CN115373437A - 一种用于煤流检测的传送带调速控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，涉及煤炭运输技术领域，包括模型创建模块、电机监测模块、变频驱动模块和调速分析模块；模型创建模块用于获取控制系统中所有传送带的传送速度，并分析挖掘所有传送带的潜在关联运行参数数据，基于AI深度学习识别算法得到传送带的速度参照模型；电机监测模块用于实时采集驱动电机的运行参数数据，并将采集到的运行参数数据输至参数分析模块进行分析，以便于参数分析模块分析得出传送带的最佳传送速度；变频驱动模块用于根据传送速度计算值和实际传送速度的差值来调节驱动电机的工作频率，从而调节传送带的传送速度；充分发挥皮带机带速可调的特性，降低电能消耗，提高运输效率。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭运输技术领域，具体是一种用于煤流检测的传送带调速控制系统。
背景技术
现有的煤矿挖掘运输需要使用大量的皮带输送机运送开采出来的煤炭，通常情况下这个由多条皮带机组成的运送系统需要长时间不间断的工作，将会消耗大量的电力能源，而一般情况下，煤炭的开采过程中会存在一些不连续的情况，即开采出来的煤炭量有多的时候也有少的时候，甚至有些时间段完全没有煤炭开采出来，因此，在运输过程中，皮带机的运煤量是不均匀的，若皮带机一直保持高速运行，对于机械传动系统会造成较为严重的影响，电能消耗也比低速运行时大得多；
使用变频器来驱动煤炭运输皮带机运行，可以通过变频器控制皮带机驱动电机的运行速度，实现皮带机带速的调节，但是由于控制系统的不完善，目前大多数场合没有充分发挥皮带机带速可调的特性，同时若对皮带机频繁进行带速调节，容易对驱动电机造成额外损耗，缩短其使用寿命；基于以上不足，本发明提出一种用于煤流检测的传送带调速控制系统。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于煤流检测的传送带调速控制系统。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，包括参数设置模块、模型创建模块、电机监测模块、变频驱动模块和调速分析模块；
所述电机监测模块用于实时采集驱动电机的运行参数数据，并将采集到的运行参数数据输至参数分析模块进行分析，以便于参数分析模块分析得出传送带的最佳传送速度；所述参数分析模块的具体分析过程如下：
步骤一：获取传送带上的物料重量并标记为WZ；获取传送带的当前传送速度并标记为V1；获取驱动电机的运行参数数据，计算得到驱动电机的运行值YX；若运行值YX＞预设运行阈值，则生成运行异常信号；
步骤二：若运行值YX≤预设运行阈值，则从数据库中调取传送带的速度参照模型，并将物料重量WZ以及驱动电机的运行参数数据代入速度参照模型进行分析匹配，得到传送带的传送速度计算值；
所述参数分析模块用于将传送带的传送速度计算值传输至控制器；所述控制器用于将调速指令和对应的传送速度计算值发送至变频驱动模块；
当接收到调速指令时，所述调速分析模块用于获取传送带的历史变速记录并进行分析，计算得到调速系数TS，判断是否执行该调速指令；
所述变频驱动模块接收到执行调速消息后对皮带输送机的驱动电机进行变频控制，从而调节传送带的传送速度。
进一步地，所述调速分析模块的具体分析步骤为：
在预设时间段内，统计传送带的变速次数为C1；
将每次变速时驱动电机的最高温度标记为CT1，最大电压值标记为CU1，最大电流值标记为CL1；利用公式
计算得到损耗值SH，其中g1、g2、g3为系数因子，X1为预设温度阈值，U0为预设电压阈值，L0为预设电流阈值；
将损耗值SH与预设损耗阈值相比较，统计SH大于预设损耗阈值的次数占比为Zb1；当SH大于预设损耗阈值时，获取SH与预设损耗阈值的差值并进行求和得到超损总值SZ；利用公式CS＝Zb1×a1+SZ×a2计算得到超损系数CS，其中a1、a2均为系数因子；
将最近一次变速时刻与系统当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长HT，利用公式TS＝(C1×a3+CS×a4)/(HT×a5)计算得到调速系数TS，其中a3、a4均为系数因子；若TS＜预设调速阈值，则调速分析模块向变频驱动模块发送执行调速消息；否则，保持当前传送速度不变。
进一步地，所述变频驱动模块的具体控制步骤为：
