CN103411829A

CN103411829A - 动态安全带拉力试验台

Info

Publication number: CN103411829A
Application number: CN2013102686603A
Authority: CN
Inventors: 王勇; 王新荣; 彭春林
Original assignee: LIUZHOU POWER SUPPLY SEGMENT OF NANNING RAILWAY BEREAU
Current assignee: LIUZHOU POWER SUPPLY SEGMENT OF NANNING RAILWAY BEREAU
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-07-01
Also published as: CN103411829B

Abstract

一种动态安全带拉力试验台，包括台架、安装在台架上的传动系统、连接受试安全带的导索、拉力检测单元、防护门栅、防护检测单元及控制机构，所述导索通过滑轮和套管安装在台架试验区的专用支架上，导索的一端通过滑动头连接挂环，导索的另一端穿过套管与传动机构连接，传动机构在控制系统的控制下带动导索拉伸或复原，所述拉力检测单元固定在与滑动头相向的另一侧，其前部设有安全带试验挂环，防护门栅安装在试验区的正面，防护检测单元安装在防护门栅的闭合处。该试验台依据设定的参数及拉力检测单元、防护检测单元反馈的监测信息控制传动机构的运作，加载速度快、加力匀速稳定，可动态追踪拉力值、动态提示试验过程，易维护、造价低、操作安全。

Description

动态安全带拉力试验台

技术领域

本发明涉及一种安全试验装置，特别是涉及一种用于安全带/绳校验安全试验的动态安全带拉力试验台。

背景技术

安全带拉力试验是一项比较特殊的试验工作过程，由于安全带柔性好，具有着较强的拉伸延展性，试验过程中常会发生断带/散股现象，断带/散股发生后断带飞出，具有一定的伤害性，现有的通用形式拉力试验机不是针对安全带/安全绳开发的试验平台，使用过程中存在以下不足：

1．安全防护达不到要求：试验台没有全面人身安全保护设施，一旦试验过程中安全带被拉断，飞溅断带危及试验人员；

2．试验项目性能无法满足要求：长度通常只能达到150Cm，最大拉力为5000N；而安全带、安全绳常规长度为300Cm～500Cm，有些安全绳试验最大拉力需10000N；

3．现有的拉力试验机其传动/加载方式均采用丝杆传动结构，虽然具有精度高、力距大的优点，但也存在明显的缺点：丝杆造价高、维护次数频繁，维护难度大、维护成本高；试验加载速度慢，加长了试验时间。

4．拉力值无法动态控制：安全带、安全绳具有的弹性特性在试验过程中会产生弹性形变，拉力值回差较大，导致试验拉力值有较大变化，现有拉力试验机对此没有考虑，试验方式为过程持续加载，一旦达到拉力设定值就进入静态锁定状态，或者拉断被测介质，记录拉断最大值，不能进行动态追踪稳定拉力值，导致试验鉴定结果误差较大；

5．效率低下、浪费人力：现有安全带拉力试验台不是自动校验，整个试验过程需要人员监控，无法满足工装设施大量、及时、快速试验需求，甚至还有大量的试验台依靠人力驱动，浪费人力资源、效率低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种安全可靠、效率高的动态安全带拉力试验台，以克服已有技术所存在的上述不足。

本发明采取的技术方案是：一种动态安全带拉力试验台，所述拉力试验台包括台架、安装在台架上的传动机构、控制柜、以及安装在台架试验区的拉力检测单元、连接受试安全带的导索、防护检测单元和防护门栅，所述控制柜用于安装控制系统；所述导索通过滑轮和套管安装在台架试验区的专用支架上，试验区的一侧设有滑动头，导索的一端通过滑动头连接用于挂接受试安全带的挂环，导索的另一端穿过套管与传动机构连接，传动机构在控制系统的控制下带动导索的拉伸或复原；所述拉力检测单元固定在试验区与滑动头相向的另一侧，拉力检测单元前部连接用于挂接受试安全带的挂环；所述防护门栅安装在试验区的正面，包括左门栅和右门栅，所述防护检测单元安装在左门栅和右门栅的闭合处；所述控制系统分别与拉力检测单元、防护检测单元和传动机构电路连接，所述控制系统用于根据设定的试验数据和控制参数以及拉力检测单元、防护检测单元反馈的的监测信息控制传动机构的运作。

所述控制系统包括主控单元、PLC控制器、人机界面、显示单元和电源单元：

所述主控单元作为控制系统的核心，用于根据设定的程序以及拉力检测单元、防护检测单元反馈的的监测信息向PLC控制器发出控制指令，所述主控单元包括单片机、调制解调电路、变送放大器和DSP/PID数字处理电路，所述单片机用于处理DSP/PID数字处理电路、人机界面送来的信息，并将所得到的新的控制信息向显示单元、PLC控制器发出控制传动机构的指令，所述调制解调电路用于将拉力检测单元测出的实时拉力值转为电信号进行调制处理，所述变送放大器用于将经过调制处理的信号进行整形、放大和信号转换，并将数据输送给单片机进行电路数字化处理，所述DSP/PID数字处理电路用于将变送放大器输送来的试验实时信号与单片机数据进行数字信号处理、测量、与设定数据对比，并将处理后数据上传给单片机；

