本發(fā)明是涉及帶式輸送系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
中的一種多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)，尤其是用于長行程多點驅(qū)動的帶式輸送機(jī)輸煤系統(tǒng)用的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：目前，現(xiàn)有技術(shù)中，帶式輸送機(jī)被大量運用于煤礦運輸中，隨著采礦技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦產(chǎn)量和工作效率逐漸提高，運量大、距離長的帶式輸送機(jī)越來越多的投入使用。因此，時下對帶式輸送機(jī)在煤炭輸送等應(yīng)用領(lǐng)域提出了以下要求：一是如果電機(jī)在重載情況下起動，電路需要的電流要比正常情況下起動大3倍以上甚至達(dá)到7-8倍，此種情況下由于電機(jī)啟動時間長和電流過大而導(dǎo)致電機(jī)因為過熱燒毀；二是對于長距離帶式輸送機(jī)，如果啟動過快，將會使得拉緊裝置不能及時拉緊，甚至導(dǎo)致傳動裝置驅(qū)動點打滑，從而可能使得整個裝置的溫度短時間內(nèi)迅速升高，引發(fā)火災(zāi)。人們希望能改善輸煤傳送帶系統(tǒng)在啟動過程中傳送速度的可調(diào)性，以實現(xiàn)平穩(wěn)、安全地起車；三是現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了多點驅(qū)動的解決思路，目的能使各驅(qū)動模塊能實現(xiàn)驅(qū)動功率的有效分配，即實現(xiàn)功率平衡；四是對于帶式輸送機(jī)的運用，均希望對驅(qū)動系統(tǒng)的沖擊最小，從而使整機(jī)的受力情況得到改善，壽命延長，可靠性提高，即實現(xiàn)軟啟動。多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)具有連續(xù)運輸，大運量，簡便維護(hù)等特點。帶式輸送機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中使比較可靠經(jīng)濟(jì)的設(shè)備，因而其漸漸的成為了煤炭運輸?shù)某Ｓ玫倪\輸工具。為了適應(yīng)現(xiàn)代化井下高產(chǎn)高效的發(fā)展。帶式輸送機(jī)朝大功率，大運量，長運距的方向發(fā)展。在化工，電力，礦山等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來，與火車和汽車相比較，從運輸量，經(jīng)濟(jì)效益和運輸距離等方面來看，已經(jīng)形成了很明顯的的優(yōu)勢。具有范圍廣泛的輸送物料，大輸送量，高效率，適應(yīng)性強(qiáng)的線路，高可靠性，低能耗，領(lǐng)域廣闊等優(yōu)點的帶式輸送機(jī)，逐漸的在國內(nèi)外獲得大力創(chuàng)新和發(fā)展。但是現(xiàn)有的多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)實際的應(yīng)用效果仍然亟待改進(jìn)。人們尤其是節(jié)能增效、提高安全性等方面仍有技術(shù)需求。現(xiàn)有技術(shù)中多點驅(qū)動技術(shù)還存在如下缺點：一是現(xiàn)有的多點驅(qū)動技術(shù)中驅(qū)動單元多，系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，有必要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；二是由于技術(shù)或者人為因素的存在，電機(jī)的制造過程存在著一定的偏差，這就往往會造成一系列的能源分配不合理。為了能使系統(tǒng)更高效的工作，就必須處理好電機(jī)的功率分配問題。本發(fā)明基于變頻調(diào)速提出了一套解決電機(jī)功率分配問題的優(yōu)化方案；三是多電機(jī)驅(qū)動可將輸送帶斷帶的可能性降到最低，但仍然不能夠消除事故發(fā)生的可能性；另外，動力電機(jī)之間的距離一般可設(shè)置在300m左右，因而在斷帶事故發(fā)生以后，一定程度的損害仍會存在。本發(fā)明為了減少斷帶引起的破壞，在驅(qū)動點之間裝置了優(yōu)化選配的額外的保護(hù)裝置。