CN203921973U

CN203921973U - 带式输送机节能控制器

Info

Publication number: CN203921973U
Application number: CN201420386669.4U
Authority: CN
Inventors: 高赟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2024-07-14

Abstract

本实用新型公开了带式输送机节能控制器。该控制器的内部包含一个控制噐电源由外部127V或220VAC交流电源供电，变频器装置运行状态信号端与光电隔离电路相连，光电隔离电路另一端与单片机系统相连，变频器装置负荷信号端与信号调理电路相连，信号调理电路另一端与单片机系统相连，单片机依次与键盘、显示、光电隔离、D/A转换以及网络接口隔离电路连接，网络接口隔离电路另一端与监测网络连接。实时检测变频器的输出功率确定带式输送机负荷的大小，控制变频器的输出频率控制电动机的转速来控制输送机的运转速度；可以监测和显示控制器的运行状态，输出频率给定值以及过载报警等；监测信息传送到上级监控网络。广泛用于各种带式输送机。

Description

带式输送机节能控制器

技术领域

本实用新型涉及一种控制器，具体涉及带式输送机节能控制器。

背景技术

在传统带式输送机的运行过程中，由于拖动电动机的电源频率是固定的，所以带式输送机的运行速度是一个固定的值，存在即无论输送机上的负荷大小均以这一速度运行的缺陷。带式输送机是恒转矩负载，对于恒转矩负载，根据电机拖动原理电动机的输出功率和其电源的频率近似成正比，即，因此当带式输送机的负荷变化时可以通过改变拖动电动机电源的频率来改变电动机的转速，从而改变带式输送机的运行速度以达到节能的目的，同时还可以降低设备的磨损和延长设备的使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、使用方便和低成本的带式输送机节能控制器。

为了克服现有带式输送机不能根据负荷的大小改变其运行速度，本实用新型的技术方案是这样解决的：一种带式输送机的节能控制器，该控制器的外围由一个变频器装置和一个监测网络组成，该控制器的内部包含一个控制噐电源由外部127V或220VAC交流电源供电，本实用新型的特殊之处在于所述变频器装置的运行状态信号端与光电隔离电路相连，所述光电隔离电路的另一端与单片机系统相连，所述变频器装置的负荷信号端与信号调理电路相连，所述信号调理电路的另一端与单片机系统相连，所述单片机系统依次分别与键盘电路、LCD显示电路、输出光电隔离电路、D/A转换与比例放大电路以及网络接口隔离电路的一端连接，所述输出光电隔离电路的另一端与输出驱动电路连接，所述输出驱动电路的另一端与变频器的起/停控制信号端连接，所述D/A转换与比例放大电路的另一端与V/I转换电路连接，V/I转换电路的另一端与变频器频率控制电流信号端连接，所述网络接口隔离电路的另一端与监测网络连接。

所述的单片机系统的核心为PIC18F4580单片机。

所述变频器装置的运行状态信号端为4路。

以PIC18F4580单片机为核心，通过实时检测变频器装置的输出电流（和功率成正比）计算电动机的输出功率，并和人为设定功率负荷（重载、中载和轻载）的划分阈值进行比较，若负荷落入某个阈值范围内则输出对应的控制（高频或中频或低频）信号使电动机拖动带式输送机在高速或中速或低速状态下运行。控制器可以通过键盘控制变频器装置的开启或停止，另外还可以将运行状态信号上传到上级监测网络。

为此本实用新型各电路的连接关系如图3所示。外部变频器装置的4路变频器装置的状态信号分别和单片机的RA1～RA4端连接；负荷信号经信号调理电路和单片机PIC18F4580的模拟量输入端RA0/AN0连接；键盘电路和单片机的RC0～RC3端连接；LCD显示电路与单片机的数据线RD0~RD7及RB0~RB5端连接；单片机的RA5端连接到输出光电隔离电路，输出光电隔离电路连接到输出驱动电路，输出驱动电路输出变频器起/停控制信号；单片机的数据线RD0~RD7及RA4~RA5端和D/A转换器AD558的数据线和片选与控制端连接；AD558的另一端经比例放大后和V/I转换器TFS160N-3.3的输入端连接；TFS160N-3.3的输出端提供标准的电流输出信号（4-20mA）；单片机的串口收发端口RC7/RX、RC6/TX和RC3端隔离收发器RSM485连接，隔离RS-485收发器的另一端与外部安全监测网络连接；127V或220VAC电源给控制器电源供电，控制器电源分别为变频器装置状态信号端、单片机系统和输出驱动电路供电。

