【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿井下锚杆锚索钻架自动控制，具体是一种锚杆锚索自动张拉系统及控制方法。
技术介绍
1、煤矿井下巷道掘进与支护是井工开采的关键技术之一,随着煤矿井下巷道掘进装备机械化程度的提高，对煤矿井下支护装备的自动化程度要求越来越高，巷道掘进完成后，需要使用锚杆锚索设备对巷道进行支护，现有锚杆锚索支护技术流程主要包括铺联网、安装钢带、定位、打孔、填装锚固剂、安装锚索、搅拌、锚索张拉等多个环节,目前国内锚索支护的整体技术水平较为落后，目前市场上外购的张拉机具主要是人工操持，机械化程度低，锚索施工只能通过增压泵的压力值反推锚索的张拉力，锚索的实际张拉力的数值却是未知数，现有的技术手段也很难实现，这就给锚索现场施工以及质量检测造成较大难度，锚索张拉自动化程度低，安全性差，难于实现煤矿井下巷道支护中锚索张拉的自动化作业。
技术实现思路
1、本专利技术为了旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，提供一种锚杆锚索自动张拉系统及控制方法。
2、本专利技术采取以下技术方案：一种锚杆锚索自动张拉系统，包括：
3、液压电磁阀组，用来驱动液压油缸执行机构动作；
4、显示器箱，用来实时显示自动张拉系统中各个控制参数的状态和实时参数，并可以进行自动张拉数据参数的设置；
5、控制器，输入输出状态的实时监控、还实时显示自动张拉过程中张拉力的实时曲线和目标值，并进行故障报警，绘制压力和锚索应力变化曲线图；
6、急停按钮，用来紧急情况下的停止按
7、转换开关，转换开关用来实现锚索张拉仪的自动张拉和手动张拉；
8、压力传感器，用来测量张紧油缸的运行压力；
9、锚杆索应力传感器，用来测量锚索张拉仪的张紧力；
10、电磁阀控制箱，记录实时存储，张拉仪在运行过程中的运行参数。
11、在一些实施例中，电磁阀控制箱包括嵌入式控制器及其扩展模块、开关电源、继电器隔离模块、数据存储模块，plc扩展模块有开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和通信模块，存储器通过的can总线对嵌入式控制器的数据进行长时间记录实时存储，张拉仪在运行过程中的运行参数，方便数据分析和设备维护，进行故障诊断分析；存储器通过硬件触发方式，当锚索张拉系统开始工作时，才进行数据存储。
12、在一些实施例中，转换开关有三个档位，分别为：张紧、放松和一键启动；
13、转换开关转到张紧档位时，锚索张拉仪开始手动张拉；
14、转换开关转到放松档位时，锚索张拉仪开始放松张拉；
15、转换开关转到一键启动档位时，锚索张拉仪自动张拉。
16、一种锚杆锚索自动张拉系统的控制方法，包括手动张拉控制，具体过程为：
17、1）控制器读取各个传感器的数据；
18、2）嵌入式控制器通过采集到的数据判断各个执行机构的状态和位置；
19、3）设置控制系统张紧力；
20、4）操作转换开关到“张紧”按钮，使千斤顶油缸动作，并测量张紧力值；
21、5）若张紧力值大于系统设置目标值，重复使千斤顶油缸动作；若张紧力值小于等于系统设置目标值进行下一步；
22、6）待压力传感器稳定，按下转换开关“放松”按钮，千斤顶油缸退出，锚杆锚索张拉完成。
23、在一些实施例中，手动张拉控制的步骤2）包括：锚杆索应力传感器对千斤顶的应力进行实时采集，并将传感器的应力数据传输给电磁阀控制箱的通信扩展模块，同时张紧油缸的液压压力值传输给嵌入式控制器的模拟量输入模块,嵌入式控制器将所有数据参数在显示器箱上的上位机界面上进行实时显示，并将锚杆(索)应力传感器、压力传感器及其动作状态数据存储在存储器上。
24、在一些实施例中，还包括自动张拉控制，具体过程为：
25、1）控制器读取各个传感器的数据；
26、2）嵌入式控制器通过采集到的数据判断各个执行机构的状态和位置；
27、3）设置控制系统张紧力；
28、4）操作转换开关到“一键启动”按钮，千斤顶油缸动作，自动张拉系统运行；
29、5）当锚杆锚索张紧力达到设定值时，千斤顶油缸自动退出，自动张拉完成。
30、在一些实施例中，自动张拉控制的步骤4）包括：
31、锚索自动张拉系统达到压力值设定值后保持5s后千斤顶自动退出，当控制系统监测到各个油缸的压力和锚索应力值恢复为初始值时，控制系统停止输出。
