CN102060174A - 远距离输送高温物料冷却成型机钢带纠偏系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远距离输送高温物料冷却成型机钢带纠偏系统。主、从动轮通过钢带连接，其中主动轮一端固定、另一端通过液压缸固定，从动轮两端分别通过气缸固定，主、从动轮之间的钢带预紧力通过两个气缸调节；钢带底部分别设置主、从动轮托辊支撑钢带底部，主、从动轮托辊之间在钢带底部上侧设置压辊；靠近从动轮钢带两侧底部分别设置限位开关，靠近主动轮两侧顶部分别设置限位开关，各限位开关与报警器连接；从动轮靠近气缸侧底部设置光电传感器，主动轮靠近液压缸侧顶部设置光电传感器，分别检测钢带跑偏量；所有传感器和限位开关报警器经PLC与上位计算机连接。本发明实现主、从动轮端钢带位置的双闭环控制，完成钢带传输系统的实时纠偏。

Description

远距离输送高温物料冷却成型机钢带纠偏系统

技术领域

本发明涉及钢带传动纠偏系统，具体地说是涉及一种远距离输送高温物料冷却成型机钢带纠偏系统。

背景技术

钢带高温物料输送系统广泛用于化工、塑料工业、炼油、天然气工业冷却固化造粒、造条、结片，食品行业饼干烘烤等。通常情况下钢带输送高温物料时，钢带底部采用喷水冷却，成型机跨度大，运行环境恶劣，工作中存在送料不稳，布料不均等异常情况，导致钢带受热不均匀，钢带存在一定程度的无规则变形，运行中经常性出现钢带跑偏，且存在相当大随机性，经常造成设备系统的非计划停工，严重影响了装置的安全、稳定、长周期、满负荷运行。

针对高温物料钢带输送系统，在远距离传动时，目前常用的纠偏系统采用气动机构，其主要作用有两方面，一是张紧作用，二是纠偏作用，通过改变主动轮或从动轮中心轴线的位置用以纠偏。常规方案中，纠偏执行机构反应迟缓，纠偏动作易相互干扰，难以实现实时控制，且纠偏效果不明显，导致成型机频繁限位报警，钢带损坏严重，以致使用寿命远远低于设计寿命，从而增大了生产成本。通过查阅文献，从技术上来看，目前已有的纠偏系统存在的不足主要在于：

(1)现有的纠偏系统中，主动轮和从动轮均采用力平衡的方式。即改变执行机构的推力，来补偿带的局部变形，实现纠偏。其缺点是会出现带轮轴线与传动方向垂直时，带上的张力不均匀。这样不能同时满足张力相等和轴线与传动方向垂直两个必要条件，钢带仍然会跑偏。

(2)钢带因高温物料不均匀，产生沿带传动方向变形不一致时，增加气动执行机构的压力，改变主动轮或从动轮的轴线位置，补偿钢带局部变形长度，实现带轮轴线与传动方向垂直，来实现纠偏。当局部变形过大时，改变主动轮或从动轮的轴线位置的力就需要很大，且可能使带的应力超过允许值，导致钢带工作寿命大大缩短。

