一種巷道支架試驗(yàn)臺(tái)高精度全自動(dòng)伺服控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別是涉及一種巷道支架試驗(yàn)臺(tái)高精度全自動(dòng)伺服控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤炭開(kāi)采深度不斷加大，加上機(jī)械化生產(chǎn)水平的不斷提高和礦井高產(chǎn)高效的要求，巷道支護(hù)條件越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)巷道的支護(hù)技術(shù)提出了更高的要求。以錨桿為主的支護(hù)技術(shù)在煤礦巷道圍巖控制中發(fā)揮了重要作用，解決了大量的工程問(wèn)題。但在深部高應(yīng)力條件下，單一的錨桿(索)支護(hù)并不能解決這一支護(hù)難題，錨桿配套支架的組合支護(hù)技術(shù)是解決這一難題的重要技術(shù)途徑。支架本身的結(jié)構(gòu)及其各連接件的力學(xué)性能，以及支架對(duì)巷道礦壓顯現(xiàn)的適應(yīng)情況直接影響著巷道維護(hù)狀況的好壞，所以借助支架試驗(yàn)臺(tái)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)整架支架和支架各結(jié)構(gòu)件及連接件的力學(xué)性能進(jìn)行研究是十分必要的。
[0003]利用支架試驗(yàn)臺(tái)對(duì)支架實(shí)物進(jìn)行整架的或其零部件的實(shí)驗(yàn)研究和質(zhì)量檢測(cè)，是世界上主要產(chǎn)煤國(guó)家經(jīng)常采用的技術(shù)手段。目前國(guó)內(nèi)外擁有的巷道支架試驗(yàn)臺(tái)，大部分建設(shè)于上世紀(jì)七八十年代，由于當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)水平的限制，各支架試驗(yàn)臺(tái)配備的測(cè)控系統(tǒng)均比較落后，其加載方式及技術(shù)參數(shù)均已無(wú)法滿足當(dāng)前巷道支架性能的檢測(cè)要求。因此，將巷道支架試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)改進(jìn)與現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)巷道支架試驗(yàn)臺(tái)的高精度全自動(dòng)伺服控制，是巷道支架試驗(yàn)臺(tái)的必然發(fā)展趨勢(shì)，也是我國(guó)煤炭科學(xué)技術(shù)發(fā)展中亟需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決巷道支架試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)落后的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種巷道支架試驗(yàn)臺(tái)高精度全自動(dòng)伺服控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:本控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)、性能檢測(cè)系統(tǒng)、液壓控制臺(tái)、高精度液壓千斤頂?shù)冉M成，是一套完整的機(jī)-電-液一體化的高技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備。它以高精度的液壓千斤頂為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以傳感器作信號(hào)反饋，用靜載伺服閥及流量閥為核心元件，在計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的指令下實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的真實(shí)模擬。其中，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)采用2級(jí)分布式控制結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)、下位機(jī)兩部分構(gòu)成。上位機(jī)即計(jì)算機(jī)，主要完成人機(jī)對(duì)話、試驗(yàn)加載的設(shè)定、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。下位機(jī)即實(shí)時(shí)控制級(jí)，采用PLC作為下位機(jī)的控制中心，根據(jù)上位機(jī)的試驗(yàn)加載設(shè)定，控制液壓加載系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)加載。
[0006]本發(fā)明的有益效果是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道支架試驗(yàn)臺(tái)的高精度全自動(dòng)伺服控制，具體如下:
[0007](I)該系統(tǒng)為雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，由液壓控制臺(tái)自身的內(nèi)反饋控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)全數(shù)字控制系統(tǒng)、液壓控制臺(tái)、信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成的反饋控制系統(tǒng)兩大閉環(huán)控制系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺(tái)的高精度伺服控制；
[0008](2)計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制，可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)置控制系統(tǒng)參數(shù)，控制試驗(yàn)進(jìn)程，任選加載級(jí)數(shù)，加載步長(zhǎng)，加載幅度，加載速率等，實(shí)現(xiàn)均勻或急劇向支架均稱(chēng)或非均稱(chēng)的高精度全自動(dòng)控制加載能力；
[0009](3)上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)顯示試驗(yàn)過(guò)程的相關(guān)曲線，及實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的狀態(tài)，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為高精度全自動(dòng)液壓伺服控制系統(tǒng)框圖；
[0011]圖2為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)控制框圖；
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
[0013]如圖1所示為高精度全自動(dòng)液壓伺服控制系統(tǒng)框圖。在試驗(yàn)臺(tái)對(duì)支架進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)I輸出實(shí)驗(yàn)設(shè)定的加載參數(shù)和控制閥體的動(dòng)作信號(hào)給液壓控制臺(tái)2，液壓控制臺(tái)2通過(guò)自身的內(nèi)反饋系統(tǒng)控制閥體動(dòng)作輸出穩(wěn)定壓力給高精度液壓千斤頂3，高精度液壓千斤頂3輸出力作用到實(shí)驗(yàn)對(duì)象4上，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)全數(shù)字控制下的實(shí)驗(yàn)加載。安裝在實(shí)驗(yàn)對(duì)象上的載荷傳感器和位移傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的力、位移等信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過(guò)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)5將信號(hào)實(shí)時(shí)反饋回計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)1，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)反饋測(cè)量值與設(shè)定值偏差超出所設(shè)定要求范圍時(shí)，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)I將再次輸出閥體控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)實(shí)際值，使其達(dá)到設(shè)定要求范圍內(nèi)；當(dāng)反饋測(cè)量值與設(shè)定值偏差小于設(shè)定要求范圍時(shí)，閥體停止動(dòng)作，系統(tǒng)處于穩(wěn)壓狀態(tài)。
