专利名称：拐臂布料皮带机电气控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种皮带机的控制装置，特别是一种用于地下洞室狭窄空间内的 拐臂布料皮带机电气控制装置。
背景技术：
水电站地下厂房为封闭空间，由于无法布置大型起吊设备吊运混凝土，因此，通常 采用桥机挂吊罐或泵机、溜槽等设备来进行混凝土浇筑，这些方法的共同特点是生产效率 低，混凝土温度控制难度大。拐臂布料皮带机正是为满足地下厂房高强度混凝土浇筑而专 门设计的，它具有覆盖范围大、浇筑速度快、混凝土温度易控制等特点。
图1是拐臂布料皮 带机的基本组成示意图。3#皮带固定放置，首端设置料斗，用以储存混凝土，末端卸料斗插 入2#皮带进料斗中;2#皮带首端通过回转轴承固定，末端通过中心回转盘与1#皮带连接， 中间通过缆绳与天锚连接，该皮带可以首端为圆心作回转运动；1#皮带中间通过钢丝绳悬 挂于桥机上，末端设置料筒，用于布料。拐臂布料皮带机源于一般的皮带机，但又有所不同，其主要特点是布料用的1#皮 带和2#皮带组成了类似人手臂的一套“悬臂”系统，整个“悬臂”系统用钢丝绳悬挂在岩壁 上，并可在桥机上的卷扬机牵引下上仰和下俯，同时，在桥机牵引下，整个“悬臂”系统也可 以水平移动，从而覆盖绝大部分待浇筑区域。拐臂布料皮带机的这种独特构造决定了其电气控制系统必然不同于普通皮带机 电气控制系统，除了要完成最基本的顺序起动、顺序停机、各种电机过流保护外，还要完成 中心回转盘的自动找平控制、卷扬机的控制、回转制动控制、料斗开闭控制、各皮带与回转 盘间的碰撞保护、皮带与岩壁的碰撞保护、无线通讯报警以及各种逻辑保护、料斗视频监视 等。目前，尚没有专门为拐臂布料皮带机设计的电气控制装置。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种拐臂布料皮带机电气控制装置，可以 确保拐臂布料皮带机的正常运行，避免运行中的互相干涉和与岩壁之间的碰撞。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种拐臂布料皮带机电 气控制装置，信号输入单元与主控制单元连接，主控制单元通过无线传输系统与辅助控制 单元连接，主控制单元与执行单元连接，视频监视单元与主控制单元连接。所述的信号输入单元中设有超声位移传感器。所述的超声位移传感器安装在1#皮带的两端。所述的信号输入单元中设有倾角传感器。所述的倾角传感器分别安装在1#皮带、2#皮带和中心回转盘上。所述的信号输入单元中设有称重传感器。所述的称重传感器安装在料筒上。所述的执行单元中设有中心回转盘油泵电机、回转电磁制动器、中心回转盘正向电磁阀和中心回转盘反向电磁阀。所述的主控制单元中设有PLC，所述的辅助控制单元中设有PLC。所述的视频监视单元中设有红外摄像机，云镜控制器与红外摄像机连接，红外摄 像机与监视器连接。本实用新型提供的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，可以进行拐臂布料皮带机 顺序起动、顺序停机控制，以及中心回转盘自动找平控制、卷扬机控制、回转制动控制、料斗 控制、无线通讯报警和各种防碰撞保护，确保了拐臂布料皮带机的安全运行。本实用新型对中心回转盘采用改进的PID调节规律进行控制，PID的反馈值为中 心回转盘的倾角值，给定值始终为0，输出为具有一定周期和占空比的脉冲波。系统动态响 应快，超调小，控制参数容易整定。本实用新型将拐臂布料皮带各种极限位置信号、电动机过流保护通过编程，融入 拐臂布料皮带机三条主皮带的运行控制、卷扬机升降控制，较方便地实现逻辑互锁，使拐臂 布料皮带机的保护更加可靠。本实用新型中的卷扬机控制和料斗控制具有就地操作和远程操作两种模式。本实用新型所选视频监视系统采用了红外防水摄像机，非常适合水电站地下厂房 潮湿阴暗的环境，而且其焦距和放大倍数可远程进行调节。安装有本实用新型的拐臂布料皮带机控制方便、使用灵活、安全可靠，其应用于大 中型水电站地下厂房混凝土浇筑，能明显提高工效，显著改善混凝土浇筑施工质量。