電液控制操作的指南

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pm32型

電液控制系統(tǒng)

操作指南

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MARCO系統(tǒng)分析和開發(fā)

目錄

前言

1.安全規(guī)程

2.pm32電液控制系統(tǒng)原理

3.pm32電液控制系統(tǒng)元件

4.pm32電液控制系統(tǒng)功能

5.pm32控制器操作指南

6.XALZ界面操作指南

7.綜采工作面自動(dòng)化

8.pm32電液控制系統(tǒng)維護(hù)指南

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前言

隨著上世紀(jì)80年代電子技術(shù)，現(xiàn)場控制技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，煤礦井工

開采迫切需要利用先進(jìn)的控制技術(shù)，改變其落后的生產(chǎn)工藝和控制水平。煤礦井工

生產(chǎn)的核心是綜采工作面，如何大幅度提升綜采工作面現(xiàn)代化和自動(dòng)化控制水平成為

當(dāng)時(shí)煤礦現(xiàn)代化的首要任務(wù)。

在綜采工作面裝備中，液壓支架占據(jù)著核心的位置，一方面液壓支架要保障對(duì)工作

面的有效支護(hù)，另外一方面又要作為推進(jìn)動(dòng)力，保障工作面推進(jìn)效率。如何提高液壓

支架對(duì)工作面的支護(hù)質(zhì)量，如何提高采煤工作面的推進(jìn)速度，成為煤礦現(xiàn)代化控制的

重要要求。

在電液控制系統(tǒng)應(yīng)用之前，液壓支架采用手動(dòng)操縱閥的控制方式，經(jīng)歷了本架手動(dòng)

控制，鄰架手動(dòng)控制，鄰架液壓先導(dǎo)控制的發(fā)展過程，手動(dòng)控制方式的改進(jìn)主要集中

在控制的安全保障上，沒有涉及到控制質(zhì)量和控制效率的提高。

在上個(gè)世紀(jì)70年代末，英國人第一次提出了液壓支架電液控制的概念，采用控制

器，傳感器和液壓主閥替代手動(dòng)操作閥，控制液壓支架動(dòng)作，保障對(duì)工作面頂板和煤

壁的支護(hù)質(zhì)量，提高工作面的推進(jìn)速度。

隨著電液控制系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)上的不斷發(fā)展，支架電液控制系統(tǒng)已經(jīng)超出了起初的

控制疇，從單純控制液壓支架，逐漸延伸到三機(jī)控制，泵站控制，采煤機(jī)等設(shè)備控

制。從本世紀(jì)初開始，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步引進(jìn)到煤礦生產(chǎn)中來，在融合電液控制系統(tǒng)后，

實(shí)現(xiàn)了綜采工作面自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面設(shè)備高效管理，實(shí)現(xiàn)綜采工作面生產(chǎn)過

程優(yōu)化控制。

在1996年，液壓支架電液控制系統(tǒng)隨著德國DBT公司成套綜采設(shè)備進(jìn)入到中國，

應(yīng)用在當(dāng)時(shí)的神府礦區(qū)。經(jīng)過5年的使用和適應(yīng)，電液控制系統(tǒng)高效性，高可靠性的

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優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來，為國各大煤礦所接受。隨著marco公司pm3型電液控制系統(tǒng)進(jìn)入

中國，通過和國支架廠配套，解決了成套設(shè)備進(jìn)口價(jià)格昂貴的劣勢，尤其在2003年之

后，以marco公司pm3系統(tǒng)為代表的液壓支架電液控制系統(tǒng)在國逐漸推廣開來，電液

控制系統(tǒng)應(yīng)用也逐漸從簡單的地質(zhì)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，從高端客戶逐漸擴(kuò)展

到了絕大多數(shù)的煤礦用戶，從支架控制擴(kuò)展到綜采工作面自動(dòng)化。

液壓支架電液控制系統(tǒng)在控制層面上由三部分組成，

1.單個(gè)液壓支架層面上的機(jī)電一體化控制，

2.工作面層面上的現(xiàn)場總線控制

3.順槽層面上的SCADA控制（生產(chǎn)過程控制）.

安裝在單個(gè)液壓支架上的控制器，傳感器和液壓主閥，構(gòu)成成單個(gè)液壓支架的機(jī)電

一體化控制，完成液壓支架的液壓功能控制，滿足綜采工藝對(duì)液壓支架控制的要求。

綜采工作面各控制器之間通過架間電纜連接成一個(gè)控制系統(tǒng)，通過總線通訊技術(shù)，

構(gòu)成了工作面包含所有液壓支架的現(xiàn)場總線控制，實(shí)現(xiàn)工作面急停，成組動(dòng)作，數(shù)據(jù)

傳輸，在線檢測，故障報(bào)警等功能。

綜采工作面電液控制系統(tǒng)和順槽上位機(jī)相連，電液控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給上位

機(jī)，存儲(chǔ)在上位機(jī)上，完成工作面液壓支架的可視化和可控化，完成工作面跟機(jī)自動(dòng)

化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)化控制。

通過交換機(jī)將綜采工作面各種設(shè)備連接到集控上位機(jī)上，工作面各設(shè)備實(shí)時(shí)和歷史

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在集控上位機(jī)上，完成綜采工作面可視化和可控化，完成綜采各設(shè)備間協(xié)調(diào)

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和控制，實(shí)現(xiàn)綜采工作面設(shè)備管理，實(shí)現(xiàn)綜采生產(chǎn)過程優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)綜采工作面自

動(dòng)化。

在1985年，德國開始研發(fā)液壓支架電液控制系統(tǒng)。德國電液控制系統(tǒng)被命名為pm

系統(tǒng)，德語的含義為液壓支架自動(dòng)化系統(tǒng)，即電液控制系統(tǒng)被定位為綜采工作面液壓

支架自動(dòng)化，發(fā)展方向被定義為提高液壓支架支護(hù)質(zhì)量，支護(hù)效率以及推進(jìn)速度，從

而實(shí)現(xiàn)井下綜采工作面少人或無人值守自動(dòng)化。

德國pm電液控制系統(tǒng)在經(jīng)過10年的不斷完善，在世界上逐步取代了英國和澳大

利亞電液控制系統(tǒng)的控制概念，成為世界上液壓支架電液控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

