CN104097915B - 多传动胶带机同步系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多传动胶带机同步系统，属于冶金矿山技术领域。本发明将计算机同步控制技术进行完善，在保证头部4台电机平衡驱动胶带机的同时，对尾部驱动电机的电流和频率进行实时同步计算和调整，使头尾所有电机的输出功率平衡和运行速度平衡，以保证胶带机平稳运行，由此降低快速起动/快速停车过程对机械和电气系统的冲击，避免叠带，有效抑制胶带输送机动态张力波可能对胶带和机械设备造成的危害，延长胶带机使用寿命，增加输送系统的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及冶金矿山技术领域，具体涉及一种多传动胶带机同步系统。
背景技术
对于4台及少于4台电机拖动的长胶带机(胶带机长度大于2千米)，其电机全部布置于胶带机头部，一般采用高压变频器和计算机同步技术。
而对于驱动电机大于4台的超长胶带机(长度大于4千米)，其驱动电机会进行头尾配置(本发明是5台电机，头部4台、尾部1台)，传统的高压变频器和计算机同步技术可以保证头部驱动点之间的功率平衡和速度同步，但是尾部电机没有很好的跟随解决方案，同步控制不好的话，在启动阶段和停止阶段，尤其是带载启动会导致机械和电气系统的冲击，产生叠带，使胶带输送机动态张力波对胶带和机械设备产生危害，缩短输送机使用寿命。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何延长胶带机使用寿命，提高整个输送系统的安全性和可靠性。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多传动胶带机同步系统，包括布置于胶带机26头部的四台电机：第一电机16、第二电机18、第三电机20和第四电机22，布置于胶带机26尾部的第五电机24，第一控制装置7，以及第二控制装置9；
所述第一电机16与第二电机18刚性连接，第三电机20与第四电机22刚性连接；
第一电机16和第三电机20接收第一控制装置7的速度设定，第二电机18和第四电机22接收第一控制装置7的速度设定，当第三电机20的运行速度与第一电机16不匹配时，第一电机16能够启动减弱模式，减小输出速度和力矩，使得第一电机16与第三电机20进行速度匹配；当第四电机22的运行速度与第二电机18不匹配时，第二电机18能够启动减弱模式，减小输出速度和力矩，使得第二电机18与第四电机22进行速度匹配；
第五电机24接收第二控制装置9的速度设定，第一控制装置7和第二控制装置9的速度设定值相等，同时，第一控制装置7用于将头部的四台电机的运行电流检测出来，并进行平均计算，得出头部四台电机的平均运行电流，通过网络送到第二控制装置9中，第二控制装置9以此为依据作为第五电机24电流的运行参考值；
第五电机24采用速度控制模式运行，其初始速度设定值与第一电机16和第三电机20的速度设定值相同，当第五电机24的运行电流大于或小于头部四台电机平均运行电流的一定百分比以上时，第二控制装置9通过事先编制的控制程序，增加或减少其速度设定值，使得第五电机24的输出电流与头部四台电机的运行电流相匹配，从而达到整体电机的平衡和同步运行效果。
优选地，所述第一电机16通过第一高压变频器10与第一控制装置7连接，第三电机20通过第二高压变频器11与第一控制装置7连接，第四电机22通过第四高压变频器12与第一控制装置7连接，第三电机18通过第三高压变频器13与第一控制装置7连接。
优选地，所述一定百分比为百分之五。
优选地，所述第一控制装置7与第二控制装置9通过工业以太网进行通信。
优选地，所述第一控制装置7与第二控制装置9为可编程逻辑控制器。
(三有益效果
本发明将计算机同步控制技术进行完善，在保证头部4台电机平衡驱动胶带机的同时，对尾部驱动电机的电流和频率进行实时同步计算和调整，使头尾所有电机的输出功率平衡和运行速度平衡，以保证胶带机平稳运行，由此降低快速起动/快速停车过程对机械和电气系统的冲击，避免叠带，有效抑制胶带输送机动态张力波可能对胶带和机械设备造成的危害，延长胶带机使用寿命，增加输送系统的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供的多传动胶带机同步系统包括五台电机、胶带机、2套控制装置(可编程序逻辑控制器)、5套高压变频器和相关网络等。
