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液压支架是长壁工作面综合机械化的主体设备。随着计算机技术和自动化技术的普及应用,液压支架的控制方式已由手动液压控制转变为电液控制。尽管液压支架电液控制方式在国外已经属于成熟技术,但在我国还处于刚刚起步阶段。研究液压支架电液控制系统具有举足轻重的意义。通信是液压支架电液控制系统中的重要组成部分。根据液压支架电液控制系统的通信特点,选用CAN总线实现支架控制器之间的通信。
CAN总线是一种典型的现场总线。它以高性能、高可靠性、实时性及独特的设计等特点,得到广泛的应用,遍及了从高速网络到低成本的多线路网络。这些优点都使得CAN总线通信能够更好的满足液压支架电液控制系统的需要。结合液压支架电液控制系统的具体要求,本文完成了液压支架电液控制系统中CAN总线节点、中继节点的软件开发以及硬件接口电路的设计。
首先,简要的介绍了液压支架电液控制系统的架构及其功能。分析了邻架控制、成组控制、参数设置及急停、闭锁功能中对通信的要求。对联动控制先分析综采面“三机”的约束关系,继而提出联动控制的数学描述。在上述分析的基础上,总结了液压支架电液控制系统对CAN总线的要求。其次,在CAN总线硬件接口电路的设计中,采用Motorola单片机中自带的MSCAN模块设计了CAN节点、CAN中继节点,支持超过110个节点的通信。针对井下防爆的要求,采用改进的统一供电法,并设计了通信适配器、电源适配器,使CAN总线具有本质安全防爆的性能。
最后,为了更好的实现液压支架电液控制系统所需数据传输的功能,在透彻分析CAN总线技术规范的基础上,开发了专用于液压支架电液控制系统的CAN总线通信应用层协议。
利用CAN总线网络通信的液压支架电液控制系统实现了支架控制器之间灵活、可靠的通信。解决了传统通信方式中存在的传输速度低、需要制定复杂通信协议及扩展困难等问题。