基于EtherCAT的液压支架智能控制系统研究
王磊1
孙凯1
袁瑞甫2
齐俊艳3
1.河南理工大学 计算机科学与技术学院,河南 焦作 4540002.河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 4540003.河南理工大学 软件学院,河南 焦作 454000
摘要：目的 液压支架是煤矿开采的关键设备之一,为了解决液压支架通信网络通信速率低与同步性差的问题,方法 以支撑掩护式液压支架为对象,设计一套完整的智能控制系统,深入探讨液压支架的数据传输与控制问题.EtherCAT通信基于标准的以太网数据帧,优化了协议栈的应用层和数据链路层.将EtherCAT总线应用于整个液压支架通信网络,完成液压支架智能控制系统的软硬件设计.将液压支架的单架控制、邻架控制和成组控制等命令结合Ether-CAT报文嵌入以太网数据帧中,实现直达I/O的以太网控制.基于建立的液压支架运动模型,利用EtherCAT总线的高精度分布式时钟(DC)同步机制,实现对采煤机位姿及液压支架升降、推进、移动等动作的精确控制.结果 采用EtherCAT总线替代传统的CAN总线后,通信速率从1 MB/s提升至100 MB/s,显著增强了数据传输的速度和效率.同时,网络拓扑结构从单一的总线型扩展为更加灵活的混合拓扑结构,适应范围更广.主站对液压支架的统一管理和控制,有效简化了网络管理的复杂性.利用EtherCAT的分布时钟(DC)同步机制,实现了微秒级的运动控制更新周期,确保了液压支架从站与主站之间的快速数据交换.结论 通过引入Ether-CAT总线技术,显著提升了液压支架的控制效率和通信速率.研究结果不仅完善了智能无人采煤开采技术体系,为后续研究及现场应用提供了重要参考,还对促进煤矿工作面的安全高效生产具有重要意义.
关键词：液压支架EtherCAT监控分站煤矿开采故障报警
分类号：TP23(自动化技术及设备)
资助基金：国家自然科学基金(52204168)河南省高校科技创新团队支持计划项目(22IRTSTHN005)
论文发表日期：2025-05-22
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 53-63 )
英文信息