因此，研制開發(fā)一種多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)是急待解決的新課題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)，該發(fā)明降低帶式輸送機(jī)輸煤系統(tǒng)的能耗，改善系統(tǒng)的受力分布狀況；使系統(tǒng)具有較好的軟啟動特性；實現(xiàn)系統(tǒng)中多驅(qū)動點的功率平衡。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)，包括電機(jī)、聯(lián)軸器、液力傳動裝置、制動器、減速機(jī)、傳動裝置、機(jī)架、輸送帶，下述結(jié)構(gòu)依次串聯(lián)連接：電機(jī)與聯(lián)軸器連接，聯(lián)軸器與液力傳動裝置連接，液力傳動裝置與減速機(jī)連接，減速機(jī)與傳動裝置連接，制動器與減速機(jī)連接，在機(jī)架安裝減速機(jī)，在機(jī)架內(nèi)安裝傳動裝置、輸送帶，所述一種多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)還包括下述構(gòu)成部分：控制裝置、第一變頻器、第二變頻器、計算機(jī)；電機(jī)有兩個且分別獨立布置；控制裝置分別連接著第一變頻器、第二變頻器、兩個電機(jī)、計算機(jī)；兩個電機(jī)二者還分別連接著第一變頻器、第二變頻器；控制裝置通過USB/PPI通信電纜與計算機(jī)相連，第一變頻器、第二變頻器與控制裝置之間、控制裝置與兩個電機(jī)之間用普通導(dǎo)線連接；控制裝置選用三菱FX2N-48MR系列PLC可編程控制器；第一變頻器、第二變頻器均選用通用型變頻器SINAMICSMM440系列，其額定輸出功率為1.5kW；輸入頻率為50Hz；輸出頻率為0-300Hz；所述多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)中，液力傳動裝置具體應(yīng)用調(diào)速型液力耦合器，實現(xiàn)軟啟動和多機(jī)功率平衡；調(diào)速型液力耦合器的工作原理滿足如下要求：（1）其按照如下要求實現(xiàn)軟啟動：液力偶合器的工作輪即泵輪和渦輪都具有不同數(shù)量的徑向葉片，泵輪通過輸入軸與電機(jī)相連接，渦輪通過輸出軸與工作機(jī)相連接；工作時，在液力偶合器中充入工作液，當(dāng)電動機(jī)通過輸入軸帶時，在耦合器中充入工作液，當(dāng)電動機(jī)通過輸入軸帶動泵輪旋轉(zhuǎn)時，進(jìn)入泵輪的工作液被葉片夾持著同泵輪一起旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用沿泵輪的內(nèi)側(cè)流向外緣形成高壓高速換流沖擊渦輪，使渦輪跟隨泵輪同向轉(zhuǎn)動；工作液從渦輪中由外緣流向內(nèi)側(cè)的過程中減壓減速，轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，通過輸出軸輸出，帶動工作機(jī)工作，周而復(fù)始，實現(xiàn)從原動機(jī)到工作機(jī)的能量傳遞，通過控制充油量，改變液力偶合器的輸入力矩，從而調(diào)節(jié)輸送機(jī)的啟動角加速度，工作腔內(nèi)充油量的大小是通過調(diào)整導(dǎo)管在工作腔內(nèi)的位置來調(diào)節(jié)的；使用調(diào)速型液力耦合器實現(xiàn)軟啟動具體要求如下：液力偶合器的輸出力矩方程是：式中：D為作用直徑，mm；γ為工作液的重度，kg/；nb為泵輪轉(zhuǎn)速，r/min；λ為轉(zhuǎn)矩系數(shù)；帶式輸送機(jī)的啟動加速度按照下式計算：ε=I(M-)/J式中，ε為輸送機(jī)的啟動加速度；I為充油量；J為輸送機(jī)的總轉(zhuǎn)動慣量；M為液力偶合器的輸入力矩；Me為輸送機(jī)的總阻力矩；由調(diào)速型液力偶合器的外特性曲線、及帶式輸送機(jī)的啟動角加速度公式可以看出：通過調(diào)節(jié)泵輪間工作腔的充液量大小即可調(diào)節(jié)偶合器的輸出力矩；對特定的帶式輸送機(jī)，其負(fù)載確定J和Me均為定值，可通過控制I改變M，從而調(diào)節(jié)ε；工作腔內(nèi)充油量I的大小是通過調(diào)整導(dǎo)管在工作腔內(nèi)的位置來調(diào)節(jié)；在帶式輸送機(jī)啟動前，先將導(dǎo)管插到工作腔的最外端，保證啟動時工作腔不充油，電機(jī)在“空載”下迅速啟動。