一种液压支架电液控制模拟装置的制作方法

本技术涉及一种液压支架电液控制模拟装置。

背景技术：

1、目前，随着煤矿采掘自动化水平的提高，液压支架普遍实现了由电液控制代替手动操作，提高了工作面的移架速度，改善了工作面顶板的支护状况，从而使工作面产量成倍增加。

2、液压支架电液控制系统的操作需要高度专业技能。液压支架电液控制系统一般由支架控制装置、传感器(包括压力、行程、角度、采煤机位置传感器等)、防爆电源、电液控换向阀、隔离耦合器、信号转换器、集中监控装置及电缆和连接器等设备组成，结构复杂，需要操作人员具备自动化参数设置、工作面参数调整、电液控故障检修等技能。

3、目前液压支架操作人员的操作规程和技术要领主要是通过厂家提供的说明书和理论培训获取，而井下实操培训的实践范围十分有限。通常一个煤矿综采工作面的液压支架数量在200架左右，每架液压支架的重量超过30吨，整个液压支架系统的体积和重量十分庞大；并且，液压支架掘进工作面是矿井中一个特殊的工作区域，在这个工作面中，由于巷道空间的限制和作业方式的特殊性，需充分考虑在这个恶劣的工作环境中操作过程的安全风险，如支架歪斜可能造成伤人事故。因此，操作人员在井下接受培训过程中通常不能自由地设置参数、验证效果，并且错误的操作可能导致设备故障或事故发生。上述培训模式使得整个培训周期较长，而且培训效果有限。

4、基于上述情况，需要建立针对液压支架电液控制系统的模拟装置，以便向操作人员提供全面高效的培训。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种液压支架电液控制模拟装置，该模拟装置可用于为液压支架操作人员在地面提供有效的模拟培训，可以自由地设置参数、能够模拟液压支架的各种动作进行仿真运行并验证效果，使操作人员在短时间内具有液压支架电液控制系统的使用和调试技能。另外，利用该模拟装置可以模拟支架的故障状态，提高操作人员电液控制系统故障排查技能。

2、为实现上述目的，本技术提供一种液压支架电液控制模拟装置，该模拟装置包括至少一个单架支架电液控制模拟装置，单架支架电液控制模拟装置包括人机交互界面单元、支架控制单元、电磁阀模拟模块、油缸模拟模块和模数转换模块；所述人机交互界面单元用于操作人员发出操作液压支架指令和接收液压支架的相关信息；所述支架控制单元配置为接收所述人机交互界面单元发出的指令，根据自身控制逻辑，实现支架动作控制；所述电磁阀模拟模块用于模拟电磁阀动作；所述油缸模拟模块用于模拟油缸动作并输出相应的模拟量；所述模数转换模块用于将相应的模拟量转化为数字量；所述人机交互界面单元与所述支架控制单元连接，所述支架控制单元的一端与所述电磁阀模拟模块连接，其另一端与所述模数转换模块连接；所述油缸模拟模块同时连接所述电磁阀模拟模块和所述模数转换模块；所述支架控制单元接收所述人机交互界面单元发出的指令后向所述电磁阀模拟模块发送控制信息，所述电磁阀模拟模块接收到控制信息后驱动所述油缸模拟模块动作，所述模数转换模块采集所述油缸模拟模块动作产生的模拟量并将其转化为数字量传给所述支架控制单元，所述人机交互界面单元接收所述支架控制单元发出的液压支架的相关信息。

3、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述人机交互界面单元包括操作键和显示屏，所述操作键用于发出操作液压支架指令，所述显示屏用于显示液压支架运行数据。

4、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述人机交互界面单元还包括闭锁急停按钮和蜂鸣器。

5、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述油缸模拟模块配置为利用电控装置控制电动推杆伸长或缩回的方式实现模拟油缸的动作。

6、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述油缸模拟模块包括立柱油缸模拟模块和推移油缸模拟模块，二者并联连接。

7、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述立柱油缸模拟模块配置为模拟立柱油缸动作，并输出相应的立柱油缸压力模拟量，所述推移油缸模拟模块配置为模拟推移油缸动作，并输出相关的推移油缸行程模拟量。

8、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述电动推杆包括第一电动推杆，所述立柱油缸模拟模块包含所述第一电动推杆和第一变阻器，所述第一电动推杆活动端与所述第一变阻器的活动端连接，所述第一电动推杆活动时，所述第一变阻器的阻值发生相应变化，所述模数转换模块实时将所述第一变阻器的阻值转化为数字量传给所述支架控制单元。

9、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述第一变阻器为第一滑动变阻器。

10、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述第一电动推杆活动端与所述第一滑动变阻器的滑动端通过螺栓连接。

11、例如，本技术实施例提供的模拟装置中，所述第一变阻器为第一旋转式可变变阻器。

12、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述第一电动推杆活动端与所述第一旋转式可变变阻器的活动端通过齿条连接。

13、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述电动推杆包括第二电动推杆，所述推移油缸模拟模块包含所述第二电动推杆和第二变阻器，所述第二电动推杆活动端与所述第二变阻器的活动端连接，所述第二电动推杆活动时，所述第二变阻器的阻值发生相应变化，所述模数转换模块实时将所述第二变阻器的阻值转化为数字量传给所述支架控制单元。