在過去的10多年中，隨著中國逐漸成為世界煤炭技術(shù)的發(fā)展中心，液壓支架電液

控制系統(tǒng)一方面在中國市場上迅猛發(fā)展，另外一方面也在不斷適應(yīng)中國的煤礦現(xiàn)狀，

在發(fā)展和適應(yīng)過程中，電液控制系統(tǒng)逐漸形成兩種的不同發(fā)展方向：

?一種是以德國marco公司為代表的，不斷完善和提升電液控制系統(tǒng)功能，采用

生產(chǎn)過程控制理念，致力于綜采工作面自動(dòng)化，數(shù)字礦山建設(shè)的發(fā)展方向，

?一種是以國產(chǎn)電液控制系統(tǒng)廠家為代表的，將電液控制系統(tǒng)定位為液壓支架手

動(dòng)操縱閥控制替代產(chǎn)品，追求價(jià)格低廉的發(fā)展方向。

隨著液壓支架電液控制系統(tǒng)在中國煤礦的不斷推廣和應(yīng)用，技術(shù)領(lǐng)先，滿足不同工

況條件，不同地質(zhì)條件和不同采煤工藝，致力于綜采工作面自動(dòng)化，致力于解決井下

工作面生產(chǎn)實(shí)際問題的電液控制系統(tǒng)，將會(huì)逐漸成為電液控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。

marco公司于1986年受德國魯爾礦區(qū)的委托，研發(fā)液壓支架電液控制系統(tǒng)，基于

marco公司對(duì)于德國煤礦工業(yè)的深刻理解，技術(shù)的先進(jìn)性，以及率先實(shí)現(xiàn)電液控制系

統(tǒng)總線急停方式，在和德國西門子公司的競爭中勝出，marco公司電控系統(tǒng)成為德國

魯爾集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)配置。

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pm32電液控制系統(tǒng)為marco公司電液控制系統(tǒng)第四代產(chǎn)品：

1987年pm2系統(tǒng),1991年pm3系統(tǒng)，1996年pm3.1系統(tǒng)，

2005年pm32系統(tǒng)。

基于pm32系統(tǒng)在中國市場取得的成功，在2007年marco公司決定，

pm32系統(tǒng)作為marco電液控制系統(tǒng)的系統(tǒng)名稱，不再隨著控制器升級(jí)而更改。

從2007年開始，marco公司致力于綜采工作面自動(dòng)化控制和數(shù)字化礦山的研發(fā)，在

2010年推出IFC系統(tǒng)（綜采工作面集成控制系統(tǒng)），在2012年推出VisTwo系統(tǒng)（數(shù)字化

礦山系統(tǒng)）。marco公司pm32電液控制系統(tǒng)包含綜采工作面集控的全部功能，不需要

額外投資。

1999年marco公司pm電液控制系統(tǒng)進(jìn)入中國市場，迄今為止累計(jì)已銷售了210

套電液控制系統(tǒng)，在700多個(gè)工作面上運(yùn)行過。

在薄煤層，大采高，大傾角，三軟煤層，高瓦斯，放頂煤，以及全自動(dòng)化等不同工

作面上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。marco電液控制系統(tǒng)和中國煤礦生產(chǎn)緊密相結(jié)合，通過不

斷的技術(shù)創(chuàng)新，解決客戶的實(shí)際技術(shù)難題，在煤礦控制領(lǐng)域取得一個(gè)又一個(gè)的成功：

?2008年marco公司中薄煤層全自動(dòng)化系統(tǒng)在神東榆家梁成功應(yīng)用,

?2011年marco公司刨煤機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)在東達(dá)礦成功應(yīng)用，

?2012年marco公司薄煤層自動(dòng)化系統(tǒng)在汾西集團(tuán)賀西礦成功應(yīng)用，

?2013年marco公司薄煤層綜采工作面自動(dòng)化在中平能化12礦成功應(yīng)用，

?2013年marco公司薄煤層綜采工作面自動(dòng)化在寧煤金鳳礦成功應(yīng)用

?2013年marco公司數(shù)字化綜采工作面在新元礦成功應(yīng)用

pm32電液控制系統(tǒng)致力于保障工作面支護(hù)質(zhì)量和提高支護(hù)效率，實(shí)現(xiàn)煤礦安全生

產(chǎn)，局產(chǎn)局效。

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依據(jù)工作面支架架型，地質(zhì)條件，工況條件，采煤工藝，以及用戶具體控制要求，

marco公司為每一個(gè)項(xiàng)目量身定做綜采工作面系統(tǒng)解決方案。

綜采工作面系統(tǒng)解決方案包含地質(zhì)條件分析，采煤工藝分析，具體生產(chǎn)問題解決方

法，硬件配置，軟件編程，工作面參數(shù)設(shè)置，運(yùn)行維護(hù)，技術(shù)支持等容，以裝備，培

訓(xùn)和管理為中心，保障綜采工作面運(yùn)行正常，實(shí)現(xiàn)綜采工作面自動(dòng)化。

marco（北京）自動(dòng)控制和開發(fā)為marco公司在中國全資子公司，全權(quán)負(fù)責(zé)marco公

司的產(chǎn)品在中國的技術(shù)支持，系統(tǒng)配置，運(yùn)行維護(hù)，售后服務(wù)，市場開拓，備件業(yè)

務(wù)，技術(shù)培訓(xùn)等業(yè)務(wù)。

marco公司推行預(yù)防式服務(wù)理念，通過培訓(xùn)和定期回訪，實(shí)時(shí)了解在用工作面運(yùn)行

狀況，在問題出現(xiàn)之前進(jìn)行預(yù)防和解決，保障電液控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，保障工作面高