這樣，降低了啟動電流的持續(xù)時間、減少了對電網(wǎng)的沖擊電流；待電機(jī)“空載”啟動完畢后，通過電控裝置控制調(diào)速型液力偶合器的導(dǎo)管伺服機(jī)構(gòu)，操縱導(dǎo)管在液力偶合器工作腔內(nèi)的位置，調(diào)節(jié)工作腔體內(nèi)的充油量I，改變液力偶合器的輸入力矩M的大小，不斷調(diào)整啟動角加速度，即改變調(diào)速型液力偶合器的外特性曲線，使電動機(jī)與調(diào)速型液力偶合器的共同工作用特性曲線相應(yīng)變軟，逐漸增加電動機(jī)的載荷，自動調(diào)節(jié)電動機(jī)的負(fù)荷分配，使之趨于平衡，最后將工作腔油量充滿，負(fù)載到達(dá)額定速度運行，實現(xiàn)帶式輸送機(jī)的負(fù)載軟啟動的要求；（2）液力偶合器用于實現(xiàn)功率平衡滿足下述要求：多機(jī)驅(qū)動時，各電機(jī)間的功率分配不均，會發(fā)生偏載現(xiàn)象，嚴(yán)重時，會損壞電機(jī)；帶式輸送機(jī)運行階段，其電機(jī)功率為：由上式知，當(dāng)采用同一型號電機(jī)時，其η，cosφ基本相同，電網(wǎng)電壓認(rèn)為是定值，則各單臺電動機(jī)電流L的大小基本反映了其功率的變化；在帶式輸送機(jī)運行過程中，以多電機(jī)的平均電流值I為基準(zhǔn)電流，確定基準(zhǔn)電流范圍I∑；取單臺電動機(jī)電流L與基準(zhǔn)電流范圍I∑相比較，由電控裝置控制調(diào)速則將導(dǎo)管插入，以減小偶合器工作腔內(nèi)充油量，降低電機(jī)的輸出功率；如In<I∑，則將導(dǎo)管拉出，以增加偶合器工作腔內(nèi)充油量，增加電機(jī)的輸出功率；如In在I∑的范圍內(nèi)，則導(dǎo)管伺服機(jī)構(gòu)不動作，從而使各單臺電動機(jī)的輸出功率誤差保持在允許范圍內(nèi)；在這里，功率不平衡精度、電動機(jī)電流取樣間隔時間、導(dǎo)管動作時間均由電氣調(diào)節(jié)裝置程序任意設(shè)定，以達(dá)到具有較高的精度，而又不頻繁動作的效果；無論帶式輸送機(jī)是否帶載，均能使電動機(jī)“空載”迅速啟動，而皮帶則緩慢均勻加速，使啟動加速度在0.1—0.3m／s2范圍內(nèi)。本發(fā)明的要點在于它的結(jié)構(gòu)及工作原理。一種多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點說明如下：（1）降低輸送帶的張力。系統(tǒng)中的每個驅(qū)動點都會對輸送帶張力的減弱起到一定的作用，經(jīng)過的越多，輸送帶的張力就會被減弱的越多，從而，輸送帶承受的張力也會越小。這樣能利用強(qiáng)度低的輸送帶同時還能確保輸送帶的正常運行，此外還使價格減少；（2）將逆止器安裝在多點驅(qū)動的輸出軸上，這樣可以避免斷帶事故的發(fā)生，每一個驅(qū)動裝置都能在運行的過程中產(chǎn)生一個停止的力矩，從而來阻止輸送帶下滑。這樣既能避免事故的發(fā)生，也能使系統(tǒng)持續(xù)高效的運行。（3）特別適用于老設(shè)備改造。當(dāng)帶式輸送機(jī)根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展需要延長運距和提高運量時，只需在原有的帶式輸送機(jī)的適當(dāng)位置安裝輔機(jī)即可，使改造費用大大降低。將廣泛的應(yīng)用于帶式輸送系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
中。附圖說明下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是實施例1所述多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)所依據(jù)的機(jī)械部件構(gòu)成關(guān)系原理示意簡圖；圖2是調(diào)速型液力偶合器的外特性曲線；圖3是作為控制裝置11的交-直-交變頻器電路控制原理示意圖；圖4是對應(yīng)圖3的控制裝置11的具體電路原理圖；圖5是控制裝置11中的PLC、變頻器與電機(jī)1的具體接線圖；圖6是多點驅(qū)動輸送機(jī)張力變化原理圖；圖7是本發(fā)明的雙滾筒驅(qū)動系統(tǒng)示意圖；圖8是本發(fā)明的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計；圖9是本發(fā)明的變頻調(diào)