信号调理电路的作用是对变频器装置的负荷大小信号（反映带式输送计负荷的大小）进行转换、放大和标定，送入单片机A/D转换端进行模数转换；输入光电隔离电路是将变频器装置和单片机系统在电气上实现隔离，增强抗干扰能力；输出光电隔离电路是将单片机系统和输出驱动电路在电气上实现隔离，增强抗干扰能力；D/A转换与比例放大电路是将运算得到的数字控制信号转换成模拟电压信号并标定；V/I（隔离）转换电路是将标定过的输出控制电压信号转换成标准的电流（4-20mA）控制信号；单片机的串口与安全监测网络之间采用隔离RS-485收发器，增强网络传输的可靠性；键盘和LCD显示电路的作用是设置带式输送机负荷的2个阈值（将负荷分成重载、中载和轻载3个区间）以及控制器所对应控制变频器输出频率（速度）的高、中、低3个运行频率的值；PIC18F4580单片机内部含有A/D转换电路，通过程序控制启动A/D转换可以获取输送机负荷的实时参数，当实时值落入所设置的负荷区间时，控制器通过程序控制其输出其对应的频率（速度）值，为了避免在区间边沿输出频率的抖动程序中设置了防抖措施；该控制器结合变频器装置一起可以构成一个完整的带式输送机节能控制系统，为此设置了变频器装置起动和停止控制，同时在LCD实时显示系统的工作状态与负荷以及输出频率（速度）的实时值。

本实用新型与现有技术相比，可以根据带式输送机负荷的大小通过控制器控制变频器的输出电源频率的对应值，即由变频器拖动的带式输送机的速也随控制电源的频率变化而变化。该控制器允许设置2个阈值，负荷被分成3个区间，即（额定值，设定阈值1）、（设定阈值1，设定阈值2）和（设定阈值2，负荷的下限值），所对应变频器的输出频率分别为高频值（由变频器的初始设置决定）、中频值和低频值，由此通过拖动电动机控制带式输送机分别运行在高速或中速或低速状态，这样就实现了带式输送机重载时高速运行、中载时中速运行和轻载时低速运行，从而实现了在中载和轻载时节能的目的。本控制器可以用在所有需要带式输送机输送物料的运输系统中。根据带式输送机负荷大小（重载或中载或轻载）通过改变变频器输出电源的频率（高频或中频或低频）改变拖动电动机的转速（高速或中速或低速），从而改变带式输送机的运行速度以达到中载和轻载节能目的的控制器。广泛用于各种带式输送机。

附图说明

图1为带式输送机节能控制器的结构示意框图；

图2为带式输送机节能控制系统的结构示意框图；

图3为本实用新型的电路原理结构示意图。

具体实施方式

附图为本实用新型的实施例。

下面结合附图对发明内容作进一步说明：

参照图1、图2所示，一种带式输送机的节能控制器，该控制器的外围由一个变频器装置12和一个监测网络17组成，该控制器的内部包含一个控制噐电源1由外部127V或220VAC交流电源供电，所述变频器装置12的运行状态信号端13与光电隔离电路2相连，所述光电隔离电路2的另一端与单片机系统4相连，所述变频器装置12的负荷信号端14与信号调理电路3相连，所述信号调理电路3的另一端与单片机系统4相连，所述单片机系统4依次分别与键盘电路6、LCD显示电路6、输出光电隔离电路7、D/A转换与比例放大电路9以及网络接口隔离电路11的一端连接，所述输出光电隔离电路7的另一端与输出驱动电路8连接，所述输出驱动电路8的另一端与变频器的起/停控制信号端15连接，所述D/A转换与比例放大电路9的另一端与V/I转换电路10连接，V/I转换电路10的另一端与变频器频率控制电流信号端16连接，所述网络接口隔离电路11的另一端与监测网络17连接。