效安全生產(chǎn)。

marco公司致力于解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的實(shí)際問題，致力于參與礦上的技術(shù)革新和

創(chuàng)新，致力于和煤礦共同發(fā)展和進(jìn)步。

為了回報(bào)中國，履行企業(yè)的社會(huì)責(zé)任，從2010年開始，在中國每運(yùn)行一套pm32

電液控制系統(tǒng)，marco公司捐助一萬元人民幣給中國貧困小學(xué)，用于改善山區(qū)孩子的

教育水平。

非常感謝貴公司采用marc。公司電液控制統(tǒng)，并由此而支持

的

點(diǎn)亮孩子知識(shí)夢想活動(dòng)

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本操作指南從系統(tǒng)解決方案的角度提供pm32電液控制系統(tǒng)技術(shù)資料，闡述系統(tǒng)功

能，控制原理，安全警示，培訓(xùn)操作方法，技術(shù)支持，保障煤礦操作人員能夠正確理

解和掌握marco公司pm32電液控制系統(tǒng)。

第一章安全規(guī)程

安全意識(shí)

使用pm32電液控制系統(tǒng)時(shí)，必須嚴(yán)格遵守煤礦安全生產(chǎn)規(guī)定，安全規(guī)程和pm32

電液控制操作指南

警告標(biāo)識(shí)

z

危險(xiǎn)，可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果

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潛在危險(xiǎn)，可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果

A警告

可能的危險(xiǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致輕度或中度后果

A小心]

未遵守注意事項(xiàng)會(huì)影響控制功能

1r

6’注意事項(xiàng)

1.1pm32電液控制系統(tǒng)操作人員責(zé)任

pm32電液控制系統(tǒng)操作人員必須經(jīng)過pm32電液控制系統(tǒng)操作指南和煤礦安全規(guī)

程培訓(xùn)，方可在井下獨(dú)立操作pm32電液控制系統(tǒng)。

操作人員必須要熟悉各項(xiàng)安全規(guī)程，熟悉急停，閉鎖以及液壓系統(tǒng)安全知識(shí)。

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嚴(yán)禁未經(jīng)培訓(xùn)操作電液控制系統(tǒng)

未經(jīng)培訓(xùn)，擅自操作電液控制系統(tǒng)，

A危險(xiǎn)將會(huì)造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失

違背操作規(guī)程和安全規(guī)程

A危險(xiǎn)

違背操作規(guī)程和安全規(guī)程，

將會(huì)造成人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失

技術(shù)更改

嚴(yán)格按照本操作指南安裝，調(diào)試，操作和維護(hù)。

在沒有得到marco公司書面授權(quán)的情況下，

A警告

禁止對(duì)pm32電液控制系統(tǒng)進(jìn)行任何超出本操作指南的更改。

參數(shù)保護(hù)

所設(shè)定的應(yīng)用程序參數(shù)保障電液控制系統(tǒng)適應(yīng)井下的地質(zhì)條件

工況條件條件，以及采煤工藝。

AI小心

操作人員不允許擅自更改所設(shè)定的參數(shù)。

非操作人員禁止更改所設(shè)定的參數(shù)。

用于參數(shù)保護(hù)的密碼不允許向非操作人員透露

急停按鈕檢查

定期檢查工作面每個(gè)控制器急停按鈕,

AI小心I

如有損壞或疑似損壞應(yīng)立即更換

暗marco責(zé)任

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marco技術(shù)服務(wù)人員負(fù)責(zé)對(duì)安裝，調(diào)試，操作，維修的指導(dǎo)工作,

通過培訓(xùn)，定期回訪，實(shí)現(xiàn)預(yù)防式服務(wù)，

保障pm32電液控制系統(tǒng)運(yùn)行正常.

A1.2pm32電液控制系統(tǒng)操作安全規(guī)程

操作人員必須經(jīng)過pm32電液控制系統(tǒng)操作指南

E和安全規(guī)程培訓(xùn)

只有完成培訓(xùn)的人員才允許操作pm32電液控制系統(tǒng)

企

E禁止在正在動(dòng)作的支架停留

△若長時(shí)間在支架下停留，必須通過控制器閉鎖支架

單鍵動(dòng)作時(shí)，觀察被控支架動(dòng)作

被控支架必須在可視圍之

E控制降柱距離，防止咬架

升柱時(shí)，保證有效支撐頂板

在維護(hù)支架之前，必須通過控制器閉鎖本架，

E并且關(guān)閉進(jìn)液截止閥

在維護(hù)運(yùn)輸機(jī)或采煤機(jī)之前

E必須通過控制器將相應(yīng)區(qū)域的支架閉鎖，關(guān)閉支架截止閥

井下嚴(yán)禁帶電拆開電源箱防護(hù)蓋

供電電壓嚴(yán)禁超過250V,防止電源箱擊穿

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A禁止借助改錐一類堅(jiān)硬物體

操作控制器按鍵

I小心I

控制器操作完畢之后需要關(guān)閉防護(hù)蓋

嚴(yán)禁直接沖洗控制器面板

使用濕棉紗清潔控制器

更換電纜時(shí)，保證電纜干燥，防止短路，漏電

當(dāng)工作面由不同類型的支架組成時(shí)，

在井下主機(jī)上對(duì)工作面進(jìn)行配置

膠管和電纜需要通過U型卡正確固定

密碼使用者必須被礦上授權(quán)

只有被授權(quán)的操作人員，

才可以修改系統(tǒng)參數(shù)

井下主機(jī)操作者使用密碼保護(hù)其帳戶，離開時(shí)必須要注銷登錄

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在緊急情況下，按急停鍵停止一切正在運(yùn)行的功能。

急停鍵僅應(yīng)在緊急情況下使用

急停功能保障安全，急停功能作用在控制器上，

不包括液壓系統(tǒng)

A保障乳化液清潔

警告乳化液清潔程度關(guān)系到先導(dǎo)閥和閥芯的運(yùn)行質(zhì)量

和使用壽命

液壓管安裝

液壓管安裝時(shí)，要保障系統(tǒng)清潔度

更換先導(dǎo)濾芯

工作面運(yùn)行一個(gè)月，更換全部主閥先導(dǎo)濾芯

乳化液過濾精度

高壓過濾站過濾精度為

液壓支架過濾器過濾精度為

主閥先導(dǎo)過濾器精度為

回液過濾精度為

A禁止借助改錐一類堅(jiān)硬物體

操作先導(dǎo)閥按鈕

I小心I

乳化液

?節(jié)業(yè)?罡理.

