CN111532710A - 一种用于带式输送机的控制系统和带式输送机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对带式输送机的变频驱动单元进行控制的控制系统，其中所述变频驱动单元包括多个变频驱动模块，所述控制系统包括：多个采集模块，其中每个采集模块与多个变频驱动模块中的一个连接并且配置成从所述变频驱动模块采集操作参数信息以便进行发送；以及至少一个可编程控制单元，其配置成接收所述采集模块发送的所述操作参数信息，并且根据所述操作参数信息生成用于控制所述变频驱动模块的控制指令，以便对所述变频驱动模块的操作进行控制。本发明的方案解决了传统的带式输送机驱动方式中不能对变频驱动设备进行监控和超限保护的问题，并且也解决了带式输送机的多个驱动部之间的远距离通信可靠性的问题。

Description

一种用于带式输送机的控制系统和带式输送机

技术领域

本发明一般地涉及控制领域。更具体地，本发明涉及一种用于对带式输送机的变频驱动单元进行控制的控制系统和带式输送机。

背景技术

在类似于煤矿等工况场合中，通常使用带式输送机作为主要的运输设备。随着煤矿装备的升级换代，产能随之越来越大，对于长运距大运量的带式输送机需求也越来越多，因此对带式输送机的驱动和控制的设备也有了更高的要求。

传统的带式输送机驱动方式有电动机直接驱动、调速型液力耦合器驱动、CST驱动和变频驱动。电动机直接驱动方式由于启动冲击电流大、对传送带的机械冲击大，不适合应用于大功率场合。调速型液力耦合器驱动方式虽然实现了带式输送机的平滑软启动，但是调速性能差，维护成本高。CST驱动方式虽然具有一定的调速性能，但是调速范围窄，维护成本高。而现有的变频驱动方式在一定程度上解决了上述问题，具有重载启动效果好、全速度段平滑调速、运行稳定可靠、维护成本低等特点，也成为了带式输送机驱动的发展方向。然而，现有的变频驱动方式仍然存在对电机等设备无法进行温度监控和超限保护的问题。另外，对于长运距大运量的带式输送机采用多驱动配置应用的变频驱动方式，多驱动部之间常规的传输方式也会由于传输距离远，而导致通信可靠性差。

因此，如何提供一种能够对带式输送机变频驱动设备的温度等参数进行监控保护、解决长运距大运量的带式输送机多驱动部之间远距离通信的可靠性问题的控制系统成为目前需要解决的问题。

发明内容

为了至少解决上述的技术问题，在一个方面中，本发明提供了一种用于对带式输送机的变频驱动单元进行控制的控制系统，其中所述变频驱动单元包括多个变频驱动模块，所述控制系统包括：多个采集模块，其中每个采集模块与多个变频驱动模块中的一个连接并且配置成从所述变频驱动模块采集操作参数信息以便进行发送；以及至少一个可编程控制单元，其配置成接收所述采集模块发送的所述操作参数信息，并且根据所述操作参数信息生成用于控制所述变频驱动模块的控制指令，以便对所述变频驱动模块的操作进行控制。

在一个实施例中，当所述控制系统包括多个可编程控制单元时，所述多个可编程控制单元包括主可编程控制单元和至少一个从可编程控制单元，其中所述主可编程控制单元配置成通过通信连接对所述从可编程控制单元进行控制。

在另一个实施例中，所述主可编程控制单元和其相关的多个采集模块以及所述从可编程控制单元和其相关的多个采集模块分别布置于所述带式输送机的不同位置处，以各自形成不同的控制子系统。

在又一个实施例中，所述变频驱动模块包括变频一体机和减速机，所述采集模块包括多个温度信号采集接口和多个电流信号采集接口，其中所述温度信号采集接口配置成利用温度传感器采集所述减速机的高低速轴温度、减速机油温和冷却水温度中至少一个的温度信息，所述电流信号接口配置成利用压力传感器和流量传感器中至少一个来采集所述减速机的油位、冷却水压力和冷却水流量中的至少一项。

