矿用乳化液自动配比系统

技术领域

本申请涉及矿用设备自动化控制技术领域，尤其涉及一种矿用乳化液自动配比系统。

背景技术

目前，在煤矿井下液压元件中需要使用乳化液，乳化液是液压元件中的液压工作介质，主要存在于液压支架的立柱和油缸中。乳化液由乳化油与纯净水混合而成，一般要求乳化油质量占纯净水质量的3％-5％为合适的浓度。乳化液的作用包括传输液压动力、润滑和冷却，同时对液压元件的腐蚀和锈蚀起抑制作用。在实际应用中需要按照要求的浓度比例配比乳化液。

相关技术中，对于乳化液配比通常有两种方式，一种是在乳化液不足时开始主动配比，按照预设浓度将清水和乳化油混合配比成乳化液；另一种是循环校正，当监测到乳化液浓度不达标时，按照预设浓度往现有乳化液中补充清水或乳化油，以达到预期浓度。

然而，上述相关方案中的第一种配比方式，配比存在滞后性，可能无法及时满足乳化液的使用需求。而第二种配比方式，在实际应用中受各种因素的影响，可能存在循环校正不准确的状况，无法保障配比准确。因此，如何实现乳化液的精准配比成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种矿用乳化液自动配比系统。该系统将回液系统与配比系统分开，采用两路配比方案，能够保证使用的乳化液浓度达标，解决了回液部分与配比部分混合在一起无法动态精准配比乳化液浓度的问题以及动态回液循环校正不准确的问题。

为达上述目的，本申请第一方面提出了一种矿用乳化液自动配比系统，该系统包括：回液子系统、配比子系统和控制器，其中，

所述回液子系统的第一输入端与工作面回液管路相连，所述回液子系统的第二输入端与所述配比子系统的第一输出端相连，所述回液子系统的输出端与所述配比子系统的第二输出端相连后向外输出达标的乳化液，所述控制器分别与所述回液子系统和所述配比子系统相连；

所述回液子系统包括多个回液配比箱，所述回液子系统用于将工作面产生的回液分配至所述多个回液配比箱中，并在每个所述回液配比箱中配比出浓度达标的乳化液；

所述控制器，用于根据目标浓度和任一回液配比箱中的回液的浓度，计算待加入的乳化油或水的量，并基于PID调节方式，控制所述配比子系统通过所述第一输出端向所述任一回液配比箱中输送所述量的乳化油或水，以进行乳化液浓度配比。

另外，本申请实施例的矿用乳化液自动配比系统还具有如下附加的技术特征：

可选地，在一些实施例中，所述回液子系统，包括：第一多路换向阀、第二多路换向阀、第三多路换向阀、多个分液阀、多个流量传感器、回液配比箱总成，其中，所述回液配比箱总成包括所述多个回液配比箱，所述第一多路换向阀的第一端与所述工作面回液管路相连，所述第二多路换向阀的第一端与所述配比子系统的第一输出端相连；所述第一多路换向阀的第二端和所述第二多路换向阀的第二端分别连接了第一数量个分液阀，每个分液阀还通过相应的流量传感与对应的回液配比箱的输入端相连，所述第一数量是所述多个回液配比箱的数量；所述第三多路换向阀的第一端与第二数量个分液阀相连，所述第三多路换向阀的第二端是所述回液子系统的输出端，每个所述回液配比箱的输出端与所述第二数量个分液阀中对应的分液阀相连，所述第二数量等于所述多个回液配比箱的数量加一。

可选地，在一些实施例中，每个所述回液配比箱，包括：浓度传感器、液位传感器和旋转搅拌装置，其中，所述浓度传感器，用于检测所处的回液配比箱中的乳化液的浓度；所述液位传感器，用于检测所处的回液配比箱中的乳化液的液位；所述旋转搅拌装置，用于将所处的回液配比箱中的乳化液搅拌均匀。

