CN115783649A - 一种带式输送机的自动张紧系统及其张紧控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带式输送机的自动张紧系统及其张紧控制方法和装置，该自动张紧系统包括张紧装置、张力传感器和滑轮组。张紧装置包括卷扬设备，卷扬设备的钢丝绳通过滑轮组与顺槽可伸缩带式输送机的滚筒的轴承支座连接；张力传感器用于检测张紧装置与轴承之间的当前张力；张紧装置用于根据当前张力控制钢丝绳的伸缩，以使当前张力保持在预设张力范围内。通过对预设张力范围的设定或调整，即可使得带式输送机的输送带保证足够的张紧力，从而使其维持安全稳定运行。

Description

一种带式输送机的自动张紧系统及其张紧控制方法和装置

技术领域

本申请涉及矿山机械技术领域，更具体地说，涉及一种带式输送机的自动张紧系统及其张紧控制方法和装置。

背景技术

带式输送机是矿山重要的输送装置，用于利用输送带将矿石、原煤输送到合适的堆场，在其正常工作过程中，其中的输送带需要保持足够的张紧力，以补偿输送带的弹性伸长，并为重新接头做必要的行程准备。如果输送带的张紧力不足，轻则致使带式输送机不能正常运行，重则造成安全事故。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种带式输送机的自动张紧系统及其张紧控制方法和装置，用于使带式输送机的输送带能够保证足够的张紧力。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种带式输送机的自动张紧系统，所述自动张紧系统包括张紧装置、张力传感器和滑轮组，其中：

所述张紧装置包括卷扬设备，所述卷扬设备的钢丝绳通过所述滑轮组与顺槽可伸缩带式输送机的滚筒的轴承支座连接，所述滚筒为驱动滚筒或改向滚筒；

所述张力传感器用于检测所述张紧装置与所述轴承之间的当前张力；

所述张紧装置用于根据所述当前张力控制所述钢丝绳的伸缩，以使所述当前张力保持在预设张力范围内。

可选的，所述张紧装置包括控制器、变频器和所述卷扬设备，所述卷扬设备包括驱动电机，其中：

所述控制器用于根据所述当前张力控制向所述变频器输出第一控制指令或第二控制指令，所述第一控制指令用于控制所述变频器驱动所述驱动电机按第一方向转动，所述第二控制指令用于控制所述变频器驱动所述驱动电机按第二方向转动，当所述驱动电机按所述第一方向转动时，所述卷扬设备张紧所述钢丝绳，当所述驱动电机按所述第二方向转动时，所述卷扬设备松弛所述钢丝绳。

