CN205709193U

CN205709193U - 一种电缆卷筒自动控制系统

Info

Publication number: CN205709193U
Application number: CN201620429763.2U
Authority: CN
Inventors: 何忠鹏; 吕德军; 李明
Original assignee: Tangshan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Tangshan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2026-05-12

Abstract

本实用新型公开了一种电缆卷筒自动控制系统，包括PLC、计圈检测单元、变频器、双力矩电机、电缆过张开关、主令控制器和自动换向装置；所述PLC的相应输入端分别接所述主令控制器、自动换向装置、计圈检测单元和电缆过张开关的相应输出端接，其输出端接所述变频器的输入端；所述双力矩电机的输入端接所述变频器的输出端，其输出端接所述电缆过张开关的输入端。本实用新型在堆取料机的走行位移区间内针对电缆卷筒的转矩进行适时调整，从而最大限度降低电缆上承受的张力，增加电缆和电缆卷筒等设备的使用寿命。

Description

一种电缆卷筒自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种卷筒自动控制系统置，尤其是一种电缆卷筒自动控制系统，属于冶金炼铁设备技术领域。

背景技术

堆取料机供电系统按形式可以分为拖曳电缆和滑触线供电两种，其中滑触线供电适用于粉尘少、湿度低、无撞击、与岗位作业有安全距离的工艺环境。同时，由于滑触线供电属于低压供电，随着滑触线长度的增加，在线体上的电力损耗和压降将大幅度增加，滑触线在北方环境下安全护套老化和破损程度加快，伴随安全隐患和费用消耗。这样，滑触线供电很难适应冶金、矿产等行业的大行程的堆取料机设备的供电要求。针对冶金行业，堆取料机均采用高压拖缆直接上机的供电方式，因其特点是供电稳定、电力传输中的损耗小，有利于设备启动、安全性好，适应复杂的料场环境，作为高压拖缆的主要驱动设备，电缆卷筒即成为堆取料机的核心设备。

现有电缆卷筒的缺陷：随着技术发展，变频电缆卷筒以其节能、可靠、控制灵活等特点正在逐步取代传统的力矩电机电缆卷筒，成为发展趋势。但在变频卷筒领域内仅仅针对电缆卷筒进行变频控制，并没有针对其输出转矩进行全料条实时的调控技术，不能够实现堆取料机的走行位移区间内针对电缆卷筒的转矩进行适时调整，因此，电缆上承受的张力不可调控，减少了电缆和电缆卷筒等设备的使用寿命。

发明内容

本实用新型目的是提供一种卷筒自动控制系统置。

为解决上述技术问题的，本实用新型采用的技术方案是：

一种电缆卷筒自动控制系统，包括PLC、计圈检测单元、变频器、双力矩电机、电缆过张开关、主令控制器和自动换向装置；所述PLC的相应输入端分别接所述主令控制器、自动换向装置、计圈检测单元和电缆过张开关的相应输出端接，其输出端接所述变频器的输入端；所述双力矩电机的输入端接所述变频器的输出端，其输出端接所述电缆过张开关的输入端。

所述计圈检测单元由双感应开关和感应块组成；所述双感应开关安装在地脚支架之上，地脚支架安装于卷筒的卷盘轴承座上，感应块焊接于卷盘内侧，感应块滑过双感应开关时，双感应开关向PLC发送一次感应信号。

采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型在堆取料机的走行位移区间内针对电缆卷筒的转矩进行适时调整，从而最大限度降低电缆上承受的张力，增加电缆和电缆卷筒等设备的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型所涉及双感应开关安装示意图；

图3是图2的左视图；

其中： 1-卷盘、2-双感应开关、3-感应块、4-地脚支架。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种电缆卷筒自动控制系统，包括PLC、计圈检测单元、变频器、双力矩电机、电缆过张开关、主令控制器和自动换向装置；所述PLC的相应输入端分别接所述主令控制器、自动换向装置、计圈检测单元和电缆过张开关的相应输出端接，其输出端接所述变频器的输入端；所述双力矩电机的输入端接所述变频器的输出端，其输出端接所述电缆过张开关的输入端。

如图2所示，所述计圈检测单元由双感应开关2和感应块3组成；所述双感应开关安装在地脚支架4之上，地脚支架4安装于卷盘1的轴承座上，感应块3焊接于卷盘内侧，卷盘1每转动一圈，感应块3滑过双感应开关一次，双感应开关2向PLC发送一次感应信号，即PLC判断卷盘转动一圈。应用双感应开关2设计是为了使PLC可靠并准确的判断卷盘1转动的圈数，单个开关发送信号无效，必须双感应开关2中的两个感应开关同时发送信号脉冲，PLC才视为有效圈数。

