CN101376072A - 移动式刮板输送装置及其电气控制装置 - Google Patents

Abstract

移动式刮板输送装置在小车前后侧分别安装一对从主动轮和动轮并座落在轨道上，所述主动轮的轮轴与万向联轴器、减速机、驱动电机顺序联接；刮板机构由双四连杆机构和其下部摆臂设置的可调节刮板组成，每个四连杆的一根上短臂固定在小车的前侧，两根长臂活动连接于所述的短臂上，所述长臂下端活动连接横断面呈“ㄣ”形的下短臂，刮板固定在下短臂的内侧，两个四连杆机构的长臂之间联接横梁，横梁通过钢丝绳与固定在小车上的卷扬机连接。其电气控制装置采用主站与从站的分布式现场总线控制系统，主站PLC通过profibus－DP现场总线与行走变频器、卷取变频器及行走绝对值编码器和卷取绝对值编码器四个从站和现场ET200M从站联接。

Description

移动式刮板输送装置及其电气控制装置

技术领域

本发明属物料收集和输送领域，尤其涉及沉淀池内粉状或颗粒状物料的收集和输送。

背景技术

现有技术在冶金、矿山、化工、焦化行业内沉淀池物料的收集和输送，均采用固定式刮板输送机械。固定式刮板输送机械只能将沉淀池内的物料收集到固定点，且需要人员使用铲车类的特殊机械不间断地工序配合，功耗大，用材多。

发明内容

为解决现有技术存在问题，本发明提供一种移动式刮板输送装置及其电气控制装置，其不仅能收集和输送沉淀池内的物料，还能将收集的物料平整，提高存放池的装载系数。

为实现上述目的，本发明提供的移动式刮板输送装置的技术方案为：在小车前后侧分别安装一对从主动轮和动轮，所述主动和从动轮均座落在轨道上，并可沿轨道滚动，所述主动轮的轮轴与万向联轴器、减速机、驱动电机顺序联接，所述驱动电机固定在小车上；刮板机构由双四连杆机构和其下部摆臂设置的可调节刮板组成，每个四连杆的一根上短臂固定在小车的前侧，两根长臂活动连接于所述的短臂上，所述长臂下端活动连接横断面呈“ㄣ”形的下短臂，刮板固定在下短臂的内侧，两个四连杆机构的长臂之间联接横梁，横梁通过钢丝绳与固定在小车上的卷扬机连接。

为了防止刮料过程车轮与轨道打滑，在主动轮侧面设置设置一个齿轮，轨道相对应一侧设置齿条，齿轮与齿条相互啮合。

为了便于动力电缆和控制电缆的在运行中的收放，在小车上设置电缆卷筒。

移动式刮板输送装置的电气控制装置，采用主站与从站的分布式现场总线控制系统，主站PLC通过profibus-DP现场总线与行走变频器、卷取变频器及行走绝对值编码器和卷取绝对值编码器四个从站和现场ET200M从站联接；ET200M从站将现场操作指令、行走绝对值编码器和卷取绝对值编码器卷将所检测的小车、刮板的位置及运行状态信号通过profibus-DP现场总线传输给主站PLC；主站PLC通过profibus-DP现场总线将控制信号传输给所述卷取、行走变频器来控制刮板、小车运行。

本发明自动控制的核心是:

(1)小车行走的精确定位控制；

(2)刮板升降卷取的精确定位控制；

(3)粉焦料位检测控制。

本发明精确定位控制的设计思想是：

(1)位移检测选用P+F带PROFIBUS-DP的绝对型编码器；

(2)传动设备选用带矢量控制的变频器并配备了CBP2通讯卡；

(3)为避免现场高湿度、高粉尘对粉焦料位检测的影响，特选用激光料位计作为料位检测；

(4)为实现快速停车，给变频器配备了制动单元+制动电阻采用能耗制动的方法；

(5)为防止意外事故发生，在小车行走的行程极限位，增设了超极限限位开关，作为编码器故障的双重保险；

(6)为确保电机到位后绝对停车，特意配备了电动抱闸，作为最后停车保障之用；

(7)为保证编码器更换的方便，特设置行走、卷取初始位校正限位开关，即每更换一次编码器，只需手动操作行走小车或卷取刮板运行到限位位置，编码器便自动回初始位；

(8)控制系统选用西门子S7-300PLC，为节省控制电缆及实现PROFIBUS网络控制，给变频器配备了CBP2通讯卡，位移检测选用带PROFIBUS-DP的绝对型编码器；

(9)考虑到系统以后扩张，CPU选用带DP口的315-2DP。同时PLC系统特配置了一块以太网通讯模块CP343-2，用以日后组成工业以太网之需；

(10)系统编程软件采用西门子STEP7 V5.3；

(11)系统传动部分及PLC主站部分放置在控制柜中，现场ET200M从站放在现场操作箱中，系统启动后可自动循环往返实现工艺控制过程，对运行、停止、故障都有指示，并提供故障报警及事故紧急停车等功能。同时在手动状态时，可手动点动控制行走电机、卷取电机的运行。

