CN102275788A - 三段式速度给定矿井提升机控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种三段式速度给定矿井提升机控制方法及装置，该控制装置的行程检测器、行程给定器、速度检测器、速度给定器均与DSP处理器的输入端连接；DSP处理器的输出端通过输出接口电路与提升机功率控制系统连接。该控制方法利用位置检测器检测煤矿提升机绞车行程，使控制器实现对提升机位置的控制；利用行程检测器检测行程，利用速度检测器检测提升或下放速度等物理量，然后对检测到的物理量在信号级回路汇总进行数据采样，采样之后得到的是电压量数据送入控制器作为控制依据。优点：本装置采用行程内反馈的三段式速度给定提升机控制方法，提升速度快，控制精度高，而且结构简单、操作方便。

Description

三段式速度给定矿井提升机控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种矿井提升机控制装置，特别涉及一种基于行程内反馈的三段式速度给定矿井提升机控制方法及装置。

背景技术

提升机在矿山承担着矿物的提升、人员的上下、材料和设备的运送等任务，对矿山生产起着非常关键的作用。对提升机运行速度的控制，必须要有一个按速度要求而确定的可靠的控制参考信号，即调节系统中的“速度给定信号”，才能保证安全和准确安全地完成提升任务，目前国内提升机动力制动调速系统大部分采用时间给定v=f(t)，给定参考以时间为函数（其减速点仍然以设定的某行程给出）。就时间给定方式而言，实际调速系统存在静态误差时，将会出现如下问题：（1）在下放重物时，提升容器到达井口速度加大，不安全；（2）该方式受负载影响其减速时间变化较大，影响效率和安全。时间给定控制方式特别是在减速段，因其积分作用可能产生较大的路程-速度偏差而导致对提升安全极为不利的影响。所以无论从工作原理或从使用角度，时间给定方式都不适宜在提升控制中推广使用。而且传统的提升机速度控制为四段式或五段式，从前的S型曲线包括加速、等速、减速、爬行及平层4个阶段，这样可以保证人体适应程度、平滑调速和调速精度。但是这种方式采用了爬行阶段，所以一定程度上影响了提升效率，随着传感器技术的提高、实时控制系统的出现以及监视系统的完善，整体效率偏低。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于行程内反馈的三段式速度给定矿井提升机控制方法及装置，解决传统的提升机提升过程功耗大、效率低、稳定性低的问题。

本发明的目的是这样实现的：该控制装置包括行程检测器、行程给定器、速度检测器、速度给定器、DSP处理器和输出接口电路，行程检测器、行程给定器、速度检测器、速度给定器均与DSP处理器的输入端连接； DSP处理器的输出端通过输出接口电路与提升机功率控制系统连接。

控制方法：首先利用位置检测器检测煤矿提升机绞车行程，从而使控制器实现对提升机位置的控制；利用行程检测器检测行程，利用速度检测器检测提升或下放速度等物理量，然后对检测到的物理量在信号级回路汇总进行数据采样，采样之后得到的是电压量，将电压量数据送入控制器作为控制依据；

行程给定器所输出的行程给定值以及速度给定器所输出的速度给定值经三段式给定处理环节后，输出的值均为满足三段式的控制方法的行程给定值和速度给定值，行程检测器所测得的实际行程值和满足三段式控制方法的行程给定值经行程调节器后，再输入到速度调节器，同时满足三段式控制方法的速度给定值以及由速度检测器检测到的实际速度值均输入到速度调节器，最后速度调节器的输出值和加速度控制器的输出值输入到力矩计算环节，计算得到最终的力矩。

有益效果，由于采用了上述了方案，在DSP处理器中实现三段式控制策略，采用三段式S型曲线，即加速、匀速和减速3个阶段，这样减少了爬行及平层阶段，节约了绞车提升和下放时间，大幅提升了提升效率。同时采用行程内反馈控制提升机位置，这样在提高效率的同时提高控制精度，达到高效稳定的目的。控制器输出信号为PWM脉冲信号，可直接经驱动电路控制变流器装置，进而变流器装置控制主提升机稳定高效运行。控制器电路模块包括JTAG编程接口，时钟产生电路，保护电路，模数转换电路等外围设备，这些设备确保了控制器的安全稳定高效运行，使得调试很安装都更加方便。

优点：本装置采用行程内反馈的三段式速度给定提升机控制方法，提升速度快，控制精度高，而且结构简单、操作方便，对不同型号的提升机都适用。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的DSP处理器内部软件处理框图。