所述PLC控制器用于根据主控单元的指令控制动力机构的运作；

所述人机界面用于向主控单元输入设定试验数据和控制参数；

所述显示单元安装在试验区上部的正面，用于显示运行状态信息和试验状态信息，包括电路的启动、停止、拉力设定值、拉力保压时间、电路正常运行、非正常运行的状态及报警信号；

所述电源单元为主控单元提供工作电源。

其进一步的技术方案是：所述单片机为带ARM7内核的工业级微控制器LPC2214，并带有256kB 嵌入高速Flash 存储器、128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构。

其更进一步的技术方案是：所述PLC控制器采用西门子S7－200系列，其内包括微处理器、存储器、RS485通信端口以及定时器电路，所述定时器电路用于提供试验定时信号时间。

所述拉力检测单元采用带霍尔拉力传感器的拉力计。

所述防护检测单元采用电容式接近开关。

所述传动机构包括变频驱动器和电机，所述变频驱动器为电机提供变频电源并控制电机的运转状态，所述电机通过不锈钢绳和滑轮与导索连接。

所述导索采用不锈钢绳。

由于采取上述技术方案，本发明之动态安全带拉力试验台具有如下有益效果：

1．新形传动方式：由于本发明之动态安全带拉力试验台采取变频驱动+不锈钢绳的柔性传动结构，其加载方式不仅保证了整机及载荷效率，可为超长、超大的安全绳（带）提供较大的测试空间进行各种项目试验，也保证整机大负荷的测试功能和简便的操作，同时又具有加载速度快、加力匀速稳定、易维护、造价低等优点，较好克服了传统安全拉力试验台存在的安全带/绳超长尺寸试验难度大、整体造价高、维护次数频繁、加载试验过程速度慢等弊病；

2．完备的人员安全防护系统：本发明之动态安全带拉力试验台基于GB 6095-85《安全带》、GB 6096-85《安全带检验方法》试验标准，具有自动/手动功能、安全防护系统完备，

由于在试验区全面增设了防护栏栅和防护检测单元，在防护栏栅没有有效封闭之前，主控单元输出锁死，试验无法启动，试验过程中一旦发生断带、飞绳等状况，系统自动停机保护，也可通过试验人按下急停按钮立即中止试验，从而有效地保护操作人员、设备的安全；

3．LED屏动态提示试验过程：本发明之动态安全带拉力试验台增设了与显示单元连接的LED屏，可动态提示试验过程，既方便试验人员操作，又能确保试验人员在安全区域内实时了解试验进行项目；

4．动态追踪拉力值：普通的拉力试验台试验过程为持续加载，试验方式为过程持续加载，一旦达到拉力设定值就进入静态锁定状态，或直至拉断被测介质，记录拉断最大值。本发明动态安全带拉力试验台可按照试验规程输入拉力试验值、拉力保压时间，当拉力达到设定值时，进入自动保压状态，单片机根据采样信号与设定值相比较，自动追踪并通过变频器实现PID无级自动调整。

5．独特的加速结构：由于安全带/安全绳较长，按照等速加载方式需较长时间，本发明利用单片机独特的加速结构，将整个试验过程按先后次序分成：（1）收带、（2）加载、（3）重载、（4）保压、（5）卸载、（6）退带6个阶段，既能确保正常的试验，又能提高效率，即：在收带和退带阶段，拉力单元不受力，通过PLC切换变频器I/O端子，实现定频快速收带、放带，在加载和重载阶段，通过PLC切换变频器I/O端子完成矢量恒力距低速运行操作；在保压阶段则采用PID调节方式，实时追踪力距，运算出实时力值与设定值之差，动态调节变频器频率，完成试验拉力动态追踪、拉力力距动态调节。

下面通过附图和实施例对本发明之动态安全带拉力试验台的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之动态安全带拉力试验台结构示意图；

图2：本发明之动态安全带拉力试验台控制系统框图。

图中：

1—台架，12—试验区，2—导索，3—滑动头，4—挂环，5—套管，6—防护栏栅，7—防护检测单元，8—拉力检测单元，9—控制柜，901—显示单元，902—电源单元，903—人机界面，904—主控单元，905—PLC控制器， 10—传动机构。

