一种液压支架端头控制器通讯系统技术方案

一种液压支架端头控制器通讯系统，系统采用单片机C8051F001作为CPU。单片机C8051F001的时钟频率可达25MHz，采用流水线指令结构，70％指令的执行时间为1个或2个系统时钟周期。该系统硬件可靠性高，抗干扰能力强，能实时、准确地进行数据传输，达到了对间架控制器远程监测监控和防爆工控计算机之间数据准确、实时传输的目的，满足液压支架端头控制器集中控制的通讯要求。

Hydraulic support end controller communication system

A hydraulic support end controller communication system, the system uses single-chip microcomputer C8051F001 as CPU. SCM C8051F001 clock frequency of up to 25MHz, using pipelined instruction structure, 70% instructions for the execution time of 1 or 2 system clock cycle. This system has high reliability, strong anti-interference ability, can real-time and accurate data transmission, reached between the frame controller of remote monitoring and explosion-proof computer data accurate, real-time transmission to meet the hydraulic support terminal controller centralized control communication requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种液压支架端头控制器通讯系统
本专利技术涉及一种液压支架端头控制器通讯系统，适用于机械领域。
技术介绍
煤矿综采工作面环境恶劣，液压支架数量多且控制复杂，目前普遍采用的综合机械化采煤工作面与无人值守采煤工作面相比，其存在自动化程度较低，工作强度大，安全性差等问题。在综合机械化自动采煤工作面内采煤机、刮板输送机及液压支架的降柱、移架、升柱支护顶板、推移输送机等工序均需要人工干预，而无人值守采煤工作面上述操作将全部由端头控制器集中控制自动完成。无人值守采煤工作面开采技术必须以强大的数据传输通道为依托，完成间架控制器与端头控制器之间大量状态参数和命令信息传递，并保证端头控制器可以实时地把这些数据上传到位于顺槽中控室的工业控制计算机后由工控计算机统一指挥工作。
技术实现思路
针对无人值守采煤工作面液压支架控制要求，本专利技术提出了一种液压支架端头控制器通讯系统，其硬件可靠性高，抗干扰能力强，能实时、准确地进行数据传输，达到了对间架控制器远程监测监控和防爆工控计算机之间数据准确、实时传输的目的，满足液压支架端头控制器集中控制的通讯要求。本专利技术所采用的技术方案是：所述液压支架端头控制器通讯系统的端头控制器集中控制所有的间架控制器，通信方式采用主从方式，树枝状结构，所有的间架控制器都挂在端头控制器的通讯总线上，端头控制器的通信方式默认为发送状态，所有间架控制器通信方式默认为接收状态。间架控制器在收到端头控制器发送的控制信号后，才能执行具体动作。端头控制器与防爆工控计算机通讯采用主从方式，端头控制器通信方式默认为接收状态，防爆工控计算机通信方式默认为发送状态。端头控制器接收到防爆工控计算机发送的控制信号后，执行防爆工控计算机发送的动作命令。建立一套可实现液压支架端头控制器与上位防爆工控计算机及多台下位间架控制器之间的网络通讯。系统基于RS-485通信协议，通过端头控制器集中控制液压支架，同时端头控制器还具备与上位防爆工控计算机通讯功能，支持防爆工控计算机对液压支架进行远程控制。所述通讯系统工作中，液压支架端头控制器要通过问架控制器对液压支架的状态和动作。进行全面监测监控。为了提高数据处理和数据传输速度，系统采用单片机C8051F001作为CPU。单片机C8051F001的时钟频率可达25MHz，采用流水线指令结构，70％指令的执行时间为1个或2个系统时钟周期，可以满足系统实时性要求。RS-232通讯协议支持的通信方式信号传输距离较近，一般不超过50m，并且抗干扰能力差。与RS-232通信协议相比，RS-485通信协议支持的通讯方式，信号传输距离能够达到1200m，传输距离远，而且抗干扰能力强。端头控制器通讯系统采用MAXIM公司的MAX485芯片作为RS-485通信协议的收发器。MAX485是芯片具有强抗干扰能力的低功耗收发器，支持RS-485通信协议，数据传输速率可达2.5Mb/s。MAX485芯片内部设有输入接收器和输出驱动器，控制输入接收器和输出驱动器的使能管脚是DE和RE。在使能信号为禁止状态情况下，输入接收器和输出驱动器处于高阻态，MAX485芯片的输入接收器和输出驱动器可抗±15kV的静电冲击。CPU引脚为TTL电平，扩展一片MAX485芯片作为RS-485通信协议的电平转换单元；防爆工控计算机的串行异步通信基于RS-232标准。两者通信协议的逻辑电平不一致，必须进行通信协议转换。