32、在一些实施例中，锚索张拉力采用反馈闭环控制，结合锚杆索应力传感器的数据积累和张拉系统油缸的压力闭环控制千斤顶的张拉力大小，实现锚索张拉系统液压压力为控制量的闭环控制，张紧拉力的关系式为y=kp*e(t)，kp为电磁阀输出调节比例系数，e(t)=张拉力设置值-张紧拉力实时采集值，张紧拉力值k=a*y1,a为压力传感器和应力传感器的比例系数，y1为锚索张拉油缸的压力值。
33、与现有技术相比，本专利技术实现了锚杆锚索支护作业中锚索张拉的自动化作业，可以实现锚索张拉作业的一键自动张拉，并能实时监测多种矿用锚索张拉力装置，并在人机交互平台上进行远程张拉，减轻操作人员的工作强度，提高工作人员的安全性，提升了锚索支护作业的自动化水平，并为锚杆锚索支护的自动化技术提供技术支撑，提高巷道掘进过程中锚索支护的效率。
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1.一种锚杆锚索自动张拉系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的锚杆锚索自动张拉系统，其特征在于，所述电磁阀控制箱包括嵌入式控制器及其扩展模块、开关电源、继电器隔离模块、数据存储模块，PLC扩展模块有开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和通信模块，存储器通过的CAN总线对嵌入式控制器的数据进行长时间记录实时存储，张拉仪在运行过程中的运行参数，方便数据分析和设备维护，进行故障诊断分析；存储器通过硬件触发方式，当锚索张拉系统开始工作时，才进行数据存储。
3.根据权利要求2所述的锚杆锚索自动张拉系统，其特征在于，所述转换开关有三个档位，分别为：张紧、放松和一键启动；
4.一种如权利要求3所述的锚杆锚索自动张拉系统的控制方法，其特征在于，包括手动张拉控制，具体过程为：
5.根据权利要求4所述的锚杆锚索自动张拉系统的控制方法，其特征在于，手动张拉控制的步骤2）包括：锚杆索应力传感器对千斤顶的应力进行实时采集，并将传感器的应力数据传输给电磁阀控制箱的通信扩展模块，同时张紧油缸的液压压力值传输给嵌入式控制器的模拟量输入模块,嵌
6.根据权利要求4所述的锚杆锚索自动张拉系统的控制方法，其特征在于，还包括自动张拉控制，具体过程为：
7.根据权利要求6所述的锚杆锚索自动张拉系统的控制方法，其特征在于，所述自动张拉控制的步骤4）包括：
8.根据权利要求7所述的锚杆锚索自动张拉系统的控制方法，其特征在于，锚索张拉力采用反馈闭环控制，结合锚杆索应力传感器的数据积累和张拉系统油缸的压力闭环控制千斤顶的张拉力大小，实现锚索张拉系统液压压力为控制量的闭环控制，张紧拉力的关系式为y=Kp*e(t)，Kp为电磁阀输出调节比例系数，e(t)=张拉力设置值-张紧拉力实时采集值，张紧拉力值K=a*y1,a为压力传感器和应力传感器的比例系数，y1为锚索张拉油缸的压力值。
...【技术特征摘要】
1.一种锚杆锚索自动张拉系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的锚杆锚索自动张拉系统，其特征在于，所述电磁阀控制箱包括嵌入式控制器及其扩展模块、开关电源、继电器隔离模块、数据存储模块，plc扩展模块有开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和通信模块，存储器通过的can总线对嵌入式控制器的数据进行长时间记录实时存储，张拉仪在运行过程中的运行参数，方便数据分析和设备维护，进行故障诊断分析；存储器通过硬件触发方式，当锚索张拉系统开始工作时，才进行数据存储。
3.根据权利要求2所述的锚杆锚索自动张拉系统，其特征在于，所述转换开关有三个档位，分别为：张紧、放松和一键启动；
4.一种如权利要求3所述的锚杆锚索自动张拉系统的控制方法，其特征在于，包括手动张拉控制，具体过程为：
5.根据权利要求4所述的锚杆锚索自动张拉系统的控制方法，其特征在于，手动张拉控制的步骤2）包括：锚杆索应力传感器对千斤顶的应力进行实时采集，并将传感器的应力...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦晓峰，鲍文亮，金江，贾运红，任晓文，仇卫健，张东宝，朱振天，马琪杰，王光肇，韩鹏程，张凯，王婵娟，虞飞，高源，
申请(专利权)人：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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