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明图1是拐臂布料皮带机结构 示意图；图2是本实用新型的结构示意图。附图中标记说明桥机1 ；天锚2 ；中心回转盘3 ;3#皮带4 ;2#皮带5 ；主控制柜 6 ；辅助控制箱7 ；卷扬机控制柜8 ；料斗控制箱9 ;1#皮带10 ；信号输入单元61 ；主控制单 元62 ；辅助控制单元63 ；无线传输系统64 ；视频监视单元65 ；执行单元66 ；工况转换开关 6101 ；按钮6102-6133 ；热继电器6134-6137 ；极限位置开关6138-6143 ；超声位移传感器 6129-6130 ；倾角传感器6131-6133 ；称重传感器6134-6135 ；1#皮带电机661 ；2#皮带电机 662 ；3#皮带电机663 ；中心回转盘油泵电机664 ；料斗油泵电机665 ；卷扬机电机666 ；回转 电磁制动器667 ；中心回转盘正向电磁阀668 ；中心回转盘反向电磁阀669。
具体实施方式
如图1中，3#皮带4固定放置，首端设置料斗，用以储存混凝土，末端设出料斗，伸 入2#皮带5进料斗，2#皮带5首端通过回转轴承固定，中间通过缆绳与天锚2连接，末端通 过中心回转盘3与1#皮带10连接，1#皮带10通过钢丝绳悬挂于桥机1上，1#皮带的末端 设置料筒，用于布料。如图2中，一种拐臂布料皮带机电气控制装置，信号输入单元61与主控制单元62 连接，主控制单元62通过无线传输系统64与辅助控制单元63连接，主控制单元62与执行 单元66连接，视频监视单元65与主控制单元62连接。所述的信号输入单元61中设有超声位移传感器6129-6130。[0027]所述的超声位移传感器6129-6130安装在1#皮带10的两端。所述的信号输入单元61中设有倾角传感器6131-6133。所述的倾角传感器6131-6133分别安装在1#皮带10、2#皮带5和中心回转盘3上。所述的信号输入单元61中设有称重传感器6134-6135。所述的称重传感器6134-6135安装在料筒上。所述的执行单元66中设有中心回转盘油泵电机664、回转电磁制动器667、中心回 转盘正向电磁阀668和中心回转盘反向电磁阀669。所述的主控制单元62中设有PLC，所述的辅助控制单元63中设有PLC。所述的视频监视单元65中设有红外摄像机，云镜控制器与红外摄像机连接，红外 摄像机与监视器连接。拐臂布料皮带机的1#皮带、2#皮带和3#皮带顺序起动、停止功能，由信号输入单 元61获取拐臂布料皮带机人工控制信号，其中工况转换开关6101可以切换“自动”和“手 动”模式；在按钮6102-6133中包括有总起动按钮、总停止按钮、“手动”模式下1#皮带起动 按钮、1#皮带停止按钮、2#皮带起动按钮、2#皮带停止按钮、3#皮带起动按钮、3#皮带停止按 钮。另外系统通过称重传感器6134-6135和称重仪表采集料筒堵料时的超重信号，热 继电器6119-6122分别对应1#皮带电机661、2#皮带电机662、3#皮带电机663和卷扬机 电机666的过流热保护，这些保护信号被引入到主控制单元62中，主控制单元62根据这些 信号完成拐臂布料皮带机的顺序起动、顺序停机、调试工况下起动、停机及保护等功能。主 控制单元62位于3#皮带4与2#皮带5连接处一侧的主控制柜6内，当然也可以位于其他 便于操作的位置，辅助控制单元63位于桥机1下方的辅助控制箱7内，由于桥机1与拐臂 布料皮带机的1#皮带、2#皮带和3#皮带处于相对移动状态，有线连接不方便，因此，本实 用新型采用了无线传输系统64来完成主控制单元62与辅助控制单元63之间的信息交换。 考虑拐臂布料皮带机工作环境为地下洞室，因此，本实用新型中的无线传输系统64采用的 是数传电台作为无线通讯的媒介。两台数传电台通过串口分别与主控制单元62与辅助控 制单元63连接，整个通讯系统组成为一个单一的RS485通讯网络。