S1：所述变频驱动模块通过带速传感器实时监测传送带的实际传送速度，然后根据传送速度计算值和实际传送速度的差值来调节驱动电机的工作频率；
S2：当传送带处于变速状态时，变频驱动模块通过振动传感器实时监测传送带的振动幅度以及通过频率传感器实时监测驱动电机的工作频率；
当振动幅度达到传送带振动幅度允许值或工作频率达到HMI电机频率设定值或实际传送速度和传送速度计算值的差值≤预设差值阈值时，停止调节；
将此时传送带的实际传送速度标记为传送带的变速终值，并挖掘此时传送带的潜在关联运行参数数据；所述变频驱动模块用于将传送带的变速终值和对应的潜在关联运行参数数据返回至模型创建模块，对速度参照模型不断进行迭代优化。
进一步地，所述参数设置模块用于用户在系统的HMI界面中设置预设参数；所述预设参数包括传送带振动幅度允许值、HMI电机频率设定值以及传送带的数量。
进一步地，所述模型创建模块用于获取控制系统中所有传送带的传送速度，并分析挖掘所有传送带的潜在关联运行参数数据，基于AI深度学习识别算法得到传送带的速度参照模型；其中，所述潜在关联运行参数数据表现为传送带以该传送速度运行时的物料重量以及驱动电机的运行参数数据；所述运行参数数据包括电机温度、噪音分贝值以及流经电机的实时电流以及实时电压。
进一步地，所述运行值YX的具体计算方法为：
将运行参数数据中对应的电机温度、噪音分贝值、实时电流以及实时电压依次标记为Z1、R1、L1、Y1；利用公式YX＝Z1×b1+R1×b2+L1×b3+Y1×b4计算得到驱动电机的运行值YX；其中，b1、b2、b3、b4均为预设系数因子。
进一步地，其中，皮带输送机的传送带上设置有带速传感器及阵列式皮带秤；所述带速传感器用于采集所述传送带的传送速度信号并将所述传送速度信号发送至参数分析模块；所述阵列式皮带秤包括秤架及设置于秤架上的重力传感器；所述重力传感器用于采集物料的重量信号并将所述重量信号发送至参数分析模块。
进一步地，所述参数分析模块用于将运行异常信号传输至控制器；所述控制器接收到运行异常信号后驱动变频驱动模块对驱动电机进行制动，并控制报警模块发出警报，以提醒管理人员对驱动电机进行检修维护。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中所述模型创建模块用于获取控制系统中所有传送带的传送速度，并分析挖掘所有传送带的潜在关联运行参数数据，基于AI深度学习识别算法得到传送带的速度参照模型；再通过电机监测模块实时采集驱动电机的运行参数数据，计算得到运行值YX，若YX＞预设运行阈值，则生成运行异常信号，所述控制器驱动变频驱动模块对驱动电机进行制动，并提醒管理人员对驱动电机进行检修维护，提高煤炭运输安全；若YX≤预设运行阈值，则获取传送带上的物料重量，结合驱动电机的运行参数数据代入速度参照模型进行分析匹配，得到传送带的传送速度计算值；所述变频驱动模块用于根据传送速度计算值和实际传送速度的差值来调节驱动电机的工作频率，从而调节传送带的传送速度；充分发挥皮带机带速可调的特性，降低电能消耗，提高运输效率；
2、本发明中响应于接收到调速指令，由变频驱动模块向调速分析模块发送调速指令确认消息；响应于接收到调速指令确认消息，所述调速分析模块用于获取传送带的历史变速记录并进行分析，计算得到调速系数TS，判断是否执行该调速指令；若TS＜预设调速阈值，则调速分析模块向变频驱动模块发送执行调速消息；否则，保持当前传送速度不变；从而避免频繁地对传送带进行调速控制，导致驱动电机使用寿命缩短，提高电机安全系数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种用于煤流检测的传送带调速控制系统的系统框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，包括参数设置模块、模型创建模块、数据库、变频驱动模块、参数分析模块、电机监测模块、控制器、报警模块以及调速分析模块；
参数设置模块用于用户在系统的HMI界面中设置预设参数；预设参数包括传送带振动幅度允许值、HMI电机频率设定值以及传送带的数量；
模型创建模块用于获取控制系统中所有传送带的传送速度，并分析挖掘所有传送带的潜在关联运行参数数据，基于AI深度学习识别算法得到传送带的速度参照模型，并将速度参照模型传输到数据库进行存储；其中，潜在关联运行参数数据表现为传送带以该传送速度运行时的物料重量以及驱动电机的运行参数数据；运行参数数据包括电机温度、噪音分贝值以及流经电机的实时电流以及实时电压；
