一种工作面支架控制器使用的耦合器 【技术领域】
本发明涉及一种工作面支架控制器使用的耦合器，用于煤矿矿井中综采工作面上控制液压支架的控制器上的一种电子装置，是多个液压支架的控制器之间交换控制信号和电源连接的电子装置。
背景技术
现代煤矿井下的综采工作面必须有液压支架支撑采煤工作面的顶部要保证安全有效的生产，现在矿用液压支架是一种机-电-液一体化机械设备，近年来的发展趋势是利用嵌入式系统对液压支架进行智能化控制，使控制效率和安全性大大提供。在一个综采工作面上通常有几十个液压同时工作，各个液压支架上的控制系统基本是独立的。但在向前运动时需要联合行动，传统的支架是手动操作，操作十分复杂。由于采用嵌入式系统，现代的液压支架可以联合行动。方法是用网络将各个单独的支架控制器联接起来，将所有控制器作为网络中的节点。由于煤矿井下防爆要求，所有电器必须是防爆或本安(电器的电流、电压和功率限制在一定安全范围之内，防止在易燃易爆气体中引起爆炸)型电器，给支架控制器供电的电源箱的功率不易做大。一般电源箱一路电源只能给4～6个支架控制器单元供电，换句话说，每4～6个支架成为一组，就要有一个电源箱。这样就产生了各组支架间的通讯问题，不同电源供电的支架控制器之间必须进行电源隔离和信号握手，实现不同电源组供电的支架控制器之间的数据通讯。
【发明内容】
为实现不同电源组供电的支架控制器之间的数据通讯，本发明提出一种综采工作面支架控制器使用的耦合器，所述耦合器解决了不同电源组间相邻支架控制器间使用CAN总线的数据通讯问题，同时可作为控制器的供电电源，由于耦合器处于供电网络的末梢，增加了能耗检测，因此可以很方便的检测到整个电源组的耗电量，为支架控制器安全可靠的运行提供电源能耗的准确数据。
本发明的目的是这样实现的：一种工作面支架控制器使用的耦合器，包括外壳，在外壳的插接面板上有4个4芯电缆插座，其特征在于，其中2个为电源插座，左电源插座和右电源插座；2个为通讯插座，左通讯插座和右通讯插座；所述的左电源插座和右电源插座分别与左电源模块、右电源模块连接；所述的左通讯插座中的2芯分别与左aCAN收发器、左bCAN收发器连接，所述的左aCAN收发器、左bCAN收发器分别与左aCAN控制器、左bCAN控制器连接，所述的左aCAN控制器、左bCAN控制器分别与a单片机、b单片机连接，所述的左通讯插座中的2芯与所述的左电源模块连接；所述的右通讯插座中的2芯分别与右aCAN收发器、右bCAN收发器连接，所述的右aCAN收发器、右bCAN收发器分别与光耦a、光耦b连接，所述的a光耦、b光耦分别与右aCAN控制器、右bCAN控制器连接，所述的右aCAN控制器、右bCAN控制器分别与a单片机、b单片机连接，所述的右通讯插座中的2芯与所述的右电源模块连接；所述的a单片机与b单片机连接。
本发明产生的有益效果是：解决CAN总线就技术在支架电液控制系统中应用中存在的问题，主要包括不同电源供电的支架控制器之间的信号握手，解决CAN总线最多110个节点的限制，高效进行电源功耗检测与管理。该任务按照本发明这样来解决，即在耦合器上配置单片机电路，使用单片机将CAN通讯网络分割两个不同的通讯网络系统，并将其一个通讯网络中的数据传送到另一个通讯网络中去。通过本发明的措施可以实现CAN通讯节点得到了无限的扩展，保证了CAN总线技术在支架控制器中的应用。
利用耦合器在供电网络中的特殊位置，可以方便的检测到支架控制器电源组的能耗，这为电液控制系统的使用带来了很多好处，可以在支架动作之前，对电源能耗有详细的了解，以便开启相应的功能，执行相应的动作。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是耦合器在支架控制系统中的位置示意图；
图2是实施例一的外形示意图；
图3是实施例一的插接面板示意图；
图4是实施例一的原理示意图；
图5是实施例二的原理示意图。
【具体实施方式】
实施例一：
本实施例一种煤矿工作面支架控制器使用的耦合器，外形见图2所示。本实施例具有一个外壳1，外壳的插接面板2上有4个4芯电缆插座，见图3所示。其中2个为电源插座，一个是与电源箱左端连接的左电源插座4，另一个是与电源箱右端连接的右电源插座5。2个为通讯插座，一个是与左侧相邻的一组支架控制器连接左通讯插座3，另一个是与右侧相邻的一组支架控制器连接的右通讯插座6，与电源箱和支架的连接如图1所示。耦合器的内部由单线CAN收发器、CAN控制器、光耦、单片机等电路构成，原理框图见图4所示。
