CN105858280B - 一种移动式高温布料机的电气控制系统 - Google Patents
一种移动式高温布料机的电气控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种移动式高温布料机的电气控制系统，包括人机交互界面模块，可编程控制器PLC模块，数据采集模块，变频器模块，电柜温度调节模块以及警示模块；电气控制系统可以实现对驱动电机行走速度的调整，对风机风量的大小调整、对振动给料频率的调整，又可在触摸屏上实时对布料机运动参数的监测；所述可编程控制器PLC模块根据人机交互界面模块设定的电机频率，分转弯频率，工作行走频率，调试行走频率等，通过数据通讯将指令数值传输给变频器模块，变频器模块驱动各个电机。本发明的技术方案大大简化了布料机的电气控制流程，可以方便的对整个布料机进行监控和操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动式高温布料机的电气控制系统，尤其是在高温与复杂环境下工作的布料机的电气控制，属于传输机械电子控制领域。
背景技术
目前，一般布料机由钢构支架、料斗、皮带输送机构成。经过检索发现专利数据库中现有的布料机装置。例如上海同济大学和上海同济远征环卫机械工程有限公司发明了一种新型污泥和垃圾堆肥发酵仓布料机(申请号200820152253.0)，其中该新型污泥和垃圾堆肥发酵仓布料机包括总行走架装置、纵向送料装置、横向送料装置、横向布料装置、离合装置，横向送料装置和横向布料装置在总行走架装置内；离合器装置连接总行走架装置和纵向送料装置，完全采用输送带进行运输和布料，且输送带是开放式的，即使是粘性很大的污泥也不存在堵塞的问题，而且结构简单、操作方便，能够均匀、连续布料，改变了通常的单点布料方式。然而其局限性较大，不能广泛适用其他行业。
上海汽车改装厂有限公司公开了一种具有可调高度的布料机(申请号201010590453.6)，包括由第一节臂与第二节臂组成的回转式布料杆，所述第一节臂通过布料杆俯仰油缸与第二节臂相连，所述第一节臂通过回转支撑与布料杆支座相连接，其具有可调高度的布料机，将布料杆支座固定在升降平台上，并沿着升降平台的伸缩连杆架铺设布料输送管，从而扩大布料范围，满足工地施工的要求，且结构简单，容易操作。但是其仅能上下调节其高度，装置机动性较差。
在检索后发现，这些布料机在布料过程中，由于皮带输送机并不采用耐高温设计，在高温高压特定环境中工作时不能正常实施布料过程，因此不能满足一些特殊行业(例如钢铁冶金等)的特定需求。同时目前大部分布料机本身没有机动性装置，很难在不同工作要求的场地间移动，大大降低了生产效率和应用适应性的提高。
发明内容
基于目前的布料机无法在高温下工作和缺乏机动性不足的技术问题，本发明提供一种移动式高温布料机，还提出了一种移动式高温布料机的电气控制系统及控制方法，控制系统使得移动高温布料机不仅能机动性的满足高温工作的条件，具有较强的实用性和稳定性，保障了高温布料机的在复杂条件下的正常运转。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种移动式高温布料机的电气控制系统，包括人机交互界面模块，可编程控制器PLC模块，数据采集模块，变频器模块，电柜温度调节模块以及警示模块；所述人机交互界面模块采用西门子TP170A触摸屏与S7-300PLC通过RS485接口连接起来进行数据传输，以实现人机交互界面，通过人机交互界面，既可在触摸屏上对移动式高温布料机的整个加料过程进行参数调整，其中包括对驱动电机行走速度的调整，对风机风量的大小调整、对振动给料频率的调整，又可在触摸屏上实时对布料机运动参数的监测；所述可编程控制器PLC模块根据人机交互界面模块设定的电机频率，分转弯频率，工作行走频率，调试行走频率等，通过数据通讯将指令数值传输给变频器模块，变频器模块驱动各个电机。
