CN105480670B - 一种带式输送机输送带自动调偏控制装置 - Google Patents

一种带式输送机输送带自动调偏控制装置 Download PDF

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Abstract

一种带式输送机输送带自动调偏控制装置，属于矿山自动化技术领域，是一种能够对输送机输送带跑偏自动调节的自动化装置，可广泛用于矿山、冶金、发电等使用大型带式输送机的行业。其特点是检测灵敏度和控制精度高，输送带跑偏越严重，电机转速越快，使输送带尽快向中心位置靠拢，输送带越接近中心位置，电机转速越慢，输送带与中心位置完全重合时电机停转，输送带略有跑偏就有调节，始终控制输送带基本处在中心线位置，是一个完整的闭环控制系统，具有PID调节功能。

Description

一种带式输送机输送带自动调偏控制装置
技术领域
本发明一种带式输送机输送带自动调偏控制装置，属于矿山自动化技术领域，是一种能够对输送机输送带跑偏自动调节的自动化装置，可广泛用于矿山、冶金、发电等使用大型带式输送机的行业。
背景技术
带式输送机是输送散状固体物料的主要运输设备,在矿山、冶金、发电等行业大量使用。带式输送机在运行过程输送带跑偏是最常见的一种现象，造成跑偏的原因很多，比如安装不规范、下料不均、输送带接头不对称等，从而使得输送带向左或者向右偏离驱动滚筒的中心位置，严重时会使所输送的散状固体物料沿途抛洒，所以输送带跑偏是影响带式输送机正常运转的重要因素。调偏也是保证带式输送机正常运转的前提条件，常采用在输送带的沿途安装多组自动调偏托滚组或自动立滚调偏组，这两种调偏方式都会损伤输送带的边沿，降低输送带的使用寿命。实践证明对张紧滚筒两侧张紧力进行调整是最有效的调偏手段，且不损伤输送带。
现有技术中，中国专利文献CN102001513A公开了“一种三功能带式输送机张紧装置”，上述专利文献中公开了一种新的移动小车及张紧滚筒牵引方式，使得该发明专利能够实现输送带调偏的功能，但从该发明专利公开的技术方案中了解到调偏信号来至跑偏开关且是开关信号，不是模拟信号。这就造成只有输送带跑偏到极限位置时才开始调偏，换句话说事态发展的比较严重时才有所动作，没有给现场操作人员留出适应和思考的时间及没有预警功能。不能提前给现场操作人员提供输送带跑偏的具体数据和方向，更不能使输送带中心线始终基本上与张紧滚筒中心线保持一致，在输送带有跑偏趋势就开始调偏。
发明内容
本发明一种带式输送机输送带自动调偏控制装置的发明目的，在于解决上述现有技术中存在的一些问题，从而公开一种输送带全自动调偏的控制技术方案。本发明利用本申请人与本发明同一日申请的另外一个发明专利“一种带式输送机输送带跑偏测量装置”，结合专利文献CN102001513A公开的调偏技术方案，整套张紧装置牵引系统采用两套相同且完全独立的左右牵引系统，左牵引系统由左电机、左减速机、左钢丝绳滚筒和左牵引钢丝绳组成牵引张紧滚筒及移动小车的左侧，右牵引系统由右电机、右减速机、右钢丝绳滚筒和右牵引钢丝绳组成牵引张紧滚筒及移动小车的右侧。本发明一种带式输送机自动调偏控制装置具有PID调节和预警功能。
本发明一种带式输送机输送带自动调偏控制装置采取以下技术方案完成其发明目的：其特征在于整套装置由输送带跑偏测量装置、PLC控制单元和变频单元三部分组成，所述输送带跑偏测量装置由探测组件、测量和显示单元组成，其中测量单元由磁致伸缩传感器1、磁环2和变送器3组成，探测组件和测量单元平行安装在输送带的下方，磁致伸缩传感器1和变送器3固定在输送机支架上，磁环2与探测组件连接为一体，输送带嵌入探测组件的中间；输送带向左或向右跑偏时带动探测组件向左或向右移动，从而带动磁环2向左或向右移动，显示单元采用智能表4；所述输送带跑偏测量装置由探测组件、测量和显示单元三部分组成，其中测量单元由磁致伸缩传感器1、磁环2和变送器3组成，测量单元选用磁致伸缩传感器和变送器一体液位传感器定型产品，磁环2利用原有浮球中的磁环，探测组件和测量单元平行安装在输送带的下方，磁致伸缩传感器1和变送器3固定在输送机支架上，磁环2与探测组件连接为一体，输送带嵌入探测组件的中间(见附图2)。