CN103434846B - 一种棉籽气力输送变频电控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种棉籽气力输送变频电控系统，其特征在于：它包括输入模块、主控模块、输出模块和人机交互模块；输入模块将检测到的信号传输至主控模块内，与主控模块内预置的阈值进行比较得到相应的控制信号、故障信号和报警信号；主控模块将相应控制信号传输至输出模块，控制信号通过输出模块控制罗茨风机、进料电机、集绒风机和卸料电动推杆动作；故障信号和报警信号分别通过人机交互模块进行显示和报警，阈值通过人机交互模块传输至主控模块内进行存储，因此本发明具有结构完善、扩展性强、运行可靠、能耗低等优点。本发明可以广泛应用于棉籽气力输送系统。

Description

一种棉籽气力输送变频电控系统

技术领域

本发明涉及一种变频电控系统，特别是关于一种棉籽气力输送变频电控系统。

背景技术

棉籽气力输送是一种安全、高效、顺畅的棉籽输送技术，现有的棉籽输送控制系统只是单纯地控制罗茨风机、进料电机的启停、转速调整以及料位、转速信号的检测和输出，控制系统功能简单，不易实现对整套棉籽输送控制系统的闭环控制，使棉籽气力输送系统不能发挥更大的效能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种操作简便、扩展性强和运行可靠的棉籽气力输送变频电控系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种棉籽气力输送变频电控系统，其特征在于：它包括输入模块、主控模块、输出模块和人机交互模块；所述输入模块将检测到的信号传输至所述主控模块内，与所述主控模块内预置的阈值进行比较得到相应的控制信号、故障信号和报警信号；所述主控模块将相应控制信号传输至所述输出模块，控制信号通过所述输出模块控制罗茨风机、进料电机、集绒风机和卸料电动推杆动作；故障信号和报警信号分别通过所述人机交互模块进行显示和报警，阈值通过所述人机交互模块传输至所述主控模块内进行存储。

所述输入模块包括设置在罗茨风机进气口消音器处的罗茨风机真空度检测传感器、设置在罗茨风机轴承处的罗茨风机轴温检测传感器、设置在罗茨风机润滑油箱体内的罗茨风机油温检测传感器、设置在罗茨风机电机控制电路中的罗茨风机电机电流检测传感器、设置在进料电机控制电路中的进料电机电流检测传感器、设置在集绒风机控制电路中的集绒风机电机电流检测传感器、设置在棉籽进料横绞龙电机控制电路的绞龙运转检测传感器、设置在盛放棉籽的料斗内的料位检测传感器、设置在进料电机链轮附近的棉籽产量检测传感器和设置在出料口处的出料口棉籽垛高度检测传感器；所述各传感器分别将检测到的真空度信号、风机轴温信号、风机油温信号、电机电流信号、横绞龙的运转信息、棉籽量信息、进料闭风阀的转速信息和出料口棉籽垛的高度信息传输至所述主控模块内进行处理。

所述主控模块包括微处理器以及微处理器的外围连接电路A/D转换器和I/O电路；所述A/D转换器将所述主控模块接收到的真空度信号、风机轴温信号、风机油温信号和电机电流信号转换成数字信号后输入所述微处理器内，分别与预置在所述微处理器内的各参数阈值进行比较，所述微处理器根据比较结果分别向所述输出模块输出相应的控制信号，向人机交互模块输出相应的故障信号和报警信号；所述I/O电路将所述主控模块接收到的横绞龙的运转信息、棉籽量信息、进料闭风阀的转速信息和出料口棉籽垛的高度信息均传输至所述微处理器，所述微处理器根据横绞龙的运转情况控制棉籽气力输送系统的启停；所述微处理器将接收到的棉籽量信息与预置在所述微处理器内的棉籽量值进行比较，所述微处理器根据比较结果控制进料电机的启停；所述微处理器根据进料闭风阀的转速信息，将预置的棉籽重量当量换算成棉籽的输送量；所述微处理器根据出料口棉籽垛的高度信息，输出相应的控制信号并传输至所述输出模块。

