一种锚箱和钻箱切换控制系统及控制方法与流程

1.本发明属于煤矿机械化控制技术领域，具体是一种锚箱和钻箱切换控制系统及控制方法。


背景技术：

2.在煤矿井下巷道掘进的过程中，锚杆支护主要用来控制巷道中的围岩变形。目前，在井下锚杆钻机进行锚杆作业时，自动钻架上通常配有钻箱和锚箱，锚箱主要完成锚杆的锚固，钻箱主要用来完成钻孔。在锚杆支护的过程中，为了使钻箱和锚箱可以进行自由的切换，通常配有两个切换油缸，对钻箱和锚箱进行单独驱动，这种控制方法增加了钻架的横向作业空间，即增加了系统的宽度，有时对钻箱和锚箱配有一个切换油缸，同时驱动钻箱和锚箱的运动，这种控制方法会增加钻架的纵向作业空间，即增加系统的高度，由于煤矿井下空间有限，这对整机的结构布置提出了更高的要求，作业空间的增加也增加的工作人员的操作难度，使工人的井下作业的安全性无法得到保障，因此急需一种能够实现锚箱和钻箱切换控制系统及其控制方法。


技术实现要素：

3.本发明为了解决上述问题，提供一种锚箱和钻箱切换控制系统及控制方法。
4.本发明采取以下技术方案：一种锚箱和钻箱切换控制系统，包括设置在钻锚切换油缸内的位移传感器、设置在定位油缸上的压力传感器、设置在滑动轨道板两侧的接近开关以及编码器，位移传感器、压力传感器、接近开关以及编码器与数据采集单元连接，数据采集单元与控制器连接，控制器控制电磁阀组操作切换机构油缸，控制器与上位机连接，控制器通过接收机与遥控器连接。
5.一种锚箱和钻箱切换控制系统的控制方法，包括遥控手动方式，具体步骤如下：s100：控制器读取位移传感器、接近传感器、编码器和压力传感器的数据，通过这些传感器的数据判断钻箱、锚箱、中间滑动板、定位油缸、双联切换油缸的位置和状态，并在上位机显示界面上进行显示。
6.s200：通过遥控器拨动钻箱运动时，先通过压力传感器判断双联油缸是否卡住钻箱，若没卡住，系统报相应故障，并且切换机构无法动作，然后通过压力传感器或者编码器判断中间滑动板是否到位，如果中间滑动板不在相应位置，切换机构则无法动作，控制系统在上位机上报相应的故障。
7.s300：通过遥控器对锚箱的控制方式与对钻箱的控制方式类似。
8.s400：通过遥控器控制中间滑动板进行上下移动时，首先通过编码器和压力传感器判断钻箱或者锚箱的位置，如果钻箱和锚箱的位置影响中间滑动板的移动，则中间滑动板不能上下移动，另外通过压力传感器判断中间滑动板上的定位油缸是否伸出，定位油缸如果没有伸出，则中间滑动板不能上下移动，控制系统在上位机上报相应的故障，提醒操作人员进行正确操作，在钻架打钻的过程中，如果中间滑动板移动距离大于安装板的2/3的边
长时，控制器通过压力传感器的数据判断双联油缸的状态，通过双联油缸来对另一块安装板进行限位，如果双联油缸状态不对，则中间滑动板禁止向上滑动，只能向下进行移动。根据液压油缸在运动的过程中，压力传感器采集液压管中的油液压力，当油缸的行程到位之后，液压管中的压力就会上升，压力传感器采集到的数据也升高，控制系统通过设置合适的压力判断值，就可以通过压力传感器来判断液压油缸的运动行程。
9.自动控制方法，具体步骤如下：d100：控制器读取位移传感器、接近传感器、编码器、压力传感器的数据，通过数据判断钻箱、锚箱、中间滑动板、定位油缸和双联切换油缸的位置和状态，通过上位机读取控制系统各个部件的位置和状态。
10.d200：自动钻孔时，钻箱安装板在中间滑动板工作位上，锚箱安装板在侧面等待位上，并且定位油缸处于伸出状态，双联切换油缸处于钻箱位；当控制器判断以上状态都正常时，执行自动化流程。
11.d300：当钻箱自动上升时，如果钻箱上升距离大于侧面安装板的2/3的边长时，双联油缸动作，自动切换至锚箱位，用来对锚箱进行限位，如果双联油缸状态没有切换完成，则钻箱停止上升，并且报相应的故障，如果双联油缸切换完成，则钻箱可以继续上升。
12.d400：当系统自动锚固时，锚箱安装板在中间滑动板上，钻箱安装板在侧面等待位上，中间滑动板上定位油缸处于伸出状态，双联切换油缸处于锚箱位，当控制系统判断以上状态都正常时，执行自动锚护流程。
13.d500：当自动锚护的过程中，锚箱自动上升时，如果锚箱上升距离约大于安装板的2/3的边长时，双联油缸动作，自动切换至钻箱位，用来对钻箱进行限位，如果双联油缸状态没有切换完成，则锚箱停止上升，并且报相应的故障，如果双联油缸切换完成，则锚箱可以继续上升。
14.与现有技术相比，本发明可以有效的减小钻架的作业空间，并能够对钻箱和锚箱的位置进行判断，增加钻箱和锚箱切换过程中的稳定性，在有限的空间内实现钻箱和锚箱的自由切换，为锚杆支护的自动化提供技术支撑，提高锚杆支护的可靠性。
附图说明