输送带向左或向右跑偏时带动探测组件向左或向右移动，从而带动磁环2向左或向右移动，显示单元由智能表4组成，智能表4选用红绿两色两组数码显示和一组光柱显示同时附带有模拟量输出模块的定型产品，变送器3模拟量输出信号端与智能表4模拟量输入信号端连接。所述PLC控制单元由PLC控制器8和其附带的八个模拟量输入/输出模块及按钮和指示灯组成，其中智能表4模拟量输出模块100与智能表模拟量输入模块101相连，右拉力传感器5输出端与右拉力传感器模拟量输入模块102相连，左拉力传感器6输出端与左拉力传感器模拟量输入模块103相连，给定电位器7与给定电位器模拟量输入模块104相连，PLC控制器的模拟量输出模块一105正端与右变频器10模拟量输入端AI3+相连，PLC控制器模拟量输出模块一105负端与右变频器10模拟量输入端AI4-相连，PLC控制器的模拟量输出模块二106正端与左变频器9模拟量输入端AI1+相连，PLC控制器模拟量输出模块二106负端与左变频器9模拟量输入端AI2-相连，其余两个输出模块备用，PLC控制器8数字量输出端Q0.5与右变频器10反转控制端DI4相连，数字量输出端Q0.4与右变频器10正转控制端DI3相连，数字量输出端Q0.3与左变频器9反转控制端DI2相连，数字量输出端Q0.2与左变频器9正转控制端DI1相连，手动张紧按钮SZA、手动放松按钮SFA、自动方式按钮ZD、手动方式按钮SD一端并联接24V电源，手动张紧按钮SZA另一端接PLC控制器8输入端I0.0，手动放松按钮SFA另一端接PLC控制器8输入端I0.1，自动方式按钮ZD另一端接PLC控制器8输入端I0.2，手动方式按钮SD另一端接PLC控制器8输入端I0.3，自动方式指示灯ZDZ和手动方式指示灯SDZ一端并联接地，自动方式指示灯ZDZ另一端接PLC控制器8输出端Q0.0，手动方式指示灯SDZ另一端接PLC控制器8输出端Q0.1。所述变频单元由两台变频器、两个变频器空气开关和两台电机组成，其中左变频器空气开关KM1三相输入端接380V电网，其三相输出端接左变频器9的三相输入端，左变频器9的三相输出端接左牵引电机11。右变频器空气开关KM2三相输入端接380V电网，其三相输出端接右变频器10的三相输入端，右变频器10的三相输出端接右牵引电机12。
本发明一种带式输送机输送带自动调偏控制装置的特征及其原理，为了实现输送带跑偏自动跟踪调节功能，整套技术方案中机械部分采用专利文献CN102001513A公开的调偏方式，输送带跑偏探测部分利用本申请人与本发明同一日申请的另外一个发明专利“一种带式输送机输送带跑偏测量装置”结合本发明组成一个完整的闭环调节系统，本发明灵敏度和控制精度高，输送带跑偏越严重，电机转速越快，使输送带尽快向中心位置靠拢，输送带越接近中心位置，电机转速越慢，输送带与中心位置完全重合时电机停转，本装置输送带略有跑偏就有调节，始终控制输送带基本上处在中心线位置，换句话说本装置具有PID调节功能。同时保留了以上两个专利原有的张紧和放松输送带以及显示输送带跑偏的数据和方向的功能。
本发明一种带式输送机输送带自动调偏控制装置与专利文献CN102530490A公开的技术方案相比较具有如下特点：
1.输出的是模拟信号；
2.直观显示输送带跑偏的具体数值及方向；
3.具有预警的功能；
4.测量精度毫米级；
5.调偏精度高，具有PID调节功能，能够使输送带始终基本上保持在中心位置上。
附图说明
图1新型装置控制原理图