[0014]如圖2所示為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)控制框圖，計(jì)算機(jī)全數(shù)字伺服控制系統(tǒng)采用2級(jí)分布式控制結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)、下位機(jī)兩部分構(gòu)成。上位機(jī)即計(jì)算機(jī)6，主要完成人機(jī)對(duì)話、試驗(yàn)加載的設(shè)定、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。下位機(jī)采用以可靠性著稱(chēng)的PLC(7)為控制中心。周邊配有模擬量采集模塊8 (AD模塊)、模擬量輸出模塊9 (DA模塊)、數(shù)字量輸出模塊10 (D0模塊)。力、位移傳感器12經(jīng)AD模塊8采集相關(guān)模擬量給PLC (7)，PLC (7)經(jīng)RS485 / RS232通信總線接受上位機(jī)傳來(lái)的試驗(yàn)加載路徑設(shè)置，經(jīng)PLC(7)改進(jìn)型PIDF控制算法，輸出控制變量給DA模塊9或DO模塊10，再經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)器11驅(qū)動(dòng)流量閥13和靜載伺服閥14控制液壓控制臺(tái)2進(jìn)行加載。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種巷道支架試驗(yàn)臺(tái)高精度全自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:本控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)、信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、液壓控制臺(tái)、高精度液壓千斤頂?shù)冉M成，是一套完整的機(jī)-電-液一體化的高技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備。它以高精度的液壓千斤頂為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以傳感器作信號(hào)反饋，用靜載伺服閥、流量閥及液壓控制臺(tái)為核心元件，在計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的指令下實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的真實(shí)模擬，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道支架試驗(yàn)臺(tái)的高精度全自動(dòng)伺服控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道支架試驗(yàn)臺(tái)高精度全自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)為雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，由液壓控制臺(tái)自身的內(nèi)反饋控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)全數(shù)字控制系統(tǒng)、液壓控制臺(tái)、信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成的總反饋控制系統(tǒng)兩大閉環(huán)控制系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺(tái)的高精度伺服控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道支架試驗(yàn)臺(tái)高精度全自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述計(jì)算機(jī)全數(shù)字控制系統(tǒng)采用2級(jí)分布式控制結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)、下位機(jī)兩部分構(gòu)成。所述上位機(jī)即計(jì)算機(jī)，主要完成人機(jī)對(duì)話、試驗(yàn)加載的設(shè)定、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。所述下位機(jī)即實(shí)時(shí)控制級(jí)，采用PLC作為下位機(jī)的控制中心，根據(jù)上位機(jī)的試驗(yàn)加載設(shè)定，控制液壓加載系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)加載。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種巷道支架試驗(yàn)臺(tái)高精度全自動(dòng)伺服控制系統(tǒng)，本控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)、性能檢測(cè)系統(tǒng)、液壓控制臺(tái)、高精度液壓千斤頂?shù)冉M成，是一套完整的機(jī)-電-液一體化的高技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備。它以高精度的液壓千斤頂為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作反饋，用靜載伺服閥、流量閥及液壓控制臺(tái)為核心元件，在計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的指令下實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的真實(shí)模擬。其中，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)采用2級(jí)分布式控制結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)、下位機(jī)兩部分構(gòu)成。該系統(tǒng)將巷道支架試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)改進(jìn)與現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，解決了目前巷道支架試驗(yàn)臺(tái)配備的測(cè)控系統(tǒng)落后，無(wú)法滿足當(dāng)前巷道支架性能檢測(cè)需求的問(wèn)題，對(duì)巷道支架試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展及巷道支架性能的高精度監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)具有重要的意義。
【IPC分類(lèi)】G05B19/418
【公開(kāi)號(hào)】CN104881000
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410077275
【發(fā)明人】李學(xué)華, 姚強(qiáng)嶺, 曹曉雨, 瞿群迪, 王洪武, 劉春橋
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué), 神華烏海能源有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2014年2月27日