CN114634005B - 一种带式输送机驱动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种带式输送机驱动控制方法及系统，其方法中包括：获取带式输送机所需驱动力；根据所需驱动力获取带式输送机的每一驱动单元中驱动电机的功率输出状态，根据每一驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比，整个过程中都采用信息的自动采集和控制实现，无需人工参与，自动化技术的特性就是能够对操作信息进行准确记录，从而后续在对驱动滚筒的张紧力进行自动调节时，能够自动获知到驱动配比的实际值，之后根据驱动配比的实际值控制驱动滚筒的张紧力大小即可，整个过程实现无人值守操作。

Description

一种带式输送机驱动控制方法及系统

技术领域

本申请涉及带式输送机的自动控制领域，特别涉及一种带式输送机驱动控制方法及系统。

背景技术

带式输送机是煤矿主力运输设备，通常采用多个驱动单元同步驱动的方式(以下称为多驱动布置)控制，多驱动布置可更加合理的分配驱动力，避免集中驱动需要大功率电机和相关减速器等设备，更重要的是可有效降低系统张紧力的需求，在使用过程中，多驱动布置也更加灵活，其可根据负载的大小调整驱动配比，但是驱动配比的变化直接影响张紧力的变化，若调整不合理将会导致带式输送机出现较大的控制问题，导致其无法正常运行。

而目前，皮带张紧力是通过人工调整张紧装置进行调节的，所以经常出现人员不清楚驱动配比的变化，导致对张紧力的调整与驱动配比不对应，导致带式输送机运行故障，而且在此故障发生时，也无法及时了解故障原因，导致对故障解决的方式也存在方向性错误。

如图1和图2所示的驱动配比变化情形示意图，图中以三台电机(1,2,3)驱动转换为两台电机驱动(1,2)为例进行说明。如图所示，A滚筒通常定义为主传动滚筒，B滚筒定义为副传动滚筒，当带式输送机需要的驱动力为Fu时，则三台驱动电机可以分别提供FU/3的驱动力。常规情况下，若带式输送机的工作负载较小，操作人员是可以采用两台驱动电机工作的，如图中所示可以人为取消驱动电机3的动力，因此带式输送机从3驱动方式调整为2驱动方式。但是上述人为操作过程难以记录，当更换操作人员之后，可能无法及时地了解到驱动配比已经发生了改变。而正常情形下，如果要保证驱动力Fu不变，由于驱动配比发生了改变，此时就需要驱动电机1和2的驱动力由FU/3变为FU/2。由于滚筒的驱动力与其对应的输送带张紧力呈正比关系，则此时B滚筒的皮带张紧力也需要提高至原先的张紧力的1.5倍(即由F2调整为1.5*F2)。显然，若不对B滚筒的皮带张紧力进行调整，上述驱动配比的改变会破坏带式输送机的不打滑条件，造成输送带打滑。

发明内容

本申请要解决的技术问题是现有带式输送机的驱动配比与张紧力难以保持应有的对应关系导致其运行故障，为此，本申请提出了带式输送机驱动控制方法及系统。

针对上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

本申请实施例提供一种带式输送机驱动控制方法，包括如下步骤：

获取带式输送机所需驱动力；

根据所需驱动力获取带式输送机的每一驱动单元中驱动电机的功率输出状态；

根据每一所述驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比，所述驱动配比为每一驱动单元中投入使用的驱动电机的数量比。

本申请一些实施例中所述的带式输送机驱动控制方法，根据所需驱动力获取带式输送机的每一驱动单元中驱动电机的功率输出状态的步骤包括：

驱动电机的功率输出状态通过如下方式得到：

PI＝[(Fu/N)/PE]×100％；

其中，PI为驱动电机的输出功率百分比，Fu为所需驱动力，N为驱动电机的总数，PE为驱动电机的额定驱动力。

本申请一些实施例中所述的带式输送机驱动控制方法，所述驱动单元包括主驱动单元和副驱动单元，其中根据每一所述驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比的步骤包括：

若0＜PI≤25％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为1:0；

若25％＜PI≤50％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为1:1；

若50％＜PI≤75％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为2:1；

若75％＜PI≤100％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为2:2。

本申请一些实施例中所述的带式输送机驱动控制方法，还包括如下步骤：

根据调整后的驱动配比确定每一驱动单元中驱动滚筒对应的目标张紧力。

本申请一些实施例中所述的带式输送机驱动控制方法，根据调整后的驱动配比确定每一驱动单元中驱动滚筒对应的目标张紧力F_zj的步骤包括：

F_zj＞F_min；

其中，μ为驱动滚筒的摩擦系数，为驱动滚筒的围包角度，F_min为驱动滚筒对应的最小不打滑张紧力，M为总开启驱动电机数量与驱动滚筒所对应的开启驱动电机数量的比值。

本申请一些实施例中所述的带式输送机驱动控制方法，根据每一所述驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比的步骤包括：