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采用符合MA標(biāo)準(zhǔn)的乳化液

乳化液濃度不低于3,5%

乳化液濃度不允許超過5%,防止乳化液因皂化反應(yīng)，

堵塞先導(dǎo)閥或閥芯控制腔

寒冷天氣需加防凍液

AI小心I液壓件運(yùn)輸和存儲(chǔ)時(shí)要進(jìn)行防塵保護(hù)

長時(shí)間存儲(chǔ)之后，液壓件在使用之前需要進(jìn)行功能測試

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第二章pm32電液控制系統(tǒng)原理

pm32電液控制系統(tǒng)包含控制器，傳感器，液壓主閥，上位機(jī)和供電系統(tǒng)，通過

對(duì)液壓支架，綜采設(shè)備的就地和遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)綜采工作面可視化，可控化，實(shí)現(xiàn)

綜采工作面綜采設(shè)備管理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)綜采工作面少人或無人值守

自動(dòng)化。

2.1pm32電液控制系統(tǒng)組成

2.1.1標(biāo)準(zhǔn)配置

在綜采工作面上，每一個(gè)液壓支架安裝有1個(gè)控制器，3個(gè)常規(guī)傳感器，和1個(gè)液

壓主閥。工作面控制器之間由架間電纜連接在一起，采用總線技術(shù)，構(gòu)成現(xiàn)場總線控

制系統(tǒng)。工作面電液控制系統(tǒng)和上位機(jī)相連，構(gòu)成生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))。

2.1.2供電系統(tǒng)

電液控制系統(tǒng)供電來自于12伏直流電源箱，電源箱供電通常采用井下照明電路。

電源箱供電電纜芯線直徑不小于4mm2,保證電液系統(tǒng)供電正常。

電源箱的供電圍是90-250AV。高于250V的供電電壓或燒毀電源箱保險(xiǎn)絲，

低于90V的供電電壓，因?yàn)橄到y(tǒng)保護(hù)原因，電源箱處于閉鎖狀態(tài)。

2.1.3總線通訊

pm32電液控制系統(tǒng)采用鄰架通訊(BiDi)和TBUS總線技術(shù)的組合通訊方式。架間4

芯電纜承擔(dān)鄰架通訊，總線傳輸和供電功能。

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網(wǎng)絡(luò)終端安裝在電液控制系統(tǒng)兩個(gè)端頭控制器上，采用發(fā)送和應(yīng)答方式來監(jiān)控總線

通訊狀態(tài)。

鄰架通訊用于鄰架/隔架數(shù)據(jù)傳輸和控制，閉鎖等功能?？偩€通訊用于工作面急停，

成組動(dòng)作，在線檢測等功能。

隨著煤礦對(duì)電液控制系統(tǒng)提出了更多的要求，現(xiàn)場總線低通訊速率（比如CAN總線

傳輸速率為33kb/s）已成為現(xiàn)場控制的瓶頸問題，marc。新型控制器采用以太網(wǎng)通訊協(xié)

議，通訊速率達(dá)到100Mb/s,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，鄰架控制，工作面急停，成組動(dòng)作，

在線檢測，人員定位，語音和視頻傳輸?shù)裙δ堋?/p>

2.1.4控制模式

marco控制器為人工智能非主從型，采用4種控制模式：按鍵控制，時(shí)間控制，

參數(shù)控制，以及上位機(jī)控制模式.

工作面電液控制系統(tǒng)自成體系，在和上位機(jī)斷開后，仍可完成液壓支架全部功能，

如鄰架/隔架控制，急停，成組功能，數(shù)據(jù)傳輸，在線檢測等功能。

1.按鍵模式

按鍵模式為單鍵單動(dòng)作模式。通過觸動(dòng)按鍵，液壓支架執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，

停止按鍵后，液壓支架所執(zhí)行的動(dòng)作停止，如操作人員井下操作升柱，降柱等

功能時(shí)，采用按鍵控制模式。

2.時(shí)間控制模式

在觸動(dòng)按鍵之后，液壓支架在一定時(shí)間圍執(zhí)行某一功能，在設(shè)定的時(shí)間后，自

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動(dòng)停止該功能，如本架推溜，成組伸收護(hù)幫等功能。當(dāng)控制器的某個(gè)傳

感器被拆除之后，或者設(shè)置為無效之后，相應(yīng)的控制功能由參數(shù)控制轉(zhuǎn)為

時(shí)間控制模式。

3.參數(shù)控制模式

控制器在比對(duì)傳感器實(shí)時(shí)測量值和系統(tǒng)界限值之后，自主地發(fā)出控制信號(hào)執(zhí)行

某一功能，通過傳感器實(shí)時(shí)測量值作為反饋，當(dāng)測量值達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值之后，

自主地停止該液壓功能，比如自動(dòng)補(bǔ)壓，擦頂移架，和跟機(jī)自動(dòng)化等功能。

4.上位機(jī)模式分為兩種，

1)一種是指通過上位機(jī)在順槽或者在井上，依據(jù)傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，

以及工作面視頻，操作人員在上位機(jī)上直接操作某一支架功能，

保證工作面運(yùn)行正常。

2)在綜采工作面集控系統(tǒng)中，通過對(duì)實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)比對(duì)，上位機(jī)基于生

