CN207222339U - 一种叠层高频振动细筛的智能控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种叠层高频振动细筛的智能控制器，它主要包括控制箱、中央控制器PLC、上位PC机、外部传感器、变频器、角度调节装置、控制I/O模块。中央控制器PLC通过自带的以太网接口连接上位PC机；还通过自带的485接口与多个外部传感器、变频器、角度调节装置、控制I/O模块、补水量调节阀、给矿量调节阀连接。PC机上设置设备操作及数据采集记录程序和大数据分析处理软件，实现其相应的智能控制功能；本实用新型根据用外部传感器实时测量的矿浆的流量、浓度和粒度，自动智能调节振动的频率和角度，达到最佳的筛分处理量和筛分效率，提高了生产效率和质量。

Description

一种叠层高频振动细筛的智能控制器

技术领域

本实用新型专利涉及筛机频率和角度的不同对生产效率和质量的影响的测试系统，具体属于自动测试技术领域。

背景技术

叠层高频振动细筛是一种适用于细粒物料的湿式分级与固液分离的选矿设备。该设备主要用在稀有、有色和黑色金属矿山、非金属矿山、冶金、化工、建材、煤炭、电力、轻工等领域。目前，无论是进口产品，还是国内产品，该设备配套的电控系统都没有信息化智能控制功能，采用手动控制、经验调节。操作人员凭借经验判断，而矿浆流量、浓度和粒度发生变化时，人工操作就会产生滞后，由于物料筛分的效率受物料的细度、水分多少、振动频率、振动角度等多因素的影响，参数难以达到最佳状态。这种控制方式不能达到筛分效率最佳，生产成本降低的效果。本项目旨在对配套的电控系统进行重新设计和开发，实现参数检测自动化、系统控制智能化、数据信息共享化和远程可监控化，开发与之配套的、拥有自主知识产权的新型智能电控系统。

实用新型内容

本实用新型是针对现有技术的不足。提出一种一种叠层高频振动细筛的智能控制器，能够在线自动测量各种工艺参数，自动选择和调节最佳参数，智能控制，提高产量和生产效率，延长使用寿命、节约生产成本。

本实用新型是这样实现的。它主要包括控制箱、系统PC机、中央控制器PLC、外部传感器、变频器、角度调节装置7、控制I/O模块9、及电源组成。

其中，所述中央控制器PLC自带的以太网接口与系统PC机通讯；PLC的AI接口将多个外部传感器连接，检测相关参数；PLC1通过自带的485接口连接变频器器4，变频器4连接激振器变频器5和水泵变频器；角度调节装置7与中央控制器PLC1通过自带的485接口相连接，角度调节装置7连接振动筛8，PLC的高速脉冲输出控制伺服电机来实现筛机角度的调整；控制I/O模块9与PLC的I/O端口相连接，PC机上设置有设备操作及数据采集记录程序，实现其相应的智能控制功能；设置有大数据分析处理软件，依据外部传感器实时采集到的数据及筛分效率和处理量计算公式得出最佳角度及振动频率参数与流量、浓度、粒度之间的关系并拟合成分段的数学函数、关系曲线或对应的关系数据表，利用这些数学函数、关系曲线或对应的关系数据表智能控制叠层高频振动细筛高效经济安全运行。筛分效率E的经验公式如下：

其中α、β、θ分别为给矿、筛下和筛上产品中小雨筛孔尺寸粒级的百分含量。

所述中央控制器PLC还包括通讯接口，模拟量需进入PLC的模拟量端口；脉冲需进入 PLC的高速计数通道，步进、伺服电机的驱动器可以通过PLC的高速脉冲输出或模拟量输出控制，PLC自带的以太网接口与PC机端连接通讯。

所述变频器还包括激振器变频器和水泵变频器，激振器变频器和水泵变频器与PLC自带的485接口连接来进行通讯。接收中央控制器的控制指令，改变变频器的输出频率，从而改变振动筛的振动频率。变频器接收指令的方式是通过通讯的方式，接收中央控制器的设置值并输出对应频率。

所述角度调节装置还包括饲服电机和升降装置，伺服电机接受电信号后，通过升降装置中间的T型锥齿轮转向器，将驱动力矩同时传入左右两个丝杆升降机。通过丝杆来实现后支腿的升降，进而实现改变筛面坡度的功能。

进一步地方案：所述外部传感器的检测参数还包括筛下物粒度检测仪、进矿粒度检测仪、筛下物浓度检测仪、进矿浓度检测仪、进矿流量检测仪、补水流量检测仪和电振器温度检测仪，它们将检测到的参数通过485接口传输给PLC，并依据筛分效率公式自动调整振动筛的频率和倾角。

