CN100567101C

CN100567101C - 一种双气垫带式输送机的智能控制器

Info

Publication number: CN100567101C
Application number: CNB2006100401943A
Authority: CN
Inventors: 朱正伟; 倪新耀; 张锁龙; 周永其; 宋瑞宏; 胡海峰; 沈惠平
Original assignee: Jiangsu Polytechnic University
Current assignee: Liyang Chang Technology Transfer Center Co., Ltd.
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: CN1850560A

Abstract

本发明提供一种新型的智能式控制器。其在不同的负载下，利用压力变送器检测管道中的气体的压力，反映出气垫输送机的负载情况，把压力信号传输到可编程控制器(PLC)中，变成模拟输入反馈信号，经A/D转换后与PLC中给定压力比较，再经D/A转换变成模拟量输出信号，控制变频器，调节交流电源频率，从而平滑地调节风机转速，达到了好的节能效果，另一方面，通过压力检测和变频控制，在不同的负载下，使起动过程可按预先设定的不同的起动速度曲线运行，提供理想的可控起动性能。这样就构成了以气垫传输系统压力为控制标准的闭环反馈控制系统。该控制器不仅能实现电机的平稳起动，而且能够实现电机的平滑调速，实现输送带的自动纠偏。

Description

一种双气垫带式输送机的智能控制器

技术领域

本发明提供一种新型的智能式控制器。该控制器不仅能实现电机的平稳起动，而且能够实现电机的平滑调速，实现输送带的自动纠偏，工作稳定可靠。可用于双气垫带式输送机使用，也可应用于其他相关领域。

背景技术

气垫带式输送机变带式输送机的托辊支承为气膜支承，具有运行平稳可靠、运行阻力小、能耗低、承载面积增大、结构简单等优点，因而得到广泛的应用。目前用于双气垫带式输送机的控制主要存在三个方面的问题。第一：由于气垫输送机用气室盘槽中气膜来承载输送带，气膜厚度影响着输送机的承载弹性，气膜厚度需保持在合理的范围之内，厚度太大容易造成输送带不稳，太小容易使输送带与盘槽边角摩擦而影响输送带的寿命并增加能耗，而且不同的传输负载下，其气膜厚度也不一样。气膜的厚度受风机转速和风量的控制，但目前气垫式带式输送机的风机直接受开关控制，运行时，风机的速度不能调节，传输不同负载时的风速都一样，这样，既使输送带在轻载或空载时气膜太厚而在重载时气膜太小，从而使工作不正常，同时也浪费了大量的能源。第二：目前带动气垫式输送机的皮带和风机的电机也都是受开关直接控制的，起动时不能进行调整，有的电机起动时虽然采取了一定方法，取得了一定效果，但还存在一些问题。按现行标准，带式输送机的起动加速度应为0.1～0.3m/s²。但实际工程表明，这个数值不适应长距离、线路复杂的带式输送机，这样的加速度对整机冲击较大，输送带的使用寿命将会缩短，提高了输送带的强度等级要求，降低了经济效益。第三：由于传输带上物料冲击方向的变化、负荷变化和传输带内部张力不均等各种因素造成的输送带跑偏问题，常常成为困扰人们的一道难题，传输带跑偏后，有可能使物料洒落、传输带磨边，严重时，可能造成严重事故。目前主要采用纯机械的方法来纠正传输带跑偏，但效果并不十分理想。

智能控制技术在许多领域应用已很成熟，但在气垫输送机上未见报道，特别在气垫输送机风机的智能调速、电机的变频软起动和传输带的自动纠偏方面的综合应用未见报道。

发明内容

本发明目的是克服双气垫带式输送机现有技术的缺点，提供一种新型的智能控制器。

实现上述目的的技术方案为：

智能控制器包括可编程控制器(PLC)、变频器、压力传感器、纠偏限位开关、电动阀。其中可编程控制器经在双气垫带式输送机上的压力传感器采集信号；可编程控制器与变频器相连，经变频器控制电机B以及电机A与风机，实现电机的变频软起动以及风机的智能调速；可编程控制器根据纠偏限位开关传输信号以控制电动阀，由电动阀控制输送机的盘槽上的纠偏孔，实现传输带的自动纠偏。智能控制器软件采用模块化程序设计，由主程序统一调用，主要包括初始化子程序、A/D转换子程序、D/A转换子程序、风量检测和控制子程序、算法比较子程序等。

其控制方法为：

在不同的负载下，利用压力传感器检测管道中的气体的压力，反映出气垫输送机的负载情况，把压力信号传输到可编程控制器PLC中，变成模拟输入反馈信号，经A/D转换后与PLC中给定压力比较，再经D/A转换变成模拟量输出信号，控制变频器，调节交流电源频率，控制电动机A，从而平滑地调节风机转速，达到了好的节能效果。这样就构成了以气垫传输系统压力为控制标准的闭环反馈控制系统。