產(chǎn)過程優(yōu)化控制，按照軟件程序自主控制綜采工作面設(shè)備，如供電

管理，如運(yùn)輸系統(tǒng)集成控制，如綜采工作面自動(dòng)化等功能

2.1.5傳感器

電液控制系統(tǒng)傳感器可以分為常規(guī)傳感器和擴(kuò)展傳感器

1.常規(guī)傳感器

壓力傳感器，行程傳感器，紅外傳感器

2.擴(kuò)展傳感器

傾角傳感器，磁場傳感器，超聲波傳感器，振動(dòng)傳感器，采高傳感器，

外置報(bào)警燈，外置照明

壓力傳感器

1.壓力傳感器通常安裝在立柱單向鎖上，測量立柱下腔的壓力，

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保證對(duì)頂板的支護(hù)質(zhì)量，

依據(jù)工作面和巷道壓力的歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行礦壓分析。

2.壓力傳感器安裝在工作面機(jī)頭，機(jī)尾和工作面液壓管路上，測量主進(jìn)，主回液

壓管路上的壓力，通過上位機(jī)控制乳化液泵，保障工作面供液壓力正常。

在液壓管壓力出現(xiàn)異常時(shí)，通過上位機(jī)控制乳化液泵，防止乳化液膠管爆裂。

3.壓力傳感器安裝在充填支架的搗實(shí)結(jié)構(gòu)上，監(jiān)測充填料搗實(shí)后，充填料的致密

程度。在充填工藝自動(dòng)化控制中，系統(tǒng)采用壓力參數(shù)控制方式，自動(dòng)控制充填

支架搗實(shí)

行程傳感器

1.行程傳感器通常安裝在推移油缸，測量支架和運(yùn)輸機(jī)的位置，

2.行程傳感器安裝在護(hù)幫板油缸，伸縮梁油缸，或者采煤機(jī)截割部油缸，測量相

應(yīng)油缸的實(shí)時(shí)位置。

紅外傳感器

紅外傳感器確定采煤機(jī)的位置和行進(jìn)方向。

為了滿足煤礦生產(chǎn)不斷提出的新技術(shù)要求，marco公司逐步將新型傳感器引入到

pm32電液控制系統(tǒng)。

傾角傳感器

1.每個(gè)液壓支架安裝有三個(gè)傾角傳感器，一個(gè)安裝在液壓支架頂梁，一個(gè)安裝在

掩護(hù)梁上，一個(gè)安裝在四連桿/或底座上，測量頂梁和頂板之間的夾角，頂梁和

底座之間的夾角，頂梁水平翻轉(zhuǎn)夾角，計(jì)算工作面采高。

2.通過測量頂梁和頂板之間的夾角，保障工作面頂梁和頂板之間的夾角不允許超

過界限值，保證頂板的支護(hù)質(zhì)量和保護(hù)平衡油缸。

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3.通過測量頂梁和底座之間的夾角，保護(hù)四連桿，掩護(hù)梁銷軸，銷軸孔，免于應(yīng)

力破壞

4.通過測量頂梁的水平翻轉(zhuǎn)夾角，保障頂梁對(duì)頂板高質(zhì)量支護(hù)。

5.傾角傳感器監(jiān)測液壓支架的實(shí)時(shí)狀態(tài)，控制支架精確降柱，實(shí)現(xiàn)擦頂移架。

磁場傳感器

1.磁場傳感器安裝在支架頂梁和護(hù)幫板上，測量護(hù)幫板收回程度

2.磁場傳感器安裝在采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)上，用于采煤機(jī)限位

超聲波傳感器

1.超聲波傳感器安裝在支架頂梁上，可以在薄煤層設(shè)置安全區(qū)，保障工作面人員

安全，

2.通過安裝在運(yùn)輸機(jī)上的反射器，超聲波替代行程傳感器測量運(yùn)輸機(jī)位置。

3.超聲波傳感器安裝在機(jī)上，測量機(jī)和巷道壁之間的距離，通過對(duì)端頭架的調(diào)

整，防止機(jī)過于接近巷道壁。

振動(dòng)傳感器

1.振動(dòng)傳感器器安裝在頂梁柱窩處，采煤機(jī)的搖臂上，采集采煤機(jī)割煤割巖音頻

信號(hào)，識(shí)別工作面煤巖界面。

2.振動(dòng)傳感器安裝在四連桿上采集應(yīng)力變換，保護(hù)四連桿

3.振動(dòng)傳感器安裝在運(yùn)行設(shè)備上，監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行振動(dòng)狀態(tài)

采高傳感器

采高傳感器安裝在頂梁和控制器上（中厚煤層），或者底座和控制器上（薄煤層），利用

重力原理以及安裝在傳感器端頭端尾的傾角傳感器，測量支架的高度和工作面高度。

外置報(bào)警燈

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1.外置報(bào)警燈安裝在頂梁上，聲光報(bào)警顯著，避免在薄煤層中因液壓管路遮擋住

控制器聲光報(bào)警出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況

2.在隔架操作，成組動(dòng)作，跟機(jī)自動(dòng)化中，通過報(bào)警燈顏色變換，以及聲音報(bào)警，

提示操作人員支架所處的狀態(tài)。

3.通過外置報(bào)警燈在工作面區(qū)分安全區(qū)域和危險(xiǎn)區(qū)域。

外置照明

1.外置光源安裝在頂梁上，置充電電池，在工作面斷電24個(gè)小時(shí)給工作面提供持

續(xù)照明

2.液壓支架動(dòng)作時(shí)，外置光源變亮，液壓支架不動(dòng)作時(shí)，外置光源變暗。

3.外置光源在控制器待機(jī)時(shí)充電，在支架動(dòng)作時(shí)照明

2.1.6液壓主閥

液壓主閥是電液控制系統(tǒng)的執(zhí)行，接收到來自控制器的控制信號(hào)后，開啟或者停止

供液，完成液壓支架動(dòng)作。

液壓主閥主要包含兩部分，電磁先導(dǎo)閥和閥芯。先導(dǎo)閥和閥芯都是兩位三通閥。

電磁先導(dǎo)閥把來自控制器的電信號(hào)轉(zhuǎn)化成液壓信號(hào)，控制開啟主閥閥芯。閥芯開啟

后，高壓液經(jīng)過閥芯，進(jìn)入到液壓鎖，給液壓油缸供液。

2.1.7pm32控制器

pm32控制器根據(jù)應(yīng)用分為兩類，應(yīng)用在在液工作面壓支架上作為液壓支架

就地控制器，應(yīng)用在綜采設(shè)備上作為綜采設(shè)備就地控制器。

1.液壓支架控制器

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液壓支架控制器具備四種功能，通訊，數(shù)據(jù)處理，控制和顯示功能。