速原理圖；圖10為與圖1對應(yīng)的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)布置圖；圖10中線條代表輸送帶8，其他圓形結(jié)構(gòu)表示各種滾筒；圖11為實施例1所述多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)正常起動控制程序框圖；圖12為與圖11對應(yīng)的程序梯形圖；圖13實施例1所述多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)正常停車控制程序框圖；圖14實施例1所述多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)緊急停車過程原理框圖。具體實施方式參照附圖，一種多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)，包括電機(jī)1、聯(lián)軸器2、液力傳動裝置3、制動器4、減速機(jī)5、傳動裝置6、機(jī)架7、輸送帶8，下述結(jié)構(gòu)依次串聯(lián)連接：電機(jī)1與聯(lián)軸器2連接，聯(lián)軸器2與液力傳動裝置3連接，液力傳動裝置3與減速機(jī)5連接，減速機(jī)5與傳動裝置6連接，制動器4與減速機(jī)5連接，在機(jī)架7安裝減速機(jī)5，在機(jī)架7內(nèi)安裝傳動裝置6、輸送帶8，所述一種多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)還包括下述構(gòu)成部分：控制裝置11、第一變頻器12、第二變頻器13、計算機(jī)16；電機(jī)1有兩個且分別獨立布置；控制裝置11分別連接著第一變頻器12、第二變頻器13、兩個電機(jī)1、計算機(jī)16；兩個電機(jī)1二者還分別連接著第一變頻器12、第二變頻器13；控制裝置11通過USB/PPI通信電纜與計算機(jī)16相連，第一變頻器12、第二變頻器13與控制裝置11之間、控制裝置11與兩個電機(jī)1之間用普通導(dǎo)線連接?？刂蒲b置11選用三菱FX2N-48MR系列PLC可編程控制器；第一變頻器12、第二變頻器13均選用通用型變頻器SINAMICSMM440系列，其額定輸出功率為1.5kW；輸入頻率為50Hz；輸出頻率為0-300Hz；PLC、變頻器與電機(jī)等的輸入輸出接線圖參見圖5。所述多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)中，液力傳動裝置3具體應(yīng)用調(diào)速型液力耦合器，實現(xiàn)軟啟動和多機(jī)功率平衡；調(diào)速型液力耦合器的工作原理滿足如下要求：（1）其按照如下要求實現(xiàn)軟啟動：液力偶合器的工作輪即泵輪和渦輪都具有不同數(shù)量的徑向葉片，泵輪通過輸入軸與電機(jī)相連接，渦輪通過輸出軸與工作機(jī)(減速器)相連接；工作時，在液力偶合器中充入工作液，當(dāng)電動機(jī)通過輸入軸帶時，在耦合器中充入工作液，當(dāng)電動機(jī)通過輸入軸帶動泵輪旋轉(zhuǎn)時，進(jìn)入泵輪的工作液被葉片夾持著同泵輪一起旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用沿泵輪的內(nèi)側(cè)流向外緣形成高壓高速換流沖擊渦輪，使渦輪跟隨泵輪同向轉(zhuǎn)動；工作液從渦輪中由外緣流向內(nèi)側(cè)的過程中減壓減速，轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，通過輸出軸輸出，帶動工作機(jī)工作，周而復(fù)始，實現(xiàn)從原動機(jī)到工作機(jī)的能量傳遞，通過控制充油量，改變液力偶合器的輸入力矩，從而調(diào)節(jié)輸送機(jī)的啟動角加速度，工作腔內(nèi)充油量的大小是通過調(diào)整導(dǎo)管（也稱勺管）在工作腔內(nèi)的位置來調(diào)節(jié)的；使用調(diào)速型液力耦合器實現(xiàn)軟啟動具體要求如下：液力偶合器的輸出力矩方程是：式中：D為作用直徑，mm；γ為工作液的重度，kg/；nb為泵輪轉(zhuǎn)速，r/min；λ為轉(zhuǎn)矩系數(shù)；帶式輸送機(jī)的啟動加速度按照下式計算：ε=I(M-)/J式中，ε為輸送機(jī)的啟動加速度；I為充油量；J為輸送機(jī)的總轉(zhuǎn)動慣量；M為液力偶合器的輸入力矩；Me為輸送機(jī)的總阻力矩；由調(diào)速型液力偶合器的外特性曲線(圖2)、及帶式輸送機(jī)的啟動角加速度公式可以看出：通過調(diào)節(jié)泵輪間工作腔的充液量大小即可調(diào)節(jié)偶合器的輸出力矩；對特定的帶式輸送機(jī)，其負(fù)載確定J和Me均為定值，可通過控制I改變M，從而調(diào)節(jié)ε；工作腔內(nèi)充油量I的大小是通過調(diào)整導(dǎo)管(也稱勺管)在工作腔內(nèi)的位置來調(diào)節(jié)；在帶式輸送機(jī)啟動前，先將導(dǎo)管插到工作腔的最外端，保證啟動時工作腔不充油，電機(jī)在“空載”下迅速啟動。