本发明与现有技术相比，具有结构先进、运行成本低、优化粉及粒状物料的收集清运工艺、设备运行安全可靠等优点。既能在矩形沉淀池内收集物料，也能在特殊形状池内的狭窄地带进行掏料，又能将收集的物料在存放池内进行平整，提高了存放池的装载系数，还可实现智能化，完全做到无人操作。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明

图1 移动式刮板输送装置工作过程示意图

图2 移动式刮板输送装置主视图

图3 移动式刮板输送装置左视图

图4 A部放大图

图5 移动式刮板输送装置电气控制装置示意图

具体实施方式

如图1所示，移动式刮板输送装置106在全自动起始位置107时，起动自动控制程序，首先升降机构109将刮板机构108放入沉淀池内第一个设定的深度，此时刮板机构108的下臂111呈水平状态，下臂111内侧安装刮板112，然后移动式刮板输送装置106自动行走至池端，接着升降机构109将刮板机构108的刮板112放入池底，此时刮板机构108的下臂111呈垂直状态，移动式刮板输送装置开始后退带动刮板收集粉、粒状物料。当移动式刮板输送装置沿运行轨道105行进到沉淀池斜坡103时，刮板112上升位移按S＝tgα×V_走行。t线性函数递增，刮板112上升的速度使刮板与斜坡面的距离为恒定值，即：V_{刮板 上升}＝tgα×V_走行，α为斜坡的倾角，t为时间，S为刮板位移。当刮板112至坡顶110时，刮板机构108停止运动，移动式刮板输送装置继续后退平整粉焦。通过激光料位计检测存放池104内粉焦的料位，当刮板运行到没有物料处移动式刮板输送装置走行停止，刮板机构108上升至起始位置高度，此后移动式刮板输送装置开始加速返回起始位置，完成一次粉焦收集和平整工作，然后自动进行下一循环的工作，全过程由PLC自动控制。

实施例1

由图2、图3和图4可知，移动式刮板输送装置在小车1前后侧分别安装一对从主动轮2和动轮3，所述主动和从动轮均座落在轨道4上，并可沿轨道4滚动，所述主动轮2的轮轴18与万向联轴器14、减速机15、驱动电机19顺序联接，所述驱动电机固定在小车1上；刮板机构20由双四连杆机构和其下部摆臂设置的可调节刮板组成，每个四连杆的一根上短臂5固定在小车1的前侧，两根长臂6活动连接于所述的短臂5上，所述长臂6下端活动连接横断面呈“ㄣ”形的下短臂7，刮板固定在下短臂7的内侧，两个四连杆机构的长臂之间联接横梁21，横梁21通过钢丝绳13与固定在小车1上的卷扬机11连接。

实施例2

由图4可见，为了防止刮料过程所述主动轮和从动轮与轨道4间的摩擦力小于刮料的驱动力，在主动轮2的两个车轮的内侧或外侧痛过螺栓固定了一个齿轮17，并与安装在地面的轨道4上的齿条16进行啮合，完成走行和刮料运动。所述齿条16通过螺栓固定在轨道4的侧面，也可以直接固定在地面。由图4可看出，主动轮2和齿轮17套装在轮轴18上，其两端再套装轴承总成15，轮轴18与联轴器14连接。除图4所示的在主动轮一侧安装齿轮外，也可在主动轮和从动轮的一侧或两侧安装齿轮。

实施例3

由图3可知，为了便于动力电缆和控制电缆的在运行中的收放，在小车1上设置电缆卷筒10。

实施例4

由图2可知，在小车1的前后端设置缓冲装置7用于走行末端非正常状态的保护。

实施例5

在小车1的前后端设置设置激光料位计，以检测存放池中物料状况，当激光料位计检测刮板运行到没有物料处时，将信号传递给PLC，驱动电机停止驱动，刮板升至设定的最高位，刮板小车加速返回起始位置，完成一次粉料收集和平整工作，避免刮板每次都运行到存放池末端才停下，可提高存放率和工作效率。

实施例6

由图5可知，刮板升降卷取、小车行走电机分别由卷取、行走变频器来调速，刮板、小车的位置分别由1#、2#绝对值编码器检测。两台变频器和两台编码器以及现场ET200M从站与S7-300PLC由PROFIBUS-DP现场总线相连，S7-300作为主站，变频器和编码器及ET200M为从站。在STEP7中为变频器分配网络地址，该地址必须与变频器参数设定的地址相同。同样编码器及ET200M的硬件地址要同PLC硬件组态地址一致。网络中所有的站必须设定为相同的数据传输率，本系统中传输率设为1.5MB。西门子6SE70系列变频器的PROFIBUS-DP通信卡为CBP2，插在变频器中，由基本装置提供电源。工作时，主站传送变频器运行指令给从站，同时接受变频器反馈回来的运行状态及故障报警状态。在PLC的组织块OB1中调用SFC14“DPRD-DAT”、SFC15“DPWR_DAT”系统功能块向变频器的CBP2通信卡读取/发送数据。