具体实施方式

一种动态安全带拉力试验台，所述拉力试验台包括台架1、安装在台架上的传动机构10、控制柜9、以及安装在台架试验区12的拉力检测单元8、连接受试安全带的导索2、防护检测单元7和防护门栅6，所述控制柜用于安装控制系统；所述导索2通过滑轮和套管5安装在台架试验区12的专用支架上，试验区的一侧设有滑动头3，导索的一端通过滑动头连接用于挂接受试安全带的挂环4，导索的另一端穿过套管与传动机构连接，传动机构在控制系统的控制下带动导索的拉伸或复原；所述拉力检测单元8固定在试验区与滑动头3相向的另一侧，拉力检测单元前部连接用于挂接受试安全带的挂环4；所述防护门栅6安装在试验区12的正面，包括左门栅和右门栅，所述防护检测单元7安装在左门栅和右门栅的闭合处；所述控制系统分别与拉力检测单元8、防护检测单元7和传动机构10电路连接，所述控制系统用于根据设定的试验数据和控制参数以及拉力检测单元、防护检测单元反馈的的监测信息控制传动机构的运作；所述控制系统包括主控单元、PLC控制器、人机界面、显示单元和电源单元：

所述主控单元作为控制系统的核心，用于根据设定的程序以及拉力检测单元、防护检测单元反馈的的监测信息向PLC控制器发出控制指令，所述主控单元包括单片机、调制解调电路、变送放大器和DSP/PID数字处理电路，所述单片机用于处理DSP/PID数字处理电路、人机界面送来的信息，并将所得到的新的控制信息向显示单元、PLC控制器发出控制传动机构的指令，所述调制解调电路用于将拉力检测单元测出的实时拉力值转为电信号进行调制处理，

所述变送放大器用于将经过调制处理的信号进行整形、放大和信号转换，并将数据输送给单片机进行电路数字化处理，所述DSP/PID数字处理电路用于将变送放大器输送来的试验实时信号与单片机数据进行数字信号处理、测量、与设定数据对比，并将处理后数据上传给单片机；

所述电源单元为主控单元提供工作电源。

所述单片机为带ARM7内核的工业级微控制器LPC2214，并带有256kB 嵌入高速Flash 存储器、128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构。

所述PLC控制器采用西门子S7－200系列，其内包括微处理器、存储器、RS485通信端口以及定时器电路，所述定时器电路用于提供试验定时信号时间。

所述拉力检测单元采用带霍尔拉力传感器的拉力计。

所述防护检测单元采用电容式接近开关。

所述传动机构包括变频驱动器和电机，所述变频驱动器为电机提供变频电源并控制电机的运转状态，所述电机通过不锈钢绳和滑轮与导索2连接。

所述导索采用不锈钢绳。

Claims

1.一种动态安全带拉力试验台，其特征在于：所述拉力试验台包括台架（1）、安装在台架上的传动机构（10）、控制柜（9）、以及安装在台架试验区（12）的拉力检测单元（8）、连接受试安全带的导索（2）、防护检测单元（7）和防护门栅（6），所述控制柜用于安装控制系统；

所述导索（2）通过滑轮和套管（5）安装在台架试验区（12）的专用支架上，试验区的一侧设有滑动头（3），导索的一端通过滑动头连接用于挂接受试安全带的挂环（4），导索的另一端穿过套管与传动机构连接，传动机构在控制系统的控制下带动导索的拉伸或复原；

所述拉力检测单元（8）固定在试验区与滑动头（3）相向的另一侧，拉力检测单元前部连接用于挂接受试安全带的挂环（4）；

所述防护门栅（6）安装在试验区（12）的正面，包括左门栅和右门栅，所述防护检测单元（7）安装在左门栅和右门栅的闭合处；

所述控制系统分别与拉力检测单元（8）、防护检测单元（7）和传动机构（10）电路连接，所述控制系统用于根据设定的试验数据和控制参数以及拉力检测单元、防护检测单元反馈的的监测信息控制传动机构的运作；

所述电源单元为主控单元提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的动态安全带拉力试验台，其特征在于：所述单片机为带ARM7内核的工业级微控制器LPC2214，并带有256kB 嵌入高速Flash 存储器、128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构。

3.根据权利要求1或2所述的动态安全带拉力试验台，其特征在于：所述PLC控制器采用西门子S7－200系列，其内包括微处理器、存储器、RS485通信端口以及定时器电路，所述定时器电路用于提供试验定时信号时间。

4.根据权利要求3所述的动态安全带拉力试验台，其特征在于：所述拉力检测单元采用带霍尔拉力传感器的拉力计。

5.根据权利要求4所述的动态安全带拉力试验台，其特征在于：所述防护检测单元采用电容式接近开关。

6.根据权利要求5所述的动态安全带拉力试验台，其特征在于：所述传动机构包括变频驱动器和电机，所述变频驱动器为电机提供变频电源并控制电机的运转状态，所述电机通过不锈钢绳和滑轮与导索（2）连接。

7.根据权利要求6所述的动态安全带拉力试验台，其特征在于：所述导索采用不锈钢绳。