這樣，降低了啟動電流的持續(xù)時間、減少了對電網(wǎng)的沖擊電流；待電機(jī)“空載”啟動完畢后，通過電控裝置控制調(diào)速型液力偶合器的導(dǎo)管伺服機(jī)構(gòu)，操縱導(dǎo)管在液力偶合器工作腔內(nèi)的位置，調(diào)節(jié)工作腔體內(nèi)的充油量I，改變液力偶合器的輸入力矩M的大小，不斷調(diào)整啟動角加速度，即改變調(diào)速型液力偶合器的外特性曲線(圖2)，使電動機(jī)與調(diào)速型液力偶合器的共同工作用特性曲線相應(yīng)變軟，逐漸增加電動機(jī)的載荷，自動調(diào)節(jié)電動機(jī)的負(fù)荷分配，使之趨于平衡，最后將工作腔油量充滿，負(fù)載到達(dá)額定速度運行，實現(xiàn)帶式輸送機(jī)的負(fù)載軟啟動的要求；（2）液力偶合器用于實現(xiàn)功率平衡滿足下述要求：多機(jī)驅(qū)動時，各電機(jī)間的功率分配不均，會發(fā)生偏載現(xiàn)象，嚴(yán)重時，會損壞電機(jī)；帶式輸送機(jī)運行階段，其電機(jī)功率為：由上式知，當(dāng)采用同一型號電機(jī)時，其η，cosφ基本相同，電網(wǎng)電壓認(rèn)為是定值，則各單臺電動機(jī)電流L的大小基本反映了其功率的變化；在帶式輸送機(jī)運行過程中，以多電機(jī)的平均電流值I（I=∑In／n)為基準(zhǔn)電流，確定基準(zhǔn)電流范圍I∑；(基準(zhǔn)電流范圍I∑應(yīng)符合多機(jī)驅(qū)動的功率不平衡精度)；取單臺電動機(jī)電流L與基準(zhǔn)電流范圍I∑相比較，由電控裝置控制調(diào)速則將導(dǎo)管插入，以減小偶合器工作腔內(nèi)充油量，降低電機(jī)的輸出功率；如In<I∑，則將導(dǎo)管拉出，以增加偶合器工作腔內(nèi)充油量，增加電機(jī)的輸出功率；如In在I∑的范圍內(nèi)，則導(dǎo)管伺服機(jī)構(gòu)不動作，從而使各單臺電動機(jī)的輸出功率誤差保持在允許范圍內(nèi)；在這里，功率不平衡精度、電動機(jī)電流取樣間隔時間、導(dǎo)管動作時間均由電氣調(diào)節(jié)裝置程序任意設(shè)定，以達(dá)到具有較高的精度，而又不頻繁動作的效果；無論帶式輸送機(jī)是否帶載，均能使電動機(jī)“空載”迅速啟動，而皮帶則緩慢均勻加速，使啟動加速度在0.1—0.3m／s2范圍內(nèi)。下面根據(jù)實施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明：本發(fā)明所述控制系統(tǒng)還使用變頻調(diào)速，以便節(jié)能。我們使用交-直-交變頻器，來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。由于有中間直流環(huán)節(jié)，所以又稱間接變壓變頻器。交-直-交變頻器的電路如圖3所示。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖4所示。整流器采用晶閘管的三相全波整流橋，逆變器用IGBT橋。使用多點驅(qū)動的原因：近年來，煤炭開發(fā)建設(shè)逐漸西移，煤層的條件分布也不斷地發(fā)生變化，這給大巷運輸采用運量大、運距長的帶式輸送機(jī)提供了良好的機(jī)會。帶式輸送機(jī)的距離越長，輸送帶的張力也要求越大，帶強(qiáng)相應(yīng)的也越高，但是帶強(qiáng)搞高的輸送帶既會出現(xiàn)價格高昂，同時質(zhì)量也不很穩(wěn)定。因此，傳送帶的最大張力值沒有辦法降低，這就使得傳送帶的選型只能立于國內(nèi)。多點驅(qū)動逐漸成為降低輸送帶張力的普遍方法。所謂多點驅(qū)動就是在帶式輸送機(jī)運行居中段也會承擔(dān)一些功率，在驅(qū)動點支撐輸送帶時，張力就有所降低，布置的驅(qū)動電機(jī)數(shù)量越多，傳送帶的最大張力就會降低的越低。