PLC通过D/A接口与补水量调节阀19和给矿量调节阀20连接，用来实时优化地调节补水量和给矿量。

再进一步地方案：所述外部传感器与上位PC机端的数据库进行通讯，使得传感器采集到的数据不断地补充到数据库。

本实用新型的有益效果是：与国内外同类技术商品相比,在技术上：本实用新型首次应用大数据处理分析技术和自动控制技术，研发叠层高频振动细筛的工作角度和振动频率自动调节和控制系统，进一步提高筛机使用生产率和筛分效率。在环境效益上：1、提高了筛网的使用寿命，降低了处理废置的筛网对环境的影响；2、提高筛分效率，使资源综合利用效果更加明显。

附图说明

图1是本实用新型一种叠层高频振动细筛的智能控制器的硬件结构框图；

图2是本实用新型一种叠层高频振动细筛的智能控制器的原理方框图；

图3是本实用新型一种叠层高频振动细筛的智能控制器的数据采集模块流程图；

图4是本实用新型一种叠层高频振动细筛的智能控制器的数据分析与处理流程图；

图5是本实用新型一种叠层高频振动细筛的智能控制器的角度调节装置实物图；

图中：1-中央控制器PLC；2-上位PC机；3-外部传感器；4-变频器；5-激振器变频器；6-水泵变频器；7-角度调节装置；8-振动筛；9-I/O控制模块；10-开关控制装置；11- 报警输出装置；12-筛下物粒度检测仪；13-进矿粒度检测仪；14-筛下物浓度检测仪；15- 进矿浓度检测仪；16-进矿流量检测仪；17-补水流量检测仪；18-电振器温度检测仪；19‐补水量调节阀；20‐给矿量调节阀。

具体实施方式

接下来将结合本实用新型的附图及实施例对本实用新型进行更清晰、详细地描述。应当清楚，此处所描述的实施例仅仅用于解释本实用新型，但不用于限定本实用新型。

请参阅图1，一种叠层高频振动细筛的智能控制器包括中央控制器PLC1、上位PC机2、外部传感器3、变频器4、角度调节装置7、I/O控制模块9。

所述中央控制器PLC1通过自带的以太网接口连接上位PC机2。

更具体地是：中央控制器采用西门子S7-200型号PLC智能芯片专门设计并实现，全数字化和模块化的设计与检测和控制驱动设备自成系统，可以很好地保证数据和控制系统的安全性。

流量、浓度和粒度经外部传感器3反馈数据与PLC1自带的485接口连接，以便能够在线实时地采集工艺数据，以通讯的方式传输给中央控制器。

更具体地：

外部传感器3所检测的参数还包括：筛下物粒度检测仪12、进矿粒度检测仪13、筛下物浓度检测仪14、进矿浓度检测仪15、进矿流量检测仪16、补水流量检测仪17和电振器温度检测仪18。

控制I/O模块还包括：开关控制装置10和报警输出装置11。

更具体地：

控制I/O模块9与PLC的I/O接口相连接，处理各种按钮、开关、设备运行状态、报警输出、接触器控制、其他控制开关信号输出、电动调节阀控制等信号与中央控制器的输入和输出功能，是连接操作人员和执行设备的主要纽带。

所述中央控制器PLC1通过自带的485接口连接变频器4，变频器4连接激振器变频器 5和水泵变频器6，接收中央控制器的控制指令，改变变频器的输出频率，从而改变振动筛的振动频率。

一种叠层高频振动细筛的智能控制器还包括角度调节装置7，与中央控制器PLC1通过自带的485接口相连接，角度调节装置7连接振动筛8，PLC的高速脉冲输出控制步进或伺服电机来实现筛机角度的调整；PLC通过D/A接口与补水量调节阀19和给矿量调节阀20连接，用来实时优化地调节补水量和给矿量。

PC机上开发设备操作及数据采集记录程序实现试验所需功能。

本实用新型的原理图方框图参见图2，设备的状态通过PLC的DI输入检测，角度通过 PLC的高速计数器输入检测，流量、浓度、粒度传感器通过PLC的AI输入检测，PLC经 TCP/IP协议将数据保存如PC机端的数据库，依据筛分效率和处理量计算公式，得出最佳角度及振动频率参数与流量、浓度、粒度之间的关系并拟合成分段的数学函数并将其传入 PLC；接下来根据传感器检测到的输入状态调整设备的频率及倾角：PLC通过自带的RS485 接口与变频调速器通讯对变频器进行控制来实现振动频率的调整，同时通过DO接口输出伺服电机的控制脉冲来实现筛机角度的调整。