14、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述第二变阻器为第二滑动变阻器。

15、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述第二电动推杆活动端与所述第二滑动变阻器的滑动端通过螺栓连接。

16、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述第二变阻器为第二旋转式可变变阻器。

17、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述第二电动推杆活动端与所述第二旋转式可变变阻器的活动端通过齿条连接。

18、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，还包括与所述电磁阀模拟模块连接的电磁阀动作指示面板，其包括基板和设置于其上的指示灯，所述电磁阀模拟模块接收到控制信息后驱动所述指示灯亮起，所述指示灯的点亮和熄灭分别指示相应电磁阀动作的状态，当指示灯点亮时指示电磁阀开启；熄灭时指示电磁阀关闭。

19、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述的指示灯的颜色包括红色、绿色和白色，用以实时显示各个电磁阀动作状态，红色显示伸出，绿色显示缩回，白色显示喷雾。

20、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述的指示灯为led灯。

21、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述的指示灯包括护帮油缸伸出led指示灯、护帮油缸缩回led指示灯、喷雾led指示灯、侧护板伸出led指示灯、侧护板缩回led指示灯、平衡油缸伸出led指示灯、平衡油缸缩回led指示灯、推移油缸缩回led指示灯、推移油缸阻尼缩回led指示灯、推移油缸伸出led指示灯、起底油缸伸出led指示灯、立柱油缸缩回led指示灯、立柱油缸伸出led指示灯或其中的任意组合。

22、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，包括至少两个所述单架支架电液控制模拟装置。

23、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，还包括远程控制计算机、网络集线器、通讯主控单元和主站支架控制单元；所述远程控制计算机通过访问web服务端口，获取各所述支架控制单元运行数据，并显示各单架支架电液控制的状态信息和设置参数；所述通讯主控单元用于将各单架支架运行数据整理至内部数据库，并通过以太网提供web数据服务；所述主站支架控制单元用于管理所述支架控制单元，读取所述支架控制单元运行数据并上传给所述通讯主控单元，接收所述远程控制计算机参数设置指令并传送至对应的所述支架控制单元；所述远程控制计算机通过所述网络集线器与所述通讯主控单元连接；所述通讯主控单元与所述主站支架控制单元连接；所述支架控制单元与主站支架控制单元连接，且通过并联方式与其他所述支架控制单元连接。

24、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，还包括与所述主站支架控制单元连接的主站人机交互界面。

25、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，还包括外壳，所述外壳的外壁设置有所述远程控制计算机显示屏、所述主站人机交互界面、所述人机交互界面单元和所述电磁阀动作指示面板。

26、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述外壳至少部分具有金属的基体。

27、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述外壳为方形。

28、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述外壳的底端还设置有滚轮和用于固定滚轮的卡子。

29、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述外壳的底端还设置有支座。

30、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，外壳的外壁设置有至少2个所述人机交互界面单元和相应的至少2个所述电磁阀动作指示面板。

31、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，所述外壳的正面设置有20个所述人机交互界面单元和相应的20个所述电磁阀动作指示面板，其呈4排5列布设，每一个所述人机交互界面单元的上方布设其相应的所述电磁阀动作指示面板，且在所述外壳的正面的靠右上部布设所述远程控制计算机显示屏和位于其下方的主站人机交互界面。

32、例如，本技术至少一实施例提供的模拟装置中，还包括与所述通讯主控单元连接的虚拟仿真系统；所述通讯主控单元实时将各单架支架运行数据上传虚拟仿真系统，实现模拟装置和虚拟现实场景中虚拟装置的实时同步运行。

33、本技术实施例提供的模拟装置可以设置至少一个单架支架电液控制模拟装置，其包括人机交互界面单元、支架控制单元、电磁阀模拟模块、油缸模拟模块和模数转换模块，同时也可以设置电磁阀动作指示面板指示相应电磁阀动作的状态，并且，该模拟装置可以包括至少两个单架支架电液控制模拟装置、远程控制计算机、网络集线器、通讯主控单元和主站支架控制单元以及主站人机交互界面。因此，每个单架支架电液控制模拟装置都与主站支架控制单元并联，形成各自独立的模拟电控系统。

34、当本技术实施例提供的模拟装置模拟液压支架的主要动作包括但不限于升架、降架、推移输送机和移架时，上述动作可以利用电控装置控制电动推杆伸长或缩回的方式模拟不同功能的油缸的动作来完成。并且，可以通过人为拔开支架控制单元的通信电缆模拟通讯故障、利用人机交互界面单元手动控制的方式模拟推移油缸伸出超限故障等，模拟液压支架可能出现的各种故障，提高操作人员电液控制系统故障排查技能。

35、更进一步，本技术实施例提供的模拟装置的通讯主控单元可以实时将各单架支架运行数据上传虚拟仿真系统，实现模拟装置和虚拟现实场景中虚拟装置的实时同步运行，有利于为操作人员提供远程虚拟培训。

36、因此，本实用新型提供的模拟装置可以有效地对操作人员提供液压支架电液控制系统的全面培训，且上述模拟装置操作便捷、安全性高、成本低，还可以降低劳动强度，提高操作人员在接受培训过程中的工作舒适度。