多點驅(qū)動傳送帶張力變化如圖6。圖6中S1為多點驅(qū)動張力，S2為單點驅(qū)動張力。多點驅(qū)動的帶式輸送機(jī)的工作原理：為降低對電網(wǎng)峰值的要求，減少輸送帶強(qiáng)度，同時減少成本，長距離的帶式輸送機(jī)一般采用多點驅(qū)動系統(tǒng)。本設(shè)計系統(tǒng)采用雙滾筒驅(qū)動，使用兩個電機(jī)。雙滾筒驅(qū)動系統(tǒng)示意圖如圖7所示。多點驅(qū)動的主要問題是引起電機(jī)輸出功率不平衡。在外承載量不變的情況下，過載和欠載均可能出現(xiàn)在電機(jī)中，這種狀況嚴(yán)重時會損壞電機(jī)。為了確保多臺電機(jī)在運行時速度一致，確保設(shè)備能穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，該帶式運輸機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下的條件:（1）帶式運輸機(jī)使用兩臺電機(jī)驅(qū)動，兩臺電機(jī)間隔10s順序啟動，啟動時間在20s-90s可調(diào)；（2）兩臺電機(jī)從起動到停車的整個過程中均應(yīng)滿足系統(tǒng)的功率平衡，兩臺電機(jī)的電流值誤差不大于1A；（3）使輸送帶啟動張力控制在允許范圍內(nèi)。多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及主要功能：因為帶式輸送機(jī)具有使用中一系列獨特性，許多電氣中的問題均被解決。系統(tǒng)既采取監(jiān)護(hù)記錄機(jī)器運轉(zhuǎn)情況，又可以進(jìn)行自動控制，此外，還可以實現(xiàn)人為控制?？刂蒲b置力圖實現(xiàn)系統(tǒng)控制化、顯示數(shù)字化、操作簡單化、結(jié)構(gòu)模塊化。系統(tǒng)硬件設(shè)計:本發(fā)明在使用PLC及變頻器作為控制系統(tǒng)核心的基礎(chǔ)上，選配適合的傳感器有機(jī)地配置于系統(tǒng)中，能對整套裝置進(jìn)行實時監(jiān)測。使系統(tǒng)的各部分統(tǒng)一協(xié)調(diào)有序工作，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的高效和自動控制?？刂葡到y(tǒng)組成及功能：1）檢測單元：變送器和電流傳感器采取電流信號。傳感器采集的帶速信號，經(jīng)過f/v轉(zhuǎn)換為電壓信號。獲得的各種信號均進(jìn)入PLC的A/D模塊。2）控制單元：當(dāng)PLC接收到檢測信號，進(jìn)過判斷決策，完成帶式輸送機(jī)的起動、功率平衡功能?？刂七^程分析：PLC通過USB/PPI通信電纜與計算機(jī)相連，變頻器與PLC之間、PLC與電機(jī)之間用普通導(dǎo)線連接。工程應(yīng)用中，首先應(yīng)根據(jù)使用要求，參照本發(fā)明所述設(shè)置變頻器參數(shù)，應(yīng)用本發(fā)明所述PLC控制程序，以優(yōu)化改變變頻器的頻率，從而實現(xiàn)PLC對電機(jī)頻率的高效控制，達(dá)到改變輸送帶電機(jī)速度的最佳效果。控制基本原理見圖6。“軟啟動”：為了能滿足運量大，距離長帶式輸送機(jī)的要求，驅(qū)動器件應(yīng)具備很好的起動特性，并且可在工況條件變化的情況下運用。大型設(shè)備的軟啟動技術(shù)近年來國內(nèi)外研究開發(fā)了多種形式的軟啟動裝置，一直是煤炭行業(yè)所關(guān)注的焦點。就帶式輸送機(jī)而言，滿足以下幾點要求:（1）啟動過程可控；（2）多驅(qū)動功率平衡；（3）在起動過程中確保設(shè)備上受到的沖擊力最小，這樣能使輸送帶等裝置部件擁有較長的使用時間。軟啟動裝置的特點主要有以下幾點：（1）電動機(jī)的啟動過程中，所需電流比較大，因而不能總進(jìn)行啟動操作，而應(yīng)使啟動次數(shù)嚴(yán)格的控制在一定范圍內(nèi)；（2）其系統(tǒng)擁有的部件直徑一般比較大，當(dāng)電動機(jī)連接在系統(tǒng)中后，整個系統(tǒng)的體積比較龐大。（3）本發(fā)明所述多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)的硬件選用（a）PLC選擇：PLC控制器選用三菱FX2N-48MR系列PLC可編程控制器。PLC作為系統(tǒng)控制器，其起著至關(guān)重要的作用。