其中，皮带输送机的传送带上设置有带速传感器及阵列式皮带秤；带速传感器用于采集传送带的传送速度信号并将传送速度信号发送至参数分析模块；阵列式皮带秤包括秤架及设置于秤架上的重力传感器；重力传感器用于采集物料的重量信号并将重量信号发送至参数分析模块；
电机监测模块用于实时采集驱动电机的运行参数数据，并将采集到的运行参数数据输至参数分析模块进行分析，以便于参数分析模块分析得出传送带的最佳传送速度；参数分析模块的具体分析过程如下：
步骤一：获取传送带上的物料重量并标记为WZ；获取传送带的当前传送速度并标记为V1；获取驱动电机的运行参数数据，将运行参数数据中对应的电机温度、噪音分贝值、实时电流以及实时电压依次标记为Z1、R1、L1、Y1；
利用公式YX＝Z1×b1+R1×b2+L1×b3+Y1×b4计算得到驱动电机的运行值YX；其中，b1、b2、b3、b4均为预设系数因子；
将运行值YX与预设运行阈值相比较；若运行值YX＞预设运行阈值，则生成运行异常信号；参数分析模块用于将运行异常信号传输至控制器；
控制器接收到运行异常信号后驱动变频驱动模块对驱动电机进行制动，并控制报警模块发出警报，以提醒管理人员对驱动电机进行检修维护，提高煤炭运输安全；
步骤二：若运行值YX≤预设运行阈值，则从数据库中调取传送带的速度参照模型，并将物料重量WZ以及驱动电机的运行参数数据代入速度参照模型进行分析匹配，得到传送带的传送速度计算值；
参数分析模块用于将传送带的传送速度计算值传输至控制器；
控制器接收到传送带的传送速度计算值后，将传送速度计算值与当前传送速度V1相比较，若速度差值大于预设差值阈值，则生成调速指令；控制器用于将调速指令和对应的传送速度计算值发送至变频驱动模块；
变频驱动模块与调速分析模块相连接；响应于接收到调速指令，由变频驱动模块向调速分析模块发送调速指令确认消息；响应于接收到调速指令确认消息，调速分析模块用于获取传送带的历史变速记录并进行分析，判断是否执行该调速指令，具体分析步骤为：
获取传送带的历史变速记录，历史变速记录包括变速时刻以及每次变速时驱动电机的最高温度、最大电压值以及最大电流值；
在预设时间段内，统计传送带的变速次数为C1；
将每次变速时驱动电机的最高温度标记为CT1，最大电压值标记为CU1，最大电流值标记为CL1；利用公式
计算得到损耗值SH，其中g1、g2、g3为系数因子，X1为预设温度阈值，U0为预设电压阈值，L0为预设电流阈值；
将损耗值SH与预设损耗阈值相比较，统计SH大于预设损耗阈值的次数占比为Zb1；当SH大于预设损耗阈值时，获取SH与预设损耗阈值的差值并进行求和得到超损总值SZ；利用公式CS＝Zb1×a1+SZ×a2计算得到超损系数CS，其中a1、a2均为系数因子；
将最近一次变速时刻与系统当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长HT，利用公式TS＝(C1×a3+CS×a4)/(HT×a5)计算得到调速系数TS，其中a3、a4均为系数因子；将调速系数TS与预设调速阈值相比较；
若TS＜预设调速阈值，则调速分析模块向变频驱动模块发送执行调速消息；变频驱动模块接收到执行调速消息后对皮带输送机的驱动电机进行变频控制，从而调节传送带的传送速度；否则，保持当前传送速度不变；从而避免频繁地对传送带进行调速控制，导致驱动电机使用寿命缩短，提高电机安全系数；
变频驱动模块的具体控制步骤为：
S1：变频驱动模块通过带速传感器实时监测传送带的实际传送速度，然后根据传送速度计算值和实际传送速度的差值来调节驱动电机的工作频率；
S2：当传送带处于变速状态时，变频驱动模块通过振动传感器实时监测传送带的振动幅度以及通过频率传感器实时监测驱动电机的工作频率；
当振动幅度达到传送带振动幅度允许值或工作频率达到HMI电机频率设定值或实际传送速度和传送速度计算值的差值≤预设差值阈值时，停止调节；
将此时传送带的实际传送速度标记为传送带的变速终值，并挖掘此时传送带的潜在关联运行参数数据；
变频驱动模块用于将传送带的变速终值和对应的潜在关联运行参数数据返回至模型创建模块，对速度参照模型不断进行迭代优化；充分发挥皮带机带速可调的特性，降低电能消耗，提高运输效率。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：
