管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统的制作方法
【专利摘要】管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统，包括现场装置单元、电气控制机柜单元以及通讯单元；现场装置单元至少包括皮带实时叠合点追踪激光传感器以及伺服电机；电气控制机柜单元包括PLC控制器、伺服驱动器及电气回路，PLC控制器通过电气回路与伺服驱动器连接，伺服驱动器与现场装置单元的伺服电机连接；通讯单元包括连接电缆、GPRS无线传输器、PROFIBUS总线电缆。本发明针对管状皮带输送机可能发生的皮带偏移和扭曲等故障进行实时的偏移量监测，并通过PLC控制器来自动启动纠偏装置，达到针对皮带偏移纠正的目的，彻底解决皮带跑偏和扭曲故障，有效保护管状皮带输送机的安全运行；PROFIBUS和GPRS数据传输有利于整个保护控制系统的安装，技术维护方便，节约调试成本。
【专利说明】管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电站、煤矿、港口等行业中的管状皮带输送机的运行保护领域，具体涉 及一种管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统。
【背景技术】
[0002] 在电站、煤矿、港口等行业中应用广泛的管状皮带运输机，其运行过程中出现皮带 跑偏和扭曲现象是常见的故障，故障发生的重点部位在管状皮带输送机的顶部及尾部。由 于其顶部的负载过重，以及尾部受料不均匀从而引起皮带扭曲，会造成管状皮带输送机的 皮带在头部或尾部翻面，或在滚筒上方产生折叠，甚至出现皮带折叠面反包的现象。管状皮 带输送机的皮带成型段扭曲范围，以初始叠合点为基准的±30°以内为正常偏移值，若超 出此极限，将导致输送机设备无法正常工作或损坏。这类故障将导致输送系统中的物料大 量倾泻，价值昂贵的皮带彻底性损坏，从而进一步导致整套物料输送系统的故障停机，装置 停工。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是，针对现有管状皮带运输机存在皮带跑偏和扭曲现象 造成的上述缺陷，提供一种管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统，针对管状皮带输送机 在运行过程中发生的皮带位置偏移和扭曲进行自动监测并实施自动纠正和保护。
[0004] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0005] 管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统，包括三大单元：现场装置单元、电气控制 机柜单元以及通讯单元；
[0006] 所述现场装置单元至少包括皮带实时叠合点追踪激光传感器以及伺服电机，皮带 实时叠合点追踪激光传感器用于采集管状皮带输送机需要追踪和反馈的信号源，伺服电机 用于对管状皮带输送机的皮带叠合点进行位置追踪；
[0007] 所述电气控制机柜单元包括PLC控制器、伺服驱动器及电气回路，PLC控制器通过 电气回路与伺服驱动器连接，伺服驱动器与现场装置单元的伺服电机连接；电气控制机柜 单元用于通过PLC控制器接收皮带实时叠合点追踪激光传感器采集的信号源并对其进行 逻辑和过程程序运算，输出指令到伺服驱动器，伺服驱动器对现场装置单元的伺服电机进 行管状皮带输送机的皮带叠合点的位置追踪控制；
[0008] 所述通讯单元包括连接电缆、GPRS无线传输器、PR0FIBUS总线电缆，所述连接电 缆用于连接现场装置单元与电气控制机柜单元，GPRS无线传输器用于电气控制机柜单元的 PLC控制器与第三方通讯端口数据传输，PR0FIBUS总线电缆用于PLC控制器的通讯端口与 其它同类型控制系统的PR0FIBUS总线传输。
[0009] 按上述方案，所述皮带实时叠合点追踪激光传感器包括第一激光传感器LSI、第二 激光传感器LS2,管状皮带输送机的检测皮带通过辊轮合拢呈圆柱筒状，第一激光传感器 LSI作用于检测皮带的外叠合端面（远离圆柱筒状皮带圆心的皮带端面），第二激光传感 器LS2作用于管状皮带输送机的检测皮带的内叠合端面（靠近圆柱筒状皮带圆心的皮带端 面）。
[0010] 按上述方案，所述现场传感器单元还包括一个皮带初始叠合点检测传感器，皮带 初始叠合点检测传感器采用归零接近开关LS3,归零接近开关LS3安装在皮带最佳叠合点 处。
[0011] 按上述方案，所述电气控制机柜单元的电气回路设置有纠偏推杆控制回路，纠偏 推杆控制回路包括纠偏推杆、纠偏装置使能继电器KC2,纠偏推杆通过纠偏装置使能继电器 KC2的常开触点构成通断回路，纠偏装置使能继电器KC2线圈与PLC控制器的输出端口连接 (纠偏推杆通过PLC控制器发出指令控制其工作）。
