管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統的制作方法
【專利摘要】管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統，包括現場裝置單元、電氣控制機柜單元以及通訊單元；現場裝置單元至少包括皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器以及伺服電機；電氣控制機柜單元包括PLC控制器、伺服驅動器及電氣回路，PLC控制器通過電氣回路與伺服驅動器連接，伺服驅動器與現場裝置單元的伺服電機連接；通訊單元包括連接電纜、GPRS無線傳輸器、PROFIBUS總線電纜。本發明針對管狀皮帶輸送機可能發生的皮帶偏移和扭曲等故障進行實時的偏移量監測，并通過PLC控制器來自動啟動糾偏裝置，達到針對皮帶偏移糾正的目的，徹底解決皮帶跑偏和扭曲故障，有效保護管狀皮帶輸送機的安全運行；PROFIBUS和GPRS數據傳輸有利于整個保護控制系統的安裝，技術維護方便，節約調試成本。
【專利說明】管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電站、煤礦、港口等行業中的管狀皮帶輸送機的運行保護領域，具體涉 及一種管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統。
【背景技術】
[0002] 在電站、煤礦、港口等行業中應用廣泛的管狀皮帶運輸機，其運行過程中出現皮帶 跑偏和扭曲現象是常見的故障，故障發生的重點部位在管狀皮帶輸送機的頂部及尾部。由 于其頂部的負載過重，以及尾部受料不均勻從而引起皮帶扭曲，會造成管狀皮帶輸送機的 皮帶在頭部或尾部翻面，或在滾筒上方產生折疊，甚至出現皮帶折疊面反包的現象。管狀皮 帶輸送機的皮帶成型段扭曲范圍，以初始疊合點為基準的±30°以內為正常偏移值，若超 出此極限，將導致輸送機設備無法正常工作或損壞。這類故障將導致輸送系統中的物料大 量傾瀉，價值昂貴的皮帶徹底性損壞，從而進一步導致整套物料輸送系統的故障停機，裝置 停工。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是，針對現有管狀皮帶運輸機存在皮帶跑偏和扭曲現象 造成的上述缺陷，提供一種管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統，針對管狀皮帶輸送機 在運行過程中發生的皮帶位置偏移和扭曲進行自動監測并實施自動糾正和保護。
[0004] 本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：
[0005] 管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統，包括三大單元：現場裝置單元、電氣控制 機柜單元以及通訊單元；
[0006] 所述現場裝置單元至少包括皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器以及伺服電機，皮帶 實時疊合點追蹤激光傳感器用于采集管狀皮帶輸送機需要追蹤和反饋的信號源，伺服電機 用于對管狀皮帶輸送機的皮帶疊合點進行位置追蹤；
[0007] 所述電氣控制機柜單元包括PLC控制器、伺服驅動器及電氣回路，PLC控制器通過 電氣回路與伺服驅動器連接，伺服驅動器與現場裝置單元的伺服電機連接；電氣控制機柜 單元用于通過PLC控制器接收皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器采集的信號源并對其進行 邏輯和過程程序運算，輸出指令到伺服驅動器，伺服驅動器對現場裝置單元的伺服電機進 行管狀皮帶輸送機的皮帶疊合點的位置追蹤控制；