可选地，在一些实施例中，所述配比子系统包括：回液配比泵、清水配比泵、清水配比箱、水处理产水单元、乳化油箱、清水流量传感器和乳化油流量传感器，其中，所述水处理产水单元的输出端与所述清水配比箱的输入端相连，所述清水配比箱的输出端与所述清水流量传感器的输入端相连；所述清水流量传感器的输出端分别与所述回液配比泵和所述清水配比泵的第一输入端相连；所述乳化油箱的输出端与所述乳化油流量传感器的输入端相连，所述乳化油流量传感器的输出端分别与所述回液配比泵和所述清水配比泵的第二输入端相连；所述回液配比泵的输出端与所述第二多路换向阀的第一端相连，所述清水配比泵的输出端与所述第二数量个分液阀中剩余的一个分液阀相连。

可选地，在一些实施例中，该系统还包括：达标乳化液箱，所述达标乳化液箱包括浓度传感器和液位传感器，所述达标乳化液箱，用于存储所述回液子系统的输出端向外输出的达标的乳化液。

可选地，在一些实施例中，该系统还包括：第一增压泵和第二增压泵，其中，所述第二增压泵的输入端与所述回液子系统的输出端相连，所述第二增压泵的输出端与达标乳化液箱的输入端相连；所述第一增压泵的输入端与所述达标乳化液箱的输出端相连，所述第一增压泵的输出端与至少一个乳化液泵相连。

可选地，在一些实施例中，所述控制器，还用于：在乳化液量不足时或者不存在回液时，控制所述清水配比箱和所述乳化油箱分别输出相应量的清水和乳化油进行混合配比，并控制所述清水配比泵将配比达标的乳化液输送至所述剩余的一个分液阀；控制所述第三多路换向阀向外输出所述剩余的一个分液阀输出的所述配比达标的乳化液。

可选地，在一些实施例中，所述控制器，还用于：根据当前的回液浓度和每个所述回液配比箱的容积，分别计算向每个所述回液配比箱分配的回液的体积。

可选地，在一些实施例中，所述控制器，包括：主控板、传感采集板和数字驱动板，其中，所述主控板包括第一通信接口，所述传感采集板包括第二通信接口和模拟量采集接口，所述数字驱动板包括第三通信接口、数字量输入接口和数字量输出接口，所述第二通信接口和所述第三通信接口与所述第一通信接口通信连接。

可选地，在一些实施例中，所述模拟量采集接口，用于采集所述多个流量传感器、多个浓度传感器和多个液位传感器采集的信息；所述数字量输出接口与组合开关相连，所述组合开关用于根据所述数字量输出接口发送的控制指令对多个旋转搅拌装置、多个增压泵、所述回液配比泵和所述清水配比泵进行控制，所述数字量输出接口还用于控制所述多个分液阀的通断；所述数字量输入接口，用于获取所述组合开关和所述分液阀返回的响应信息。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

本申请将回液系统与配比系统分开，采用两路配比方案，一路是针对回液的浓度偏差进行校正，另一路是将清水加入乳化油进行配比，并设置一个配比达标的液箱供乳化液泵使用，从而将回液、配液和用液分别处理，避免了三者混在在一起导致无法动态精准配比乳化液的浓度，能够保证乳化液泵加载的乳化液浓度达标。并且，本申请将液压支架回液作为被控对象，将支架回液分为若干单元，依次针对每个回液单元进行静态的浓度校正，保证回液单元的液体浓度达到标准要求后，再供给到配比标准的乳化液箱中，供乳化液泵使用，从而能够避免动态回液循环校正导致乳化液浓度不准确。并且，本申请在对系统进行控制时，结合系统自有的控制系统及PID控制算法，可以减少配比数值偏离、系统稳态误差和超调量，最终使配比浓度趋于稳定，减少了配比浓度不稳定问题，确保配比结果符合预期要求。由此，本申请考虑了工作面回液的影响，提高了乳化液浓度配比的准确性、及时性和可靠性，实现了乳化液浓度的精准配比。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提出的一种矿用乳化液自动配比系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提出的一种具体的矿用乳化液自动配比系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提出的一种控制器的结构示意图；

图4为本申请实施例提出的一种PID控制的原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，目前通过上述第二种动态循环校正的方式进行乳化液配比的普及率逐渐提高。举例而言，在一个相关实施例中，可以采用全自动模拟人工配液过程的思维，通过控制单元实时读取浓度传感器检测的乳化液配比浓度值，与目标浓度进行比较后，自动控制电控截流阀的旋转方向和旋转时间，从而调节乳化油的进油量，使配比浓度到达目标浓度。另外，在配比结束以后或不在配比状态时，读取乳化液浓度值，对整个工作面的浓度进行矫正和调整。