1）通過I/O板，控制器接收來自傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，來自鄰架和總線的數(shù)據(jù)，

以及來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)，給鄰架，總線，上位機(jī)，電磁驅(qū)動(dòng)器，攝像頭，

外置報(bào)警燈和外置照明發(fā)送狀態(tài)信息或控制信號(hào)。

2）傳輸?shù)娇刂破鞯膫鞲衅鲗?shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在控制器進(jìn)行存儲(chǔ)，提取，解碼，比對(duì)，

執(zhí)行后發(fā)出控制指令。

3）控制器控制功能指的是，控制器發(fā)給驅(qū)動(dòng)器特定接口的電流通斷信號(hào)，通過

先導(dǎo)閥開啟主閥閥芯。

4）傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，控制器狀態(tài)以及系統(tǒng)總線狀態(tài)顯示在控制器人機(jī)界面上。

2.綜采設(shè)備就地控制器

綜采設(shè)備就地控制器包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，通訊，數(shù)據(jù)處理，控制和顯示功能

1）不同的綜采設(shè)備可能采用不同的通訊協(xié)議，就地控制器將不同綜采設(shè)備的

數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式，傳輸給上位機(jī)。

2）就地控制器連接有相應(yīng)傳感器，如壓力，行程，液位，油溫，流量等傳感

器，傳感器的數(shù)據(jù)一方面將會(huì)在控制器進(jìn)行處理，一方面?zhèn)鬏斀o上位機(jī)

3）根據(jù)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)和存儲(chǔ)在控制部的程序，就地控制器自主控制綜采設(shè)

備，或者上位機(jī)經(jīng)過就地控制器遠(yuǎn)程控制綜采設(shè)備。就地控制器用于控制

三機(jī)，乳化泵站，清水泵站，乳化液自動(dòng)配比和順槽皮帶控制。

4）傳感器的數(shù)據(jù)，控制器的狀態(tài)以及和上位機(jī)的通訊狀態(tài)顯示在人機(jī)界面上。

2.1.8數(shù)據(jù)傳輸

在電液控制系統(tǒng)，每一個(gè)控制器被賦予固定的網(wǎng)絡(luò)地址，數(shù)據(jù)傳輸以文件包的方式

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發(fā)到指定的控制器。

2.2pm32電液控制系統(tǒng)控制過程

2.2.1控制過程

pm32電液控制系統(tǒng)控制過程分為兩類，單個(gè)支架控制過程和工作面控制過程。

1.單個(gè)支架控制過程

在參數(shù)控制模式下，單個(gè)液壓支架控制過程位為閉環(huán)控制。

控制器基于傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，發(fā)出控制信號(hào)，控制的執(zhí)行過程中，由傳感器實(shí)

時(shí)進(jìn)行反饋，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值后，結(jié)束控制過程。

單個(gè)支架控制過程如下：

控制器發(fā)出的控制指令，輸出給電磁驅(qū)動(dòng)器，電磁驅(qū)動(dòng)器解碼控制指令，轉(zhuǎn)化

成指定先導(dǎo)閥電流通斷信號(hào)，電磁驅(qū)動(dòng)器給指定的先導(dǎo)閥線圈供電，

電磁線圈所產(chǎn)生磁力吸合電磁先導(dǎo)閥杠桿，通過杠桿開啟先導(dǎo)閥閥芯，

一路控制液通過先導(dǎo)閥到達(dá)指定的主閥閥芯控制腔，進(jìn)入控制腔的乳化液開啟

主閥閥芯，乳化液通過主閥閥芯進(jìn)入油缸，或者通過單向鎖進(jìn)入油缸，油缸開

始動(dòng)作。

在按鍵控制模式下，當(dāng)操作人員松開按鍵時(shí)，電磁驅(qū)動(dòng)器停止給先導(dǎo)閥供電，

先導(dǎo)閥停止供液，主閥閥芯復(fù)位，油缸停止動(dòng)作。

在時(shí)間控制模式下，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，電磁驅(qū)動(dòng)器停止給先導(dǎo)閥供電，先導(dǎo)

閥停止供液，主閥閥芯復(fù)位，油缸停止動(dòng)作。

在參數(shù)控制模式下，達(dá)到參數(shù)設(shè)定值時(shí)，電磁驅(qū)動(dòng)器停止給先導(dǎo)閥供電，先導(dǎo)

閥停止供液，主閥閥芯復(fù)位，油缸停止動(dòng)作。

2.工作面控制過程

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工作面控制過程包含成組動(dòng)作，急停

1）在成組動(dòng)作中，控制指令通過總線以數(shù)據(jù)包的形式，發(fā)送給相應(yīng)的控制器，

控制器檢測預(yù)留電流，在滿足預(yù)留電流的情況下，控制器啟動(dòng)聲光報(bào)警，控

制器給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制信號(hào)，之后控制和單個(gè)支架控制過程相同。

2）在急?？刂浦?，急停指令通過總線發(fā)送給所有控制器，控制器切斷驅(qū)動(dòng)器輸

出電流，迅速停止正在執(zhí)行的動(dòng)作.