可选的，所述控制器为PLC控制器或PID控制器。

可选的，所述滑轮组包括第一定滑轮、第二定滑轮和动滑轮，其中：

所述动滑轮的转轴与所述轴承支座通过拉杆或钢索连接；

所述第一定滑轮设置在第一位置，所述第二定滑轮设置在第二位置，所述卷扬设备的钢丝绳通过所述第一定滑轮、所述第二定滑轮后绕过所述动滑轮后与所述第二定滑轮转轴连接。

可选的，所述张力传感器设置在用于连接所述动滑轮与所述轴承支座的拉杆或钢索上。

可选的，所述预设张力范围为10～40kN。

一种张紧控制方法，应用于如上所述的自动张紧系统，所述张紧控制方法包括步骤：

从张力传感器获取当前张力；

判断所述当前张力是否处于预设张力范围内；

如果所述当前张力超出所述预设张力范围之外，则控制所述自动张紧系统的张紧装置执行保护动作；

如果所述当前张力处于所述预设张力范围之内，则控制所述张紧装置执行恒张力操作，以使所述当前张力保持在所述预设张力阈值范围内。

可选的，所述预设张力范围内包括一个预设的张力阈值，所述控制所述张紧装置执行恒张力操作，包括步骤：

判断所述当前张力是否大于所述张力阈值；

如果所述当前张力小于所述张力阈值，则控制所述张紧装置的驱动电机按第一方向转动，以使所述当前张力升高；

如果所述当前张力大于或等于所述张力阈值，则控制所述张紧装置的驱动电机按第二方向转动，以使所述当前张力降低。

一种张紧控制装置，应用于如上所述的自动张紧系统，所述张紧控制装置包括：

数字采集模块，被配置为从张力传感器获取当前张力；

张力判断模块，被配置为判断所述当前张力是否处于预设张力范围内；

第一控制模块，被配置为如果所述当前张力超出所述预设张力范围之外，则控制所述自动张紧系统的张紧装置执行保护动作；

第二控制模块，被配置为如果所述当前张力处于所述预设张力范围之内，则控制所述张紧装置执行恒张力操作，以使所述当前张力保持在所述预设张力阈值范围内。

可选的，所述预设张力范围内包括一个预设的张力阈值，所述第二控制模块包括：

张力判断单元，被配置为判断所述当前张力是否大于所述张力阈值；

正转控制单元，被配置为如果所述当前张力小于所述张力阈值，则控制所述张紧装置的驱动电机按第一方向转动，以使所述当前张力升高；

第二控制单元，被配置为如果所述当前张力大于或等于所述张力阈值，则控制所述张紧装置的驱动电机按第二方向转动，以使所述当前张力降低。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种带式输送机的自动张紧系统及其张紧控制方法和装置，该自动张紧系统包括张紧装置、张力传感器和滑轮组。张紧装置包括卷扬设备，卷扬设备的钢丝绳通过滑轮组与顺槽可伸缩带式输送机的滚筒的轴承支座连接；张力传感器用于检测张紧装置与轴承之间的当前张力；张紧装置用于根据当前张力控制钢丝绳的伸缩，以使当前张力保持在预设张力范围内。通过对预设张力范围的设定或调整，即可使得带式输送机的输送带保证足够的张紧力，从而使其维持安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例的一种带式输送机的自动张紧系统的示意图；

图2为本申请实施例的张紧装置的框图；

图3为本申请实施例的一种张紧控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。

实施例一

图1为本申请实施例的一种带式输送机的自动张紧系统的示意图。

本实施例提供的自动张紧系统应用于带式输送机，本申请中的带式输送机为顺槽可伸缩带式输送机，该自动张紧系统根据顺槽可伸缩带式输送机与该系统的张紧装置之间的当前张力实现自动张紧控制，即使得该带式输送机的输送带保持合适的张紧力。

顺槽可伸缩带式输送机的基本形态为一个机架，在机架的两端设置有滚筒，一端的滚筒为驱动滚筒，另一端的滚筒为改向滚筒，输送带则连接在驱动滚筒和改向滚筒之间，在两个滚筒之间，机架上还设置有多个托带轮。驱动滚筒的动力来源一般来自与设置在驱动滚筒内或通过带轮与其连接的驱动电机。上述滚筒的转轴通过机架上的轴承支座固定在机架上，通过对轴承支架的拉动可以实现对滚筒位置的改变，从而实现对输送带的张紧力的控制。

如图1所示，本申请的自动张紧系统包括张紧装置10、张力传感器20和滑轮组30，张紧装置包括卷扬设备，本申请的卷扬设备在被其驱动电机驱动时会带动自身的绞盘转动，绞盘上有钢丝绳，钢丝绳的端部通过滑轮组与带式输送机的滚筒的轴承支座实现连接，绞盘转动时钢丝绳会带动轴承支座移动，实现张紧力的控制。张紧装置与该张力传感器连接，用于采集张力传感器实时检测的当前张力，并根据当前张力驱动绞盘转动，以使该当前张力保持在预设张力范围内。本申请的预设张力范围为10～40kN。

本申请的滑轮组包括两个定滑轮和一个动滑轮33，为了便于区分，该两个定滑轮分别为第一定滑轮31和第二定滑轮32，两个定滑轮分别通过地锚或者其他连接方式固定在地面或墙面上。其中，动滑轮的转轴与带式输送机的滚筒的轴承支座通过拉杆或钢索实现连接，本申请中的张力传感器就设置在拉杆或钢索上。张紧装置的卷扬设备的钢丝绳则通过第一定滑轮、第二定滑轮后绕过动滑轮，最终连接于第二定滑轮的转轴上。

本申请的张紧装置包括控制器11、变频器12和上述的卷扬设备13，如图2所示。该控制器可以为PLC控制器或者PID控制器，控制器与张力传感器连接，用于接收张力传感器实时输出的当前张力，并根据当前张力向变频器输出第一控制指令或第二控制指令。

PLC控制器(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。广泛应用于工业控制领域。在可编程逻辑控制器出现之前，一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统，而现在，经过编程的简单的可编程逻辑控制器模块基本上已经代替了这些大型装置。可编程逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕，用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。

PID控制器由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定,主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。PID控制器是一种在工业控制应用中常见的反馈回路部件，用于把输入的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。

和其他简单的控制运算不同，PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。

本申请第一控制指令用于控制该变频器驱动卷扬设备的驱动电机按第一方向转动，第二控制指令则用户控制该驱动电机按第二方向转动，因为驱动电机一般来说只有两个转动方向，这里为方便描述，也可以将第一方向描述为正转，第二方向则可以描述为反转。