判断每一驱动电机的功率输出状态与额定输出状态之间的差值；

若主驱动单元的驱动电机的功率输出状态与所述额定输出状态之间的差值大于设定阈值，则降低副驱动单元的驱动电机的输出功率，提高主驱动单元的驱动电机的输出功率，使：

主驱动单元的驱动电机的输出功率与副驱动单元的驱动电机的输出功率的比值与驱动配比相同。

本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行以上任一项所述的带式输送机驱动控制方法。

本申请实施例还提供一种带式输送机驱动控制系统，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行以上任一项所述的带式输送机驱动控制方法。

本申请实施例还提供一种带式输送机驱动控制系统，还包括张紧控制模块：

所述张紧控制模块与所述处理器通信连接，所述张紧控制模块接收所述处理器发送的驱动滚筒对应的目标张紧力后，根据所述目标张紧力对所述驱动滚筒的张紧装置进行调节。

本申请部分实施例所述的带式输送机驱动控制系统，还包括：

驱动控制模块，所述驱动控制模块接收所述处理器发送的主驱动单元的驱动电机的功率和副驱动单元的驱动电机的功率，对主驱动单元和副驱动单元中的驱动电机进行调节。

本申请的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本申请提供的带式输送机驱动控制方法及系统，能够自动获取带式输送机所需驱动力；根据所需驱动力获取带式输送机的每一驱动单元中驱动电机的功率输出状态，根据每一驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比，整个过程中都采用信息的自动采集和控制实现，无需人工参与，自动化技术的特性就是能够对操作信息进行准确记录，从而后续在对驱动滚筒的张紧力进行自动调节时，能够自动获知到驱动配比的实际值，之后根据驱动配比的实际值控制驱动滚筒的张紧力大小即可，整个过程实现无人值守操作。

附图说明

下面将通过附图详细描述本申请中优选实施例，将有助于理解本申请的目的和优点，其中:

图1为带式输送机的输送带与驱动滚筒之间的力的传输关系；

图2为带式输送机驱动单元的驱动配比从2:1调整为1:1时的驱动关系改变示意图；

图3为本申请一个实施例所述带式输送机驱动控制方法的流程图；

图4为本申请一个实施例所述自动调节主驱动单元和副驱动单元中驱动电机输出功率以模拟驱动配比调节方式的原理示意图；

图5为本申请一个实施例所述带式输送机驱动控制系统的结构框图；

图6为本申请另一个实施例所述带式输送机驱动控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种带式输送机驱动控制方法，可以用于带式输送机的控制单元中，如图1所示，其包括如下步骤：

S101：获取带式输送机所需驱动力。具体地，可以根据带式输送机的工作参数进行获取，例如根据负载大小确定所需驱动力。

S102：根据所需驱动力获取带式输送机的每一驱动单元中驱动电机的功率输出状态。针对带式输送机中的驱动电机数量和位置，能够运算出每一台驱动电机应当输出的功率值，从而使所有驱动电机输出的功率值之和能够满足带式输送机对于所需驱动力的要求。

S103：根据每一所述驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比，所述驱动配比为每一驱动单元中投入使用的驱动电机的数量比。正常情况下，带式输送机中的驱动滚筒可能配置有一台驱动电机也可能配置有多台驱动电机，如图2所示的情形，主驱动滚筒配置有两台驱动电机，副驱动滚筒配置有一台驱动电机。当带式输送机要输送的负载量较高时，三台驱动电机全部工作，当带式输送机要输送的负载量较低时，可以采用两台驱动电机工作即可。本步骤中，能够根据所需驱动力的大小针对每一台驱动电机的输出功率状态，调整投入使用的驱动电机数量，例如每一台驱动电机的输出功率都很小，此时完全可以关掉一台驱动电机，之后将剩余驱动电机的输出功率调高，使最终开启的所有驱动电机的输出功率满足驱动力需求即可。

以上方案的，整个过程中都采用信息的自动采集和控制实现，无需人工参与，自动化技术的特性就是能够对操作信息进行准确记录，从而后续在对驱动滚筒的张紧力进行自动调节时，能够自动获知到驱动配比的实际值，之后根据驱动配比的实际值控制驱动滚筒的张紧力大小即可，整个过程实现无人值守操作。

在一些方案中，所述驱动电机的功率输出状态通过如下方式得到：

PI＝[(Fu/N)/PE]×100％；其中，PI为驱动电机的输出功率百分比，Fu为所需驱动力，N为驱动电机的总数，PE为驱动电机的额定驱动力。

以图2中所示的带式输送机的驱动为例，其中包括三台驱动电机，即N＝3，则为了满足带式输送机所需功率Fu的需要，每一驱动电机的输出的驱动力为Fu/3，相应地就能够计算出每一驱动电机的输出功率。本申请实施例中，以各驱动电机的额定输出功率相同为例进行说明，在实际应用时，如果各驱动电机的额定输出功率不同，则按比例对各个驱动电机的输出功率进行计算即可。