[0008] 所述通訊單元包括連接電纜、GPRS無線傳輸器、PR0FIBUS總線電纜，所述連接電 纜用于連接現場裝置單元與電氣控制機柜單元，GPRS無線傳輸器用于電氣控制機柜單元的 PLC控制器與第三方通訊端口數據傳輸，PR0FIBUS總線電纜用于PLC控制器的通訊端口與 其它同類型控制系統的PR0FIBUS總線傳輸。
[0009] 按上述方案，所述皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器包括第一激光傳感器LSI、第二 激光傳感器LS2,管狀皮帶輸送機的檢測皮帶通過輥輪合攏呈圓柱筒狀，第一激光傳感器 LSI作用于檢測皮帶的外疊合端面（遠離圓柱筒狀皮帶圓心的皮帶端面），第二激光傳感 器LS2作用于管狀皮帶輸送機的檢測皮帶的內疊合端面（靠近圓柱筒狀皮帶圓心的皮帶端 面）。
[0010] 按上述方案，所述現場傳感器單元還包括一個皮帶初始疊合點檢測傳感器，皮帶 初始疊合點檢測傳感器采用歸零接近開關LS3,歸零接近開關LS3安裝在皮帶最佳疊合點 處。
[0011] 按上述方案，所述電氣控制機柜單元的電氣回路設置有糾偏推桿控制回路，糾偏 推桿控制回路包括糾偏推桿、糾偏裝置使能繼電器KC2,糾偏推桿通過糾偏裝置使能繼電器 KC2的常開觸點構成通斷回路，糾偏裝置使能繼電器KC2線圈與PLC控制器的輸出端口連接 (糾偏推桿通過PLC控制器發出指令控制其工作）。
[0012] 本發明的工作原理：通過現場裝置單元的皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器追蹤皮 帶的疊合點位置，并將追蹤的信號源發送給電氣控制機柜單元的PLC控制器，PLC控制器通 過信號組合判斷輸出指令到伺服驅動器，伺服驅動器對伺服電機的運行軌跡進行位置追蹤 控制；同時，通過現場傳感器單元的皮帶初始疊合點檢測傳感器自動檢測皮帶的偏移量，發 送信號給PLC控制器，PLC控制器根據偏移量運算來控制電氣回路的糾偏裝置，消除皮帶偏 移和扭曲故障，清除伺服電機在運動中產生的誤差；通訊單元的GPRS無線傳輸器通過遠距 離無線GPRS數據傳輸方式傳送和存貯PLC控制器的運行數據，實時監控和分析管狀皮帶輸 送機的偏移量，并由PLC控制器針對皮帶糾偏裝置發出指令，進行偏移糾正。在若干同類型 保護控制系統的應用中，采用通訊單元的PR0FIBUS總線電纜在同類型控制系統之間進行 PR0FIBUS總線數據通訊方式的數據共享。
[0013] 本發明與現有技術相比的有益效果在于：
[0014] 1、針對管狀皮帶輸送機可能發生的皮帶偏移和扭曲等故障進行實時的偏移量監 測，并通過PLC控制器來自動啟動糾偏裝置，達到針對皮帶偏移糾正的目的，徹底解決皮帶 跑偏和扭曲故障，有效保護管狀皮帶輸送機的安全運行；
[0015] 2、PLC控制器的實時監控和存貯的皮帶偏移和糾正數據通過GPRS無線數據傳輸 模式和PR0FIBUS總線數據傳輸模式傳送到聯網計算機和其它同類型控制系統，進行技術 分析和數據共享；針對電站、煤炭、港口行業等行業中工廠布局較大、設備分布位置較分散， 距離較遠的特點，更有利GPRS的無線數據傳輸技術的應用；同時，PR0FIBUS總線傳輸技術， 可以降低各個同類型控制系統之間數據共享的經濟成本；
[0016] 3、整個保護控制系統合理布局，占地面積小，適用范圍廣，PR0FIBUS和GPRS數據 傳輸有利于控制系統的安裝，技術維護方便，節約調試成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統的整體結構示意框圖；
[0018] 圖2是本發明的電氣回路原理圖；
[0019] 圖3是本發明PLC控制器與伺服驅動器的控制回路原理圖；
[0020] 圖4是本發明管狀皮帶輸送機的疊合點、內疊合端面、外疊合端面的結構示意圖；
[0021] 圖5是本發明PLC控制器進行定位誤差清除的局部示意圖；
[0022] 圖6是本發明PLC控制器進行疊合點位置追蹤的局部示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。