在一个实施例中，所述可编程控制单元包括可编程控制模块和显示模块中的至少一个，其中：所述可编程控制模块配置成根据所述控制指令对所述变频一体机的调速、功率平衡和变频保护中的至少一项进行控制，并且根据外部指令对所述变频一体机的启停进行控制；以及所述显示模块配置成实时显示以下中的至少一项：所述变频一体机的运行信息；所述变频一体机的故障信息；历史故障查询信息；所述减速机的温度信息；冷却水压力或流量信息；以及当变频驱动模块操作时超出预定阈值而生成的超限保护信息。

在一个实施例中，所述外部指令是对所述可编程控制模块进行控制的开关量或数字量指令。

在另一个实施例中，所述可编程控制单元还包括多路CAN总线接口，以分别用于与所述变频一体机和所述采集模块通信连接。

在一个实施例中，所述可编程控制单元进一步包括多路开关量输入接口和多路开关量输出接口，其中所述多路开关量输入接口配置成接收来自于外部设备的外部指令或反馈信号，而所述多路开关量输出接口用于对所述外部设备执行逻辑控制。

在另一个实施例中，所述可编程控制单元进一步包括多路RS485总线接口，以用于将与所述控制系统相关的数据进行上传和/或执行远程通信控制。

在另一个方面中，本发明提供一种带式输送机，包括：变频驱动单元；以及前述方面及其多个实施例的控制系统。

利用本发明所提出的控制系统，通过可编程控制单元结合采集模块实时监控变频一体机和减速机操作时的运行信息、温度信息、参数信息和超出预定阈值的超限保护信息，可以实现对变频驱动单元的监控保护。另外，主可编程控制单元利用CAN总线对从可编程控制单元进行控制的应用，可以实现多驱动部间的协同启停和功率调节平衡，并且能够满足带式输送机的整条传送带的同步调速和驱动功能，从而可以有效地解决多驱动部之间远距离通信的可靠性问题。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示出根据本发明实施例的控制系统的结构示意图；

图2是示出根据本发明实施例的控制系统的另一结构示意图；以及

图3是示出根据本发明实施例的控制系统的应用示例图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本披露公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

图1是示出根据本发明实施例的控制系统100的结构示意图。如图1所示，本披露的控制系统100可以包括多个采集模块102和至少一个可编程控制单元101。在一个应用场景中，本披露的控制系统100可以用于对带式输送机的变频驱动单元(图中以虚线框示出)进行控制。在一个实施例中，变频驱动单元可以包括多个变频驱动模块103。前述多个采集模块102中的每个与多个变频驱动模块103中的一个连接，并且可以配置成从所述变频驱动模块采集操作参数信息以便发送。在一个具体的连接示例中，采集模块可以通过本安通讯快插电缆与变频模块通信连接。

在一个实施例中，变频驱动模块可以包括变频一体机1031和减速机1032(如图2方框中示出的连接关系)。所述采集模块102可以包括多个温度信号采集接口(例如八个)和多个电流信号采集接口(例如八个)，以便对变频驱动模块操作的参数信息进行采集。具体地，所述温度信号采集接口可以配置成利用温度传感器采集所述减速机的高低速轴温度、减速机油温和冷却水温度中至少一个的温度信息。而所述电流信号接口可以配置成利用压力传感器和流量传感器中至少一个来采集所述减速机的油位、冷却水压力和冷却水流量中的至少一项。

在采集模块完成对变频驱动模块操作参数信息的采集以便发送时，前述可编程控制单元101可以配置成接收采集模块102发送的所述操作参数信息，并且根据所述操作参数信息生成用于控制所述变频驱动模块的控制指令，以便对所述变频驱动模块的操作进行控制。例如，可编程控制单元包括多路CAN总线接口(例如三路)，可以分别用于与所述变频一体机和所述采集模块通信连接。

在一个实施例中，可编程控制单元101可以包括可编程控制模块和显示模块中的至少一个。所述可编程控制模块可以配置成根据外部指令(如图中示出的)对所述变频一体机的启停进行控制。例如，外部指令是对所述可编程控制模块进行控制的开关量或数字量指令。具体地，可编程控制模块接收外部设备发送的启停指令，并且将外部指令转换为通信指令来控制变频一体机的启停操作。进一步，可编程控制模块还可以配置成根据所述控制指令通过例如CAN总线对所述变频一体机的调速、功率平衡和变频保护中的至少一项进行控制。