2.2.2電液控制系統(tǒng)上位機(jī)

pm32電液控制系統(tǒng)配置上位機(jī)，構(gòu)成電液控制系統(tǒng)層面SCADA系統(tǒng)。

電液控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化器，轉(zhuǎn)換成電流環(huán)信號(hào)，以TCP/IP通訊

協(xié)議的方式和上位機(jī)進(jìn)行連接。

在上位機(jī)上顯示工作面實(shí)時(shí)狀態(tài)，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，分析歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，監(jiān)測

工作面礦壓和報(bào)警，遠(yuǎn)程控制液壓支架，系統(tǒng)生成推進(jìn)度報(bào)表，液壓支架狀態(tài)報(bào)表，

礦壓分析報(bào)表。

2.2.3綜采工作面上位機(jī)

marco綜采工作面上位機(jī)，構(gòu)成綜采工作面層面SCADA系統(tǒng)，通過綁定驅(qū)動(dòng)的

方式直接和綜采設(shè)備連接，同步獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)綜采設(shè)備進(jìn)行直接控制，實(shí)時(shí)分析

工作面的狀態(tài)，對(duì)工作面狀態(tài)趨勢做出判斷，發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)工作面設(shè)備有效管

理，實(shí)現(xiàn)綜采工作面少人或無人值守。

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第三章pm32電液控制系統(tǒng)元件

pm32電液控制系統(tǒng)由控制器，傳感器，液壓主閥，上位機(jī)和供電系統(tǒng)組成，本章

介紹pm32液壓電液控制組成元件安裝位置，產(chǎn)品型號(hào)，工作原理和性能參數(shù)。

3.1控制器

安裝位置

在薄煤層上，控制器安裝在頂梁上

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在中厚煤層，控制器安裝在四連桿前，或者立柱前

控制器安全位置的選定的原則：方便操作人員操作。

產(chǎn)品型號(hào)

marco電液控制系統(tǒng)寬屏控制器，型號(hào)為

?pm32/sg/ag標(biāo)準(zhǔn)控制器

?pm32/sg/agva不銹鋼外殼,

?pm32/sg/age采用以太網(wǎng)傳輸協(xié)議

工作原理

marco控制器采用一體機(jī)設(shè)計(jì)思路，結(jié)構(gòu)節(jié)湊，簡潔耐用，操作簡單，功能強(qiáng)大，

由人機(jī)界面，微處理器和信號(hào)輸入輸出三部分組成。

1）人機(jī)界面

人機(jī)界面包含25個(gè)功能鍵，急停鍵，顯示屏，聲光報(bào)警和狀態(tài)指示燈。

1）功能鍵

按鍵采用彈性膜片技術(shù)，保證按鍵的靈敏性和可靠性。pm32/sg/age采用觸摸

屏方式，在觸摸屏上設(shè)置最小按鍵力，防止出現(xiàn)非人為的命令誤輸入。

25個(gè)按鍵分為基本動(dòng)作專用鍵，組合動(dòng)作快捷鍵，成組動(dòng)作快捷鍵，指令輸入

鍵和數(shù)字鍵。

2）急停按鈕

急停按鈕位于控制器右上方，急停按鈕包含兩個(gè)功能，急停功能和閉鎖功能。

按下急停按鈕后，啟動(dòng)急停功能。向右旋轉(zhuǎn)急停按鈕后，啟動(dòng)閉鎖功能。

急停功能通過現(xiàn)場總線切斷整個(gè)工作面驅(qū)動(dòng)器供電電流，立刻停止所有正在運(yùn)

行的動(dòng)作，避免危險(xiǎn)和災(zāi)害的發(fā)生。在marc。集控主機(jī)上，電液控制系統(tǒng)急停

和三機(jī)急停集成在一起，可以同時(shí)閉鎖工作面液壓支架和三機(jī)。

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閉鎖功能通過軟件形式閉鎖本架和左右鄰架，在對(duì)支架檢修時(shí)，或者在支架停

留較長時(shí)，需要啟動(dòng)閉鎖功能。

3）顯示屏

pm32控制器采用液晶寬屏，顯示工作面壓力，推進(jìn)行程，采煤機(jī)位置和方向，

控制器通訊狀態(tài)，總線狀態(tài)和故障信息等。

通過控制器人機(jī)界面設(shè)置參數(shù)，使應(yīng)用程序適合井下工作面地質(zhì)條件，工況條

件和采煤工藝。pm32系統(tǒng)已完全漢化，方便井下工人操作。

4）聲光報(bào)警

聲光報(bào)警位于控制器右下方。在支架動(dòng)作前，支架控制器首先啟動(dòng)聲光報(bào)警，

警示即將運(yùn)行的支架周邊的人員，保障人身安全。報(bào)警聲音強(qiáng)度為95分貝。

在薄煤層工作面上，控制器往往會(huì)被液壓管路所遮擋，控制器聲光報(bào)警作用不

明顯。marco外置聲光報(bào)警燈安裝在支架的頂梁處，對(duì)成組功能，跟機(jī)自動(dòng)

化，以及隔架操作時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，保障人身安全。

5）狀態(tài)指示燈

狀態(tài)指示燈位于控制器右下角，聲光報(bào)警燈之上。當(dāng)控制器處于主控狀態(tài)時(shí)，

狀態(tài)指示燈啟動(dòng)，發(fā)出黃光，當(dāng)控制器處于被控狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)指示燈啟動(dòng)，

發(fā)出紅光。

2）微處理器

微處理器采用AtmelSAM4S型微處理器，1024kbFlash,120MHz主頻，

AMDCortex-M4CPU,512kbRAM儲(chǔ)存器。

3）輸入輸出

控制器輸入輸出I/O板接口采用4芯結(jié)構(gòu)，連接傳感器獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，

連接鄰架進(jìn)行鄰架通訊和總線通訊，連接驅(qū)動(dòng)器輸出控制命令。

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控制器輸入輸出包含12個(gè)接口，其中6個(gè)接口為傳感器接口，