[0024] 參照圖1?圖4所示，本發明所述的管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統，包括 三大單元：現場裝置單元、電氣控制機柜單元以及通訊單元；
[0025] 所述現場裝置單元包括皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器、皮帶初始疊合點檢測傳 感器以及伺服電機，皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器用于采集管狀皮帶輸送機需要追蹤和 反饋的信號源，皮帶初始疊合點檢測傳感器采用歸零接近開關LS3,歸零接近開關LS3安裝 在皮帶最佳疊合點處，歸零接近開關LS3用于尋找360°零點，伺服電機用于對管狀皮帶輸 送機的皮帶疊合點進行位置追蹤；
[0026] 所述電氣控制機柜單元包括PLC控制器、伺服驅動器及電氣回路，PLC控制器通過 電氣回路與伺服驅動器連接，伺服驅動器與現場裝置單元的伺服電機連接；電氣控制機柜 單元用于通過PLC控制器接收皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器采集的信號源并對其進行 邏輯和過程程序運算，輸出指令到伺服驅動器，伺服驅動器對現場裝置單元的伺服電機進 行管狀皮帶輸送機的皮帶疊合點的位置追蹤控制；
[0027] 所述通訊單元包括連接電纜、GPRS無線傳輸器、PR0FIBUS總線電纜，所述連接電 纜用于連接現場裝置單元與電氣控制機柜單元（包括圖1所示的工廠供電電纜、糾偏推桿 供電電纜、電機回路電纜、控制電壓電纜等等，連接電纜的引入方式有兩種：方式一如圖1 所示；方式二可使用伺服電機廠家配套的專用電纜插頭進行接口插接，優勢在于安裝方便， 使用快捷，劣勢在于插接距離較短，長度< 5米），GPRS無線傳輸器用于電氣控制機柜單元 的PLC控制器與第三方通訊端口數據傳輸，PR0FIBUS總線電纜用于PLC控制器的通訊端口 與其它同類型控制系統的PR0FIBUS總線傳輸。
[0028] 所述皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器包括第一激光傳感器LSI、第二激光傳感器 LS2,管狀皮帶輸送機的檢測皮帶通過輥輪合攏呈圓柱筒狀，第一激光傳感器LSI作用于檢 測皮帶的外疊合端面（遠離圓柱筒狀皮帶圓心的皮帶端面），第二激光傳感器LS2作用于管 狀皮帶輸送機的檢測皮帶的內疊合端面（靠近圓柱筒狀皮帶圓心的皮帶端面），第一激光 傳感器LSI、第二激光傳感器LS2用于追尋皮帶的偏移角度。
[0029] 所述電氣控制機柜單元的電氣回路設置有糾偏推桿控制回路，糾偏推桿控制回路 包括糾偏推桿、糾偏裝置使能繼電器KC2,糾偏推桿通過糾偏裝置使能繼電器KC2的常開觸 點構成通斷回路，糾偏裝置使能繼電器KC2線圈與PLC控制器的Q1. 0輸出端口連接，糾偏 推桿通過PLC控制器發出指令控制其工作與否。
[0030] 如圖3所示，所述PLC控制器采用德國SIEMENS的S7200系列CPU集成化PLC控 制器，包括14個開關布爾量DI信號輸入點、10個開關布爾量D0信號輸出點，其中Q0. 1和 Q0. 2兩個D0信號輸出點具有高速脈沖輸出功能，這種集成化結構的PLC控制器，可以有效 地實施開關量信號采集、輸出以及脈沖指令發送功能。
[0031] 本發明管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統具體工作過程如下：
[0032] 管狀皮帶輸送機通常采用厚度為25?30mm的柔性皮帶，利用輥輪合攏皮帶，將皮 帶形成圓柱筒狀，從而達到密封物料的目的。在皮帶的重合折疊末端，會因為皮帶的厚度而 產生25?30_的高低差，如圖4所示，此處存在高低差的皮帶折疊末端，稱之為疊合點，遠 離圓柱筒狀皮帶圓心的皮帶端面稱之為外疊合端面，靠近圓柱筒狀皮帶圓心的皮帶端面稱 之為內疊合端面。