自动换向装置与主令控制器进行逻辑运算，判断出大机相对电缆井的绝对位置和行进方向，进而计算出电缆卷筒的收、放缆状态。同时，计圈检测单元从自动换向装置进行换向的位置,即过电缆井处开始计圈数并将圈数送至 PLC， PLC实时计算电缆卷筒的负荷参数，PLC处理相关数据并经过计算后输出0-10VDC控制信号，控制变频器，变频器输出电压至双力矩电机，其值跟随PLC计算所得电缆卷筒负荷的变化而变化，从而达到实时控制双力矩电机输出转矩的目的，进而使高压拖缆所承受的张力基本保持恒定，乃至尽可能的小。另外在系统中，电缆过张力开关起到在高压拖缆上张力超过上限值时连锁停机的作用。

由于本实施例中料场为东西走向，高压电缆井位于料场中部，因此电缆卷筒随大机行走在过井后又出现卷放状态的变换。因此，自动换向装置中的感应开关反映大机的相对电缆井的位置，并进入PLC程序逻辑。机上操作人员指令发出东行或西行，其主令控制器辅助点也进入PLC，反映出大机的前进方向。这样得出，其逻辑关系为：井西时，西行为放缆、东行为卷缆，井东时，东行为放缆、西行为卷缆。

计圈检测单元由双感应开关和感应块组成，感应块局部卷筒外侧，电缆卷盘每转动一圈，PLC计数1次。大机过井时，自动换向装置换向开关（用于判断堆取料机相对于电缆井的位置，即井东或井西）出现返回信号翻转，即堆取料机过井，则计圈变量置“0”，并重新开始计数。按照高压拖缆规格，高压电缆截面半径为r，每米重量为F，所记圈数为T，电缆卷筒内半径为R，因此可以得出过井后，计数单元每计数一次，则电缆卷盘上减少电缆为f，则

f = F ×（r×T+R）×2×3.14）

进而计算得出电缆卷筒每圈实际增减的负荷与电缆总重的比值，作为电动机驱动转矩的调节依据，即：

A = f（第n圈）/电缆总重

因此可以得出，电缆卷筒负荷随卷、放圈数的增减关系。

因此，对于收卷缆状态我们可以计算得到：大机过井时电缆卷盘上电缆数达到最大，因此过井后收卷缆所需电动机驱动转矩也就达到做大。经试验在过井后收缆所需力矩电机输出转矩为额定转矩的85%左右。而在料场东西两端，由于电缆卷盘内卷取的高压拖缆最少，因此收卷缆所需电动机转矩也就最小，仅用于克服减速机等摩擦力以及卷盘内剩余电缆所需维持转矩，需力矩电机输出转矩为65%左右。

同理，对于放缆状态我们可以计算得到：大机过井后放缆所需电动机驱动转矩也就达到做大。所需力矩电机输出转矩为额定转矩的50%左右。而在料场东西两端，放缆所需电动机转矩也就最小，仅用于克服减速机等摩擦力以及卷盘内剩余电缆所需维持转矩，需力矩电机输出转矩为30%左右。

由力矩电机的电气特性可知，对于力矩电机其输出转矩与三相驱动电压的平方成正比，因此，我们得出电缆卷筒收卷缆状态以及第n圈电缆卷筒负荷增减值后，即可得出力矩电机驱动电压的调整区间，而在放缆状态下，亦然。

需要特别提出，力矩电机的机械特性较软，当负载增加时，电机的转速降低，输出力矩增加，而输出力矩是正比于电压的平方，同时，电机的转速将随电压变化而变化。变频器所涉及“V/F分离”技术中，为了克服输出电压降低后的转速损失现象使电缆卷筒卷盘的卷取转速在力矩电机转矩变化时仍能够与堆取料机的行走速度同步，特别提出了“V/F比例分离”的概念，即允许在变频器输出电压降低后，频率按比例调整，增加转速降低后的转矩补偿，以克服上述损失。

Claims

1.一种电缆卷筒自动控制系统，其特征在于：包括PLC、计圈检测单元、变频器、双力矩电机、电缆过张开关、主令控制器和自动换向装置；所述PLC的相应输入端分别接所述主令控制器、自动换向装置、计圈检测单元和电缆过张开关的相应输出端接，其输出端接所述变频器的输入端；所述双力矩电机的输入端接所述变频器的输出端，其输出端接所述电缆过张开关的输入端。

2.根据权利要求1所述的电缆卷筒自动控制系统，其特征在于：所述计圈检测单元由双感应开关和感应块组成，所述双感应开关安装在地脚支架（4）之上，地脚支架（4）安装于卷盘（1）的轴承座上，感应块（3）焊接于卷盘内侧，卷盘（1）每转动一圈，感应块（3）滑过双感应开关一次，双感应开关（2）向PLC发送一次感应信号。