PLC通過其內(nèi)部事先輸入的程序來自動的調(diào)控系統(tǒng)運行中的每一個環(huán)節(jié)。PLC的模擬輸出量直接給與變頻器，進(jìn)而來調(diào)整變頻器的輸出頻率，來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在整個過程中，PLC起了中間變換器的作用。此外，PLC使用簡潔方便，利于實踐中可靠應(yīng)用。控制系統(tǒng)中PLC輸入輸出接口含義如表1所示。表1I/O接口含義地址功能X1起動開關(guān)X2停止開關(guān)X3過壓保護(hù)X4撕帶X5超溫X6堆煤X7斷帶X8打滑Y0KM1Y1KM2Y4報警Y10變頻器1STFY11變頻器2STF多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及主要功能：因為帶式輸送機(jī)具有使用中一系列獨特性，許多電氣中的問題均被解決。系統(tǒng)既采取監(jiān)護(hù)記錄機(jī)器運轉(zhuǎn)情況，又可以進(jìn)行自動控制，此外，還可以實現(xiàn)人為控制。(b)變頻器選擇變頻器選用基本通用型變頻器SINAMICSMM440系列。額定輸出功率為1.5kW；輸入頻率為50Hz；輸出頻率為0～300Hz。變頻器參數(shù)設(shè)置控制線路的設(shè)計圖如圖7所示，電機(jī)與變頻器連接好后，需先調(diào)整需要的變頻器參數(shù)，主要的參數(shù)如下:（1）上限頻率Pr1=50Hz；（2）下限頻率Pr2=30Hz；（3）基底頻率Pr3=50Hz；（4）加速時間Pr7=5S；（5）減速時間Pr8=5S；（6）電子過電流保護(hù)Pr9=電動機(jī)的額定電流?？刂蒲b置11中的PLC、變頻器與電機(jī)1的具體接線圖參見圖5；圖6中S1表示多點驅(qū)動張力；S2表示單點驅(qū)動張力。具體的，控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計說明如下：（1）模擬量模塊與PLC的通訊：不同的控制量被寫入FX2N系列PLC，其對整個系統(tǒng)進(jìn)行實時的輸出控制，模擬量的不斷變換起到了關(guān)鍵作用。而最重要的則是對緩沖存儲器（BFM）的設(shè)置。通過對該模塊的認(rèn)識，BFM的定義如表2。表2BFM的定義通過對表2的仔細(xì)分析，可以顯然的發(fā)現(xiàn)，僅僅BFM的#16、#17對控制系統(tǒng)起主要作用，編輯程序的過程中，一定要抓住實際的需要跟BFM的#16和#17合適的值之間的關(guān)系，正確編寫程序。（2）系統(tǒng)工作方式正常起動：開車前，需檢查下各設(shè)備的準(zhǔn)備情況，安全性是否符合起車要求，電源的可靠性是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。正常起動控制工作框圖如圖11所示，梯形圖如圖12所示。正常停車：多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)在運行過程，若出現(xiàn)下列情況時，控制系統(tǒng)將執(zhí)行正常停車程序，流程如圖13所示。（a）停車按鈕被按動；（b）后臺設(shè)備停止運行。緊急停車：下面的其中一個方面出現(xiàn)在系統(tǒng)時，系統(tǒng)立即執(zhí)行停車程序，緊急停車過程如圖14所示。（a）急停按鈕被按動；（b）整個控制系統(tǒng)迅速失電。綜上，系統(tǒng)控制流程說明:（1）正常起動。檢查外圍設(shè)備及環(huán)境情況，若一切正常，按下起動按鈕。此時，系統(tǒng)會自動進(jìn)行過壓保護(hù)檢測，若正常，PLC會根據(jù)事先輸入的程序，經(jīng)過模擬變換模塊，將一模擬量輸送給變頻器，變頻器將對應(yīng)的頻率輸給電動機(jī)，電動機(jī)經(jīng)過的10s的時間從0HZ增大到設(shè)定值，這樣電機(jī)就完成了軟啟動的過程。（2）正常停車。當(dāng)人為按動停車或者后臺設(shè)備停車的情況下，系統(tǒng)進(jìn)入正常停車過程。此時，PLC根據(jù)自身存在的程序，輸出模擬信號給變頻器，是變頻器的輸出頻率為零，從而使電機(jī)開始減速，并逐漸的減到零，這樣電機(jī)就實現(xiàn)了軟停止。（3）緊急停車。當(dāng)人為按動急停按鈕或者系統(tǒng)檢測到危機(jī)情況時，PLC自動檢測并將停車的模擬信號輸送給變頻器，變頻器輸出信號控制電機(jī)停車。（4）功率平衡。