进一步优选地，如表1所示，所述驱动单元包括主驱动单元和副驱动单元，其中根据每一所述驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比的步骤包括：若0＜PI≤25％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为1:0；若25％＜PI≤50％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为1:1；若50％＜PI≤75％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为2:1；若75％＜PI≤100％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为2:2。

表1根据负载自动调整驱动电机的驱动配比

上表中所示数据，是按照图2所示的双传动滚筒结构为例进行说明的。从上表记录的信息可以确定，主驱动滚筒的驱动电机数量：副驱动滚筒的驱动电机数量即为驱动配比。如果，每一驱动电机的输出功率状态数据都小于25％即可满足负载对于驱动力的需要，那么只需要为主驱动滚筒开启一台驱动电机即可，依次类推，当每一驱动电机的输出功率状态数据都大于75％，此时能够说明驱动力需求较大，因此可针对主驱动滚筒和副驱动滚筒都开启两台驱动电机以实现驱动功率的最大化输出。以上方案中的驱动控制系统根据电机功率输出情况，自动调整驱动电机的投入数目。

优选地，以上方案中的带式输送机驱动控制方法，还包括如下步骤：根据调整后的驱动配比确定每一驱动单元中驱动滚筒对应的目标张紧力。也即，通过建立与驱动控制模块和张紧控制模块的数据通讯，驱动控制系统可以确定现场投入工作的驱动电机数目和位置，因此当出现某一驱动滚筒打滑时，驱动控制系统能够把实时驱动力、驱动配比、投入工作的驱动电机的位置等信息发送给张紧控制模块，张紧控制模块即可根据现有驱动配比进行张紧力的计算，把每一驱动滚筒所对应的最终需要的最小不打滑张紧力Fmin计算出来并实时控制。优选地，根据调整后的驱动配比确定每一驱动单元中驱动滚筒对应的目标张紧力F_zj的步骤包括:

其中，μ为驱动滚筒的摩擦系数，为驱动滚筒的围包角度，F_min为驱动滚筒对应的最小不打滑张紧力，M为总开启驱动电机数量与驱动滚筒所对应的开启驱动电机数量的比值，每一驱动滚筒的张紧力大于其对应的不打滑最小张紧力，从而能够保证驱动滚筒不打滑。具体地，如表2所示：

表2张紧力控制关系

上表中的信息是依据图2所示双滚筒结构的张紧力自动计算关系示意图。F2为副驱动滚筒对应的张紧力大小，若保证副驱动滚筒不打滑，需要F2不小于其对应的最小张紧力F_min，按下式计算：

显然，每一驱动滚筒的张紧力与驱动力成正比。

作为另一种可实现的方式，上述的带式输送机驱动控制方法中，能够根据驱动配比变化虚拟调整驱动配比，具体地，包括：判断每一驱动电机的功率输出状态与额定输出状态之间的差值；若主驱动单元的驱动电机的功率输出状态与所述额定输出状态之间的差值大于设定阈值，则降低副驱动单元的驱动电机的输出功率，提高主驱动单元的驱动电机的输出功率，使：主驱动单元的驱动电机的输出功率与副驱动单元的驱动电机的输出功率的比值与驱动配比相同。可参考图4所示的原理理解虚拟调整驱动配比的方法：

在前述按照驱动配比进行张紧力的自动调整的方案中，如果遇到有些情况下，其张紧力的需求过大，超过张紧装置的控制上限，无法调整时，此时可采用调整不同驱动电机的输出功率的方式替代调整张紧力的方式，即通过驱动配比的虚拟改变实现调整，如图4所示的结构，当驱动配比由2:1调整为1:1后，B滚筒的张紧力提高1.5倍，由于驱动电机的驱动功率通常都设计有一定冗余量，因此可根据驱动采集的实时功率进行判断，若A滚筒的驱动功率有足够冗余，则可以把B滚筒的驱动电机进行功率调节(如果需要，也可以同时调节A滚筒的驱动电机的输出功率)，使B滚筒的驱动电机的输出力矩是A滚筒的驱动电机的输出力矩的1/2，(如果具有多点驱动时，也可以采用多点驱动功率平衡的方式，采用扭矩跟随实现控制系统控制电机输出扭矩一致的同时保证驱动配比)。此时，A滚筒和B滚筒之间的驱动配比依然符合2:1的方式，实现了虚拟的三驱形式，B滚筒的张紧力可以为Fu/3。具体地，如表3所示。

