基于MC9S12XDP512的液壓支架電液控制系統(tǒng)端頭控制器的開發(fā).pdf

1、本課題是國家國際科技合作專項(xiàng)項(xiàng)目“無人值守工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)的研制”（項(xiàng)目編號：2013DFA70750）和山西省科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目“全自動國產(chǎn)無人綜采工作面技術(shù)裝備研發(fā)”（項(xiàng)目編號：20111101024）的重要組成部分。本課題以開發(fā)一套運(yùn)行可靠、安全性高、自動化程度高、操作方便的液壓支架端頭控制器集中控制系統(tǒng)為目標(biāo)，設(shè)計了基于MC9S12XDP512單片機(jī)的端頭控制器，與防爆計算機(jī)、支架控制器組成了具有3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的液壓支架控

2、制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面液壓支架的自動控制、支架狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測、系統(tǒng)參數(shù)在線修改、程序在線升級、集中控制系統(tǒng)熱備份等功能。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　通過查閱國內(nèi)外液壓支架控制系統(tǒng)的相關(guān)文獻(xiàn)，分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并多次對煤礦井下綜采工作面進(jìn)行實(shí)地考察，了解了當(dāng)前我國煤礦的生產(chǎn)實(shí)際以及工作現(xiàn)場對液壓支架控制系統(tǒng)的實(shí)際需求，由此確定了由防爆計算機(jī)、端頭控制器和支架控制器組成具有3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的液壓支架控制系統(tǒng)，并明確了本文的研究對象端

3、頭控制器的功能要求和性能指標(biāo)。
　　基于RS485/Modbus通訊總線設(shè)計了端頭控制器的通訊系統(tǒng)，并就液壓支架的動作控制提出了3種控制模式，分別為就地控制模式、遠(yuǎn)程控制模式和集中控制模式；設(shè)計了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置方案，提高了液壓支架電液控制系統(tǒng)對煤礦復(fù)雜工況環(huán)境的適應(yīng)能力；設(shè)計了基于 IAP技術(shù)的程序在線升級方案，并增加XRAM儲存校驗(yàn)環(huán)節(jié)，提供了一種穩(wěn)定、快速的系統(tǒng)程序升級方案；設(shè)計了基于端頭控制器的集中控制系統(tǒng)熱備份方案，在主端頭

4、控制器或是通訊電纜出現(xiàn)故障后可以進(jìn)行相應(yīng)的工作模式切換，保證了綜采工作面生產(chǎn)的連續(xù)性。
　　針對端頭控制器的功能要求和煤礦井下的特殊環(huán)境，設(shè)計了基于MC9S12XDP512單片機(jī)的端頭控制器硬件電路，包括最小系統(tǒng)電路、矩陣鍵盤電路、LCD顯示電路、RS485通訊電路、聲光報警電路、XRAM儲存電路。根據(jù)硬件電路原理圖設(shè)計了PCB電路板并完成了樣機(jī)制作，然后對硬件電路進(jìn)行了功能測試，并通過熱老化試驗(yàn)排除了硬件電路焊接不良、電子元器件

5、參數(shù)不匹配、溫漂等一些初期問題，提高了電路板的穩(wěn)定性。接著對整機(jī)進(jìn)行了EMC電磁干擾試驗(yàn)，測試結(jié)果表明端頭控制器具有良好的抗電磁干擾能力。
　　基于CodeWarrior IDE軟件開發(fā)平臺，設(shè)計了端頭控制器的軟件，根據(jù)系統(tǒng)功能的特點(diǎn)確定了基于中斷模式的軟件總體結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行了總線時鐘、運(yùn)行監(jiān)視、中斷資源等軟件配置，并采用模塊化的設(shè)計理念編寫了端頭控制器的功能模塊的程序，包括通訊系統(tǒng)程序、3種控制模式下的集中控制程序、系統(tǒng)參數(shù)在線