然而，在实际应用中，由于乳化液在工作面会在流经多个设备，乳化液的流转路径依次为：乳化液箱、乳化液泵站、高压过滤站、供液管路、液压支架、回液管路、回液过滤站和回液箱，最终回流到乳化液箱。上述各个设备中的液压支架等的回液会对液箱中乳化液浓度的影响，被测乳化液的体积在发生变化，因此上述相关实施例中的方案无法保障配比准确。

为此，本申请提出了一种矿用乳化液自动配比系统，以解决动态回液循环校正中的浓度配比不准确的问题。

下面参考附图描述本发明实施例所提出的一种矿用乳化液自动配比系统。

图1为本申请实施例提出的一种矿用乳化液自动配比系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：回液子系统100、配比子系统200和控制器300。

其中，回液子系统100的第一输入端与工作面回液管路相连，回液子系统100的第二输入端与配比子系统200的第一输出端相连，回液子系统100的输出端与配比子系统200的第二输出端相连后向外输出达标的乳化液，控制器300分别与回液子系统100和配比子系统200相连。

回液子系统100包括多个回液配比箱，回液子系统用于将工作面产生的回液分配至多个回液配比箱中，并在每个回液配比箱中配比出浓度达标的乳化液。

控制器，用于根据目标浓度和任一回液配比箱中的回液的浓度，计算待加入的乳化油或水的量，并基于PID调节方式，控制配比子系统200通过第一输出端向任一回液配比箱中输送上述计算出的量的乳化油或水，以进行乳化液浓度配比，实现在回液配比箱中配比出浓度达标的乳化液。

其中，如图1所示控制器300分别与回液子系统100和配比子系统200建立通信连接(图1中用虚线表示)，控制器300可以采集回液子系统100和配比子系统200的相关数据，确定当前的乳化液配比方式和补液流程，并进行乳化液浓度配比的计算。控制器300还可以向回液子系统100和配比子系统200发送控制指令，控制回液子系统100和配比子系统200中的相关组件执行控制指令，以实现乳化液的配比和向外部用液设备的供应。

具体的，本申请在乳化液自动配比过程中考虑了工作面回液的影响，如图1所示，本申请将乳化液配比分为2条路径。其中，第一条，液压支架等设备的回液被分配至回液子系统100中，可以针对回液的浓度偏差进行校正。具体而言，控制器300采集回液子系统100中当前的回液浓度，再根据达标的乳化液浓度(即上述目标浓度，比如浓度为3％-5％的乳化液)和当前的回液浓度，计算将回液的浓度校正至达标的乳化液浓度所需乳化油或水的量。配比子系统200中包含可提供清水或乳化油的设备，控制器300再控制配比子系统200通过连接的端口向回液子系统100中的回液配比箱输送计算出的相应量的乳化油或水，以实现回液浓度偏差校正，将回液浓度校正至达标的乳化液浓度，并通过回液子系统100的输出端向外输出。

第二条，由于配比子系统200中包含可提供清水或乳化油的设备，可自行进行乳化液配比，在某些情况下控制器300可以直接控制配比子系统200配比出达标的乳化液浓度，并通过配比子系统200的第二输出端向外输出。

需要说明的是，回液子系统100内的回液配比箱的数量可以根据工作面回液量等实际因素确定，比如设置三个，本申请对此不做限制。本申请中的端口前的“第一”和“第二”等限定，仅是便于区分不同的连接端口，具体指代的端口可以结合相关附图确定。

由此，本申请将回液和配液分别处理，并在回液子系统内的多个回液配比箱中对已确定体积的回液进行浓度的静态校正，而非动态校正。并且，在乳化液浓度配比过程中通过比例、积分和微分(Proportional Integral Derivative，简称PID)控制方式进行配比调节，提高乳化液配比准确性。