[0033] 皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器中第一激光傳感器LSI、第二激光傳感器LS2的 檢測精度為1mm ;第一激光傳感器LSI、第二激光傳感器LS2分別作用于檢測皮帶的外疊 合端面、內疊合端面，通過皮帶疊合點的高低差來判斷皮帶疊合點的實際位置，并將"〇"或 " 1"的布爾量信號傳送到電氣控制機柜單元的PLC控制器的輸入端，從而精確有效的針對 管狀皮帶輸送機的皮帶疊合點進行定位；其工作原理是：當第一激光傳感器LSI、第二激光 傳感器LS2在其所設定的距離內掃描到遮光物體（皮帶的外疊合端面、內疊合端面）存在 時，將觸發對應第一激光傳感器LSI、第二激光傳感器LS2開關的"閉合"（對應"1"的布爾 量信號）或"斷開"（對應"〇"的布爾量信號）狀態，第一激光傳感器LSI、第二激光傳感器 LS2開關的"閉合"或"斷開"狀態反饋到PLC控制器的輸入端，給PLC控制器提供" 1"或 "〇"的布爾量信號。第一激光傳感器LSI、第二激光傳感器LS2具體設定檢測距離和開關觸 點狀態如下表1所示：
[0034] 表1激光傳感器設定檢測距離和開關觸點狀態
[0035]
【權利要求】
1. 管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統，其特征在于，包括三大單元：現場裝置單 元、電氣控制機柜單元以及通訊單元； 所述現場裝置單元至少包括皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器以及伺服電機，皮帶實時 疊合點追蹤激光傳感器用于采集管狀皮帶輸送機需要追蹤和反饋的信號源，伺服電機用于 對管狀皮帶輸送機的皮帶疊合點進行位置追蹤； 所述電氣控制機柜單元包括PLC控制器、伺服驅動器及電氣回路，PLC控制器通過電氣 回路與伺服驅動器連接，伺服驅動器與現場裝置單元的伺服電機連接；電氣控制機柜單元 用于通過PLC控制器接收皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器采集的信號源并對其進行邏輯 和過程程序運算，輸出指令到伺服驅動器，伺服驅動器對現場裝置單元的伺服電機進行管 狀皮帶輸送機的皮帶疊合點的位置追蹤控制； 所述通訊單元包括連接電纜、GPRS無線傳輸器、PROFIBUS總線電纜，所述連接電纜用 于連接現場裝置單元與電氣控制機柜單元，GPRS無線傳輸器用于電氣控制機柜單元的PLC 控制器與第三方通訊端口數據傳輸，PROFIBUS總線電纜用于PLC控制器的通訊端口與其它 同類型控制系統的PROFIBUS總線傳輸。
2. 根據權利要求1所述的管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統，其特征在于，所述 皮帶實時疊合點追蹤激光傳感器包括第一激光傳感器LSI、第二激光傳感器LS2,管狀皮帶 輸送機的檢測皮帶通過輥輪合攏呈圓柱筒狀，第一激光傳感器LSI作用于檢測皮帶的外疊 合端面，第二激光傳感器LS2作用于管狀皮帶輸送機的檢測皮帶的內疊合端面。
3. 根據權利要求1所述的管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統，其特征在于，所述 現場傳感器單元還包括一個皮帶初始疊合點檢測傳感器，皮帶初始疊合點檢測傳感器采用 歸零接近開關LS3,歸零接近開關LS3安裝在皮帶最佳疊合點處。
4. 根據權利要求1所述的管狀皮帶輸送機跑偏扭曲保護控制系統，其特征在于，所述 電氣控制機柜單元的電氣回路設置有糾偏推桿控制回路，糾偏推桿控制回路包括糾偏推 桿、糾偏裝置使能繼電器KC2,糾偏推桿通過糾偏裝置使能繼電器KC2的常開觸點構成通斷 回路，糾偏裝置使能繼電器KC2線圈與PLC控制器的輸出端口連接。
【文檔編號】B65G43/02GK104291089SQ201410545331
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】金從兵, 佘銘 申請人:湖北凱瑞知行科技有限公司