本发明中，采用两套控制装置进行同步实时计算，对五台电机的运行速度和电流进行实时监控，控制装置的控制程序分为2部分：
头部4台电机中的第一电机16和第二电机18属于刚性连接、第三电机20和第四电机22属于刚性连接，因此第一电机16和第二电机18的速度肯定相同，所以第二电机18的电流控制只要跟随第一电机16的控制电流、第四电机22的电流控制只要跟随第三电机20的控制电流即可。
第一电机16和第三电机20接收第一控制装置7(可编程逻辑控制器)的速度设定，由于第一电机16和第三电机20是通过皮带传递力矩的，因此第一电机16和第三电机20之间要进行DROOP控制(DROOP是放松或者减弱的意思，控制原理是当变频器自身输出力矩变大时，人为减小速度给定，以起到减小输出力矩的效果，例如第三电机20的运行速度因为负载扰动等原因小于第一电机16的话，第三电机20就会成为第一电机的阻碍，第一电机16就会启动DROOP模式(由第一控制装置7控制)，减小输出速度和力矩，与第三电机20进行速度匹配，反之也一样)，这样第一电机16和第三电机20的速度和力矩可以达到平衡。第二电机18与第四电机22也以同样的方式达到速度和力矩平衡，从而达到头部4台电机进行同步协调运行的效果。
第五电机24(尾部电机)接收第二控制装置9(可编程逻辑控制器)的速度设定，第一控制装置7(可编程逻辑控制器)和第二控制装置(可编程逻辑控制器)9的速度设定值是一样的，2台控制装置通过工业以太网进行通讯，同时，第一控制装置7将头部四台电机的运行电流检测出来，并进行平均计算，得出头部四台电机的平均运行电流，通过网络送到第二控制装置9中，第二控制装置9以此为依据作为第五电机24电流的运行参考值；
第五电机24采用速度控制模式进行运行，其初始速度设定值与第一电机16和第三电机20的速度设定值相同，当第五电机24的运行电流大于或小于头部四台电机平均运行电流的5％以上时，第二控制装置9通过事先编制的控制程序，增加或减少第二控制装置9的速度设定值，使得第五电机24的输出电流与头部电机的运行电流相匹配，从而达到整体电机的平衡和同步运行效果。
所述第一电机16通过第一高压变频器10与第一控制装置7连接，第三电机20通过第二高压变频器11与第一控制装置7连接，第四电机22通过第四高压变频器12与第一控制装置7连接，第三电机18通过第三高压变频器13与第一控制装置7连接。
图1中，高压变频器起到保护作用。电机减速机起动降低电机转速和增加转矩的作用。图1的系统配置图标注说明见表1。
表1
| 图中序号 | 设备名称 | 技术规格 |
| 1 | 头部电机驱动数据监视器(触摸屏) | TP1200 |
| 2 | 尾部电机驱动数据监视器(触摸屏) | TP1200 |
| 3 | 以太网数据传输线路 | 电气信号100M |
| 4 | 以太网数据传输线路 | 光纤信号100M |
| 5 | 头部控制PLC现场数据传输线路 | 电气信号PROFIBUS-DP |
| 6 | 尾部控制PLC现场数据传输线路 | 电气信号PROFIBUS-DP |
| 7 | 第一控制装置 | S7-315PN/DP |
| 8 | 工业以太网交换机(2台) | SCALANCE X-204 |
| 9 | 第二控制装置 | S7-315PN/DP |
| 10 | 第一高压变频器 | 1800KW10KV |
| 11 | 第三高压变频器 | 1800KW10KV |
| 12 | 第四高压变频器 | 1800KW10KV |
| 13 | 第二高压变频器 | 1800KW10KV |
| 14 | 第五高压变频器 | 1800KW10KV |
| 15 | 高压电力电缆 | 10KV |
| 16 | 第一电机 | 1400KW10KV(变频) |
| 17 | 第一电机减速机 | 与电机配套 |
| 18 | 第二电机 | 1400KW10KV(变频) |
| 19 | 第二电机减速机 | 与电机配套 |