图3是本发明的三段式S型速度给定曲线图。

1、行程检测器；2、行程给定器；3、速度检测器；4、速度给定器；5、DSP处理器；6、输出接口电路；7、行程给定值；8、速度给定值；9、三段式给定处理环节；10、实际行程值；11、行程调节器；12、加速度控制器；13、实际速度值；14、速度调节器；15、力矩计算环节。

具体实施方式

下面结合附图中的实例对本发明做进一步描述：

实施例1：该控制装置包括行程检测器1、行程给定器2、速度检测器3、速度给定器4、DSP处理器5和输出接口电路6，行程检测器1，行程给定器2，速度检测器3，速度给定器4均与DSP处理器5的输入端连接； DSP处理器的输出端通过输出接口电路与提升机功率控制系统连接。

控制方法：首先利用位置检测器检测煤矿提升机绞车行程，从而使控制器实现对提升机位置的控制；利用行程检测器检测行程，利用速度检测器检测提升或下放速度等物理量，然后对检测到的物理量在信号级回路汇总进行数据采样，采样之后得到的是电压量，将电压量数据送入控制器作为控制依据；

行程给定器所输出的行程给定值7以及速度给定器所输出的速度给定值8经三段式给定处理环节9后，输出的值均为满足三段式的控制方法的行程给定值和速度给定值，行程检测器1所测得的实际行程值10和满足三段式控制方法的行程给定值经行程调节器后，再输入到速度调节器，同时满足三段式控制方法的速度给定值以及由速度检测器3检测到的实际速度值均输入到速度调节器14，最后速度调节器14的输出值和加速度控制器12的输出值输入到力矩计算环节15，计算得到最终的力矩。

在DSP处理器5的内部利用软件程序对接收到的信息进行运算处理，各个环节和调节器以及数值均以程序的形式实现。

在图1中，实行程检测器1采用GP2Y0A700K0F型红外测距传感器，速度检测器3采用AVM58N型码盘，行程给定器2采用一般手柄，速度给定器4采用普通按钮。行程检测器1，行程给定器2，速度检测器3，速度给定器4所输出的值均转化为电流信号，电流信号经采样处理后传送给DSP处理器。DSP处理器3采用TI公司的TMS320F28335型DSP处理器，在该控制芯片中利用程序实现控制算法的数字化。

在图2中，行程给定器所输出的行程给定值7以及速度给定器所输出的速度给定值8经三段式给定处理环节9后，输出的值均为满足三段式的控制方法的行程给定值和速度给定值，行程检测器1所测得的实际行程值10和满足三段式控制方法的行程给定值经行程调节器后输出到速度调节器，同时满足三段式控制方法的速度给定值以及有速度检测器3检测到的实际速度值均输入到速度调节器14，最后速度调节器14的输出值和加速度控制器12的输出值输入到力矩计算环节15，计算得到最终的力矩。

在图3中，三段式S型速度给定曲线速度设置为三个阶段，分别是加速阶段16，匀速阶段17和减速阶段18。该方法摒弃了爬行段及平层段，使提升机在安全可靠的基础上运行效率达到最优成为可能。采用三段式S型曲线,即加速、匀速和减速3个阶段,可以在安全可靠的基础上大大地提高提升效率。图2中三段式处理环节9就是依照图3的三段式S曲线设定的。

所述的DSP处理器的型号为TMS320F28335；实行程检测器1采用GP2Y0A700K0F型红外测距传感器，速度检测器3采用AVM58N型码盘，行程给定器2采用一般手柄，速度给定器4采用普通按钮。

Claims (2)

1.一种三段式速度给定矿井提升机控制装置，其特征是：该控制装置包括行程检测器、行程给定器、速度检测器、速度给定器、DSP处理器和输出接口电路，行程检测器、行程给定器、速度检测器、速度给定器均与DSP处理器的输入端连接；DSP处理器的输出端通过输出接口电路与提升机功率控制系统连接。

2.一种三段式速度给定矿井提升机控制方法，其特征是：控制方法：首先利用位置检测器检测煤矿提升机绞车行程，从而使控制器实现对提升机位置的控制；利用行程检测器检测行程，利用速度检测器检测提升或下放速度等物理量，然后对检测到的物理量在信号级回路汇总进行数据采样，采样之后得到的是电压量，将电压量数据送入控制器作为控制依据；

行程给定器所输出的行程给定值以及速度给定器所输出的速度给定值经三段式给定处理环节后，输出的值均为满足三段式的控制方法的行程给定值和速度给定值，行程检测器所测得的实际行程值和满足三段式控制方法的行程给定值经行程调节器后，再输入到速度调节器，同时满足三段式控制方法的速度给定值以及由速度检测器检测到的实际速度值均输入到速度调节器，最后速度调节器的输出值和加速度控制器的输出值输入到力矩计算环节，计算得到最终的力矩。

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