1.磁致伸缩传感器2.磁环3.变送器4.智能表5.右拉力传感器6.左拉力传感器7.给定电位器8.PLC控制器9.左变频器10.右变频器11.左牵引电机12.右牵引电机100.智能表模拟量输出模块101.智能表模拟量输入模块102.右拉力传感器模拟量输入模块103.左拉力传感器模拟量输入模块104.给定电位器模拟量输入模块105.PLC控制器模拟量输出模块一106.PLC控制器模拟量输出模块二KM1.左变频器空气开关KM2.右变频器空气开关SZA.手动张紧按钮SFA.手动放松按钮
SD.手动方式按钮ZD.自动方式按钮SDZ.手动方式指示灯ZDZ.自动方式指示灯
DI1.左变频器正转控制端DI2.左变频器反转控制端DI3.右变频器正转控制端DI4.右变频器反转控制端
图2带式输送机输送带跑偏测量装置结构示意图
图3带式输送机输送带跑偏测量装置安装示意图。
具体实施方案
实施方式1：
整套装置由输送带跑偏测量装置、PLC控制单元和变频单元三部分组成，所述输送带跑偏测量装置由探测组件、测量和显示单元组成，其中测量单元由磁致伸缩传感器1、磁环2和变送器3组成，探测组件和测量单元平行安装在输送带的下方，磁致伸缩传感器1和变送器3固定在输送机支架上，磁环2与探测组件连接为一体，输送带嵌入探测组件的中间；输送带向左或向右跑偏时带动探测组件向左或向右移动，从而带动磁环2向左或向右移动，显示单元采用智能表4；所述输送带跑偏测量装置由探测组件、测量和显示单元三部分组成，其中测量单元由磁致伸缩传感器1、磁环2和变送器3组成，测量单元选用磁致伸缩传感器和变送器一体液位传感器定型产品，磁环2利用原有浮球中的磁环，探测组件和测量单元平行安装在输送带的下方，磁致伸缩传感器1和变送器3固定在输送机支架上，磁环2与探测组件连接为一体，输送带嵌入探测组件的中间(见附图2)。输送带向左或向右跑偏时带动探测组件向左或向右移动，从而带动磁环2向左或向右移动，显示单元由智能表4组成，智能表4选用红绿两色两组数码显示和一组光柱显示同时附带有模拟量输出模块的定型产品，变送器3模拟量输出信号端与智能表4模拟量输入信号端连接。所述PLC控制单元由PLC控制器8和其附带的八个模拟量输入/输出模块及按钮和指示灯组成，其中智能表4模拟量输出模块100与智能表模拟量输入模块101相连，右拉力传感器5输出端与右拉力传感器模拟量输入模块102相连，左拉力传感器6输出端与左拉力传感器模拟量输入模块103相连，给定电位器7与给定电位器模拟量输入模块104相连，PLC控制器模拟量输出模块一105正端与右变频器10模拟量输入端AI3+相连，PLC控制器模拟量输出模块一105负端与右变频器10模拟量输入端AI4-相连，PLC控制器模拟量输出模块二106正端与左变频器9模拟量输入端AI1+相连，PLC控制器模拟量输出模块二106负端与左变频器9模拟量输入端AI2-相连，其余两个输出模块备用，PLC控制器8数字量输出端Q0.5与右变频器10反转控制端DI4相连，数字量输出端Q0.4与右变频器10正转控制端DI3相连，数字量输出端Q0.3与左变频器9反转控制端DI2相连，数字量输出端Q0.2与左变频器9正转控制端DI1相连，手动张紧按钮SZA、手动放松按钮SFA、自动方式按钮ZD、手动方式按钮SD一端并联接24V电源，手动张紧按钮SZA另一端接PLC控制器8输入端I0.0，手动放松按钮SFA另一端接PLC控制器8输入端I0.1，自动方式按钮ZD另一端接PLC控制器8输入端I0.2，手动方式按钮SD另一端接PLC控制器8输入端I0.3，自动方式指示灯ZDZ和手动方式指示灯SDZ一端并联接地，自动方式指示灯ZDZ另一端接PLC控制器8输出端Q0.0，手动方式指示灯SDZ另一端接PLC控制器8输出端Q0.1。所述变频单元由两台变频器、两个变频器空气开关和两台电机组成，其中左变频器空气开关KM1三相输入端接380V电网，其三相输出端接左变频器9的三相输入端，左变频器9的三相输出端接左牵引电机11。右变频器空气开关KM2三相输入端接380V电网，其三相输出端接右变频器10的三相输入端，右变频器10的三相输出端接右牵引电机12。