| 20 | 第三电机 | 1400KW10KV(变频) |
| 21 | 第三电机减速机 | 与电机配套 |
| 22 | 第四电机 | 1400KW10KV(变频) |
| 23 | 第四电机减速机 | 与电机配套 |
| 24 | 第五电机 | 1400KW10KV(变频) |
| 25 | 第五电机减速机 | 与电机配套 |
| 26 | MT27胶带机 | 1.8米宽/4560米长 |
以如下参数的MT27胶带机进行实验：运量为：6500吨/小时；带宽：1.8米；带速：4米/秒；整机长度：4560米；电机功率：1400KW；电机数量：头部4台、尾部一台；电压等级：10KV。采用本发明运行后，可以保证其整体电流运行电流十分均衡，5台电机的最大电流差值小于额定值的3％。
由以上实施例可以看出，按照本发明进行皮带的同步控制后，可以使5台电机的电流值在满载运行时，电流差小于额定值的5％，保证头尾所有电机的功率平衡和速度平衡，并且由第一控制装置或第二控制装置提供可调验带速度(验带速度是指检验皮带的运行状况，本发明中是让胶带机以额定速度的10％-20％的速度运行，以检查皮带是否有缺陷及偏离等状况)，由此降低快速起动/快速停车过程对机械和电气系统的冲击，避免叠带，有效抑制胶带输送机动态张力波可能对胶带和机械设备造成的危害，延长胶带输送机使用寿命，增加输送系统的安全性和可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种多传动胶带机同步系统，其特征在于，包括布置于胶带机(26)头部的四台电机：第一电机(16)、第二电机(18)、第三电机(20)和第四电机(22)，布置于胶带机(26)尾部的第五电机(24)，第一控制装置(7)，以及第二控制装置(9)；
所述第一电机(16)与第二电机(18)刚性连接，第三电机(20)与第四电机(22)刚性连接；
第一电机(16)和第三电机(20)接收第一控制装置(7)的速度设定，第二电机(18)和第四电机(22)接收第一控制装置(7)的速度设定，当第三电机(20)的运行速度与第一电机(16)不匹配时，第一电机(16)能够启动减弱模式，减小输出速度和力矩，使得第一电机(16)与第三电机(20)进行速度匹配；当第四电机(22)的运行速度与第二电机(18)不匹配时，第二电机(18)能够启动减弱模式，减小输出速度和力矩，使得第二电机(18)与第四电机(22)进行速度匹配；
第五电机(24)接收第二控制装置(9)的速度设定，第一控制装置(7)和第二控制装置(9)的速度设定值相等，同时，第一控制装置(7)用于将头部的四台电机的运行电流检测出来，并进行平均计算，得出头部四台电机的平均运行电流，通过网络送到第二控制装置(9)中，第二控制装置(9)以此为依据作为第五电机(24)电流的运行参考值；
第五电机(24)采用速度控制模式运行，其初始速度设定值与第一电机(16)和第三电机(20)的速度设定值相同，当第五电机(24)的运行电流大于或小于头部四台电机平均运行电流的一定百分比以上时，第二控制装置(9)通过事先编制的控制程序，增加或减少其速度设定值，使得第五电机(24)的输出电流与头部四台电机的运行电流相匹配，从而达到整体电机的平衡和同步运行效果；所述第一电机(16)通过第一高压变频器(10)与第一控制装置(7)连接，第三电机(20)通过第二高压变频器(11)与第一控制装置(7)连接，第四电机(22)通过第四高压变频器(12)与第一控制装置(7)连接，第三电机(18)通过第三高压变频器(13)与第一控制装置(7)连接。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一定百分比为百分之五。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制装置(7)与第二控制装置(9)通过工业以太网进行通信。
4.如权利要求1～3中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一控制装置(7)与第二控制装置(9)为可编程逻辑控制器。
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