在本例中主控制单元62 与辅助控制单元63有一定的分工，主控制单元62主要负责信息的采集和处理，而辅助控制 单元63主要负责极限位置报警指示和皮带回转制动控制，这样有利于系统的布设和后期 的维护，提高了工作效率，通过选用不同型号的PLC也有利于降低系统的成本。根据逻辑互锁的需要，本实用新型将卷扬机纳入自动控制，即在按钮6102-6118 中设有一套卷扬机升、降和停止按钮、通过软件编程，可以方便地实现与1#皮带、2#皮带、 3#皮带和中心回转盘3的逻辑互锁，同时利用原有的卷扬控制装置8可以方便地实现卷扬 机升降点动控制。为实现拐臂布料皮带机中心回转盘3自动水平调节控制，在本例中回转盘调节机 构被设计成液压驱动方式，倾角传感器6131-6133中的一个安装在中心回转盘3上，检测中 心回转盘水平倾角值，然后与给定值(本应用条件下，始终为0)进行比较，主控制单元62 与辅助控制单元63根据上述差值按PID控制规律计算控制输出量，该输出范围在0 1之 间，最后将该控制量转化为中心回转盘正向电磁阀668或中心回转盘反向电磁阀669按一定占空比进行导通或阻断，进而通过液压系统中的中心回转盘油泵电机664作用使拐臂布 料皮带机中心回转盘趋于水平。为防止卷扬机升降和桥机1升降时1#皮带、2#皮带中心回转盘3相互间发生碰 撞，本实用新型采取了双重保护措施，一是利用安装在其上的倾角传感器6131-61 32实时 检测其水平倾角值，提前进行预警，实施保护；二是利用极限位置开关6123-6128作为后备 保护，切断卷扬机升降回路，或桥机1升降回路。倾角传感器采用RS485直接数字输出形式， 主控制单元62以通讯方式获取，再通过编程，融入卷扬机控制回路，实现防撞保护。同时， 主控制单元62还将1#皮带倾角值及各上、下极限位置开关状态以数字方式传给辅助控制 单元63，再由辅助控制单元63编程，根据预设的阀值，进行报警，或切除桥机1相关控制回 路，实现防碰撞保护。为防止拐臂布料皮带机与岩壁相碰撞，本实用新型在1#皮带两端安装有超声位 移传感器6129-6130，用于检测1#皮带与岩壁的距离，同时在2#皮带与3#皮带连接处的回 转盘上设有极限位置开关。主控制柜6内的主控制单元62通过通讯数据通道将采集到的 距离信息及极限位置开关状态传递给桥机操作室内的辅助控制单元63，辅助控制单元63 通过软件编程，再输出报警信号或切断桥机1大小车控制回路，起到保护作用。拐臂布料皮带机回转制动信号来自于桥机操作人员踩下用于回转制动的脚踏开 关6136，此脚踏开关与辅助控制单元63相连，辅助控制单元63采集该开关状态值，以通讯 交换方式发给主控制单元62，主控制单元62根据该信号，启动拐臂布料皮带机回转电磁制 动器667，完成制动。拐臂布料皮带机料斗控制箱9内装有一套电机起动和电磁阀控制电路，主要功能 是完成料斗油泵电机665的起动、停止，以及斗门开闭电磁阀的控制。电机起动、停止按钮 及电磁阀控制按钮均设两套，1套在料斗控制箱9上，用于就地操作；1套安装于主控制柜6 上，用于远程操作。视频监视单元65中的红外摄像机安装在料斗侧上方，云镜控制器和监视器布置 在主控制柜内，通过调整摄像机焦距和放大倍数，可以方便地远程监视3#皮带4首端的料 斗放料情况。本实用新型外观上分为主控制柜6、辅助控制箱7、卷扬机控制箱8、料斗控制 箱9、以及各倾角传感器、称重传感器、极限位置开关、各种传动电机、红外防水摄像机等。 其中，主控制柜6安装在3#皮带机头一端，其面板上设有工况转换开关6101、以及按钮 6102-6133中的绝大部分，以及用于显示皮带与中心回转盘倾角值的数显表、显示料筒重量 的称重仪表及查看视频的监视器，其内主要包括一台可编程控制器PLC，及数传电台、各种 断路器、接触器、继电器等低压电器。辅助控制箱7安装在桥机操作内，其面板上包括一数 显表，用于显示1#皮带10的倾角值，另外还有多个报警指示灯，其内主要包括一个可编程 控制器PLC和1台数传电台，用于回转制动的脚踏开关6136与其连接，整个辅助控制箱7 通过无线通讯与主控制柜6内的可编程控制器进行交换数据；卷扬控制装置8上安装有卷 扬机升、降和停止按钮，可以点动操作卷扬机。同时，在主控制柜6上也安装有卷扬升、降和 停止操作的按钮，可以进行远程操作，并实现逻辑互锁；料斗控制箱9安装在料斗架上，可 就地操作，同时也可以通过设在主控制柜6 —端的按钮进行远程操作；红外摄像机采集的 信号在主控制柜6面板上显示，用于远程监视料斗放料情况；各种传感器和极限位置开关则安装在现场适当位置.