以行走变频器控制为例。控制字单元地址从W#16#100至W#16#10B，可进行12个字节的读取/写入。通过“DPWR-DAT”系统功能块把PLC应用程序“小车行进数据”数据块DB1中从DB1.DBX0.0开始的12个字节的内容写入行走变频器的控制存贮单元，包括初始化控制字，当前速度给定控制字、变频器能控制字等。另外，通过“DPRD-DAT”系统功能块把行走变频器的状态字读入“小车行进数据”数据块DB1中从DB1.DBX0.0开始的12个字节的单元中，包括小车行进速度实际值等状态字。

实施例7

为防止意外事故发生，在小车行走的行程极限位，增设了超极限限位开关。

实施例8

作为编码器故障的双重保险，小车行走、刮板卷取初始位校正限位开关与主站PLC连接。

实施例9

为保证编码器更换的方便，特设置行走、卷取初始位校正限位开关，即每更换一次编码器，只需手动操作行走小车或卷取刮板运行到限位位置，编码器便自动回初始位。小车行走超极限保护限位开关与主站PLC连接。

为减缓对电缆卷筒的冲击，小车在前进到存放池端部以及加速返回至起始位置前1米处都先进行减速，然后再停车。为降低成本提高工作效率，系统对存放池粉料位进行了检测，当小车行走过程中刮板刮不到粉料时，小车加速返回至起始位置再进行下一循环动作。

控制系统设置手动控制，其流程为：手动点动小车前进、后退按钮控制小车前进、后退；手动动点卷取上升、下降按钮控制刮板上升、下降。小车抱闸控制如下：小车运行信号到抱闸打开；小车停车信号到且速度下降到额定转速的5％时抱闸合上。卷取抱闸控制如下：卷取运行信号到且转距电流达到额定电流的20％时抱闸打开；卷取停车信号到且速度下降到额定转速的5％时抱闸合上。其它如电缆卷筒电机控制、油泵电机及风扇控制为常规控制。

Claims (10)

1、移动式刮板输送装置，其特征在于：在小车(1)前后侧分别安装一对从主动轮(2)和动轮(3)，所述主动和从动轮均座落在轨道(4)上，并可沿轨道(4)滚动，所述主动轮(2)的轮轴(18)与万向联轴器(14)、减速机(15)、驱动电机(19)顺序联接，所述驱动电机固定在小车(1)上；刮板机构(20)由双四连杆机构和其下部摆臂设置的可调节刮板组成，每个四连杆的一根上短臂(5)固定在小车(1)的前侧，两根长臂(6)活动连接于所述的短臂(5)上，所述长臂(6)下端活动连接横断面呈“ㄣ”形的下短臂(7)，刮板固定在下短臂(7)的内侧，两个四连杆机构的长臂之间联接横梁(21)，横梁(21)通过钢丝绳(13)与固定在小车(1)上的卷扬机(11)连接。

2、如权利要求1所述的移动式刮板输送装置，其特征在于：在主动轮(2)侧面设置一个齿轮(17)，轨道(4)相对应一侧设置齿条(16)，所述齿轮与所述齿条相互啮合。

3、如权利要求1所述的移动式刮板输送装置，其特征在于：在小车(1)上设置电缆卷筒(10)，所述电缆卷筒控制动力电缆和控制电缆在运行中的卷取和放散。

4、如权利要求1所述的移动式刮板输送装置，其特征在于：在小车(1)前后侧设置缓冲装置(12)。

5、如权利要求1所述的移动式刮板输送装置，其特征在于：在小车(1)前或后侧设置激光料位计。

6、一种权利要求1至5所述的移动式刮板输送装置的电气控制装置，其特征在于：采用主站与从站的分布式现场总线控制系统，主站PLC通过profibus-DP现场总线与行走变频器、卷取变频器及行走绝对值编码器和卷取绝对值编码器四个从站和现场ET200M从站联接；ET200M从站将现场操作指令、行走绝对值编码器和卷取绝对值编码器卷将所检测的小车、刮板的位置及运行状态信号通过profibus-DP现场总线传输给主站PLC；主站PLC通过profibus-DP现场总线将控制传输给所述卷取、行走变频器来调节刮板、小车运行。

7、如权利要求6所述的移动式刮板输送装置的电气控制装置，其特征在于：设置在小车前或后侧的激光料位计将所检测的存放池内的料位信息传输给主站PLC。

8、如权利要求6所述的移动式刮板输送装置的电气控制装置，其特征在于：所述变频器为带矢量控制的变频器并配备了CBP2通讯卡；所述绝对值编码器为P+F带profibus-DP的绝对值编码器。

9、如权利要求6所述的移动式刮板输送装置的电气控制装置，其特征在于：小车行走、刮板卷取初始位校正限位开关与主站PLC连接。

10、如权利要求6所述的移动式刮板输送装置的电气控制装置，其特征在于：小车行走超极限保护限位开关与主站PLC连接。

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