CN104200713B - 一种矿用绞车电控系统动态模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
<b>本发明公开了一种矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，包括底部平台，固定于底部平台上的支架，传动装置和检测装置；传动装置，包括水平设于底部平台上的驱动装置，与驱动装置输出端依次固定连接的传动轮一和伞齿轮副，两端通过轴承纵向固定于支架上且底端与伞齿轮副输出端连接的丝杠，以及通过皮带与传动轮一连接的传动轮二；检测装置，包括纵向固定于支架上并设于丝杠一侧的安装板，间隔设于安装版上的若干个行程开关，与丝杠螺纹连接并用于触发各个行程开关的滑块，设于丝杠顶端的编码器一，以及与传动轮二固定连接的编码器二；真实反映各个行程开关和编码器内在硬件和软件逻辑关系，有效减少错检、漏检，保证行程开关和编码器的有效性。</b>
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟试验装置，尤其是涉及一种矿用绞车电控系统动态模拟试验装置。
背景技术
矿用绞车电控系统（参照图1所示）主要由操作台、PLC箱（含主副PLC、断路器、接触器、继电器、开关电源等）以及位于现场的各类传感元件，如各类行程开关、编码器和松绳、闸间隙、弹簧疲劳等检测传感器构成，其中安装在深度指示器上的各类行程开关，如上过卷点、上停车点、上减速点、上同步点、下同步点、下减速点、下停车点和下过卷点等行程开关，与深度指示器旋转轴同轴安装的增量式编码器一，以及与减速箱低速侧按照一定速比同步旋转的增量式编码器二，上述各类行程开关及增量式编码器一和增量式编码器二是绞车电控系统必备且最为重要的传感元件。
当绞车运行到一定位置时，深度指示器上相应的行程开关将动作，分别进行紧急停车、正常停车、减速、校准等硬件保护功能，通过对编码器一和编码器二脉冲序列的比对，以判断深度指示器是否失效；通过单位时间内脉冲数量计算和极性判断，以推演绞车的实时速度和位置，可判断绞车是否存在错向、溜车等非正常情况，以便采取合适的保护措施；通过脉冲当量和实时编码器脉冲数量的计算，以获取绞车实时位置曲线，通过与理想位置曲线的比对，可完成对绞车紧急停车、停车、减速等软件保护功能。
为了在绞车电控系统出厂阶段，对上述行程开关和编码器的有效性、硬件逻辑和软件逻辑进行综合测试，之前往往采用静态测试台来完成，即行程开关和编码器安装在一个简易的测试台中，通过手动方式，拨动行程开关动作和编码器旋转，这种方式，无法从硬件设施上直接反映上述传感元件在硬件和软件上的内在逻辑关系，完全依赖检测人员的个人技能，存在错检、漏检的情况，检测效果不理想。
发明内容
本发明目的是：提供一种矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，能够真实反映各个行程开关和编码器内在硬件和软件逻辑关系，有效减少错检、漏检的情况，保证行程开关和编码器的有效性。
本发明的技术方案是：一种矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，包括底部平台和固定于底部平台上的支架，其特征在于，还包括传动装置和检测装置；
传动装置，包括水平设于底部平台上的驱动装置，与驱动装置输出端依次固定连接的传动轮一和伞齿轮副，两端通过轴承纵向固定于支架上且底端与伞齿轮副输出端连接的丝杠，以及通过皮带与传动轮一连接的传动轮二；
检测装置，包括纵向固定于支架上并设于丝杠一侧的安装板，间隔设于安装版上的若干个行程开关，与丝杠螺纹连接并用于触发各个行程开关的滑块，设于丝杠顶端的编码器一，以及与传动轮二固定连接的编码器二。
优选地，所述伞齿轮副包括一对垂直设置且相互啮合的输入伞齿轮和输出伞齿轮，所述输入伞齿轮与驱动装置输出端连接，所述输出伞齿轮与丝杠底端连接。
优选地，所述传动装置还包括纵向固定于支架上的导向轴，以及设于滑块上并供导向轴穿过的导向孔。
优选地，所述驱动装置包括制动器，与制动器连接的变频电机，以及与变频电机连接的减速器，所述减速器的输出端依次与传动轮一、伞齿轮副连接。
优选地，所述变频电机采用2极电机，其同步转速为1500r/mim。
优选地，所述输入伞齿轮和所述输出伞齿轮的传动比为1：1。
优选地，所述丝杠的螺距为2～5mm。
优选地，所述编码器一和所述编码器二的脉冲数为300～600p/r。
优选地，所述安装板上间隔设有两排对称设置并用于安装行程开关的模数孔。