兩電機(jī)的速度傳感器時刻檢測著轉(zhuǎn)速，在電機(jī)運行的過程中，兩電機(jī)檢測到的速度信號輸送到PLC，PLC自動比較二者的大小。通過比較，PLC給變頻器輸出信號，使轉(zhuǎn)速快的電機(jī)頻率減小，轉(zhuǎn)速慢的電機(jī)頻率增大，直到二者同速，這樣確保了功率平衡。本發(fā)明中，第一變頻器12、第二變頻器13具體的控制原理參見附圖3，相關(guān)的具體電路實現(xiàn)參見附圖4；由于有中間直流環(huán)節(jié)，所以第一變頻器12、第二變頻器13又可以被稱間接變壓變頻器。整流器采用晶閘管的三相全波整流橋，逆變器用IGBT橋。對應(yīng)圖6的多點驅(qū)動輸送機(jī)張力變化原理圖，現(xiàn)將本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)原理解釋說明如下：帶式輸送機(jī)的距離越長，輸送帶的張力也要求越大，帶強(qiáng)相應(yīng)的也越高，但是帶強(qiáng)搞高的輸送帶既會出現(xiàn)價格高昂，同時質(zhì)量也不很穩(wěn)定。因此，傳送帶的最大張力值沒有辦法降低，這就使得傳送帶的選型只能立于國內(nèi)。多點驅(qū)動逐漸成為降低輸送帶張力的普遍方法。所謂多點驅(qū)動就是在帶式輸送機(jī)運行居中段也會承擔(dān)一些功率，在驅(qū)動點支撐輸送帶時，張力就有所降低，布置的驅(qū)動電機(jī)數(shù)量越多，傳送帶的最大張力就會降低的越低。多點驅(qū)動傳送帶張力變化如圖6所示。為降低對電網(wǎng)峰值的要求，減少輸送帶強(qiáng)度，同時減少成本，長距離的帶式輸送機(jī)一般采用多點驅(qū)動系統(tǒng)。本設(shè)計系統(tǒng)采用雙滾筒驅(qū)動，使用兩個電機(jī)。雙滾筒驅(qū)動系統(tǒng)示意圖如圖7所示。多點驅(qū)動的關(guān)鍵技術(shù)難題之一是引起電機(jī)輸出功率不平衡。在外承載量不變的情況下，過載和欠載均可能出現(xiàn)在電機(jī)1中，這種狀況嚴(yán)重時會損壞電機(jī)1。為了確保多臺電機(jī)1在運行時速度一致，確保設(shè)備能穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，該帶式運輸機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下的條件:（1）帶式運輸機(jī)使用兩臺電機(jī)1驅(qū)動，兩臺電機(jī)1間隔10s順序啟動，啟動時間在20s-90s可調(diào)；（2）兩臺電機(jī)1從起動到停車的整個過程中均應(yīng)滿足系統(tǒng)的功率平衡，兩臺電機(jī)的電流值誤差不大于1A；（3）使輸送帶8啟動張力控制在允許范圍內(nèi)。因為帶式輸送機(jī)具有使用中一系列獨特性，許多電氣中的問題均被解決。系統(tǒng)既采取監(jiān)護(hù)記錄機(jī)器運轉(zhuǎn)情況，又可以進(jìn)行自動控制，此外，還可以實現(xiàn)人為控制?？刂蒲b置力圖實現(xiàn)系統(tǒng)控制化、顯示數(shù)字化、操作簡單化、結(jié)構(gòu)模塊化。帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)布置圖如圖10所示。與之配套的是圖1的多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)所依據(jù)的機(jī)械部件構(gòu)成關(guān)系原理示意簡圖，圖1所示機(jī)械部件為基礎(chǔ)的多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)所對應(yīng)的主要功能有:（1）與機(jī)械系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成一體化帶式輸送機(jī)可控起動系統(tǒng)，使帶式輸送機(jī)在何工況下均能平穩(wěn)起動開車；（2）與帶式輸送機(jī)自我防護(hù)裝備相匹配完成基本的保護(hù)（如沿停、堆煤、超溫、撕帶、打滑、煙霧等）。由于多點輸送的輸送帶降低了輸送帶8的強(qiáng)度，并且輸送帶8所受阻礙減少；所以可以應(yīng)用多點驅(qū)動帶式輸送機(jī)，使得輸送帶系統(tǒng)的驅(qū)動功率損失更少，需求的總功率明顯降低，功效明顯提高。本發(fā)明能有效地使輸送機(jī)整機(jī)造價進(jìn)一步降低，節(jié)約能源。當(dāng)前第1頁1 2 3