为了更加清楚的说明本申请的矿用乳化液自动配比系统具体的配比过程和实现原理，下面以在本申请一个实施例中提出的一种具体的矿用乳化液自动配比系统进行示例性说明。

图2为本申请实施例提出的一种具体的矿用乳化液自动配比系统的结构示意图，如图2所示，该系统包括：1-液压支架、2-工作面回液管路、3-多路换向阀、4-1号分液阀、5-2号分液阀、6-3号分液阀、7-多路换向阀、8-1号分液阀、9-2号分液阀、10-3号分液阀、11-流量传感器、12-流量传感器、13-流量传感器、14-回液配比箱总成、15-1号回液配比箱、16-2号回液配比箱、17-3号回液配比箱、18-浓度传感器、19-液位传感器、20-旋转搅拌装置、21-浓度传感器、22-液位传感器、23-旋转搅拌装置、24-浓度传感器、25-液位传感器、26-旋转搅拌装置、27-乳化液泵、28-配比达标的乳化液箱、29-浓度传感器、30-液位传感器、31-增压泵、32-增压泵、33-1号分液阀、34-2号分液阀、35-3号分液阀、36-4号分液阀、37-多路换向阀、38-达标的乳化液、39-回液配比泵、40-清水配比泵、41-清水配比箱、42-水处理产水单元、43-乳化油箱、44-清水流量传感器和45-乳化油流量传感器。

由图2可知，上述实施例中回液子系统100，包括：第一多路换向阀(即3-多路换向阀)、第二多路换向阀(即7-多路换向阀)、第三多路换向阀(即37-多路换向阀)、多个分液阀(即上述4-1号分液阀、5-2号分液阀、6-3号分液阀、8-1号分液阀、9-2号分液阀、10-3号分液阀、33-1号分液阀、34-2号分液阀、35-3号分液阀和36-4号分液阀)、多个流量传感器(即11-流量传感器、12-流量传感器、13-流量传感器)和回液配比箱总成14。

其中，回液配比箱总成14包括多个回液配比箱(在本实施例中为15-1号回液配比箱、16-2号回液配比箱和17-3号回液配比箱)，第一多路换向阀3的第一端与工作面回液管路2相连，第二多路换向阀7的第一端与配比子系统200的第一输出端相连。

可以理解的是，在本实施例中，第一多路换向阀3的第一端为上述实施例中回液子系统100的第一输入端，第二多路换向阀7的第一端为上述实施例中回液子系统100的第二输入端。

第一多路换向阀3的第二端和第二多路换向阀7的第二端分别连接了第一数量个分液阀，每个分液阀还通过相应的流量传感与对应的回液配比箱的输入端相连，第一数量是多个回液配比箱的数量。

具体而言，第一多路换向阀3的第二端和第二多路换向阀7的第二端分别连接了3个分液阀，以与3个回液配比箱对应。每个分液阀与对应的回液配比箱的输入端的连接线路上还设置了对应的流量传感器，通过流量传感器可以检测当前回路中传输的回液的流量。具体的各个分液阀、各个流量传感和各个回液配比箱的对应关系如图2所示，此处不再赘述。

第三多路换向阀37的第一端与第二数量个分液阀相连，第三多路换向阀37的第二端是回液子系统100的输出端，每个回液配比箱的输出端与第二数量个分液阀中对应的分液阀相连，第二数量等于多个回液配比箱的数量加一。

具体而言，如图2所示，第三多路换向阀37的第一端与4个分液阀相连，其中3个分液阀分别与对应回液配比箱的输出端相连，剩余的多出的一个分液阀(即36-4号分液阀)用于配比子系统200的第二输出端相连。

在本实施例中，每个回液配比箱中均包括：浓度传感器、液位传感器和旋转搅拌装置。其中，浓度传感器，用于检测所处的回液配比箱中的乳化液的浓度；液位传感器，用于检测所处的回液配比箱中的乳化液的液位；旋转搅拌装置，用于将所处的回液配比箱中的乳化液搅拌均匀。

在本实施例中，如图2所示，上述配比子系统200包括：回液配比泵39、清水配比泵40、清水配比箱41、水处理产水单元42、乳化油箱43、清水流量传感器44和乳化油流量传感器45。