(3)钢带传动跨距大时，现有的纠偏系统存在严重的滞后性，且缺少对现场监控、集中控制和参数设定功能，导致跑偏发现不及时，管理困难。

因此，针对远距离输送高温物料的钢带传动系统，目前还缺少一种能够快速响应传动系统跑偏和纠偏的装置和控制方法，迫切需要设计一种基于PLC智能控制的实时动态纠偏系统。

发明内容

针对国内外远距离钢带输送高温物料的纠偏系统存在的不足，本发明的目的在于提供一种远距离输送高温物料冷却成型机钢带纠偏系统，实现钢带跑偏的实时动态纠偏，确保输送系统的长周期稳定运行。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括主动轮、从动轮、钢带、第一气压缸位移传感器、第一气缸、第二气压缸位移传感器、第二气缸、压辊、第一压辊控制液压缸、第二压辊控制液压缸、第一位移传感器、第二位移传感器、液压缸和液压缸位移传感器；主动轮与从动轮通过钢带连接，其中主动轮一端B端固定、另一端C端通过液压缸固定，从动轮一端A端、另一端D端分别通过第一气缸和第二气缸固定，主动轮与从动轮之间的钢带预紧力通过第一气缸和第二气缸调节；钢带底部分别设置主动轮托辊、从动轮托辊支撑钢带底部，主动轮托辊与从动轮托辊之间在钢带底部上侧设置压辊；靠近从动轮钢带两侧底部分别设置第一限位开关、第二限位开关，靠近主动轮两侧顶部分别设置第三限位开关、第四限位开关，各限位开关与报警器连接；从动轮靠近第二气缸侧底部设置第一光电传感器，主动轮靠近液压缸侧顶部设置第二光电传感器，分别检测钢带跑偏量；第一光电传感器、第二光电传感器、第一气缸位移传感器、第二气缸位移传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、液压缸位移传感器和限位开关报警器分别与PLC相连接，PLC通过数据线与上位计算机连接。

所述的主动轮托辊和从动轮托辊两者相距2～4m，压辊位于主动轮托辊和从动轮托辊中间，主动轮托辊距主动轮5～6m。

所述的第一光电传感器、第二光电传感器、第一气压缸位移传感器、第二气压缸位移传感器、第一位移传感器、第二位移传感器输出信号范围为4～20mA。

本发明具有的有益效果是：

本发明提出的纠偏系统增设了托辊和压辊，且主动轮的纠偏气缸改为液压缸，通过PLC对执行机构的闭环控制，可以实现主动轮端和从动轮端钢带位置的双闭环控制，从而快速、高精度的完成钢带传输系统纠偏。本发明适用于流程型行业高温物料输送钢带传动系统的实时纠偏，结构简单，易于推广。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明的控制框图。

图中：1、第一光电传感器；2、第一限位开关；3、第一气缸位移传感器；4、第一气缸；5、从动轮托辊；6、第一位移传感器；7、第二位移传感器；8、压辊；9、第一压辊控制液压缸；10、主动轮托辊；11、第二气缸位移传感器；12、第二气缸；13、第二压辊控制液压缸；14、第三限位开关；15、第二光电传感器；16、液压缸；17、液压缸位移传感器；18、从动轮；19、钢带；20、主动轮；21、第二限位开关；22、第四限位开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明包括主动轮20、从动轮18、钢带19、第一气压缸位移传感器3、第一气缸4、第二气压缸位移传感器11、第二气缸12、压辊8、第一压辊控制液压缸9、第二压辊控制液压缸13、第一位移传感器6、第二位移传感器7、液压缸16和液压缸位移传感器17；主动轮20与从动轮18通过钢带19连接，其中主动轮20一端B端固定、另一端C端通过液压缸16固定，从动轮18一端A端、另一端D端分别通过第一气缸4和第二气缸12固定，主动轮20与从动轮18之间的钢带19预紧力通过第一气缸4和第二气缸12调节；钢带19底部分别设置主动轮托辊10、从动轮托辊5支撑钢带底部，主动轮托辊与从动轮托辊之间在钢带19底部上侧设置压辊8；靠近从动轮18钢带两侧底部分别设置第一限位开关2、第二限位开关21，靠近主动轮20两侧顶部分别设置第三限位开关14、第四限位开关22，各限位开关与报警器连接；从动轮18靠近第二气缸12侧底部设置第一光电传感器1，主动轮20靠近液压缸16侧顶部设置第二光电传感器15，分别检测钢带19跑偏量；第一光电传感器1、第二光电传感器15、第一气缸位移传感器3、第二气缸位移传感器11、第一位移传感器6、第二位移传感器7、液压缸位移传感器17和限位开关报警器分别与PLC相连接，PLC通过数据线与上位计算机连接。