当驱动电机正转时，卷扬设备的钢丝绳向带式输送机的滚筒的轴承座施加拉力，此时当前张力会增大；当驱动电机反转时，卷扬设备的钢丝绳则会被松开，此时当前张力会减小。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种带式输送机的自动张紧系统，该系统包括张紧装置、张力传感器和滑轮组。张紧装置包括卷扬设备，卷扬设备的钢丝绳通过滑轮组与顺槽可伸缩带式输送机的滚筒的轴承支座连接；张力传感器用于检测张紧装置与轴承之间的当前张力；；张紧装置用于根据当前张力控制钢丝绳的伸缩，以使当前张力保持在预设张力范围内。通过对预设张力范围的设定或调整，即可使得带式输送机的输送带保证足够的张紧力，从而使其维持安全稳定运行。

实施例二

图3为本申请实施例的一种张紧控制方法的流程图。

如图3所示，本实施例提供的张紧控制方法应用于上面实施例的自动张紧系统，具体来说应用于该自动张紧系统的张紧装置。该张紧控制方法包括如下步骤：

S1、获取当前张力。

具体来说，是从张力传感器采集当前张力。

S2、判断当前张力是否处于预设张力范围。

本申请的预设张力范围为上述的10～40kN，在采集到当前张力后，判断该当前张力是否处于该预设张力范围内。如果处于该预设张力范围之外，则执行步骤S3，相反，如果处于该预设张力范围之内，则执行步骤S4。

S3、控制张紧装置执行保护动作。

即当当前张力处于预设张力范围之外时，具体来说小于该范围的下限或者超出该范围的上限，此时执行保护动作，即控制张紧装置紧急停机。

S4、控制张紧装置执行恒张力操作。

具体来说即驱动该张紧装置施加在带式输送机的张力保持在该预设张力范围内。具体的操作过程如下：

首先，判断当前张力是否大于张力阈值，该张力阈值处于上升的预设张力范围之内，可以选定为上限与下限之间的中点，也可以选定为其他数值。本申请选定为该中点，即25kN。

然后，如果当前张力小于该张力阈值，则控制该张紧装置的卷扬设备的驱动电机按第一方向转动，或者说驱动该驱动电机正转，使得该卷扬设备的钢丝绳收紧，从而使该当前张力增大。

最后，如果当前张力大于或等于该张力阈值，则控制该张紧装置的卷扬设备的驱动电机按第二方向转动，或者说驱动该驱动电机反转，使得该卷扬设备的钢丝绳松弛，从而使该当前张力减小。

通过上述的控制，可以使得带式输送机的输送带保证足够的张紧力。且通过执行保护动作，还可以避免带式输送机在正常运行过程中因张紧力异常而发生事故，从而起到保证生命财产安全的目的。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机。

实施例三

本实施例提供了一种张紧控制装置，该装置应用于上面实施例的自动张紧系统，具体来说应用于该自动张紧系统的张紧装置。该张紧控制装置包括数字采集模块、张力判断模块、第一控制模块和第二控制模块。

数字采集模块用于获取当前张力。

具体来说，是从张力传感器采集当前张力。

张力判断模块用于判断当前张力是否处于预设张力范围。

本申请的预设张力范围为上述的10～40kN，在采集到当前张力后，判断该当前张力是否处于该预设张力范围内。

第一控制模块用于控制张紧装置执行保护动作。

即当在上述张力判断模块判定当前张力处于预设张力范围之外时，具体来说小于该范围的下限或者超出该范围的上限，此时驱动该张紧装置执行保护动作，即控制张紧装置紧急停机。

第二控制模块用于控制张紧装置执行恒张力操作。

具体来说在张力判断模块判定当前张力处于预设张力范围之内时，即驱动该张紧装置施加在带式输送机的张力保持在该预设张力范围内。该模块具体包括张力判断单元、正转控制单元和反转控制单元。

张力判断单元用于判断当前张力是否大于张力阈值，该张力阈值处于上升的预设张力范围之内，可以选定为上限与下限之间的中点，也可以选定为其他数值。本申请选定为该中点，即25kN。

正转控制单元用于如果当前张力小于该张力阈值，则控制该张紧装置的卷扬设备的驱动电机按第一方向转动，或者说驱动该驱动电机正转，使得该卷扬设备的钢丝绳收紧，从而使该当前张力增大。

反转控制单元用于如果当前张力大于或等于该张力阈值，则控制该张紧装置的卷扬设备的驱动电机按第二方向转动，或者说驱动该驱动电机反转，使得该卷扬设备的钢丝绳松弛，从而使该当前张力减小。