表3虚拟三驱实现方式

上述示例是以3驱变2驱的工况为例，不同的驱动数目可根据参照本方法进行设计，在功率符合的条件下，可以将副传动滚筒的电机输出进行限制，这样虽然从驱动数目配比上是1:1，但是通过控制技术，利用扭矩跟随的功率平衡原理，实现了功率配置上为2:1，这样就降低了对张紧力的需求，可以解决部分张紧系统无法满足1:1配比的控制需求。

在本申请一些实施例中还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行以上方法实施例中所述的带式输送机驱动控制方法。

在本申请一些实施例中还提供一种带式输送机驱动控制系统，如图5所示，包括至少一个处理器101和至少一个存储器102，上述装置还可以包括：输入装置103和输出装置104。处理器101、存储器102、输入装置103和输出装置104可以通过总线或者其他方式连接。至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行以上方法实施例中所述的带式输送机驱动控制方法。

进一步地，如图6所示，所述的带式输送机驱动控制系统，还可以包括张紧控制模块105，所述张紧控制模块105与所述处理器101通信连接，所述张紧控制模块105接收所述处理器101发送的驱动滚筒对应的目标张紧力后，根据所述目标张紧力对所述驱动滚筒的张紧装置进行调节。

优选地，以上的带式输送机驱动控制系统，还可以包括驱动控制模块106，所述驱动控制模块106接收所述处理器101发送的主驱动单元的驱动电机的功率和副驱动单元的驱动电机的功率，对主驱动单元和副驱动单元中的驱动电机进行调节。

以上带式输送机驱动控制系统，能够根据负载情况自动调整驱动电机的突入数目，而且能够自动实现不同驱动配比的张力值计算，还能利用扭矩跟随的功率平衡原理，实现虚拟驱动配比。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种带式输送机驱动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取带式输送机所需驱动力；

根据所需驱动力获取带式输送机的每一驱动单元中驱动电机的功率输出状态；

根据每一所述驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比，所述驱动配比为每一驱动单元中投入使用的驱动电机的数量比；

根据所需驱动力获取带式输送机的每一驱动单元中驱动电机的功率输出状态的步骤包括：

驱动电机的功率输出状态通过如下方式得到：

PI＝[(Fu/N)/PE]×100％；

其中，PI为驱动电机的输出功率百分比，Fu为所需驱动力，N为驱动电机的总数，PE为驱动电机的额定驱动力；

所述驱动单元包括主驱动单元和副驱动单元，其中根据每一所述驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比的步骤包括：

若0＜PI≤25％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为1:0；

若25％＜PI≤50％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为1:1；

若50％＜PI≤75％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为2:1；

若75％＜PI≤100％，则控制主驱动滚筒与副驱动滚筒的驱动配比为2:2。

2.根据权利要求1所述的带式输送机驱动控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

根据调整后的驱动配比确定每一驱动单元中驱动滚筒对应的目标张紧力。

3.根据权利要求2所述的带式输送机驱动控制方法，其特征在于，根据调整后的驱动配比确定每一驱动单元中驱动滚筒对应的目标张紧力F_zj的步骤包括：

F_zj＞F_min；

其中，μ为驱动滚筒的摩擦系数，为驱动滚筒的围包角度，F_min为驱动滚筒对应的最小不打滑张紧力，M为总开启驱动电机数量与驱动滚筒所对应的开启驱动电机数量的比值。

4.根据权利要求3所述的带式输送机驱动控制方法，其特征在于，根据每一所述驱动电机的功率输出状态调节每一驱动单元的驱动配比的步骤包括：

判断每一驱动电机的功率输出状态与额定输出状态之间的差值；

若主驱动单元的驱动电机的功率输出状态与所述额定输出状态之间的差值大于设定阈值，则降低副驱动单元的驱动电机的输出功率，提高主驱动单元的驱动电机的输出功率，使：

主驱动单元的驱动电机的输出功率与副驱动单元的驱动电机的输出功率的比值与驱动配比相同。

5.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行权利要求1-4任一项所述的带式输送机驱动控制方法。

6.一种带式输送机驱动控制系统，其特征在于，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行权利要求1-4任一项所述的带式输送机驱动控制方法。

7.根据权利要求6所述的带式输送机驱动控制系统，其特征在于，还包括张紧控制模块：

所述张紧控制模块与所述处理器通信连接，所述张紧控制模块接收所述处理器发送的驱动滚筒对应的目标张紧力后，根据所述目标张紧力对所述驱动滚筒的张紧装置进行调节。

8.根据权利要求7所述的带式输送机驱动控制系统，其特征在于，还包括：

驱动控制模块，所述驱动控制模块接收所述处理器发送的主驱动单元的驱动电机的功率和副驱动单元的驱动电机的功率，对主驱动单元和副驱动单元中的驱动电机进行调节。