在一个应用场景中，前述显示模块可以配置成实时显示以下中的至少一项：所述变频一体机的运行信息(例如转速、转矩、电流、运行时间)，故障信息和历史故障查询信息。以及所述减速机的温度信息、冷却水压力或流量信息。进一步，当变频驱动模块操作时超出预定阈值而生成的超限保护信息。例如，可以设定90摄氏度作为减速机的转轴操作温度的报警阈值，则在其转轴操作温度到达阈值时，显示模块会显示提示转轴操作温度的报警信息。

在一些实施例中，可编程控制单元还可以包括多路开关量输入接口和多路开关量输出接口，其中所述多路开关量输入接口配置成接收来自于外部设备的外部指令或反馈信号。而所述多路开关量输出接口用于对所述外部设备执行逻辑控制。进一步，所述可编程控制单元还可以包括多路RS485总线接口，可以用于将与所述控制系统相关的数据进行上传和/或执行远程通信控制。例如，前述的远程通信控制可以用于实现数字化矿山的遥控、遥信和遥测功能。

上文概略性地描述了本发明的控制系统的基本结构和功能，下面将结合图2进一步描述控制系统中的控制子系统之间的交互。

图2是示出根据本发明实施例的控制系统200的另一结构示意图。从图中可以看出，控制系统200包括图1所示出的控制系统100并且示出更多的细节，因此关于图1的控制系统的描述同样适用于图2中的控制系统200。

在一些实际的场景中，根据带式输送机的驱动配置需要，会有不同的组网配置方式。在一个实施例中，当所述控制系统包括多个可编程控制单元时，所述多个可编程控制单元可以包括主可编程控制单元和至少一个从可编程控制单元。其中所述主可编程控制单元可以接收外部启停指令，并且还可以配置成通过CAN总线通信连接对所述从可编程控制单元进行控制。进一步，所述主可编程控制单元和其相关的多个采集模块以及所述从可编程控制单元和其相关的多个采集模块分别布置于所述带式输送机的不同位置处，以各自形成不同的控制子系统。例如，当带式输送机只需要采用单驱动(例如机头集中驱动)的方式，则如图1中的控制系统100即可满足变频驱动单元的控制需求。换句话说，图1的控制系统100在单驱动情形下是单个的控制系统。然而，当需要采用多驱动部(例如机头驱动和中间部驱动配合)的方式时，则可以应用如图2中所示出的包括两个可编程控制单元的控制系统200，其中基于主可编程控制单元1011和从可编程控制单元1012各形成一个控制子系统，并且分别布置于输送机的机头和中间部。

在一个场景中，假定带式输送机的传送带是6000米，则可以在输送机的传送带初始位置(例如可以是机头处)布置一个主可编程控制单元1011与其相关的多个采集模块102和多个变频驱动模块103(例如可以是两个或四个变频驱动模块)，由此形成主控制子系统。类似地，可以在前述输送机的中间部分(例如可以是在传送带3000米或4000米的位置)布置从可编程控制单元1012与其相关的多个采集模块102和多个变频驱动模块103(例如可以是两个或三个变频驱动模块)，由此形成从控制子系统。主可编程控制单元对从可编程控制单元进行控制，可以实现主从控制子系统之间的协同启停和功率平衡调节，以便两个控制子系统共同实现对带式输送机的驱动。在一个实施例中，主可编程控制单元可以通过矿用光纤通信连接从可编程控制单元，并且对从可编程控制单元连接的变频驱动模块的转速进行控制，从而可以实现二者对带式输送机的的同步调速。

在一个实施例中，变频驱动模块可以包括变频一体机1031和减速机1032。变频一体机的电机输出轴可以通过对称联轴器与减速机的高速轴连接，并且减速机与带式输送机连接。根据主可编程控制单元的调速指令，变频一体机和减速机配合操作，以便以合适的速度驱动带式输送机的传送带。