(B2,B1,C2,C1,D2,D1),3個(gè)接口為通訊接口(A2,A1,F1),3個(gè)接口為控制接口

(E2,E1,F2)O

1)傳感器接口

控制器可以直接連接6個(gè)傳感器。當(dāng)超出6個(gè)傳感器時(shí)，采用傳感器鏈方式，

將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?。如支架上三個(gè)傾角傳感器連接成傳感器鏈和控制器相

連。如振動(dòng)傳感器，磁場傳感器和傾角傳感器組成傳感器鏈和控制器相連。

2)通訊接口

A1和F1接口分別連接鄰架。在工作面端頭架安裝網(wǎng)絡(luò)終端，形成綜采工作面

總線控制。

3)控制接口

在控制接口中，F(xiàn)2口為驅(qū)動(dòng)器連接口，E2和E1作為控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)口，

僅可以驅(qū)動(dòng)單個(gè)先導(dǎo)閥，如自動(dòng)反沖洗過濾器，或外置聲光報(bào)警。

自動(dòng)反沖洗過濾器和外置聲光報(bào)警器也都可以通過驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制。

控制器最多可以驅(qū)動(dòng)32功能，通過驅(qū)動(dòng)板mcv/vt可以驅(qū)動(dòng)2以上的主閥。

控制器接口定義(正對(duì)控制器后接口)

接口ABCDEF

2-1+UBS12VS12VS12VV12VV12V

2-2TBUSAB2AC2AD2AE2AVCLK

2-3ZSB2UC2UD2UE2UVDAT

1-1+UBS12VS12VS12VV12V+UB

1-2TBUSAB1AC1AD1AE1ATBUSB

1-3NBLB1UC1UD1UE1UNBR

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+UB正極+12DV

0V負(fù)極0DV

GND接地

S12V傳感器供電

V0V/V12V驅(qū)動(dòng)器供電

數(shù)據(jù)輸出B1UB2UC1UC2UD1UD2UE1AE1UE2AE2U

數(shù)據(jù)輸入B1AB2AC1AC2AD1AD2AE1AE1UE2AE2U

在F2口接16功能驅(qū)動(dòng)器

連接驅(qū)動(dòng)器E1AE1UE2AE2UF2AF2U

在F2口接16功能驅(qū)動(dòng)器

架間聯(lián)絡(luò)NBLNBRZS

TBUSATBUS接口

TBUSBTBUS接口

VCLK/VDAT連接驅(qū)動(dòng)器

軟件程序

控制器包含三種程序，工作面應(yīng)用程序，鍵盤程序MSP,Booter程序。

鍵盤MSP和Booter程序?yàn)橥ㄓ贸绦?，工作面?yīng)用程序?yàn)閷Ｓ谐绦颉?/p>

工作面應(yīng)用程序依據(jù)每個(gè)工作面的具體控制要求編制而成。

控制器出廠之前已經(jīng)存儲(chǔ)最新版本的MSP,Booter程序，但不包含應(yīng)用程序。

應(yīng)用程序可以通過上位機(jī)，程序傳輸器以及工作面其他控制器傳輸程序給控制器，應(yīng)用程序存儲(chǔ)在

Flasho

每一個(gè)新工作面，或者搬家倒面后的工作面，首先要先在上位機(jī)上對(duì)工作面進(jìn)行

配置，確定支架型號(hào)，數(shù)量和位置。pm32電液控制系統(tǒng)可以在整個(gè)工作面上組合

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不同類型的支架，不同的液壓功能，不同的行程傳感器型號(hào)，以及不同的控制功能。

工作面應(yīng)用程序需要在井下通過參數(shù)設(shè)置，適合井下地質(zhì)條件，工況條件條件和采煤

工藝。

性能參數(shù)

供電電壓12VDC

供電電壓圍9,5-15VDC

供電電流30mA

RAM512Kb

Flash1024Kb

主頻120MHz

防護(hù)等級(jí)IP68

報(bào)警等級(jí)95db

控制器安裝架

通過控制器安裝架將控制器固定在液壓支架上，防護(hù)控制器免受沖擊波，或者其它

硬物的損害的功能?？刂破靼惭b架防護(hù)罩有兩個(gè)位置90度和180度。

在薄煤層上，控制器安裝在頂梁上，防護(hù)罩可以掀起90度，進(jìn)行操作。

當(dāng)控制器安裝在四連桿之前，或者立柱前后,防護(hù)罩可以掀起180度,進(jìn)行操作。

安裝架型號(hào)：

pm32/hlt/marco/d2

防護(hù)蓋型號(hào)：

pm3/hlt/a2.ds3ya

3.2壓力傳感器

喳

安裝位置fit

.專業(yè).整理.

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壓力傳感器安裝在立柱單向鎖上，測量立柱下腔壓力。

工作機(jī)理

壓力傳感器采用金屬膜片彈性形變技術(shù)和惠斯登電橋技術(shù)。在受到外界壓力時(shí)，金屬

彈性膜發(fā)生彈性變形，形變量通過惠斯登電路轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)傳輸?shù)娇刂破魃稀?/p>

產(chǎn)品型號(hào)

marco壓力傳感器有兩種型號(hào)

sns/dmd/aud和sns/dmd/aud600a.

兩種壓力傳感器的輸出電壓圍不同。控制器本身無法識(shí)別兩種壓力傳感器的型號(hào)，通

過在應(yīng)用軟件中界定零點(diǎn)電壓值的方式，計(jì)算實(shí)際壓力。兩種壓力傳感器不允許安裝

在同一工作面上。

應(yīng)用

1.實(shí)時(shí)測量立柱下腔壓力，系統(tǒng)保障頂板的支護(hù)質(zhì)量

2.上位機(jī)分析工作面壓力傳感器和巷道壓力傳感器的數(shù)據(jù)，預(yù)測頂板周期來壓。

3.壓力傳感器安裝在液壓管路上，測量工作面機(jī)頭，機(jī)尾和工作面供液管路和回

液管路的壓力。一方面保障泵站提供足夠的泵壓和流量，另外一方面避免液壓