所述各参数阈值包括真空度检测保护值、轴温与油温保护值、罗茨风机的电流工作范围、进料电机的电流工作范围和集绒风机的电流工作范围。

所述输出模块包括卸料电动推杆、集绒风机启停接触传感器、罗茨风机变频控制模块和进料电机变频控制模块；所述卸料电动推杆设置在出料口，所述微处理器根据出料口棉籽垛的高度信息控制所述卸料电动推杆动作；所述集绒风机启停接触传感器设置在集绒风机控制电路中，将集绒风机的启停状态信息传输至所述主控模块内处理后输出控制信号，以控制进料电机的启停；所述罗茨风机变频控制模块和进料电机变频控制模块分别设置在罗茨风机控制系统中和进料电机控制系统中，分别用于调节罗茨风机和进料电机的转速。

所述人机交互模块包括通讯电路和人机界面；所述主控模块输出的故障信号和报警信号通过所述通讯电路传输至所述人机界面进行显示和报警；所述人机界面通过所述通讯电路向所述主控模块输入预置的各参数阈值。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于包括输入模块、主控模块、输出模块和人机交互模块；输入模块将检测到的信号传输至主控模块内，与主控模块内预置的阈值进行比较得到相应的控制信号、故障信号和报警信号；主控模块将相应控制信号传输至输出模块，控制信号通过输出模块控制罗茨风机、进料电机、集绒风机和卸料电动推杆动作；故障信号和报警信号分别通过人机交互模块进行显示和报警，阈值通过人机交互模块传输至主控模块内进行存储，因此本发明结构完善、扩展性强、运行可靠，能够对棉籽气力输送系统实现闭环控制。2、本发明由于设置了罗茨风机真空度检测传感器、罗茨风机轴温检测传感器、罗茨风机油温检测传感器、罗茨风机电机电流检测传感器、进料电机电流检测传感器、集绒风机电机电流检测传感器、绞龙运转检测传感器、料位检测传感器、棉籽产量检测传感器和出料口棉籽垛高度检测传感器；所述各传感器分别将检测到的真空度信号、风机轴温信号、风机油温信号、电机电流信号、横绞龙的运转信息、棉籽量信息、进料闭风阀的转速信息和出料口棉籽垛的高度信息传输至主控模块内进行处理，因此本发明的自动化程度高，操作简便。3、本发明由于设置了罗茨风机变频控制模块和进料电机变频控制模块，罗茨风机电机电流检测传感器和进料电机电流检测传感器检测到的电流信号传输至微处理器内进行处理，罗茨风机变频控制模块和进料电机变频控制模块根据微处理器对检测电流的处理结果以及各厂实际的输送量、输送距离对罗茨风机和进料电机的转速进行调节，从而将电流信号检测与变频控制相结合，因此本发明能够降低能耗，达到节能降耗的目的。

附图说明

图1是本发明的功能结构示意图

图2是本发明在棉籽气力输送系统中的位置示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

基于本申请人专利号为：ZL201020541390、名称为“一种棉籽气力输送系统”的专利中描述的棉籽气力输送系统，本发明提出了一种棉籽气力输送变频电控系统。

如图1所示，本发明包括输入模块1、主控模块2、输出模块3和人机交互模块4。输入模块1将检测到的信号传输至主控模块2内，与主控模块2内预置的阈值进行比较得到相应的控制信号、故障信号和报警信号。主控模块2将相应控制信号传输至输出模块3，控制信号通过输出模块3控制罗茨风机、进料电机、集绒风机和卸料电动推杆动作；故障信号和报警信号分别通过人机交互模块4进行显示和报警，阈值通过人机交互模块4传输至主控模块2内进行存储。

