对支架动作进行选择操作的按键；功能区包括对被控支架（单架或成组）进行选择操作的按键和启动、停止按键；菜单区包括菜单列的左右翻转和菜单项的上下翻转，以及执行菜单功能的“软键”（“软键”的定义在下段键功能的说明部分介绍）和菜单项确认键等。各区所包括的键并非固定不变，有一些是可重叠的，取决于什么状态下按此键（即“键序”）。键还可以分为字母键和数字键，共设了10个数字键，用来输入和修改系统参数。

操作界面各键的功能用途与何时什么情况下按（即“键序”）密切相关，

多数键并非随时按下即为某一功能，某一项操作往往需连续几次按键，其“键位”和“键序”自有使用的规则，所谓某一键的某一功能只在符合规则“键序”情况下才具备，此时按键才有效，否则均属无效。另外，不同项目，功能要求不同，键功能也有差异。因此，各键的功能用途应结合在各项操作方法的详解中予以介绍，这样易于理解掌握，效果较好。对于一些共同性的键功能说明如下：

0—参数输入数字0。

1—参数输入数字1。

2—参数输入数字2。

3—参数输入数字3。

4—参数输入数字4。

5—参数输入数字5。

6—参数输入数字6。

7—参数输入数字7。

8—参数输入数字8。

9—参数输入数字9。停止其有效范围内支架的动作和主被控状态。

E—参数输入操作的确认键。单架控制选左右方向的8，9键按完后，按本键为开启超越邻架的“远方”单控。

L—成组自动控制选择被控制的成组支架在操作架左方。

R—成组自动控制选择被控制的成组支架在操作架右方。

P—界面显示进入菜单。向左移动菜单列。

N—界面显示进入菜单。向右移动菜单列。

U—界面显示进入菜单。向上移动菜单列。

D—界面显示进入菜单。向下移动菜单列。

K—“软键”，不同的操作项目中，软件赋于它不同的功能。执行菜单项对应提示的功能。

M—“软键”,功能同K键。

S—单架控制选择被控制支架，具体如何使用详见操作方法。

T—单架控制选择被控制支架，具体如何使用详见操作方法。

B—自动功能的启动键。

A—功能键，具体功能参照项目键盘膜。

C—功能键，具体功能参照项目键盘膜。

F—功能键，具体功能参照项目键盘膜。

G—功能键，具体功能参照项目键盘膜。

H—功能键，具体功能参照项目键盘膜。

I—功能键，具体功能参照项目键盘膜。

J—功能键，具体功能参照项目键盘膜。

Q—快捷键。本项目为传感器数值显示快捷键，在空闲状态下按下该键直接进入传感器数值显示菜单。

二、就地闭锁及紧急停止钮

闭锁按钮位于人机操作界面的右上角，按下即停止本架及左右邻架正在执行的动作，对本架动作实施硬件闭锁，左右邻架动作实施软件闭锁。闭锁按钮拔起后，本架及左右邻架才可恢复正常动作控制。

急停按钮位于人机操作界面的右下角，按下即全工作面紧急停止正在执行的自动功能动作，并禁止全工作面自动功能运行，拔起后才可恢复。

三、汉字显示窗口

窗口安装4×8 OLED点阵式汉字显示屏，最多可显示4行，每行8个汉字。汉字信息内容一是属于应用程序菜单内的各个项目，随时由操作者调动显示，调整操作时显示其交互过程及状态；二是菜单以外反映交互过程，工作状态及故障状态的显示信息。空闲等待状态下系统正常时，窗口为默认（主）界面，显示本支架编号、控制器工作状态、传感器数值、采煤机运行位置及方向等信息。

第一行：XXX 指支架架号；【状态】：主控、空闲、从控；

第二行：vvvvMPa 指前立柱压力；vvvvmm指行程值

第三行：vvvvMPa 指后立柱压力

第四行：煤机：*** 指采煤机（红外发射器）位于第几号支架；【状态】：上行、

下行、停止

四、发光管显示及其信息含意

1、在启动键与停止键之间有三个并列的发光管组成一个小窗口，其最上端为电源指示灯，红色；中间为接收命令指示灯，黄色；下端为命令发送指示灯，红色；当控制器之间进行数据通信时，指示灯将闪烁。

2、每个键上均附有一个小发光管，称为键LED。在应用程序中，键LED在以下情况时发亮：①按键操作时，对应的LED指示灯点亮；②进行操作时，作为系统导航，指示下一步允许执行的操作。

3.4 双路电源箱（型号KDW127/12/2.0 ）

电源箱是电液控制系统专用的电源变换装置，它从工作面接入100V～250V交流电源，变换成直流12V，向SAC系统供电。电源箱内装有二个独立的AC/DC胶封模块，构成独立的两路电源，每路额定负载电流1.5A，可向4-6个相邻的支架控制单元供电。每路电源都具有截止式过流保护，整定电流2.0A。电源箱输入输出口配置及内部接线端子与交流输入的联接关系见图3.7。

图3.7 双路电源箱的接线

3.5 隔离耦合器（型号SAC-I）

隔离耦合器接在由不同电源供电的相邻两组支架控制器之间，将两组支架控制器实施电气隔离，为电源引入各组提供通道；内部有四个光电耦合器件，为两条数据通信线CANBUS和CANBidi信号双向传输提供通道。隔离耦合器有4个插口，分别为A1、A2、A3和A4，两侧（每侧2个口）分别连接被隔离的两组控制器，靠外的插口接控制器，靠内的插口接12V电源，详见图3.8。

隔离耦合器工作电压DC12V，工作电流：A1侧不大于35mA；A4侧不大于25mA。

图3.8 SAC-I隔离耦合器

1

324A2A3A4

A1

图3.9 SAC-I 隔离耦合器接线口示意图

隔离耦合器接线：

A1——控制器邻架口

A2——电源

A3——电源

A4——控制器邻架口 接口4芯线说明：1接电源正极，4接电源负极；2、3线如果接电源则不连接，如

果接控制器邻架口则接控制器的邻架CAN 线

3.6 压力传感器（型号GPD60）

压力传感器检测支架立柱缸内的液压力，插入立柱测压孔中，监视支架的支护

状态，向系统提供控制过程的重要参数，测量范围0～60MPa 。传感元件为电阻应变

片桥路，传感器内带温度补偿的低漂移放大器，输出标准的电压模拟信号（0.78V~

4.94V ）给控制器。压力传感器工作电压DC12V 。

图3.10压力传感器