[0012] 本发明的工作原理：通过现场装置单元的皮带实时叠合点追踪激光传感器追踪皮 带的叠合点位置，并将追踪的信号源发送给电气控制机柜单元的PLC控制器，PLC控制器通 过信号组合判断输出指令到伺服驱动器，伺服驱动器对伺服电机的运行轨迹进行位置追踪 控制；同时，通过现场传感器单元的皮带初始叠合点检测传感器自动检测皮带的偏移量，发 送信号给PLC控制器，PLC控制器根据偏移量运算来控制电气回路的纠偏装置，消除皮带偏 移和扭曲故障，清除伺服电机在运动中产生的误差；通讯单元的GPRS无线传输器通过远距 离无线GPRS数据传输方式传送和存贮PLC控制器的运行数据，实时监控和分析管状皮带输 送机的偏移量，并由PLC控制器针对皮带纠偏装置发出指令，进行偏移纠正。在若干同类型 保护控制系统的应用中，采用通讯单元的PR0FIBUS总线电缆在同类型控制系统之间进行 PR0FIBUS总线数据通讯方式的数据共享。
[0013] 本发明与现有技术相比的有益效果在于：
[0014] 1、针对管状皮带输送机可能发生的皮带偏移和扭曲等故障进行实时的偏移量监 测，并通过PLC控制器来自动启动纠偏装置，达到针对皮带偏移纠正的目的，彻底解决皮带 跑偏和扭曲故障，有效保护管状皮带输送机的安全运行；
[0015] 2、PLC控制器的实时监控和存贮的皮带偏移和纠正数据通过GPRS无线数据传输 模式和PR0FIBUS总线数据传输模式传送到联网计算机和其它同类型控制系统，进行技术 分析和数据共享；针对电站、煤炭、港口行业等行业中工厂布局较大、设备分布位置较分散， 距离较远的特点，更有利GPRS的无线数据传输技术的应用；同时，PR0FIBUS总线传输技术， 可以降低各个同类型控制系统之间数据共享的经济成本；
[0016] 3、整个保护控制系统合理布局，占地面积小，适用范围广，PR0FIBUS和GPRS数据 传输有利于控制系统的安装，技术维护方便，节约调试成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本发明管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统的整体结构示意框图；
[0018] 图2是本发明的电气回路原理图；
[0019] 图3是本发明PLC控制器与伺服驱动器的控制回路原理图；
[0020] 图4是本发明管状皮带输送机的叠合点、内叠合端面、外叠合端面的结构示意图；
[0021] 图5是本发明PLC控制器进行定位误差清除的局部示意图；
[0022] 图6是本发明PLC控制器进行叠合点位置追踪的局部示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0024] 参照图1?图4所示，本发明所述的管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统，包括 三大单元：现场装置单元、电气控制机柜单元以及通讯单元；
[0025] 所述现场装置单元包括皮带实时叠合点追踪激光传感器、皮带初始叠合点检测传 感器以及伺服电机，皮带实时叠合点追踪激光传感器用于采集管状皮带输送机需要追踪和 反馈的信号源，皮带初始叠合点检测传感器采用归零接近开关LS3,归零接近开关LS3安装 在皮带最佳叠合点处，归零接近开关LS3用于寻找360°零点，伺服电机用于对管状皮带输 送机的皮带叠合点进行位置追踪；
[0026] 所述电气控制机柜单元包括PLC控制器、伺服驱动器及电气回路，PLC控制器通过 电气回路与伺服驱动器连接，伺服驱动器与现场装置单元的伺服电机连接；电气控制机柜 单元用于通过PLC控制器接收皮带实时叠合点追踪激光传感器采集的信号源并对其进行 逻辑和过程程序运算，输出指令到伺服驱动器，伺服驱动器对现场装置单元的伺服电机进 行管状皮带输送机的皮带叠合点的位置追踪控制；
[0027] 所述通讯单元包括连接电缆、GPRS无线传输器、PR0FIBUS总线电缆，所述连接电 缆用于连接现场装置单元与电气控制机柜单元（包括图1所示的工厂供电电缆、纠偏推杆 供电电缆、电机回路电缆、控制电压电缆等等，连接电缆的引入方式有两种：方式一如图1 所示；方式二可使用伺服电机厂家配套的专用电缆插头进行接口插接，优势在于安装方便， 使用快捷，劣势在于插接距离较短，长度< 5米），GPRS无线传输器用于电气控制机柜单元 的PLC控制器与第三方通讯端口数据传输，PR0FIBUS总线电缆用于PLC控制器的通讯端口 与其它同类型控制系统的PR0FIBUS总线传输。
[0028] 所述皮带实时叠合点追踪激光传感器包括第一激光传感器LSI、第二激光传感器 LS2,管状皮带输送机的检测皮带通过辊轮合拢呈圆柱筒状，第一激光传感器LSI作用于检 测皮带的外叠合端面（远离圆柱筒状皮带圆心的皮带端面），第二激光传感器LS2作用于管 状皮带输送机的检测皮带的内叠合端面（靠近圆柱筒状皮带圆心的皮带端面），第一激光 传感器LSI、第二激光传感器LS2用于追寻皮带的偏移角度。