如图2所示，输入模块1包括设置在罗茨风机进气口消音器101处的罗茨风机真空度检测传感器10、设置在罗茨风机102轴承处的罗茨风机轴温检测传感器11、设置在罗茨风机102润滑油箱体内的罗茨风机油温检测传感器12、设置在罗茨风机102电机控制电路中的罗茨风机电机电流检测传感器13、设置在进料电机105控制电路中的进料电机电流检测传感器14、设置在集绒风机106控制电路中的集绒风机电流检测传感器15、设置在棉籽进料横绞龙103电机控制电路的绞龙运转检测传感器16、设置在棉籽料斗104内的料位检测传感器17、设置在进料电机105链轮附近的棉籽产量检测传感器18和设置在出料口107处的出料口棉籽垛高度检测传感器19。上述各传感器分别将检测到的真空度信号、风机轴温信号、风机油温信号、电机电流信号、横绞龙的运转信息、棉籽量信息、进料闭风阀的转速信息和出料口棉籽垛的高度信息传输至主控模块2内进行处理。

如图1所示，主控模块2包括微处理器21以及微处理器21的外围连接电路A/D转换器22和I/O电路23。微处理器21内预置有真空度检测保护值、轴温与油温保护值、罗茨风机的电流工作范围、进料电机的电流工作范围、集绒风机的电流工作范围、棉籽量值和棉籽重量当量。A/D转换器22将主控模块2接收到的真空度信号、风机轴温信号、风机油温信号和电机电流信号转换成数字信号后输入微处理器21内，分别与预置在微处理器21内的真空度检测保护值、轴温与油温保护值、罗茨风机的电流工作范围、进料电机的电流工作范围和集绒风机的电流工作范围进行比较，微处理器21根据比较结果输出相应的控制信号、故障信号和报警信号，并将控制信号传输至输出模块3，将故障信号和报警信号传输至人机交互模块4。I/O电路23将主控模块2接收到的横绞龙的运转信息、棉籽量信息、进料闭风阀的转速信息和出料口棉籽垛的高度信息分别传输至微处理器21。微处理器21根据横绞龙的运转情况控制棉籽气力输送系统的启停；微处理器21将接收到的棉籽量信息与预置在微处理器21内的棉籽量值进行比较，微处理器21根据比较结果控制进料电机的启停；微处理器21根据进料闭风阀的转速信息，将预置的棉籽重量当量换算成棉籽的输送量；微处理器21根据出料口棉籽垛的高度信息，输出相应的控制信号并传输至输出模块3。

如图1～2所示，输出模块3包括设置在出料口107的卸料电动推杆31、设置在集绒风机106控制电路中的集绒风机启停接触传感器32、设置在罗茨风机102控制系统中的罗茨风机变频控制模块33和设置在进料电机105控制系统中的进料电机变频控制模块34。微处理器21根据出料口棉籽垛的高度信息，控制出料口的卸料电动推杆31动作。集绒风机启停接触传感器32检测集绒风机的启停状态，并将集绒风机的启停状态信息传输至主控模块2，主控模块2根据接收到的集绒风机的启停状态信息，输出控制信号，控制进料电机的启停。罗茨风机变频控制模块33和进料电机变频控制模块34根据实际的输送量、输送距离分别对罗茨风机和进料电机的转速进行调节。

如图1所示，人机交互模块4包括通讯电路41和人机界面42。主控模块2输出的故障信号和报警信号通过通讯电路41传输至人机界面42进行显示和报警。通过人机界面42输入真空度检测保护值、轴温与油温保护值、罗茨风机的电流工作范围、进料电机的电流工作范围、集绒风机的电流工作范围、棉籽量值和棉籽重量当量，并通过通讯电路41传输至主控模块2进行存储。