端头控制器与防爆工控计算机的通信采用RS-485通信协议，HXSP-2108B转换器作为RS-485和RS-232的协议转换器，从而实现端头控制器和防爆工控计算机之间的远距离传输。所述液压支架端头控制器由于CPU芯片单一的串行通信接口不能满足上述通讯系统要求，必须通过VK3212芯片扩展成两个通讯接口。分别与间架控制器和防爆工控计算机通信。CPU的通讯信号通过VK3212芯片连接光电耦合模块和MAX485转换模块，转换变成RS-485通信协议信号，经过防高压保护电路后与对应的接口连接。与间架控制器连接的通讯通道用于端头控制器向间架控制器发送命令，修改其控制参数，并实现液压支架动作控制及接收间架控制器采集的液压支架状态信息；与防爆工控计算机连接的通讯通道，用于端头控制器向防爆工控计算机返回液压支架的状态参数，这些参数将由防爆工控计算机传递到地面监控系统统一处理。无人值守采煤工作面开采过程中，端头控制器实时向间架控制器发送控制指令，并根据间架控制器返回的状态，下达后续动作指令，实现端头控制器对液压支架的集中控制；另一方面端头控制器作为防爆工控计算机与间架控制器之间的通讯中转站，支持防爆工控计算机对液压支架进行远程控制。所述通讯系统将系统A和系统B的信号地连接，以消除高阻型共模干扰；为了消除低阻型共模干扰，采用浮地技术，隔断接地环路，将干扰源浮置起来，即将系统的信号地与大地隔离，隔断了接地环路，避免形成很大的环路电流。为满足系统串口扩展和数据传输的实时性要求，所述通讯系统采用VK3212芯片作为扩展芯片，其主接口为标准的三线UART接口(RX，TX，GND)，无需其它地址和控制信号线。具有可编程波特率设置功能，最高数据传输速度可达lMbit/s。VK3212芯片母串口和子串口的工作波特率可以由软件调节，不需要修改外部电路和晶振频率。通过芯片内置的协议处理器实现多串口扩展，不需地址线控制。两个子串口均为全双工，每个子串口可以通过软件开启和关闭，波特率可以独立设置，子串口最高可达920kb/s。VK3212芯片内部设有两级中断：子串口中断和全局中断。当IRQ引脚指示有中断时，通过读取全局中断寄存器GIR以判断当前中断类型，去读取相应的中断状态寄存器，以确定当前中断源。VK3212芯片的每个子串口都有独立的中断系统，当任意一个中断使能后，满足中断条件就会产生相应的中断，执行读/写操作，保证了数据传输的实时性。将引脚IR设为低电平选择普通UART通讯模式；中断指示引脚IRQ与CPU的INTl引脚连接，用于传递中断信号，增强系统的实时数据传输能力；VK3212芯片与CPU之间做共地处理。写操作时，先向VK3212的RX写入一个命令字节，随后写入相应的数据字节；读操作时，先向VK3212的RX写入命令字节，相应的数据字节从TX读取。可根据写入命令字选择不同的子串口通道号、子串口寄存器地址、写入/读取FIFO的数据字节个数。所述通讯过程以本系统为主通讯装置向下位机间架控制器发送16个数据，并由间架控制器将所接收数据依据接收顺序返回，主通讯装置所发送数据存储到数据存储器的0X20—0X2F单元，接收数据存储到数据存储器的0X30—0X3F单元。端头控制器与间架控制器通信采用主从方式，端头控制器的通信方式默认为发送状态，所有间架控制器通信方式默认为接收状态，间架控制器接收到端头控制器发送的控制信号后，执行发送动作。软件共包括4部分：主程序，中断处理程序，数据发送程序，数据接收程序。所述通讯系统首先进行初始化设置和系统资源的分配，随后向间架控制器发送一个数据，同时，传送数据计数器减1，判断此时数据是否发送完毕。如果没有发送完毕再次向间架控制器发送数据，如果发送完毕则向间架控制器发送返回数据命令，判断此时数据是否接收完毕。如果没有接收完毕则返回上一级再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压支架端头控制器通讯系统，其特征是：所述液压支架端头控制器通讯系统的端头控制器集中控制所有的间架控制器，通信方式采用主从方式，树枝状结构，所有的间架控制器都挂在端头控制器的通讯总线上，端头控制器的通信方式默认为发送状态，所有间架控制器通信方式默认为接收状态。

【技术特征摘要】
1.一种液压支架端头控制器通讯系统，其特征是：所述液压支架端头控制器通讯系统的端头控制器集中控制所有的间架控制器，通信方式采用主从方式，树枝状结构，所有的间架控制器都挂在端头控制器的通讯总线上，端头控制器的通信方式默认为发送状态，所有间架控制器通信方式默认为接收状态。2.根据权利要求1所述的一种液压支架端头控制器通讯系统，其特征是：为了提高数据处理和数据传输速度，系统采用单片机C8051F001作为CPU，单片机C8051F001的时钟频率可达25MHz，采用流水线指令结构，70％指令的执行时间为1个或2个系统时钟周期。3.根据权利要求1所述的一种液压支架端头控制器通讯系统，其特征是：所述液压支架端头控制器由于CPU芯片单一的串行通信接口不能满足上述通讯系统要求，必须通过VK3212芯片扩展成两个通讯接口，分别与间架控制器和防爆工控计算机通信。4.根据权利要求1所述的一种液压支架端头控制器通讯系统，其特征是：所述通讯系统将系统A和系统B的信号地连接，以消除高阻型共模干扰；为了消除低...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪新辉，
申请(专利权)人：纪新辉，
类型：发明
国别省市：辽宁,21