电动机B起动时，预先在PLC中设置不同负载的起动速度曲线，起动时，首先通过检测出压力来反映负载状态，然后按不同的起动速度曲线，改变交流电源频率，调整起动加速度，并且输出恒定的转矩，实现功率平衡。起动开始时，加速度为0，速度平稳增加；到T/2时，加速度达到最大值，速度达到v/2；然后，加速度逐渐对称地降低，速度继续增加：达到设计带速时，加速度降到0，完成起动过程。除起点和终点外，加速度曲线的一阶导数是连续的。

输送带自动纠偏的实现是在输送机上设置纠偏限位开关，以及在输送机的盘槽上开不同大小和形状的纠偏孔，正常情况下，纠偏孔关闭。纠偏限位开关用来检测输送带的偏移情况，当偏移达到一定的范围时，发出信号给PLC，PLC在收到信号后，启动电动阀，打开纠偏孔，纠偏孔输出一定方向和压力的气流，使输送带恢复到原来位置。

本发明的可编程控制器PLC留有与上位计算机的接口，可以方便地与上位计算机构成分布式控制系统。

本发明的优点在于实现了气垫输送机风机的智能调速、电机的变频软起动和传输带的自动纠偏等方面的综合控制。且可以实时地显示输送机的运行情况，可实现报警处理、有关设备运行状态的数据处理等。

附图说明

图1为智能控制器原理示意图。

图2为智能控制器主程序流程图

具体实现方式

下面结合原理示意图和主程序流程图进一步对智能控制器进行描述。

智能控制器包括可编程控制器PLC、变频器、压力传感器、纠偏限位开关、电动阀等。可编程控制器采用西门子公司的S7-300系列，变频器采用ABB公司的ACS600系列，压力传感器采用SYB-10000，0～100Kpa/4～20mA。

在不同的负载下，通过检测管道中的气体的压力，反映出气垫输送机的负载情况，把压力信号变成模拟输入反馈信号，经A/D转换后与PLC中给定压力比较，再经D/A转换变成模拟量输出信号，控制变频器，调节交流电源频率，从而平滑地调节风机转速，达到了好的节能效果。这样就构成了以气垫传输系统压力为控制标准的闭环反馈控制系统。

系统软件采用模块化程序设计，由主程序统一调用，主要包括初始化子程序、A/D转换子程序、D/A转换子程序、风量检测和控制子程序、算法比较子程序等。

本发明留有与上位计算机的接口，利用PLC与上位计算机的通信协议，可以方便构成分布式控制系统，可以在上位机上把输送机的运行情况直观地、实时地显示出来，可以配合Wincc监控，进行数据处理，主要有报警处理、有关设备运行状态的数据处理等。另外还可以建立系统综合数据库，以B/S方式上网发布输送机的实时信息等。

在不同的负载下，使起动过程可按预先设定的不同的起动速度曲线运行，提供理想的可控起动性能。其起动系数可以控制在1.05～1.1，起动加速度可以控制在0～0.05m/s²，适用于长距离、线路复杂的带式输送机，以满足整机动态稳定性及可靠性的要求。

在传输过程中，传输带若发生20mm以上的偏移，可以自动恢复到原始状态，自动恢复时间小于3秒，恢复偏差小于2mm。自动纠偏的指标远高于机械式纠偏方法。

Claims

1.一种双气垫带式输送机的智能控制器，其特征在于：包括可编程控制器、变频器、压力传感器、纠偏限位开关、电动阀；其中位于双气垫带式输送机上的压力传感器与可编程控制器相连；可编程控制器与变频器相连，经变频器依次与电机与风机相连；可编程控制器分别与设置在输送机上的纠偏限位开关、电动阀相连，电动阀与输送机上的纠偏孔相连；智能控制器软件采用模块化程序设计，包括初始化子程序模块、A/D转换子程序模块、D/A转换子程序模块、风量检测和控制子程序模块和算法比较子程序模块；所述压力传感器检测管道中的气体的压力，把压力信号传输到可编程控制器中，变成模拟输入反馈信号，经A/D转换后与可编程控制器中给定压力比较，再经D/A转换变成模拟量输出信号，控制变频器，调节交流电源频率，调节风机转速；同时电机起动时，根据压力传感器传输的信号按不同的起动速度曲线，改变交流电源频率，调整起动加速度，输出恒定的转矩；采用纠偏限位开关检测输送带的偏移情况，当偏移达到一定的范围时，发出信号给可编程控制器，可编程控制器在收到信号后，启动电动阀，打开纠偏孔，纠偏孔输出一定方向和压力的气流，使输送带恢复到原来位置。

2.根据权利要求1所述的一种双气垫带式输送机的智能控制器，其特征在于：在输送机的盘槽上开设不同大小和形状的纠偏孔。

3.根据权利要求1所述的一种双气垫带式输送机的智能控制器，其特征在于：可编程控制器(PLC)留有与上位计算机的接口。