权利要求一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于信号输入单元(61)与主控制单元(62)连接，主控制单元(62)通过无线传输系统(64)与辅助控制单元(63)连接，主控制单元(62)与执行单元(66)连接，视频监视单元(65)与主控制单元(62)连接。
2.根据权利要求1所述的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于所述的信 号输入单元(61)中设有超声位移传感器(6129-6130)。
3.根据权利要求2所述的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于所述的超 声位移传感器(6129-6130)安装在1#皮带(10)的两端。
4.根据权利要求1所述的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于所述的信 号输入单元(61)中设有倾角传感器(6131-6133)。
5.根据权利要求4所述的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于所述的倾 角传感器(6131-6133)分别安装在1#皮带(10)、2#皮带(5)和中心回转盘(3)上。
6.根据权利要求1所述的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于所述的信 号输入单元(61)中设有称重传感器(6134-6135)。
7.根据权利要求6所述的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于所述的称 重传感器(6134-6135)安装在料筒上。
8.根据权利要求1所述的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于所述的执 行单元(66)中设有中心回转盘油泵电机(664)、回转电磁制动器(667)、中心回转盘正向电 磁阀(668)和中心回转盘反向电磁阀(669)。
9.根据权利要求1所述的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于所述的主 控制单元(62)中设有PLC，所述的辅助控制单元(63)中设有PLC。
10.根据权利要求1所述的一种拐臂布料皮带机电气控制装置，其特征在于所述的视 频监视单元(65)中设有红外摄像机，云镜控制器与红外摄像机连接，红外摄像机与监视器 连接。
专利摘要本实用新型公开了一种拐臂布料皮带机电气控制装置，涉及一种皮带机的控制装置，信号输入单元与主控制单元连接，主控制单元通过无线传输系统与辅助控制单元连接，主控制单元与执行单元连接，视频监视单元与主控制单元连接。可以进行拐臂布料皮带机顺序起动和顺序停机控制，以及中心回转盘自动找平控制、卷扬机控制、回转制动控制、料斗控制、无线通讯报警和各种防碰撞保护，确保了拐臂布料皮带机的安全运行。安装有本实用新型的拐臂布料皮带机控制方便、使用灵活、安全可靠，其应用于大中型水电站地下厂房混凝土浇筑，能明显提高工效，显著改善混凝土浇筑施工质量。
文档编号G05B19/418GK201614743SQ20102014570
公开日2010年10月27日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者关贤武 申请人:中国葛洲坝集团股份有限公司