一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，在工作时，首先用户参数设置模块通过在系统的HMI界面中设置预设参数，模型创建模块用于获取控制系统中所有传送带的传送速度，并分析挖掘所有传送带的潜在关联运行参数数据，基于AI深度学习识别算法得到传送带的速度参照模型；再通过电机监测模块实时采集驱动电机的运行参数数据，计算得到运行值YX，若YX＞预设运行阈值，则生成运行异常信号，控制器驱动变频驱动模块对驱动电机进行制动，并提醒管理人员对驱动电机进行检修维护，提高煤炭运输安全；若YX≤预设运行阈值，则获取传送带上的物料重量，结合驱动电机的运行参数数据代入速度参照模型进行分析匹配，得到传送带的传送速度计算值；变频驱动模块用于根据传送速度计算值和实际传送速度的差值来调节驱动电机的工作频率，从而调节传送带的传送速度；充分发挥皮带机带速可调的特性，降低电能消耗，提高运输效率；
响应于接收到调速指令，由变频驱动模块向调速分析模块发送调速指令确认消息；响应于接收到调速指令确认消息，调速分析模块用于获取传送带的历史变速记录并进行分析，计算得到调速系数TS，判断是否执行该调速指令；若TS＜预设调速阈值，则调速分析模块向变频驱动模块发送执行调速消息；否则，保持当前传送速度不变；从而避免频繁地对传送带进行调速控制，导致驱动电机使用寿命缩短，提高电机安全系数。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，其特征在于，包括参数设置模块、模型创建模块、电机监测模块、变频驱动模块和调速分析模块；
所述电机监测模块用于实时采集驱动电机的运行参数数据，并将采集到的运行参数数据输至参数分析模块进行分析，以便于参数分析模块分析得出传送带的最佳传送速度；所述参数分析模块的具体分析过程如下：
步骤一：获取传送带上的物料重量并标记为WZ；获取传送带的当前传送速度并标记为V1；获取驱动电机的运行参数数据，计算得到驱动电机的运行值YX；若运行值YX＞预设运行阈值，则生成运行异常信号；
步骤二：若运行值YX≤预设运行阈值，则从数据库中调取传送带的速度参照模型，并将物料重量WZ以及驱动电机的运行参数数据代入速度参照模型进行分析匹配，得到传送带的传送速度计算值；
所述参数分析模块用于将传送带的传送速度计算值传输至控制器；所述控制器用于将调速指令和对应的传送速度计算值发送至变频驱动模块；
当接收到调速指令时，所述调速分析模块用于获取传送带的历史变速记录并进行分析，计算得到调速系数TS，判断是否执行该调速指令；
所述变频驱动模块接收到执行调速消息后对皮带输送机的驱动电机进行变频控制，从而调节传送带的传送速度。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，其特征在于，所述调速分析模块的具体分析步骤为：
在预设时间段内，统计传送带的变速次数为C1；
将每次变速时驱动电机的最高温度标记为CT1，最大电压值标记为CU1，最大电流值标记为CL1；利用公式
计算得到损耗值SH，其中g1、g2、g3为系数因子，X1为预设温度阈值，U0为预设电压阈值，L0为预设电流阈值；
将损耗值SH与预设损耗阈值相比较，统计SH大于预设损耗阈值的次数占比为Zb1；当SH大于预设损耗阈值时，获取SH与预设损耗阈值的差值并进行求和得到超损总值SZ；利用公式CS＝Zb1×a1+SZ×a2计算得到超损系数CS，其中a1、a2均为系数因子；
将最近一次变速时刻与系统当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长HT，利用公式TS＝(C1×a3+CS×a4)/(HT×a5)计算得到调速系数TS，其中a3、a4均为系数因子；若TS＜预设调速阈值，则调速分析模块向变频驱动模块发送执行调速消息；否则，保持当前传送速度不变。
3.根据权利要求1所述的一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，其特征在于，所述变频驱动模块的具体控制步骤为：
S1：所述变频驱动模块通过带速传感器实时监测传送带的实际传送速度，然后根据传送速度计算值和实际传送速度的差值来调节驱动电机的工作频率；
S2：当传送带处于变速状态时，变频驱动模块通过振动传感器实时监测传送带的振动幅度以及通过频率传感器实时监测驱动电机的工作频率；