其中，水处理产水单元42的输出端与清水配比箱41的输入端相连，清水配比箱41的输出端与清水流量传感器44的输入端相连；清水流量传感器44的输出端分别与回液配比泵39和清水配比泵40的第一输入端相连；乳化油箱43的输出端与乳化油流量传感器45的输入端相连，乳化油流量传感器45的输出端分别与回液配比泵39和清水配比泵40的第二输入端相连；回液配比泵39的输出端与第二多路换向阀7的第一端相连，清水配比泵40的输出端与第二数量个分液阀中剩余的一个分液阀(即上述的36-4号分液阀)相连。

在本实施例中，该矿用乳化液自动配比系统，还包括：达标乳化液箱(即上述28-配比达标的乳化液箱)，该达标乳化液箱包括浓度传感器(29-浓度传感器)和液位传感器(30-液位传感器)，达标乳化液箱，用于存储回液子系统的输出端向外输出的达标的乳化液，即通过第三多路换向阀37传输的2路乳化液。

在本实施例中，该矿用乳化液自动配比系统，还包括：第一增压泵(即31-增压泵)和第二增压泵(即32-增压泵)。其中，第二增压泵32的输入端与回液子系统的输出端相连，第二增压泵32的输出端与达标乳化液箱28的输入端相连；第一增压泵31的输入端与达标乳化液箱28的输出端相连，第一增压泵31的输出端与至少一个乳化液泵(比如，本实施例中的27-乳化液泵)相连。

下面对图2所示的矿用乳化液自动配比系统，在实际应用中的工作过程进行详细说明。

首先，对工作面产生的回液进行分配，即液压支架回液分配至上述各个回液配比箱中。举例而言，在1-液压支架动作时，会产生回液，回液通过2-工作面回液管路进入3-多路换向阀。多路换向阀分别控制4-1号分液阀、5-2号分液阀、6-3号分液阀导通。

4-1号分液阀导通后，回液进入15-1号回液配比箱，通过11-流量传感器检测该路回液流量，通过18-浓度传感器、19液位传感器检测该回液箱中乳化液浓度和液位，通过20-旋转搅拌装置使得该回液箱中乳化液搅拌均匀；

5-2号分液阀导通后，回液进入16-2号回液配比箱，通过12-流量传感器检测该路回液流量，通过21-浓度传感器、22液位传感器检测该回液箱中乳化液浓度和液位，通过23-旋转搅拌装置使得该回液箱中乳化液搅拌均匀；

6-3号分液阀导通后，回液进入17-3号回液配比箱，通过13-流量传感器检测该路回液流量，通过24-浓度传感器、25液位传感器检测该回液箱中乳化液浓度和液位，通过26-旋转搅拌装置使得该回液箱中乳化液搅拌均匀。

对于配比子系统200，可以针对支架回液进行配比，包括向回液子系统100提供乳化油、清水或者是配比达标的乳化液。

举例而言，将41-清水配比箱中的清水和43乳化油箱中的乳化油进行混合配比，通过39-回液配比泵输送至7-多路换向阀。

39-回液配比泵将配好的乳化液进入7-多路换向阀。多路换向阀分别控制8-1号分液阀、9-2号分液阀、10-3号分液阀导通。

8-1号分液阀导通后，经39-回液配比泵配制的乳化液进入15-1号回液配比箱，此时若该回液配比箱中不存在支架回液，则该回液配比箱中的乳化液为浓度3％-5％的达标乳化液。

9-2号分液阀导通后，经39-回液配比泵配制的乳化液进入16-2号回液配比箱，此时若该回液配比箱中不存在支架回液，该回液配比箱中的乳化液为浓度3％-5％的达标乳化液。

10-3号分液阀导通后，经39-回液配比泵配制的乳化液进入17-3号回液配比箱，此时若该回液配比箱中不存在支架回液，该回液配比箱中的乳化液为浓度3％-5％的达标乳化液。

44-清水流量传感器和45-乳化油流量传感器分别用于统计回液配比消耗的清水流量和体积，乳化油流量和体积。

进一步的，在实际应用中当回液配比箱中存在液压支架回液时，需要进行回液的浓度偏差校正。可以通过控制器300先进行回液浓度配比的计算，确定需要加入的乳化油或清水的量，再按上述方式控制配比子系统200传输配比所需的乳化油或清水。