根据本发明的一个方面，当变频器发生故障时，PLC模块会将变频控制转为工频直接启动，避免布料机停于炉膛时间过长引起机器的损坏，同时PLC模块还可控制鼓风机的驱动，可在人机交互界面按照不同的炉膛、不同的环境进行风量的大小调节，通过数据交换也可在人机界面显示风量的压力，高压可产生报警信号，皮带的驱动也可在人机界面设定速度。
根据本发明的一个方面，所述PLC模块的D/A数模转换模块将其发出的控制各个电机转速的对应数字量转化成一个0-10V的模拟量。
根据本发明的一个方面，所述数据采集模块可包括风压传感器，温度传感器；所述风压传感器是测量风机的压力是否正常，当压力低于一定阈值时，显示屏显示风压不正常而需要调整；所述温度传感器可测量电控柜的独立制冷设备是否在允许的温度范围内，当超过一定数值时显示屏报警。
根据本发明的一个方面，所述电柜温度调节模块主要作用在于为进入炉膛提供保护机器防止高温受损，当电柜内部温度较高时实现对其降温，将电柜温度降至安全工作温度，防止温度过高带来的损害。
根据本发明的一个方面，所述警示模块的作用在于当PLC模块检测到驱动部分或其他运行时出现故障时，实时提醒现场工作人员，同时由人机界面记录报警内容，如果机器进入炉膛时间超过设定时间电铃也会报警。
采用上述移动式高温布料机电气控制系统后，本发明所带来的有益技术效果是大大简化了布料机的电气控制流程，可以方便的对整个布料机进行监控和操作。
附图说明
现在将描述如本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中：
图1是移动式高温布料机的正视图；
图2是移动式高温布料机的俯视图；
图3是移动式高温布料机的侧视图；
图4是移动式高温布料机的循环水路和循环风路示意图；
图5是移动式高温布料机的电气控制系统的模块示意图。
其中：
1-保护罩；2-水箱；3-水泵；4-风机；5-料仓；6-振动给料机；7-钢构支架；8-行走轮；9-伸缩装置；10-旋转装置；11-行走底盘；12-冷却罩；13-PLC电控箱；14-皮带机；15-冷却水循环管道；16-平衡分流阀；17-风道；18-垂直立柱；19-单元二风口；20-单元一风口；21-行走电机；22-回转电机；23-转向电机
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。
如图5所示，本发明的移动式高温布料机的电气控制系统包括人机交互界面模块，可编程控制器PLC模块，数据采集模块，变频器模块，电柜温度调节模块以及警示模块。
所述人机交互界面模块采用西门子TP170A触摸屏与S7-300PLC通过RS485接口连接起来进行数据传输，以实现人机交互界面，通过人机交互界面，一方面可以在触摸屏上对整个加料过程进行参数调整，其中包括驱动电机行走速度调整，风机风量的大小调整、振动给料频率的调整等，另一方面可以在触摸屏上实时显示系统的运动参数，如水温、加料时间、风压等，提供一个可视的人机交互界面。
所述可编程控制器PLC模块根据人机交互界面模块设定的电机频率，分转弯频率，工作行走频率，调试行走频率等，通过数据通讯将指令数值传输给变频器模块，变频器模块驱动各个电机，当变频器发生故障时，PLC模块会将变频控制转为工频直接启动，避免机器停于炉膛时间过长引起机器的损坏，同时PLC模块还可控制鼓风机的驱动，可在人机交互界面按照不同的炉膛、不同的环境进行风量的大小调节，通过数据交换也可在人机界面显示风量的压力，高压可产生报警信号，皮带的驱动也可在人机界面设定速度等等。PLC模块的D/A数模转换模块将PLC发出的控制各个电机转速的对应数字量转化成一个0-10V的模拟量，其中对于变频来说模拟对应的是5-50HZ电机转速，然后由变频器输出相应频率的电压，控制电机的转速。PLC控制行走电机驱动、风机、振动给料机等动作。