15.图1为锚箱和钻箱切换控制系统结构示意图；图2为控制系统原理框图；图3为本发明实施例的遥控手动控制方法步骤流程图；图4为本发明实施例的自动控制步骤流程图；图中1-接近开关i，2-安装板i，3-定位油缸，4-滑动导轨，5-中间滑动板，6-安装板ii，7-接近开关ii，8-位移传感器，9-钻锚切换油缸，10-双联切换油缸。
具体实施方式
16.本发明实施例的锚箱和钻箱切换控制系统包括：钻箱和锚箱切换组件、位移传感器、压力传感器、接近开关、电磁阀组、控制器组件、遥控器系统、显示器等，钻箱和锚箱切换组件包括安装板1、安装板2、滑动导轨板，安装板1和安装2上分别用来安装钻箱和锚箱，都可以在滑动板的导轨上进行移动，滑动导轨板分为a、b、c共3块，中间滑动板为工作位，两侧
滑动板为等待位；液压驱动组件，由双联切换油缸10和钻锚箱切换油缸9组成，双联切换油缸位于钻锚切换油缸上，双联油缸用来在钻箱和锚箱之间进行切换，通过两个机构的配合，可以实现钻箱和锚杆的独立切换；滑动导轨板两侧装有两个接近开关，钻锚切换油缸里装有位移传感器8，通过两侧的接近开关可以判断滑动导轨上钻箱和锚箱的位置，通过位移传感器可以精确读取钻箱和锚箱的切换位移，通过位移传感器可以调节钻箱和锚箱的切换位置，提高钻箱和锚箱切换的精度；中间滑动板上具有定位油缸，定位油缸用来固定安装板1和安装板2，定位油缸接有压力传感器，用来判断定位油缸的状态，中间滑动板一般固定在钻架滑动导轨上，可以上下滑动，通过编码器可以精确判断中间滑动板在钻架导轨上的位移；锚箱和钻箱切换控制系统用于采集钻箱和锚箱的相对位置和状态，控制器通过接受传感器采集到的数据，实时分析钻箱和锚箱的位置和状态，当控制系统接受到遥控器得操作信号时，首先判断钻箱和锚箱的位置和状态，并且在上位机显示软件进行实时显示，在精确判断钻箱和锚箱位置和状态以及定位油缸状态的基础上，可以控制钻箱和锚箱的滑动和中间滑动板的上下移动。
17.一种锚箱和钻箱切换控制系统的控制方法，包括遥控手动方式，具体步骤如下：s100：控制器读取位移传感器、接近传感器、编码器和压力传感器的数据，通过传感器的数据判断钻箱、锚箱、中间滑动板、定位油缸、双联切换油缸的位置和状态，并在上位机显示界面上进行显示。
18.s200：通过遥控器拨动钻箱运动时，先通过压力传感器判断双联油缸是否卡住钻箱，若没卡住，系统报相应故障，并且切换机构无法动作，然后通过压力传感器或者编码器判断中间滑动板是否到位，如果中间滑动板不在相应位置，切换机构则无法动作，控制系统在上位机上报相应的故障。
19.s300：通过遥控器对锚箱的控制方式与对钻箱的控制方式类似。
20.s400：通过遥控器控制中间滑动板进行上下移动时，首先通过编码器和压力传感器判断钻箱或者锚箱的位置，如果钻箱和锚箱的位置影响中间滑动板的移动，则中间滑动板不能上下移动，另外通过压力传感器判断中间滑动板上的定位油缸是否伸出，定位油缸如果没有伸出，则中间滑动板不能上下移动，控制系统在上位机上报相应的故障，提醒操作人员进行正确操作，在钻架打钻的过程中，如果中间滑动板移动距离大于安装板的2/3的边长时，控制器通过压力传感器判断双联油缸的状态，通过双联油缸来对另一块安装板进行限位，如果双联油缸状态不对，则中间滑动板禁止向上滑动，只能向下进行移动。根据液压油缸在运动的过程中，压力传感器采集液压管中的油液压力，当油缸的行程到位之后，液压管中的压力就会上升，压力传感器采集到的数据也升高，控制系统通过设置合适的压力判断值，就可以通过压力传感器来判断液压油缸的运动行程。
21.自动控制方法，具体步骤如下：d100：控制器读取位移传感器、接近传感器、编码器、压力传感器的数据，通过数据判断钻箱、锚箱、中间滑动板、定位油缸和双联切换油缸的位置和状态，通过上位机读取控制系统各个部件的位置和状态。
22.d200：自动钻孔时，钻箱安装板在中间滑动板工作位上，锚箱安装板在侧面等待位上，并且定位油缸处于伸出状态，双联切换油缸处于钻箱位；当控制器判断以上状态都正常时，执行自动化流程。
23.d300：当钻箱自动上升时，如果钻箱上升距离大于侧面安装板的2/3的边长时，双联油缸动作，自动切换至锚箱位，用来对锚箱进行限位，如果双联油缸状态没有切换完成，则钻箱停止上升，并且报相应的故障，如果双联油缸切换完成，则钻箱可以继续上升。
24.d400：当系统自动锚固时，锚箱安装板在中间滑动板上，钻箱安装板在侧面等待位上，中间滑动板上定位油缸处于伸出状态，双联切换油缸处于锚箱位，当控制系统判断以上状态都正常时，执行自动锚护流程。
25.d500：当自动锚护的过程中，锚箱自动上升时，如果锚箱上升距离约大于安装板的2/3的边长时，双联油缸动作，自动切换至钻箱位，用来对钻箱进行限位，如果双联油缸状态没有切换完成，则锚箱停止上升，并且报相应的故障，如果双联油缸切换完成，则锚箱可以继续上升。