本发明的棉籽气力输送变频电控系统具体的控制过程描述如下：

由于棉花加工厂生产环境差，短纤维、粉尘含量较高，当罗茨风机进气口在负压状态下工作时，进气口防尘罩会被一层短纤维、粉尘覆盖，如果不及时清理，粉尘会进入罗茨风机机壳内，造成罗茨风机堵塞，影响其正常运行，甚至使罗茨风机停转或烧毁电机。罗茨风机真空度检测传感器10随时检测罗茨风机进气口管道内的真空度，并将真空度模拟信号通过A/D转换器22转换成数字信号发送给微处理器21；真空度检测保护值和动作时间通过人机界面42进行设定，设定值通过通讯电路41传输至微处理器21进行存储；微处理器21对接收到的罗茨风机进气口管道内真空度的数字信号进行解析后，与微处理器21中存储的真空度检测保护值进行比较，当接收到的罗茨风机进气口管道内真空度值超出真空度检测保护值时，微处理器21分别向集绒风机、罗茨风机、进料电机发出强制棉籽气力输送系统停机的信号，使棉籽气力输送系统停止运行，同时向人机界面42上的显示面板发送相应故障信号和声光报警信号，提示操作人员及时将罗茨风机进气口处的堵塞物清理掉。

在棉花加工旺季，棉籽气力输送系统每天要连续工作二十二小时以上。当罗茨风机长时间运行时，可能会出现罗茨风机过热而损毁的现象。罗茨风机轴温检测传感器11随时检测轴承温度，罗茨风机油温检测传感器12不间断地检测罗茨风机的油温，检测到的轴温和油温通过A/D转换器22转换成数字信号发送给微处理器21，微处理器21对接收到的数字信号进行解析；轴温、油温保护值和动作时间通过人机界面42进行设定，设定值通过通讯电路41传输至微处理器21进行存储；当接收到的罗茨风机的轴温或油温超出轴温或油温的设定值时，微处理器21发出强制棉籽气力输送系统停机信号，并发出声光报警信号，提示操作人员及时对罗茨风机进行停机并进行相应处理。

罗茨风机输送管道内的压力是变动的，而压力的大小可以直接从罗茨风机的工作电流大小上反映出来。罗茨风机电机电流检测传感器13对罗茨风机的电流进行连续检测，并将检测到的电流模拟信号通过A/D转换器22转换成数字信号后发送给微处理器21，微处理器21对接收到的数字信号进行解析；根据各个棉花加工厂的加工量、输送距离可以确定棉籽输送所需要的风压、风量，根据风压、风量与罗茨风机电机电流的对应关系，通过人机界面42对罗茨风机的电流工作范围进行设定，并通过通讯电路41将设定的罗茨风机的电流工作范围传输至微处理器21，当检测到的电流超出罗茨风机的电流工作范围时，微处理器21发出强制棉籽气力输送系统停机的信号，使棉籽气力输送系统停止运行，同时向人机界面42发出声光报警信号，提示操作人员及时对罗茨风机进行停机处理。

进料量的多少以及进料电机的运行状态均可以通过进料电机电流的大小反映出来。进料电机电流检测传感器14对进料电机的电流进行连续检测，并将检测到的电流模拟信号通过A/D转换器22转换成数字信号后发送给微处理器21，微处理器21对接收到的数字信号进行解析；根据各个棉花加工厂的加工量可以确定进料电机的频率及电流工作范围，通过人机界面42对进料电机的电流工作范围进行设定，并通过通讯电路41将设定的进料电机的电流工作范围传输至微处理器21，当检测到的电流超出进料电机的电流工作范围时，微处理器21发出强制棉籽气力输送系统停机的信号，使棉籽气力输送系统停止运行，同时向人机界面42发出声光报警信号，提示操作人员及时对棉籽气力输送系统进行停机处理。

集绒风机的运行状态可以通过集绒风机电机电流的大小反映出来。集绒风机电流检测传感器15对集绒风机的电机电流进行连续检测，并将检测到的电流模拟信号通过A/D转换器22转换成数字信号后发送给微处理器21，微处理器21对接收到的数字信号进行解析；根据集绒风机的集绒空间及棉籽状态对集绒风机的电流工作范围进行设定，并通过通讯电路41将设定的集绒风机电机的电流工作范围传输至微处理器21，当检测到的电流超出集绒风机的电流工作范围时，微处理器21发出强制棉籽气力输送系统停机的信号，使棉籽气力输送系统停止运行，同时向人机界面42发出声光报警信号，提示操作人员及时对棉籽气力输送系统进行停机处理。