本发明一种带式输送机输送带自动调偏控制装置在大型带式运输机上的应用，其原有张紧装置安装在带式运输机的张紧段，张紧滚筒安装在移动小车上，两套钢丝绳牵引系统分别牵引移动小车的左右两侧，当左右牵引电机同时正转经左右减速机、左右钢丝绳滚筒和左右钢丝绳牵引移动小车和张紧滚筒沿滑道向前移动，达到张紧输送带的目的，当左右牵引电机同时反转经左右减速机、左右钢丝绳滚筒和左右钢丝绳牵引移动小车和张紧滚筒沿滑道向后移动，达到放松输送带的目的，其中左右牵引电机选用单速普通三相异步电机。
按照附图2、附图3将“带式输送机输送带跑偏测量装置”安装在输送机支架上。
按照附图1将左变频器与左牵引电机接通，右变频器与右牵引电机接通，左右拉力传感器与PLC控制器接通，“带式输送机输送带跑偏测量装置”模拟量输出信号与PLC控制器接通。
下面结合附图1、附图2、附图3进一步说明输送带张紧、放松和跑偏自动调偏工作过程：
1.输送带张紧工作过程：
带式输送机启动前，接通电源，按手动方式按钮SD，手动方式指示SDZ亮，进入手动方式，再按下手动张紧按钮SZA，PLC控制器8数字量输出端Q0.2、Q0.4输出高电平，左变频器9正转控制端DI1高电平，右变频器10正转控制端DI3高电平，同时PLC控制器模拟量输出模块一105、PLC控制器模拟量输出模块二106输出信号为10V(最大输出信号对应变频器最高输出频率50HZ)，左右牵引电机11、12同时高速正转，经左右减速机、左右钢丝绳滚筒、左右牵引钢丝绳带动牵引移动小车沿滑道前行，逐步张紧输送带，当左右拉力传感器5、6测的张紧力达到95％额定张紧力时，PLC控制器模拟量输出模块一105、PLC控制器模拟量输出模块二106输出信号逐步变小，左右牵引电机11、12正转转速逐步变慢，继续张紧输送带，当输送带张紧力达到100％额定张紧力时，PLC控制器8数字量输出端Q0.2、Q0.4输出低电平，左右牵引电机11、12同时停止转动，张紧过程结束，此时带式输送机具备正常启动条件。
2.自动调偏工作过程：
带式输送机正常启动后，按自动方式按钮ZD，自动方式指示灯ZDZ亮，进入自动方式，带式输送机正常工作时，如输送带处在张紧滚筒的中心线位置，本控制装置不发出控制信号，左右牵引电机11、12不旋转。当输送带向左跑偏时，输送带带动探测组件整体向左移动，探测组件带动磁环2在磁致伸缩传感器1上向左移动，引起变送器3输出电流变化，智能表4显示输送带跑偏数值的数码管在变化，显示输送带跑偏方向的光柱在变化，同时智能表4模拟量输出模块100输出信号增加，PLC控制器8数字量输出端Q0.2输出高电平，左变频器9正转控制端DI1高电平，PLC控制器模拟量输出模块一105有输出信号，左变频器9模拟量输入端AI1+、AI2-有信号，左牵引电机11正转，经左减速机、左钢丝绳滚筒、左牵引钢丝绳带动牵引移动小车的左侧沿滑道前行，逐步拉紧输送带的左侧，同时PLC控制器8开关量输出端Q0.5输出高电平，右变频器10反转控制端DI4高电平，PLC控制器模拟量输出模块二106有输出信号，右变频器10模拟量输入端AI3+、AI4-有信号，右牵引电机12反转，经右减速机、右钢丝绳滚筒、右牵引钢丝绳带动牵引移动小车的右侧沿滑道后行，逐步放松输送带的右侧，使输送带产生一个向右的力，经过一段时间运转输送带会逐步向右移动。随着输送带逐步向右移动，输送带带动探测组件整体向右移动，探测组件带动磁环2在磁致伸缩传感器1上向右移动，引起变送器3输出电流变化，变送器3输出电流与给定电位器7给定值范围逐步缩小，左牵引电机11正转转速和右牵引电机12反转转速逐步降低，直到变送器3输出电流与给定电位器7给定值完全重合后，左牵引电机11和右牵引电机12停止转动，如果输送带向右侧跑偏，工作过程与此相反不再重述。
