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作者：王磊;孙凯;袁瑞甫;齐俊艳;
单位：河南理工大学计算机科学与技术学院;河南理工大学能源科学与工程学院;河南理工大学软件学院;
摘要：目的 液压支架是煤矿开采的关键设备之一，为了解决液压支架通信网络通信速率低与同步性差的问题，方法 以支撑掩护式液压支架为对象，设计一套完整的智能控制系统，深入探讨液压支架的数据传输与控制问题。EtherCAT通信基于标准的以太网数据帧，优化了协议栈的应用层和数据链路层。将EtherCAT总线应用于整个液压支架通信网络，完成液压支架智能控制系统的软硬件设计。将液压支架的单架控制、邻架控制和成组控制等命令结合EtherCAT报文嵌入以太网数据帧中，实现直达I/O的以太网控制。基于建立的液压支架运动模型，利用EtherCAT总线的高精度分布式时钟（DC）同步机制，实现对采煤机位姿及液压支架升降、推进、移动等动作的精确控制。结果 采用EtherCAT总线替代传统的CAN总线后，通信速率从1 MB/s提升至100 MB/s，显著增强了数据传输的速度和效率。同时，网络拓扑结构从单一的总线型扩展为更加灵活的混合拓扑结构，适应范围更广。主站对液压支架的统一管理和控制，有效简化了网络管理的复杂性。利用EtherCAT的分布时钟（DC）同步机制，实现了微秒级的运动控制更新周期，确保了液压支架从站与主站之间的快速数据交换。结论 通过引入EtherCAT总线技术，显著提升了液压支架的控制效率和通信速率。研究结果不仅完善了智能无人采煤开采技术体系，为后续研究及现场应用提供了重要参考，还对促进煤矿工作面的安全高效生产具有重要意义。
关键词：液压支架;;EtherCAT;;监控分站;;煤矿开采;;故障报警
基金资助：国家自然科学基金资助项目（52204168）;; 河南省高校科技创新团队支持计划项目（22IRTSTHN005）