棉籽是通过进料横绞龙送到棉籽气力输送系统的料斗中的，棉籽气力输送系统的运行与横绞龙的运转连锁控制。绞龙运转检测传感器16对横绞龙的运转进行检测，并将检测到的运转信息通过I/O电路23发送给微处理器21进行解析；当横绞龙启动后，微处理器21发出控制信号顺序启动棉籽气力输送系统，当横绞龙停止运转后，微处理器21发出控制信号顺序停止棉籽气力输送系统，从而有效防止棉籽气力输送系统因堵塞而出现的故障。

开机时料斗中有一定的棉籽，可以保证计量的准确性，又可以防止因棉籽量过多造成棉籽气力输送系统堵塞。料位检测传感器17随时检测料斗中棉籽的多少，并将检测到的棉籽量通过I/O电路23发送给微处理器21；棉籽量值通过人机界面42进行设定，设定值通过通讯电路41传输至微处理器21进行存储；微处理器21将接收到的棉籽量与设定值进行比较解析，当料斗中的棉籽量低于设定值时，微处理器21控制进料电机停止运行，当棉籽流入料斗、棉籽量恢复到设定值以上时，微处理器21控制启动进料电机。

棉籽产量检测传感器18检测进料闭风阀的转速，并将检测到的闭风阀的转速通过I/O电路23发送给微处理器21，通过人机界面42设置棉籽重量当量，棉籽重量当量通过通讯电路41传输至微处理器21，微处理器21可以准确计量棉籽的输送量。

棉花加工厂加工出的棉籽大多是露天货场堆放，而货场面积往往很大，为了提高货场的利用率，需要有多个卸料口。由于棉籽货场往往远离车间，工作人员不易发现棉籽垛的最高点是否已接近出料口，尤其是夜班生产时更是难以发现，一旦卸料口堵塞，输送系统就会出现故障。出料口棉籽垛高度检测传感器19不间断地检测出料口棉籽垛的高度，并通过I/O电路23发送给微处理器21，微处理器21对接收到的信号进行解析，当检测到的棉籽垛高度接近出料口时，微处理器21通过I/O电路23发出控制信号，控制卸料电动推杆31，打开下一个出料口并关闭上一个出料口。出料口卸料电动推杆31还可以通过人机界面42进行手动操作，出料口开闭顺序为：按下人机界面42上的出料口电动推杆控制按钮，停止进料电机，待将管道中残留棉籽清理后，打开指定出料口，再关闭上一个出料口，最后开启进料电机。

棉籽中含有部分残留短绒和细小杂质，如果不进行处理，在卸料时会产生粉尘污染，影响环境，因此在棉籽气力输送系统中可以设置集绒装置，当棉籽通过横绞龙卸到盛棉籽的料斗中时，通过集绒风机收集棉籽中的短绒和杂质。集绒风机的启停与横绞龙、罗茨风机、进料闭风阀连锁控制，当集绒风机启停接触传感器32检测到集绒风机启动时，微处理器21输出控制信号，控制进料电机启动；当集绒风机启停接触传感器32检测到集绒风机停止时，微处理器21输出控制信号，控制进料电机停止运行，延时控制罗茨风机停止运行。