举例而言，假设上述15-1号回液配比箱中分配的回液容积为A立方米，浓度为a％。

如果a％＜3％，则开始加乳化油，增加浓度。假设39-回液配比泵抽取b立方米乳化油进入15-1号回液配比箱，则需要满足乳化油与乳化液体积比在3％～5％之间，即3％＜(b+A×a％)/(b+A)＜5％，转换后可得到待加入的乳化油的量为：(3％-a％)×A×100/97＜b＜(5％-a％)×A×100/95。

如果a％＞5％，则开始加清水，降低浓度。假设39-回液配比泵抽取c立方米清水进入15-1号回液配比箱，则需要满足乳化油与乳化液体积比在3％～5％之间，即3％＜(A×a％)/(c+A)＜5％，转换后可得到待加入的清水的量为：(a％-5％)×A×100/5＜c＜(a％-3％)×A×100/3。

如果3％＜a％＜5％，则回液浓度合格，直接通过37-多路换向阀汇总后，通过32-增压泵输送至28-配比达标的乳化液箱。

由此，本实施例能够实现针对回液的浓度配比。

在本申请一个实施例中，控制器300，还用于：在乳化液量不足时或者不存在回液时，控制清水配比箱和乳化油箱分别输出相应量的清水和乳化油进行混合配比，并控制清水配比泵将配比达标的乳化液输送至所述剩余的一个分液阀；控制第三多路换向阀向外输出剩余的一个分液阀输出的配比达标的乳化液。

具体而言，可以理解的是，在实际应用中某些情况下可能不存在支架回液，或者针对支架回液配比出的达标的乳化液的量不满足实际的需求，在该种情况下则可以通过本实施例单独控制配比子系统200进行清水配比。

举例而言，当回液配比乳化液量不足时，28-配比达标的乳化液箱中的乳化液不足，当其液位低于设定的低位保护值时，启动清水泵配比流程。先将41-清水配比箱中的清水和43乳化油箱中的乳化油进行混合配比，通过40-清水配比泵输送至36-4号分液阀，然后通过37-多路换向阀将36-4号分液阀输送的配比达标的乳化液输送至28-配比达标的乳化液箱中。其中，44-清水流量传感器、45-乳化油流量传感器分别统计清水配比消耗的清水流量和体积、乳化油流量和体积。

为了更加清楚的说明本申请的矿用乳化液自动配比系统进行乳化液自动配比的流程，下面以在本申请一个实施例中提出的一种联动补液流程进行说明。

具体而言，在本实施例中，假设存在三台需要用液的乳化液泵，单台流量630L/min，合计流量1890L/min。假设28-配比达标的乳化液箱容积为AL，则该液箱被抽空的时间为(A/1890)min。

在没有回液的情况下，当28-配比达标的乳化液箱的液位低于50％时，需要用40-清水配比泵将28-配比达标的乳化液箱加满，因此40-清水配比泵的流量需要达到1890L/min。

在有回液的情况下，先将15-1号回液配比箱加至容积CL，其中加入的回液的体积C可以由控制器300计算。然后根据回液浓度判断加入乳化油或清水，使得其浓度达到3％～5％，然后停止加入，将本箱达到标准的乳化液输送至28-配比达标的乳化液箱。

其中，在本实施例中计算向每个回液配比箱加入的回液的体积时，控制器300，具体用于：根据当前的回液浓度和每个回液配比箱的容积，分别计算向每个回液配比箱分配的回液的体积。

举例而言，对于回液配比箱加入回液量体积C的计算，假设当前加入的回液浓度为10％，需要加入水量为bL，则(10％×C)/(C+b)＜5％，即b＞C，进而确定C需要小于50％回液箱整体容积B。又比如，假设当前加入的回液浓度为6％，需要加入水量为bL，则计算出(6％×C)/(C+b)＜5％，即b＞C/5，C需要小于5B/6。

由此，按照上述计算方式，控制器300可依次计算先给每个回液配比箱配比的回液的体积，且能够适用于工作面回液的浓度发生变化的情况，提高适用性。而当一次回液注满3个回液配比箱时，可以将多余的回液放弃。