如图3所示，为本发明的控制框图。结合图1，本发明的纠偏机构包括从动轮18端纠偏和主动轮20端纠偏两部分。由第一气缸4与第二气缸12组成钢带19张紧力控制装置，根据钢带19的许用应力范围和钢带19的新旧状态，手动调节气动精密减压阀设定气动执行机构的工作压力，当环境温度变化或高温物料影响时，钢带19长度将沿其传动方向变化，第一气缸4活塞杆与第二气缸12活塞杆位置随着该带19长度方向变化，保证从动轮18与钢带19均匀接触，实现钢带张紧力恒定。

从动轮端纠偏：从动轮18端钢带19的位置由第一光电传感器1检测，第一压辊控制液压缸9、第二压辊控制液压缸13的位置分别由第一位移传感器6和第二位移传感器7检测，第一气缸4和第二气缸12的位置分别由第一气缸位移传感器3和第二气缸位移传感器11检测，所有检测信号均输出至PLC。钢带19垂直中心面与平分从动轮19垂直中心面重合时，第一光电传感器1输出信号为12mA；当输出范围偏差约在±2mA内时，第一压辊控制液压缸9、第二压辊控制液压缸13活塞杆初始行程为零。第一气缸位移传感器3与第二气缸位移传感器11之差，即为钢带19AB侧长度与CD侧长度差ΔL₁，当第一光电传感器1检测到钢带19向第一气缸4跑偏时，其跑偏量为ΔL2且输出信号大于12mA，逐渐增加至14mA时，PLC程序对第一光电传感器1信号和第二位移传感器7信号进行运算，并输出12～20mA至第三伺服比例阀放大器，第三伺服比例阀驱动第二压辊控制液压缸13按照跑偏量比例增大活塞杆行程，当第一光电位移传感器1输出信号与第二位移传感器7信号相等时，PLC输出12mA至第三伺服比例阀放大器，第二压辊控制液压缸13保持，当钢带19跑偏量达到第一光电传感器1极限位置时，PLC输出20mA至第三伺服比例阀放大器，第三伺服比例阀驱动第二压辊控制液压缸13活塞杆行程达到最大值；当钢带跑偏量增大并接触第二限位开关时，第二限位开关报警器便发出一个开关信号输入PLC作为位置报警信号。反之，若钢带19向第二气缸12侧跑偏时，第一光电传感器1输出信号将小于12mA，逐渐减小至少10mA时，将第一光电传感器1信号与第二位移传感器7信号进行运算并输出4～12mA至第三伺服比例阀放大器，第二压辊控制液压缸13按照跑偏量比例减小其活塞杆行程，直至活塞杆行程减小为零。PLC程序对第一光电传感器1信号与第一位移传感器6信号进行运算并输出12～20mA至第二伺服比例阀放大器，第一压辊控制液压缸9按照跑偏量比例增大活塞杆行程，当第一光电传感器1信号与第一位移传感器6信号相等时，PLC输出12mA至第二伺服比例阀放大器，第一压辊控制液压缸9保持，当钢带19跑偏量达到第一光电传感器1的极限位置时，PLC输出20mA至第二伺服比例阀放大器，第二伺服比例阀驱动第一压辊控制液压缸9活塞杆行程达到最大值，当钢带跑偏量增大并接触第一限位开关时，第一限位开关报警器便发出一个开关信号输入PLC作为位置报警信号。