优选地，所述行程开关的个数为八个，并分别对应设于安装板上的上过卷点、上停车点、上减速点、上同步点、下同步点、下减速点、下停车点和下过卷点。
本发明的具体操作过程如下:
首先设定以下参数:变频电机设定转速Vref，变频电机实际转速V0，减速器减速比A1，伞齿轮副减速比A2，传动轮减速比A3，丝杠螺距A4，编码器一脉冲数A5、累积脉冲数A8、脉冲当量A9，编码器二脉冲数A6、累积脉冲数A10、脉冲当量A11。
变频电机实际转速V0可通过下式计算：
V01=A1*A2*△A5/△t或V02=A1*△A6/△t。
绞车的实际位置S0，经初始化零点后，可通过下式计算：
S01=A8*A9或S02=A10*A11。
当Vref-V01>б1时，表示编码器一传动系失效，相应的编码器一和行程开关的逻辑保护功能失效。
当Vref-V02>б2时，表示编码器二传动系失效，相应的编码器二的逻辑保护功能失效。
当编码器二正常，V01-V02>б3时，表示编码器一和行程开关的逻辑保护功能失效；
当编码器一正常，V01-V02>б3时，表示编码器二的逻辑保护功能失效。
上述t为单位时间间隔，б1/б2/б3为允差。
当Vref与V01极性不一致时，或V02极性正常，但V02与V01极性不一致时，表示绞车错向或溜车，开启相应保护动作。
当V01或V02大于设置的最大速度时，表示绞车超速。
本发明的优点是：
1．本发明的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，能够真实反映各个行程开关、编码器一和编码器二内在硬件和软件逻辑关系，有效减少错检、漏检的情况，保证行程开关、编码器一和编码器二的有效性；
2．本发明测试完成后，仅需要根据绞车使用现场的实际工艺参数，对各个参数进行相应设置，就可以完全满足实际使用要求，现场调试也非常简单。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为矿用绞车电控系统结构示意图；
图2为本发明结构主视图；
图3为本发明结构俯视图；
其中：1底部平台，2支架，3传动轮一，4轴承，5丝杠，6皮带，7传动轮二，8导向轴，9导向孔，10安装板，11行程开关，12滑块，13编码器一，14编码器二，15制动器，16变频电机，17减速器，18输入伞齿轮，19输出伞齿轮，20模数孔。
具体实施方式
实施例：参照图2、3所示，一种矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，包括底部平台1和固定于底部平台1上的支架2，还包括传动装置和检测装置；传动装置，包括水平设于底部平台1上的驱动装置，与驱动装置输出端依次固定连接的传动轮一3和伞齿轮副，两端通过轴承4纵向固定于支架2上且底端与伞齿轮副输出端连接的丝杠5（丝杠5螺距为2～5mm），通过皮带6与传动轮一3连接的传动轮二7（传动轮一3与传动轮二7的传动比为1:1），纵向固定于支架2上的导向轴8，以及设于滑块12上并供导向轴8穿过的导向孔9；检测装置，包括纵向固定于支架2上并设于丝杠5一侧的安装板10，间隔设于安装版10上的八个行程开关11，与丝杠5螺纹连接并用于触发各个行程开关11的滑块12，设于丝杠5顶端的编码器一13（脉冲数为300～600p/r），以及与传动轮二7固定连接的编码器二14（脉冲数为300～600p/r），上述八个行程开关11分别对应设于安装板10上的上过卷点、上停车点、上减速点、上同步点、下同步点、下减速点、下停车点和下过卷点，当滑块12上移触发设于上过卷点上的行程开关11或下移触发设于下过卷点的行程开关11，变频电机16失电，制动器15抱闸。
本发明的驱动装置包括制动器15，与制动器15连接的变频电机16（采用2极电机，额定电压为380V，同步转速为1500r/mim），以及与变频电机16连接的减速器17（减速比为34:1），减速器17的输出端（即驱动装置的输出端）依次与传动轮一3、伞齿轮副连接。
本发明的伞齿轮副包括一对垂直设置且相互啮合的输入伞齿轮18和输出伞齿轮19（传动比为1：1），输入伞齿轮18与减速器17的输出端连接，输出伞齿轮19与丝杠5底端连接，从而将减速器17输出端的水平旋转运动转换为丝杠5的垂直旋转运动。
本发明的安装板10上间隔设有两排对称设置并用于安装行程开关11的模数孔20，该模数孔20的模数为25mm。
本发明的具体操作过程如下:
首先设定以下参数:变频电机16设定转速Vref，变频电机16实际转速V0，减速器17减速比A1，伞齿轮副减速比A2，传动轮减速比A3，丝杠5螺距A4，编码器一13脉冲数A5、累积脉冲数A8、脉冲当量A9，编码器二14脉冲数A6、累积脉冲数A10、脉冲当量A11。