该数据采集模块可包括风压传感器，温度传感器等。风压传感器是测量风机的压力是否正常，当压力低于一定值时，显示屏显示风压不正常，需要调整；温度传感器可测量电控柜的独立制冷设备是否在允许的温度范围内，当超过一定数值时显示屏报警。
所述电柜温度调节模块主要作用在于为进入炉膛提供保护机器防止高温受损，当电柜内部温度较高(例如超过28度)时实现对其降温，将电柜温度降至安全工作温度，防止温度过高带来的损害。
所述警示模块的作用在于当PLC模块检测到驱动部分或其他运行时出现故障时，实时提醒现场工作人员，同时由人机界面记录报警内容，如果机器进入炉膛时间超过设定时间电铃也会报警(人机界面设定温度)。
移动式高温布料机的电气控制系统的模块部件之间的信息传输采用的电缆线都为耐高温电缆，从而减少环境带来的损伤。
可选择的，移动式高温布料机的电气控制系统还可包括数字I/O部分，其功能是进行数字开关信号的输入与输出，加料过程中炉膛温度较高且为非定常温度，当加料超过五分钟的时候，加料车自动退出炉膛，在加料过程中涉及到温度传感器、限位开关以及用于遥控操作的的I/O信号通讯装置。
如图1-3所示为本发明的移动式高温布料机各个方向的示意图(包括正视图、俯视图和侧视图)，该移动式高温布料机包括钢构支架7以及连接到所述钢构支架7上的多个部件，所述钢构支架7上部装有料仓5，料仓5呈宽口漏斗状，所述料仓5下方设有振动给料机6，振动给料机6设有振动电机，用于将布料矿料随着振动给料机6的振动将矿料送入皮带机14，通过所述皮带机14给炉膛供料。所述振动给料机6下方设置所述皮带机14，皮带机14可以是常规皮带机类型和结构。如图4所示，所述皮带机14下方设有冷却水循环管道15，其沿皮带机14长度方向延伸，所述钢构支架7中部设有水泵3，所述水泵3通过平衡分流阀16与冷却水循环管道15相连，从而实现水循环过程，即冷却水通过水泵3直接送至布料机伸进炉膛顶端部分，通过自然回流吸收热量，流回水箱2。所述皮带机14下料处设有出风口，风道的尽头设有风机4，所述风机4与风道17相连通，风道17与水循环管道15相邻并平行设置，这样设置使得空气流通过风机4送至布料机伸进炉膛顶端部分，吹散炉膛炉面的火苗，形成风幕挡住火苗，从而对布料机伸进炉膛顶端部分形成保护。
所述钢构支架7下部设有行走底盘11，所述行走底盘11两侧装有行走轮8，所述钢构支架7左侧设有PLC电控箱13。所述皮带机14的外部包裹有不锈钢保护罩1，所述不锈钢保护罩1在供料过程中可以起到保护皮带机14的作用。所述皮带机14的下部设有旋转装置10，该旋转装置10支撑着所述料仓5、钢构支架7、皮带机14、不锈钢保护罩1；所述旋转装置10下端设置有行走底盘11；所述行走底盘11两侧装有行走轮8，前部的两个行走轮8外部设置有冷却罩12，冷却罩12内装有自流水，可降低行走轮8在布料过程中所承受的温度，起到保护行走轮的作用，防止其高温损坏。所述伸缩装置9固定在钢构支架7上，当炉膛内布料尺寸超过皮带机14伸出长度时，启动伸缩装置9，使部分存在于钢构支架7内部的皮带机伸进炉膛，达到布料均匀的目的。
振动给料机6安装在料仓5出口处，当布料机进入炉膛到合适位置时，开启振动给料机6，开始给炉膛加料。振动给料机6由PLC电控箱13控制，为适合不同厚度的加料过程，触摸屏上可对振动给料机电机的变频器设置不同的频率。
所述风机4可以包括两个风机单元，其可安装在钢构支架7的中部，当布料机进入炉膛之前，开启工作模式，两个风机单元开始工作，风机单元一风口20在保护罩1的末端，风口20与保护罩1的水平夹角为30°，可吹散炉膛内火焰，保证加料时炉膛内的火不进入保护罩1内。风机单元二风口19是在保护罩1末端的两个垂直立柱18上，所述两个垂直立柱18的出风口呈60°夹角，两面对接吹风从而保证炉膛火焰不灼烧皮带。所述风机4由PLC控制，触摸屏上可对控制风机电机的变频器设置不同的频率，针对不同的炉况，给定不同的风量。该布料机可以实现行走、旋转、伸缩和转向四大功能动作。这四大动作功能的实现保证了布料机的运动动作更加灵活，也进一步提高了布料机布料的准确性和稳定性。