主动轮端纠偏：主动轮20钢带19的位置由第二光电传感器15检测，液压缸16的位置由液压缸位移传感器17检测，所有位移传感器信号均输出至PLC；钢带19垂直中心面与平分主动轮20垂直中心面重合时，第二光电传感器15分别输出信号12mA，当输出范围偏差约在+2mA时，液压缸16位于行程中点；钢带19向主动轮20的B侧跑偏时，第二光电传感器15输出信号小于12mA，逐渐减小至10mA时，PLC程序对第二光电传感器15信号与液压缸位移传感器17信号进行运算，并输出4～12mA至第一伺服比例放大器，第一伺服比例阀驱动液压缸16按照跑偏量比例减小活塞杆行程，当第二光电传感器15输出信号与液压缸位移传感器17输出信号相等时，PLC输出12mA至第一伺服比例阀放大器，液压缸16位置将保持，钢带19跑偏量达到第二光电传感器15的极限位置时，输出信号4mA至PLC，液压缸16活塞杆行程减小至零；当钢带跑偏量增大并接触第四限位开关时，第四限位开关报警器便发出一个开关信号输入PLC作为位置报警信号。反之，若钢带19向主动轮20的C侧跑偏时，第二光电传感器15输出信号将大于12mA，逐渐增大至14mA时，PLC程序对第二光电传感器15信号与液压缸位移传感器17信号进行运算，并输出12～20mA至第一伺服比例阀放大器，第一伺服比例阀放大器驱动液压缸16按照跑偏比例增大其活塞杆行程，当第二光电传感器15输出信号与液压缸位移传感器17输出信号相等时，PLC输出12mA至第一伺服比例阀放大器，液压缸16位置将保持，当钢带19跑偏量达到第二光电传感器15的极限位置时，PLC输出20mA至第一伺服比例阀放大器，液压缸16活塞杆达到行程最大值；当钢带跑偏量增大并接触第三限位开关时，第三限位开关报警器便发出一个开关信号输入PLC作为位置报警信号。

从动轮端和主动轮端纠偏过程中，所有检测到的信号均传输至PLC，PLC对模拟信号进行A/D转换、运算、D/A转换，输出至相应的伺服比例阀放大器且PLC可与上位计算机通信，通过上位计算机实现钢带运行的状态监控。

Claims (3)

1.一种远距离输送高温物料冷却成型机钢带纠偏系统，其特征在于：包括主动轮(20)、从动轮(18)、钢带(19)、第一气压缸位移传感器(3)、第一气缸(4)、第二气压缸位移传感器(11)、第二气缸(12)、压辊(8)、第一压辊控制液压缸(9)、第二压辊控制液压缸(13)、第一位移传感器(6)、第二位移传感器(7)、液压缸(16)和液压缸位移传感器(17)；主动轮(20)与从动轮(18)通过钢带(19)连接，其中主动轮(20)一端B端固定、另一端C端通过液压缸(16)固定，从动轮(18)一端A端、另一端D端分别通过第一气缸(4)和第二气缸(12)固定，主动轮(20)与从动轮(18)之间的钢带(19)预紧力通过第一气缸(4)和第二气缸(12)调节；钢带(19)底部分别设置主动轮托辊(10)、从动轮托辊(5)支撑钢带底部，主动轮托辊与从动轮托辊之间在钢带(19)底部上侧设置压辊(8)；靠近从动轮(18)钢带两侧底部分别设置第一限位开关(2)、第二限位开关(21)，靠近主动轮(20)两侧顶部分别设置第三限位开关(14)、第四限位开关(22)，各限位开关与报警器连接；从动轮(18)靠近第二气缸(12)侧底部设置第一光电传感器(1)，主动轮(20)靠近液压缸(16)侧顶部设置第二光电传感器(15)，分别检测钢带(19)跑偏量；第一光电传感器(1)、第二光电传感器(15)、第一气缸位移传感器(3)、第二气缸位移传感器(11)、第一位移传感器(6)、第二位移传感器(7)、液压缸位移传感器(17)和限位开关报警器分别与PLC相连接，PLC通过数据线与上位计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种远距离输送高温物料冷却成型机钢带纠偏系统，所述的主动轮托辊(10)和从动轮托辊(5)两者相距2～4m，压辊(8)位于主动轮托辊和从动轮托辊中间，主动轮托辊距主动轮(20)5～6m。

3.根据权利要求1所述的一种远距离输送高温物料冷却成型机钢带纠偏系统，所述的第一光电传感器(1)、第二光电传感器(15)、第一气压缸位移传感器(3)、第二气压缸位移传感器(11)、第一位移传感器(6)、第二位移传感器(7)输出信号范围为4～20mA。

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