[0029] 所述电气控制机柜单元的电气回路设置有纠偏推杆控制回路，纠偏推杆控制回路 包括纠偏推杆、纠偏装置使能继电器KC2,纠偏推杆通过纠偏装置使能继电器KC2的常开触 点构成通断回路，纠偏装置使能继电器KC2线圈与PLC控制器的Q1. 0输出端口连接，纠偏 推杆通过PLC控制器发出指令控制其工作与否。
[0030] 如图3所示，所述PLC控制器采用德国SIEMENS的S7200系列CPU集成化PLC控 制器，包括14个开关布尔量DI信号输入点、10个开关布尔量D0信号输出点，其中Q0. 1和 Q0. 2两个D0信号输出点具有高速脉冲输出功能，这种集成化结构的PLC控制器，可以有效 地实施开关量信号采集、输出以及脉冲指令发送功能。
[0031] 本发明管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统具体工作过程如下：
[0032] 管状皮带输送机通常采用厚度为25?30mm的柔性皮带，利用辊轮合拢皮带，将皮 带形成圆柱筒状，从而达到密封物料的目的。在皮带的重合折叠末端，会因为皮带的厚度而 产生25?30_的高低差，如图4所示，此处存在高低差的皮带折叠末端，称之为叠合点，远 离圆柱筒状皮带圆心的皮带端面称之为外叠合端面，靠近圆柱筒状皮带圆心的皮带端面称 之为内叠合端面。
[0033] 皮带实时叠合点追踪激光传感器中第一激光传感器LSI、第二激光传感器LS2的 检测精度为1mm ;第一激光传感器LSI、第二激光传感器LS2分别作用于检测皮带的外叠 合端面、内叠合端面，通过皮带叠合点的高低差来判断皮带叠合点的实际位置，并将"〇"或 " 1"的布尔量信号传送到电气控制机柜单元的PLC控制器的输入端，从而精确有效的针对 管状皮带输送机的皮带叠合点进行定位；其工作原理是：当第一激光传感器LSI、第二激光 传感器LS2在其所设定的距离内扫描到遮光物体（皮带的外叠合端面、内叠合端面）存在 时，将触发对应第一激光传感器LSI、第二激光传感器LS2开关的"闭合"（对应"1"的布尔 量信号）或"断开"（对应"〇"的布尔量信号）状态，第一激光传感器LSI、第二激光传感器 LS2开关的"闭合"或"断开"状态反馈到PLC控制器的输入端，给PLC控制器提供" 1"或 "〇"的布尔量信号。第一激光传感器LSI、第二激光传感器LS2具体设定检测距离和开关触 点状态如下表1所示：
[0034] 表1激光传感器设定检测距离和开关触点状态
[0035]
【权利要求】
1. 管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统，其特征在于，包括三大单元：现场装置单 元、电气控制机柜单元以及通讯单元； 所述现场装置单元至少包括皮带实时叠合点追踪激光传感器以及伺服电机，皮带实时 叠合点追踪激光传感器用于采集管状皮带输送机需要追踪和反馈的信号源，伺服电机用于 对管状皮带输送机的皮带叠合点进行位置追踪； 所述电气控制机柜单元包括PLC控制器、伺服驱动器及电气回路，PLC控制器通过电气 回路与伺服驱动器连接，伺服驱动器与现场装置单元的伺服电机连接；电气控制机柜单元 用于通过PLC控制器接收皮带实时叠合点追踪激光传感器采集的信号源并对其进行逻辑 和过程程序运算，输出指令到伺服驱动器，伺服驱动器对现场装置单元的伺服电机进行管 状皮带输送机的皮带叠合点的位置追踪控制； 所述通讯单元包括连接电缆、GPRS无线传输器、PROFIBUS总线电缆，所述连接电缆用 于连接现场装置单元与电气控制机柜单元，GPRS无线传输器用于电气控制机柜单元的PLC 控制器与第三方通讯端口数据传输，PROFIBUS总线电缆用于PLC控制器的通讯端口与其它 同类型控制系统的PROFIBUS总线传输。
2. 根据权利要求1所述的管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统，其特征在于，所述 皮带实时叠合点追踪激光传感器包括第一激光传感器LSI、第二激光传感器LS2,管状皮带 输送机的检测皮带通过辊轮合拢呈圆柱筒状，第一激光传感器LSI作用于检测皮带的外叠 合端面，第二激光传感器LS2作用于管状皮带输送机的检测皮带的内叠合端面。
3. 根据权利要求1所述的管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统，其特征在于，所述 现场传感器单元还包括一个皮带初始叠合点检测传感器，皮带初始叠合点检测传感器采用 归零接近开关LS3,归零接近开关LS3安装在皮带最佳叠合点处。
4. 根据权利要求1所述的管状皮带输送机跑偏扭曲保护控制系统，其特征在于，所述 电气控制机柜单元的电气回路设置有纠偏推杆控制回路，纠偏推杆控制回路包括纠偏推 杆、纠偏装置使能继电器KC2,纠偏推杆通过纠偏装置使能继电器KC2的常开触点构成通断 回路，纠偏装置使能继电器KC2线圈与PLC控制器的输出端口连接。
【文档编号】B65G43/02GK104291089SQ201410545331
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】金从兵, 佘铭 申请人:湖北凯瑞知行科技有限公司