所述的单片机系统的核心为PIC18F4580单片机。

所述变频器装置12的运行状态信号端为4路。

所述的单片机为PIC18系列中的F4580单片机，PIC系列单片机属于RISC结构，与CISC结构的8位单片机相比可使代码压缩一半，速度提高4倍。PIC系列单片机内核的基础上集成有ADC、UART、数字I/O端口和Flash存储器等功能的一种功能强大的单片机，它以低廉的价格占据着低端应用的绝大部分市场份额。并以丰富的转移、位操作、I／O口的逻辑操作等指令为基础，能满足工业、国防等诸多领域的控制要求。因此这里选用PIC18系列中的F4580单片机作为带式输送机节能控制器的核心部件。

图3给出了带式输送机节能控制器的原理电路图。变频器负荷电流信号从9-10端输入，经R1、R2分压电路，送入由运算放大器A1构成的跟随器，再经由运算放大器A2构成的比例放大电路输入到单片机PIC18 F4580的模拟量输入端AN0用于A/D转换，R4可以调节放大电路的放大比例；变频器工作状态信号分别从4、5、6、7和8端输入，经由R5、R7、R9、R11和4只TLP521-1光耦以及R6、R8、R10、R12构成的输入光电隔离电路送入单片机的RA1～RA4端用于分别检测变频器的运行、停止报警及过载状态；键盘电路由R13、R14、R15和3只按钮组成，3只按钮分别和单片机的RC1、RC2和 RC3连接，通过这些端单片机可以知道哪个按钮按下；液晶显示器的8位数据线分别和单片机的数据总线RD0-RD7连接，WR、RD、CS1、CS2、CL和A0分别和单片机的RB0-RB5连接，通过程序控制键盘和液晶显示器结合可以设置变频器负荷与控制器输出控制频率的阈值，另外液晶显示器还可以实时显示负荷大小、输出频率和变频器的工作状态等；变频器起/停控制信号由单片机的RA5端输出，经由R16、TLP521-1和R17构成的输出光电隔离电路，再经过由R18、T1、继电器J和D1组成的输出驱动电路，通过11-12端输出控制变频器起动与停；控制器的控制输出信号由单片机的数据总线RD0-RD7连接到D/A转换器AD558的数据（1～8）端，单片机的RC4、RC5分别连到AD558的使能（10）端和片选（9）端；AD558的电压输出（16）端输出的模拟电压信号经过比例放大送入V/I转换模块TFS160N-3.3的电压信号输入端9-8，TFS160N-3.3的1-2连接控制器的13-14端，由此控制器输出标准的4-20mA电流信号控制变频器的输出频率；单片机的串口收发端RX、TX和带有隔离功能的RS-485收发器RSM-485连接，RSM-485的A、B端可以和安全监测网络连接，实现和安全监测网的通信；外部127V或220VAC电源为控制器电源提供电能输入，控制器电源分别为变频器工作状态端、输入信号调理电路、输入光电隔离电路、键盘电路、单片机系统、LCD液晶显示电路、输出隔离与驱动电路、D/A转换与比例放大电路、V/I隔离转换电路以及网络接口隔离电路供电。

Claims

1.一种带式输送机的节能控制器，该控制器的外围由一个变频器装置（12）和一个监测网络（17）组成，该控制器的内部包含一个控制噐电源（1）由外部127V或220VAC交流电源供电，其特征在于所述变频器装置（12）的运行状态信号端（13）与光电隔离电路（2）相连，所述光电隔离电路（2）的另一端与单片机系统（4）相连，所述变频器装置（12）的负荷信号端（14）与信号调理电路（3）相连，所述信号调理电路（3）的另一端与单片机系统（4）相连，所述单片机系统（4）依次分别与键盘电路（5）、LCD显示电路（6）、输出光电隔离电路（7）、D/A转换与比例放大电路（9）以及网络接口隔离电路（11）的一端连接，所述输出光电隔离电路（7）的另一端与输出驱动电路（8）连接，所述输出驱动电路（8）的另一端与变频器的起/停控制信号端（15）连接，所述D/A转换与比例放大电路（9）的另一端与V/I转换电路（10）连接，V/I转换电路（10）的另一端与变频器频率控制电流信号端（16）连接，所述网络接口隔离电路（11）的另一端与监测网络（17）连接。

2.根据权利要求1所述的带式输送机的节能控制器，其特征在于所述的单片机系统的核心为PIC18F4580单片机。

3.根据权利要求1所述的带式输送机的节能控制器，其特征在于所述变频器装置（12）的运行状态信号端为4路。