当振动幅度达到传送带振动幅度允许值或工作频率达到HMI电机频率设定值或实际传送速度和传送速度计算值的差值≤预设差值阈值时，停止调节；
将此时传送带的实际传送速度标记为传送带的变速终值，并挖掘此时传送带的潜在关联运行参数数据；所述变频驱动模块用于将传送带的变速终值和对应的潜在关联运行参数数据返回至模型创建模块，对速度参照模型不断进行迭代优化。
4.根据权利要求3所述的一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，其特征在于，所述参数设置模块用于用户在系统的HMI界面中设置预设参数；所述预设参数包括传送带振动幅度允许值、HMI电机频率设定值以及传送带的数量。
5.根据权利要求3所述的一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，其特征在于，所述模型创建模块用于获取控制系统中所有传送带的传送速度，并分析挖掘所有传送带的潜在关联运行参数数据，基于AI深度学习识别算法得到传送带的速度参照模型；其中，所述潜在关联运行参数数据表现为传送带以该传送速度运行时的物料重量以及驱动电机的运行参数数据；所述运行参数数据包括电机温度、噪音分贝值以及流经电机的实时电流以及实时电压。
6.根据权利要求5所述的一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，其特征在于，所述运行值YX的具体计算方法为：
将运行参数数据中对应的电机温度、噪音分贝值、实时电流以及实时电压依次标记为Z1、R1、L1、Y1；利用公式YX＝Z1×b1+R1×b2+L1×b3+Y1×b4计算得到驱动电机的运行值YX；其中，b1、b2、b3、b4均为预设系数因子。
7.根据权利要求1所述的一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，其特征在于，其中，皮带输送机的传送带上设置有带速传感器及阵列式皮带秤；所述带速传感器用于采集所述传送带的传送速度信号并将所述传送速度信号发送至参数分析模块；所述阵列式皮带秤包括秤架及设置于秤架上的重力传感器；所述重力传感器用于采集物料的重量信号并将所述重量信号发送至参数分析模块。
8.根据权利要求1所述的一种用于煤流检测的传送带调速控制系统，其特征在于，所述参数分析模块用于将运行异常信号传输至控制器；所述控制器接收到运行异常信号后驱动变频驱动模块对驱动电机进行制动，并控制报警模块发出警报，以提醒管理人员对驱动电机进行检修维护。
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| CN202210886585.6A CN115373437A (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种用于煤流检测的传送带调速控制系统 |
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| CN202210886585.6A CN115373437A (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种用于煤流检测的传送带调速控制系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116954280A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-27 | 北京一控软件技术有限公司 | 一种金属轧制后处理工艺线的速度控制系统 |
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2022
- 2022-07-26 CN CN202210886585.6A patent/CN115373437A/zh not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116954280A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-27 | 北京一控软件技术有限公司 | 一种金属轧制后处理工艺线的速度控制系统 |
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