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液压立柱与千斤顶试验台测控系统设计开

题报告

一、课题综述及研究意义我国煤炭是主要能源，同时在

国民经济中具有重要的战略地位。在未来新能源（如太阳能、

风能、核能等）大规模利用之前，煤炭是支持我国能源供应

不可或缺的重要保证，例如发电、蒸汽机车、建材、一般工

业锅炉、生活以及冶金用动力煤等等都离不开煤炭。据国际

能源署预测，从XX到2020年，一次商品能源需求年增长

2.97%，2020年我国的煤炭需求量将超过25亿吨，煤炭行业

将有一个很大的发展。28023

众所周知，煤炭开采离不开液压缸的应用，其中掘进机、

采煤机、刮板输送机的可伸缩部分的动作都是靠液压缸动

作来完成，特别的，几乎液压支架所有的动作都是通过液压

缸（立柱与千斤顶）的来回往复来实现。

我国煤矿开采主要采用的是综采技术，液压支架是使综

采工作面能够实现高产高效和保证安全的关键设备,而其

关键部位又是立柱与千斤顶,不但有效的承受矿井中工作

面的顶板，保护人员和设备的安全,而且还是液压支架升

降运动的执行元件。因此,其立柱与千斤顶性能能否满足设

计要求是液压支架可靠性的关键。如果在工作过程中立柱

与千斤顶遭到损坏，那么液压支架的功能将失效，并将危及

采煤工作面人员及设备的安全。例如一个几百米长的综采工

作面，其中在工作的立柱与千斤顶就有上千个，如果是放顶

煤工作面，立柱千斤顶的数量则更多。作为液压支架的执行

元件立柱千斤顶，数量庞大并且来回往复运动，极易出现问

题，维护和更换密封所需要的总时间长，直接影响了开机率

和工作面的推进速度。根据煤炭行业标准要求，新生产的或

修后的立柱和千斤顶在安装到液压支架上之前，必须进行出

厂试验，各项功能和性能指标达到相关要求后方可安装在液

压支架中下井使用。

本课题的宗旨在利用计算机测控技术建设一套完整的

液压支架立柱与千斤顶试验台。此测控系统可以准确的按煤

炭行业标准对立柱与千斤顶进行出场试验，满足要求检测的

所有项目。该测控系统试验台的特点：试验过程全部由计算

机自动控制完成；实验数据由高精度的传感器测量，检测精

度达到标准要求；试验结束后可以按要求打印报表；能够存

储数据，方便历史查询和数据管理。该测控系统不仅可以大

大提高液压支架立柱与千斤顶出厂时的安全性能，而且减少

了手动操作带来的很多误差，确保试验结果的准确性及试验

员的安全。

本试验台的目的是为了完成立柱与千斤顶各项指标、参

数的测试。系统测试是针对所生产的整个产品系统进行的测

试，目的是检测产品系统是否满足设计要求，找出不达标之

处，提出更加完善的方案。完整的测试过程包括以下四个部

分：实验的执行、信号的采集与控制、信号的分析与处理以

及结果的表达与输出。在恶劣环境中，由人工使用测量工具、

测量仪器采集与处理测试现场数据，虽然测试过程具有灵动

性和适应性，但测试质量和效率较低。论文网

最早的测控技术仅由可编程控制器构成，存在着很多技

术上缺点，如无法管理打印数据，不能提供良好的用户界面，

且大量试验数据会流失。计算机测控技术的出现改变了上述

现状，很快的被应用到工业自动控制领域。随着科学技术

的发展，测控系统经历了五个基于不同软件的发展阶段：工

控机测控系统、PLC控制、集散测控系统（DCS）、基于现场

总线技术的测控系统和工业以太网控制系统。例如：ZMT-505

液压支架立柱、千斤顶试验台，虽然采用耐震压力表显示，

稳定可靠，但试验过程由试验员手动操作，实现不了完全自

动控制；XX年，王美娜、肖兴明等人发表的《液压支架立柱

试验台测控系统的研究与设计》一文中测控系统采用了PLC

软件编程与控制，使学生学好PLC编程的同时开创了学生的

创新能力；再后来的将测控软件改为计算机测控技术，如

ZST-2W型液压支架立柱与千斤顶试验台。:

计算机测控技术是一门综合性的技术，将计算机技术

（包括硬件技术、软件技术、通信技术以及网络技术）、自

动控制技术、自动检测和传感器技术应用到该测控系统试验

台上。计算机测控技术包括计算机测量和计算机控制两个方

面，可简单的分为硬件和软件两个部分，系统中包括：被测

控对象、输入环节、输出环节、计算机（含有可视人机界

面）、计算机外设等几个部分。输入环节：测量变换装置、

A/D、DI（数字量输入）；输出环节：D/A、DO（数字量输出）、