本发明的移动式高温布料机的工作流程为：矿料通过料仓进入给料机，在给料机的振动下将矿料送入皮带机，皮带机前段进入炉膛，水泵为冷却水循环系统提供水流，降低炉膛中皮带机的机体温度，风机产生气流通过风道从风口排出，以压制炉膛内冲向皮带机的火苗，最后矿料在皮带机的带动下送入炉膛。
具体步骤包括：
步骤1：将一批矿石炉料通过输送机加入布料机料仓中；
步骤2：控制布料机行走机构及转向机构到炉门口指定位置，布料机前段进入炉膛，水泵为冷却水循环系统提供水流，降低炉膛中皮带机的机体温度，风机产生气流通过风道从风口排出，压制炉膛内冲向皮带机的火苗；
步骤3：通过控制布料机的旋转装置旋转及布料机的伸缩到指定位置，启动布料机料仓下的振动给料机，矿料落入皮带机上，在皮带机的皮带带动下送入炉膛指定点，完成炉膛该点布料工作。
步骤4：布料工作完成后启动布料机行走机构及转向机构退出炉膛。
Claims (6)
1.一种移动式高温布料机的电气控制系统，包括人机交互界面模块，可编程控制器PLC模块，数据采集模块，变频器模块，电柜温度调节模块以及警示模块；所述人机交互界面模块采用西门子TP170A触摸屏与S7-300PLC通过RS485接口连接起来进行数据传输，以实现人机交互界面，通过人机交互界面，既可在触摸屏上对移动式高温布料机的整个加料过程进行参数调整，其中包括对驱动电机行走速度的调整，对风机风量的大小调整、对振动给料频率的调整，又可在触摸屏上实时对布料机运动参数的监测；所述可编程控制器PLC模块根据人机交互界面模块设定的电机频率，分转弯频率，工作行走频率，调试行走频率，通过数据通讯将指令数值传输给变频器模块，变频器模块驱动各个电机。
2.如权利要求1所述的移动式高温布料机的电气控制系统，其特征在于，当变频器发生故障时，PLC模块会将变频控制转为工频直接启动，避免布料机停于炉膛时间过长引起机器的损坏，同时PLC模块还可控制鼓风机的驱动，可在人机交互界面按照不同的炉膛、不同的环境进行风量的大小调节，通过数据交换也可在人机界面显示风量的压力，高压可产生报警信号，皮带的驱动也可在人机界面设定速度。
3.如权利要求1或2所述的移动式高温布料机的电气控制系统，其特征在于，所述PLC模块的D/A数模转换模块将其发出的控制各个电机转速的对应数字量转化成一个0-10V的模拟量。
4.如权利要求1所述的移动式高温布料机的电气控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括风压传感器，温度传感器；所述风压传感器是测量风机的压力是否正常，当压力低于一定阈值时，显示屏显示风压不正常而需要调整；所述温度传感器用于测量电控柜的独立制冷设备是否在允许的温度范围内，当超过一定数值时显示屏报警。
5.如权利要求1所述的移动式高温布料机的电气控制系统，其特征在于，所述电柜温度调节模块主要作用在于为进入炉膛提供保护机器防止高温受损，当电柜内部温度较高时实现对其降温，将电柜温度降至安全工作温度，防止温度过高带来的损害。
6.如权利要求1所述的移动式高温布料机的电气控制系统，其特征在于，所述警示模块的作用在于当PLC模块检测到驱动部分或其他运行时出现故障时，实时提醒现场工作人员，同时由人机界面记录报警内容，如果机器进入炉膛时间超过设定时间电铃也会报警。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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