由于各棉花加工厂的产量、输送距离不同，所需风机的风量、风压也不同，如果采用统一的风机，不利于风机的正常运行和节能降耗。根据各个棉花加工厂的加工量、输送距离可以确定棉籽输送所需要的风压、风量，根据风压、风量与电机电流的对应关系，通过人机界面42对罗茨风机和进料电机的电流工作范围进行设定，设定的电流工作范围通过通讯电路41传输至微处理器21，当罗茨风机电机电流检测传感器13或进料电机电流检测传感器14检测到的电流在设定的电流工作范围内发生变化时，微处理器21输出控制信号，分别通过罗茨风机变频控制模块33和进料电机变频控制模块34根据各厂实际的输送量、输送距离对罗茨风机和进料电机的转速进行调节。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和控制过程等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种棉籽气力输送变频电控系统，其特征在于：它包括输入模块、主控模块、输出模块和人机交互模块；所述输入模块将检测到的信号传输至所述主控模块内，与所述主控模块内预置的阈值进行比较得到相应的控制信号、故障信号和报警信号；所述主控模块将相应控制信号传输至所述输出模块，控制信号通过所述输出模块控制罗茨风机、进料电机、集绒风机和卸料电动推杆动作；故障信号和报警信号分别通过所述人机交互模块进行显示和报警，阈值通过所述人机交互模块传输至所述主控模块内进行存储；

所述输入模块包括设置在罗茨风机进气口消音器处的罗茨风机真空度检测传感器、设置在罗茨风机轴承处的罗茨风机轴温检测传感器、设置在罗茨风机润滑油箱体内的罗茨风机油温检测传感器、设置在罗茨风机电机控制电路中的罗茨风机电机电流检测传感器、设置在进料电机控制电路中的进料电机电流检测传感器、设置在集绒风机控制电路中的集绒风机电机电流检测传感器、设置在棉籽进料横绞龙电机控制电路的绞龙运转检测传感器、设置在盛放棉籽的料斗内的料位检测传感器、设置在进料电机链轮附近的棉籽产量检测传感器和设置在出料口处的出料口棉籽垛高度检测传感器；所述各传感器分别将检测到的真空度信号、风机轴温信号、风机油温信号、电机电流信号、横绞龙的运转信息、棉籽量信息、进料闭风阀的转速信息和出料口棉籽垛的高度信息传输至所述主控模块内进行处理。

2.如权利要求1所述的一种棉籽气力输送变频电控系统，其特征在于：所述主控模块包括微处理器以及微处理器的外围连接电路A/D转换器和I/O电路；所述A/D转换器将所述主控模块接收到的真空度信号、风机轴温信号、风机油温信号和电机电流信号转换成数字信号后输入所述微处理器内，分别与预置在所述微处理器内的各参数阈值进行比较，所述微处理器根据比较结果分别向所述输出模块输出相应的控制信号，向人机交互模块输出相应的故障信号和报警信号；所述I/O电路将所述主控模块接收到的横绞龙的运转信息、棉籽量信息、进料闭风阀的转速信息和出料口棉籽垛的高度信息均传输至所述微处理器，所述微处理器根据横绞龙的运转情况控制棉籽气力输送系统的启停；所述微处理器将接收到的棉籽量信息与预置在所述微处理器内的棉籽量值进行比较，所述微处理器根据比较结果控制进料电机的启停；所述微处理器根据进料闭风阀的转速信息，将预置的棉籽重量当量换算成棉籽的输送量；所述微处理器根据出料口棉籽垛的高度信息，输出相应的控制信号并传输至所述输出模块。

3.如权利要求2所述的一种棉籽气力输送变频电控系统，其特征在于：所述输出模块包括卸料电动推杆、集绒风机启停接触传感器、罗茨风机变频控制模块和进料电机变频控制模块；所述卸料电动推杆设置在出料口，所述微处理器根据出料口棉籽垛的高度信息控制所述卸料电动推杆动作；所述集绒风机启停接触传感器设置在集绒风机控制电路中，将集绒风机的启停状态信息传输至所述主控模块内处理后输出控制信号，以控制进料电机的启停；所述罗茨风机变频控制模块和进料电机变频控制模块分别设置在罗茨风机控制系统中和进料电机控制系统中，分别用于调节罗茨风机和进料电机的转速。

4.如权利要求1或2或3所述的一种棉籽气力输送变频电控系统，其特征在于：所述人机交互模块包括通讯电路和人机界面；所述主控模块输出的故障信号和报警信号通过所述通讯电路传输至所述人机界面进行显示和报警；所述人机界面通过所述通讯电路向所述主控模块输入预置的各参数阈值。