为了实现上述控制器300所实现的各个功能，本申请一个实施例中还提出了一种控制器，图3为本申请实施例提出的一种控制器的结构示意图，如图3所示，该控制器300，包括：主控板310、传感采集板320和数字驱动板330。

其中，主控板310包括第一通信接口311，传感采集板320包括第二通信接口321和模拟量采集接口322，数字驱动板330包括第三通信接口331、数字量输入接口332和数字量输出接口333，第二通信接口321和第三通信接口331与第一通信接口311通信连接。主控板310、传感采集板320和数字驱动板330中均设置有对应控制芯片以实现各模块的功能。

其中，模拟量采集接口322，用于采集多个流量传感器、多个浓度传感器和多个液位传感器采集的信息；数字量输出接口332与组合开关相连，组合开关用于根据数字量输出接口332发送的控制指令对多个旋转搅拌装置、多个增压泵、回液配比泵和清水配比泵进行控制，数字量输出接口332还用于控制多个分液阀的通断。数字量输入接口333，用于获取组合开关和分液阀返回的响应信息。

具体而言，如图3所示，在本实施例中，传感采集板320通过模拟量采集接口332采集3路回液的流量传感器、3路回液配比箱的浓度传感器和液位传感器、配比达标乳化液箱的浓度传感器和液位传感器。将采集的信息经过控制芯片处理后，通过第二通信接口321传输给主控板310的第一通信接口311。

数字驱动板330通过数字量输出接口332向组合开关发出控制信号，组合开关根据被控通道执行对3路旋转搅拌装置、2个增压泵、2个配比泵的控制。通过数字量输出接口332还可以控制10路分液阀的通断。通过数字量输入接口333获取组合开关响应回路的通断状态。将这些数字量输入输出信号经过控制芯片处理后，通过第三通信接口331传输给主控板310的第一通信接口311。

主控板310内置整套控制逻辑，根据相应的模拟量传感器状态，决定数字量输入输出控制信号。

基于上述实施例，控制器300可以对图3中相连的各个设备进行PID控制，包括控制乳化油或水的传输以及搅拌配比等。

具体而言，图4为本申请实施例提出的一种PID控制的原理示意图。其中，e(t)是系统偏差量，r(t)是配比过程中的浓度设定值，u(t)是PID运算后输出量，y(t)是被控对象执行控制操作后的返回值，被控对象可以上述实施例中与控制器300相连的各个设备。

其中，e(t)与u(t)的关系可以通过以下公式计算：

其中，K

在确定上述各个系数时，对于确定比例系数Kp，首先去掉PID的积分项和微分项，可以令Ti＝0，Td＝0，使其成为纯比例调节。输入设定为系统允许输出最大值的60％～70％，比例系数Kp由0开始逐渐增大，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例系数Kp逐渐减小，直至系统振荡消失。记录此时的比例系数Kp，设定PID的比例系数Kp为当前值的60％～70％。

对于确定积分时间常数T

对于确定微分时间常数T

由此，本实施例提供了整套电控实现方案，采用PID控制方法提高配比准确性。

综上所述，本申请实施例的矿用乳化液自动配比系统，将回液系统与配比系统分开，采用两路配比方案，一路是针对回液的浓度偏差进行校正，另一路是将清水加入乳化油进行配比，并设置一个配比达标的液箱供乳化液泵使用，从而将回液、配液和用液分别处理，避免了三者混在在一起导致无法动态精准配比乳化液的浓度，能够保证乳化液泵加载的乳化液浓度达标。并且，本系统将液压支架回液作为被控对象，将支架回液分为若干单元，依次针对每个回液单元进行静态的浓度校正，保证回液单元的液体浓度达到标准要求后，再供给到配比标准的乳化液箱中，供乳化液泵使用，从而能够避免动态回液循环校正导致乳化液浓度不准确。并且，本系统在对系统进行控制时，结合系统自有的控制系统及PID控制算法，可以减少配比数值偏离、系统稳态误差和超调量，最终使配比浓度趋于稳定，减少了配比浓度不稳定问题，确保配比结果符合预期要求。由此，本系统考虑了工作面回液的影响，提高了乳化液浓度配比的准确性、及时性和可靠性，实现了乳化液浓度的精准配比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。