本实用新型的数据采集流程图参见图3，首先给各设备的参数设置一个初始值，在接收到上位机命令之后各个传感器开始工作进行数据采集；然后判断此时的状态参数是否满足所需的筛分效率，如若满足要求则保存到数据库进行数据分析，否则进入下一轮的数据采集；同时如若采集数据量达到上限则停止采集数据。

本实用新型的数据分析与处理流程图参见图4，PC机中的大数据处理软件将现场采集到的数据包括给矿、筛下和筛上产品中小于筛孔尺寸产物的百分含量，代入筛分效率计算公式得到实时的筛分效率值，判断其值是否大于90％。绘图软件将满足条件的数据作为拟合数据点绘制出相应的曲线，得到最佳频率与倾角的的直观图。

基于以上研究结果，开发新产品，新产品投入市场后，持续远程收集原始数据，对参数的拟合关系进行持续修正，优化控制系统，不断提高筛分处理量和筛分效率。

需要说明的是上述角度调节装置是一种添加于固定架后支撑处的升降装置，通过调整后支撑的高度进而改变筛机的坡度，主要由T型锥齿轮转向器以及升降杆构成，如图5所示。当伺服电机接受电信号后，通过中间的T型锥齿轮转向器，将驱动力矩同时传入左右两个丝杆升降机。通过丝杆来实现后支腿的升降，进而实现改变筛面坡度的功能。该结构承载能力大，且结构比较稳定，不会产生晃动。

所述的一种叠层高频振动细筛的智能控制器在使用时，通过各种传感器和检测仪表设备，负责在线、实时地采集工艺数据，以通讯的方式传输给中央控制器PLC1；然后中央控制系统PLC1按照非线性控制算法和特定控制策略，自动调整振动器的频率、振动筛的倾角、进筛矿浆的流量、补水的流量等执行设备。可以减少甚至消除现场使用时的工艺试验，不依靠操作者的经验积累就能使高频细筛达到既定的使用效果和设备的处理能力。

虽然本实用新型的实施方式如上所示，但上述示范性实施例的细节却不仅仅限于本实用新型。显然在不脱离本实用新型的核心技术或基本特征的情况下，能够用其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论怎么看都应将它看成示范性实施例。本实用新型所属的任何领域内技术人员在不背离本实用新型的基本想法的情况下均可以将各实施例进行组合，从而得到其他实施方式。

Claims (7)

1.一种叠层高频振动细筛的智能控制器，主要包括控制箱、中央控制器PLC(1)、上位PC机(2)、外部传感器(3)、变频器(4)、角度调节装置(7)、控制I/O模块(9)，其特征在于中央控制器PLC(1)自带的以太网接口与PC机(2)通讯；PLC(1)通过自带的485接口与多个外部传感器连接；PLC(1)通过自带的485接口与变频器(4)连接，PLC(1)通过自带的485接口与角度调节装置(7)相连接，角度调节装置(7)连接振动筛(8)，用来实现筛机角度调整的PLC(1)高速脉冲输出连接伺服电机；控制I/O模块(9)与PLC(1)的I/O端口相连接，PC机(2)上设置有设备操作及实现其相应的智能控制功能的数据采集记录程序，设置有大数据分析处理软件。

2.根据权利要求1所述的一种叠层高频振动细筛的智能控制器，其特征在于：所述中央控制器PLC(1)，包括通讯接口，模拟量需进入PLC(1)的模拟量端口；脉冲需进入PLC(1)的高速计数通道；通过PLC(1)的高速脉冲输出或模拟量输出控制的伺服电机的驱动器。

3.根据权利要求1所述的一种叠层高频振动细筛的智能控制器，其特征在于：所述变频器(4)包括激振器变频器(5)和水泵变频器(6)，激振器变频器(5)和水泵变频器(6)与PLC(1)自带的485接口连接起来。

4.根据权利要求1所述的一种叠层高频振动细筛的智能控制器，其特征在于：所述角度调节装置(7)包括改变筛面坡度的伺服电机和升降装置。

5.根据权利要求1所述的一种叠层高频振动细筛的智能控制器，其特征在于：所述外部传感器(3)包括筛下物粒度检测仪、进矿粒度检测仪、筛下物浓度检测仪、进矿浓度检测仪、进矿流量检测仪、补水流量检测仪和电振器温度检测仪。

6.根据权利要求1所述的一种叠层高频振动细筛的智能控制器，其特征在于：所述中央控制器PLC(1)通过D/A接口与补水量调节阀(19)和给矿量调节阀(20)连接。

7.根据权利要求5所述的一种叠层高频振动细筛的智能控制器，其特征在于：所述外部传感器检测仪与PC(2)机端的数据库进行连接通讯。