本实施例所述的耦合器包括CAN通讯电路、隔离电路、单片机和能耗检测电路，其中CAN通讯电路包括单线CAN收发器和CAN控制器，CAN通讯电路的主要作用是进行CAN通讯数据的收发。隔离电路主要是由光电耦合器组成，实现不同电源组的电源隔离，和通讯数据的信号握手。采用单片机主要是为了将两个不同电源组供电的CAN通讯网络分割成两个CAN通讯网络系统，采用单片机后，单片机可以将一个CAN通讯网络的数据传送到被切割的另外一个CAN通讯网络系统中，CAN的通讯节点的限制就只限于电源组内部节点了，而一个电源组一般最多可以连接4～6个支架控制器单元，因此，通过该项措施，可以使CAN节点无限制的增容，可以满足电液控制系统通讯网络的要求。本实施例中为两路通讯和两路电源。左电源插座和右电源插座分别与左电源模块、右电源模块连接形成左右两路供电电源，向耦合器的左、右两路通讯模块及其连接的支架控制器提供电源。
本实施例的两个4芯通讯插座，其中左通讯插座中的2芯分别与左aCAN收发器、左bCAN收发器连接，左aCAN收发器、左bCAN收发器分别与左aCAN控制器、左bCAN控制器连接，左aCAN控制器、左bCAN控制器分别与a单片机、b单片机连接。形成a、b两路通讯，这两路通讯一路为点对点的CANBIDI通讯，一路为点对面的CANBUS通讯，这两路通讯可以互换，即可以承担CANBIDI通讯也可以承担CANBUS通讯。通过软件设置就可以实现两种通讯的互换。
同样的，右通讯插座中的2芯分别与右aCAN收发器、右bCAN收发器连接，右aCAN收发器、右bCAN收发器分别与a光耦、b光耦连接，a光耦、b光耦分别与右aCAN控制器、右bCAN控制器连接，右aCAN控制器、右bCAN控制器分别与a单片机、b单片机连接，右通讯插座中的2芯与所述的右电源模块连接。右侧的通讯模块与左侧的基本相同，只是为了隔离的原而使用的光耦。光耦的作用是只传递信号，隔离了电的交联。
a单片机与b单片机连接，两个单片机是独立，但两者之间可以进行数据交流。采用单片机主要是为了将两个不同电源组供电的CAN通讯网络分割成两个CAN通讯网络系统，采用单片机后，单片机可以将一个CAN通讯网络的数据传送到被切割的另外一个CAN通讯网络系统中，CAN的通讯节点的限制就只限于电源组内部节点了，而一个电源组一般最多可以连接4～6个支架控制器单元，因此，通过该项措施，可以使CAN节点无限制的增容，可以满足电液控制系统通讯网络的要求。本实施例采用的是C8051或与之类似的单片机。
a、b两路的连接通过单片机和光耦进行智能型的连接。使用本实施例所述的耦合器，解决CAN总线技术在支架电液控制系统中应用中存在的问题，主要包括不同电源供电的支架控制器之间的信号握手，解决CAN总线最多110个节点的限制。在耦合器上配置单片机电路，使用单片机将CAN通讯网络分割两个不同的通讯网络系统，并将其一个通讯网络中的数据传送到另一个通讯网络中去。通过这一措施可以实现CAN通讯节点得到了无限的扩展，保证了CAN总线技术在支架控制器中的应用。
本实施例所述的耦合器可以分别按照电源耦合器和通讯耦合器使用，当用于电源耦合器时，从电源箱引出电源直接插到耦合器对应的电源插座，相邻的支架控制器通讯端口分别接耦合器的左右通讯端口。当耦合器用于做通讯耦合器时，直接将左右邻架的通讯端口接到耦合器对应的通讯端口即可。
实施例二：
本实施例是在实施例一的基础上增加了能耗检测电路，可以实现电源组的能耗检测，原理见图5所示。能耗检测电路的主要作用是检测该电源组的耗电量，由于耦合器总是处于供电网络的末梢。因此，可以方便的检测到电源组的耗电量，同时利用CAN标准通讯协议，给不同电源组上的控制器设置不同的电源组号，使用成组传输通讯方式，一次性的将电源组能耗传送的该电源组的全部支架控制器上。
本实施例采取的具体措施是在左电源模块、右电源模块上分别连接左能耗检测器、右能耗检测器，所述的左能耗检测器、右能耗检测器与单片机a连接。本实施例采用高精度数据采集电路，对系统能耗进行检测。