图3是示出根据本发明实施例的控制系统的应用示例图。从图中可以看出，图3中的控制系统是图2所示出的控制系统200的应用示例，因此关于图2的控制系统200的描述也同样可以适用于此处的控制系统。

如图3所示，外部设备(例如带式输送机集中控制器)与主可编程控制单元1011进行通信连接，并且在需要时向主可编程控制单元1011发送外部启停指令。整个控制系统包括两个控制子系统，分别是主控制子系统和从控制子系统。其中主控制子系统配置四驱，可以包括主可编程控制单元、四个采集模块(1-4#)、四个变频一体机(1-4#)和四个减速机(1-4#)。从控制子系统配置三驱，可以包括从可编程控制单元、三个采集模块(5-7#)、三个变频一体机(5-7#)和三个减速机(5-7#)。主可编程控制单元不仅接收与其连接的四个采集模块的操作参数信息，对主控制子系统中的四个变频一体机和减速机进行控制。而且还可以接收从可编程控制单元连接的三个采集模块的操作参数信息，以便对从控制子系统中的三个变频一体机和减速机进行控制。通过这样的控制方式，可以实现对控制系统中的所有变频一体机的控制，以实现对带式输送机的传送带(如图中的网格图案所表示的)整体的良好驱动。

应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例性而非限制性的方式提供。本领域技术人员可以在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。

Claims (10)

1.一种用于对带式输送机的变频驱动单元进行控制的控制系统，其中所述变频驱动单元包括多个变频驱动模块，所述控制系统包括：

多个采集模块，其中每个采集模块与多个变频驱动模块中的一个连接并且配置成从所述变频驱动模块采集操作参数信息以便进行发送；以及

至少一个可编程控制单元，其配置成接收所述采集模块发送的所述操作参数信息，并且根据所述操作参数信息生成用于控制所述变频驱动模块的控制指令，以便对所述变频驱动模块的操作进行控制。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中当所述控制系统包括多个可编程控制单元时，所述多个可编程控制单元包括主可编程控制单元和至少一个从可编程控制单元，其中所述主可编程控制单元配置成通过通信连接对所述从可编程控制单元进行控制。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其中所述主可编程控制单元和其相关的多个采集模块以及所述从可编程控制单元和其相关的多个采集模块分别布置于所述带式输送机的不同位置处，以各自形成不同的控制子系统。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述变频驱动模块包括变频一体机和减速机，所述采集模块包括多个温度信号采集接口和多个电流信号采集接口，其中所述温度信号采集接口配置成利用温度传感器采集所述减速机的高低速轴温度、减速机油温和冷却水温度中至少一项的温度信息，所述电流信号接口配置成利用压力传感器和流量传感器中至少一个来采集所述减速机的油位、冷却水压力和冷却水流量中的至少一项。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述可编程控制单元包括可编程控制模块和显示模块中的至少一个，其中：

所述可编程控制模块配置成根据所述控制指令对所述变频一体机的调速、功率平衡和变频保护中的至少一项进行控制，并且根据外部指令对所述变频一体机的启停进行控制；以及

所述显示模块配置成实时显示以下中的至少一项：

所述变频一体机的运行信息；

所述变频一体机的故障信息；

历史故障查询信息；

所述减速机的温度信息；

冷却水压力或流量信息；以及

当变频驱动模块操作时超出预定阈值而生成的超限保护信息。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其中所述外部指令是对所述可编程控制模块进行控制的开关量或数字量指令。

7.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述可编程控制单元还包括多路CAN总线接口，以分别用于与所述变频一体机和所述采集模块通信连接。

8.根据权利要求1-7的任意一项所述的控制系统，其中所述可编程控制单元进一步包括多路开关量输入接口和多路开关量输出接口，其中所述多路开关量输入接口配置成接收来自于外部设备的外部指令或反馈信号，而所述多路开关量输出接口用于对所述外部设备执行逻辑控制。

9.根据权利要求1-7的任意一项所述的控制系统，其中所述可编程控制单元进一步包括多路RS485总线接口，以用于将与所述控制系统相关的数据进行上传和/或执行远程通信控制。

10.一种带式输送机，包括：

变频驱动单元；以及

根据权利要求1-9的任意一项所述的控制系统。

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