变频电机16实际转速V0可通过下式计算：
V01=A1*A2*△A5/△t或V02=A1*△A6/△t。
绞车的实际位置S0，经初始化零点后，可通过下式计算：
S01=A8*A9或S02=A10*A11。
当Vref-V01>б1时，表示编码器一13传动系失效，相应的编码器一13和行程开关11的逻辑保护功能失效。
当Vref-V02>б2时，表示编码器二14传动系失效，相应的编码器二14的逻辑保护功能失效。
当编码器二14正常，V01-V02>б3时，表示编码器一13和行程开关11的逻辑保护功能失效；
当编码器一13正常，V01-V02>б3时，表示编码器二14的逻辑保护功能失效。
上述t为单位时间间隔，б1/б2/б3为允差。
当Vref与V01极性不一致时，或V02极性正常，但V02与V01极性不一致时，表示绞车错向或溜车，开启相应保护动作。
当V01或V02大于设置的最大速度时，表示绞车超速。
本发明的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，能够真实反映各个行程开关11、编码器一13和编码器二14内在硬件和软件逻辑关系，有效减少错检、漏检的情况，保证行程开关11、编码器一13和编码器二14的有效性；测试完成后，仅需要根据绞车使用现场的实际工艺参数，对各个参数进行相应设置，就可以完全满足实际使用要求，现场调试也非常简单。
当然上述实施例只是为说明本发明的技术构思及特点所作的例举而非穷举，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，包括底部平台和固定于底部平台上的支架，其特征在于，还包括传动装置和检测装置；
传动装置，包括水平设于底部平台上的驱动装置，与驱动装置输出端依次固定连接的传动轮一和伞齿轮副，两端通过轴承纵向固定于支架上且底端与伞齿轮副输出端连接的丝杠，以及通过皮带与传动轮一连接的传动轮二；
检测装置，包括纵向固定于支架上并设于丝杠一侧的安装板，间隔设于安装板上的若干个行程开关，与丝杠螺纹连接并用于触发各个行程开关的滑块，设于丝杠顶端的编码器一，以及与传动轮二固定连接的编码器二。
2.根据权利要求1所述的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，其特征在于，所述伞齿轮副包括一对垂直设置且相互啮合的输入伞齿轮和输出伞齿轮，所述输入伞齿轮与驱动装置输出端连接，所述输出伞齿轮与丝杠底端连接。
3.根据权利要求1所述的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，其特征在于，所述传动装置还包括纵向固定于支架上的导向轴，以及设于滑块上并供导向轴穿过的导向孔。
4.根据权利要求1所述的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，其特征在于，所述驱动装置包括制动器，与制动器连接的变频电机，以及与变频电机连接的减速器，所述减速器的输出端依次与传动轮一、伞齿轮副连接。
5.根据权利要求4所述的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，其特征在于，所述变频电机采用2极电机，其同步转速为1500r/mim。
6.根据权利要求2所述的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，其特征在于，所述输入伞齿轮和所述输出伞齿轮的传动比为1：1。
7.根据权利要求1所述的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，其特征在于，所述丝杠的螺距为2～5mm。
8.根据权利要求1所述的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，其特征在于，所述编码器一和所述编码器二的脉冲数为300～600p/r。
9.根据权利要求1所述的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，其特征在于，所述安装板上间隔设有两排对称设置并用于安装行程开关的模数孔。
10.根据权利要求1所述的矿用绞车电控系统动态模拟试验装置，其特征在于，所述行程开关的个数为八个，并分别对应设于安装板上的上过卷点、上停车点、上减速点、上同步点、下同步点、下减速点、下停车点和下过卷点。
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