3.输送带放松工作过程：
带式输送机停机后，为了保护输送带，需要放松输送带，按手动方式按钮SD，手动方式指示SDZ亮，进入手动方式，再按下手动放松按钮SFA，PLC控制器8开关量输出端Q0.3、Q0.5输出高电平，左变频器反转控制端DI2高电平，右变频器反转控制端DI4高电平，同时PLC控制器模拟量输出模块一105、PLC控制器模拟量输出模块二106输出信号为10V(最大输出信号对应变频器最高输出频率50HZ)，左右牵引电机11、12同时高速反转，经左右减速机、左右钢丝绳滚筒、左右牵引钢丝绳带动牵引移动小车沿滑道后行，逐步放松输送带，当放松输送带到恰当位置时，放开手动放松按钮SFA，PLC控制器8开关量输出端Q0.3、Q0.5输出低电平，左右牵引电机11、12同时停止转动，放松过程结束。

Claims (2)

1.一种带式输送机输送带自动调偏控制装置，其特征在于整套装置由输送带跑偏测量装置、PLC控制单元和变频单元三部分组成，所述输送带跑偏测量装置由探测组件、测量和显示单元组成，其中测量单元由磁致伸缩传感器（1）、磁环（2）和变送器（3）组成，探测组件和测量单元平行安装在输送带的下方，磁致伸缩传感器（1）和变送器（3）固定在输送机支架上，磁环（2）与探测组件连接为一体，输送带嵌入探测组件的中间；输送带向左或向右跑偏时带动探测组件向左或向右移动，从而带动磁环（2）向左或向右移动，显示单元采用智能表（4）；所述PLC控制单元由PLC控制器（8）和其附带的八个模拟量输入／输出模块及按钮和指示灯组成，其中智能表模拟量输出模块（100）与智能表模拟量输入模块（101）相连；右拉力传感器（5）输出端与右拉力传感器模拟量输入模块（102）相连，左拉力传感器（6）输出端与左拉力传感器模拟量输入模块（103）相连，给定电位器（7）与给定电位器模拟量输入模块（104）相连，PLC控制器模拟量输出模块一(105)正端与右变频器(10)模拟量输入端AI3+相连，PLC控制器模拟量输出模块一(105)负端与右变频器(10)模拟量输入端AI4-相连，PLC控制器模拟量输出模块二(106)正端与左变频器(9)模拟量输入端AI1+相连，PLC控制器模拟量输出模块二(106)负端与左变频器(9)模拟量输入端AI2-相连，其余两个输出模块备用，PLC控制器(8)数字量输出端Q0.5与右变频器(10)反转控制端DI4相连，数字量输出端Q0.4与右变频器(10)正转控制端DI3相连，数字量输出端Q0.3与左变频器(9)反转控制端DI2相连，数字量输出端Q0.2与左变频器(9)正转控制端DI1相连，手动张紧按钮SZA、手动放松按钮SFA、自动方式按钮ZD、手动方式按钮SD一端并联接24V电源，手动张紧按钮SZA另一端接PLC控制器(8)输入端I0.0，手动放松按钮SFA另一端接PLC控制器(8)输入端I0.1，自动方式按钮ZD另一端接PLC控制器（8）输入端I0.2，手动方式按钮SD另一端接PLC控制器（8）输入端I0.3，自动方式指示灯ZDZ和手动方式指示灯SDZ一端并联接地，自动方式指示灯ZDZ另一端接PLC控制器（8）输出端Q0.0，手动方式指示灯SDZ另一端接PLC控制器（8）输出端Q0.1；所述变频单元由两台变频器、两个电源馈电开关和两台电机组成；其中左变频器空气开关KM1三相输入端接380V电网，其三相输出端接左变频器（9）的三相输入端，左变频器（9）的三相输出端接左牵引电机（11），右变频器空气开关KM2三相输入端接380V电网，其三相输出端接右变频器（10）的三相输入端，右变频器（10）的三相输出端接右牵引电机（12）。
2.根据权利要求1所述一种带式输送机输送带自动调偏控制装置，所述左牵引电机（11）和右牵引电机（12）选用单速电机。
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