通过本张紧控制装置控制，可以使得带式输送机的输送带保证足够的张紧力。且通过执行保护动作，还可以避免带式输送机在正常运行过程中因张紧力异常而发生事故，从而起到保证生命财产安全的目的。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种带式输送机的自动张紧系统，其特征在于，所述自动张紧系统包括张紧装置、张力传感器和滑轮组，其中：

所述张紧装置包括卷扬设备，所述卷扬设备的钢丝绳通过所述滑轮组与顺槽可伸缩带式输送机的滚筒的轴承支座连接，所述滚筒为驱动滚筒或改向滚筒；

所述张力传感器用于检测所述张紧装置与所述轴承之间的当前张力；

所述张紧装置用于根据所述当前张力控制所述钢丝绳的伸缩，以使所述当前张力保持在预设张力范围内。

2.如权利要求1所述的自动张紧系统，其特征在于，所述张紧装置包括控制器、变频器和所述卷扬设备，所述卷扬设备包括驱动电机，其中：

所述控制器用于根据所述当前张力控制向所述变频器输出第一控制指令或第二控制指令，所述第一控制指令用于控制所述变频器驱动所述驱动电机按第一方向转动，所述第二控制指令用于控制所述变频器驱动所述驱动电机按第二方向转动，当所述驱动电机按所述第一方向转动时，所述卷扬设备张紧所述钢丝绳，当所述驱动电机按所述第二方向转动时，所述卷扬设备松弛所述钢丝绳。

3.如权利要求2所述的自动张紧系统，其特征在于，所述控制器为PLC控制器或PID控制器。

4.如权利要求1所述的自动张紧系统，其特征在于，所述滑轮组包括第一定滑轮、第二定滑轮和动滑轮，其中：

所述动滑轮的转轴与所述轴承支座通过拉杆或钢索连接；

所述第一定滑轮设置在第一位置，所述第二定滑轮设置在第二位置，所述卷扬设备的钢丝绳通过所述第一定滑轮、所述第二定滑轮后绕过所述动滑轮后与所述第二定滑轮转轴连接。

5.如权利要求4所述的自动张紧系统，其特征在于，所述张力传感器设置在用于连接所述动滑轮与所述轴承支座的拉杆或钢索上。

6.如权利要求1所述的自动张紧系统，其特征在于，所述预设张力范围为10～40kN。

7.一种张紧控制方法，应用于如权利要求1～6任一项所述的自动张紧系统，其特征在于，所述张紧控制方法包括步骤：

从张力传感器获取当前张力；

判断所述当前张力是否处于预设张力范围内；

如果所述当前张力超出所述预设张力范围之外，则控制所述自动张紧系统的张紧装置执行保护动作；

如果所述当前张力处于所述预设张力范围之内，则控制所述张紧装置执行恒张力操作，以使所述当前张力保持在所述预设张力阈值范围内。

8.如权利要求7所述的张紧控制方法，其特征在于，所述预设张力范围内包括一个预设的张力阈值，所述控制所述张紧装置执行恒张力操作，包括步骤：

判断所述当前张力是否大于所述张力阈值；

如果所述当前张力小于所述张力阈值，则控制所述张紧装置的驱动电机按第一方向转动，以使所述当前张力升高；

如果所述当前张力大于或等于所述张力阈值，则控制所述张紧装置的驱动电机按第二方向转动，以使所述当前张力降低。

9.一种张紧控制装置，应用于如权利要求1～6任一项所述的自动张紧系统，其特征在于，所述张紧控制装置包括：

数字采集模块，被配置为从张力传感器获取当前张力；

张力判断模块，被配置为判断所述当前张力是否处于预设张力范围内；

第一控制模块，被配置为如果所述当前张力超出所述预设张力范围之外，则控制所述自动张紧系统的张紧装置执行保护动作；

第二控制模块，被配置为如果所述当前张力处于所述预设张力范围之内，则控制所述张紧装置执行恒张力操作，以使所述当前张力保持在所述预设张力阈值范围内。

10.如权利要求9所述的张紧控制装置，其特征在于，，所述预设张力范围内包括一个预设的张力阈值，所述第二控制模块包括：

张力判断单元，被配置为判断所述当前张力是否大于所述张力阈值；

正转控制单元，被配置为如果所述当前张力小于所述张力阈值，则控制所述张紧装置的驱动电机按第一方向转动，以使所述当前张力升高；

第二控制单元，被配置为如果所述当前张力大于或等于所述张力阈值，则控制所述张紧装置的驱动电机按第二方向转动，以使所述当前张力降低。

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