一种皮带机变频带速控制装置的制作方法

本实用新型涉及皮带机输送领域，尤其是涉及一种皮带机变频带速控制装置。

背景技术：

近年来，随着工业生产能力和货运能力的飞速发展，皮带机负荷越来越大，对工作安全性、可靠性和经济性要求也越来越高。实现输送带上物料的实时流量控制，是保证产量均衡、防止皮带满载、节能降耗的一种有效手段。

目前，在皮带机输送领域中应用最广泛的皮带机控制装置主要有以下两种：

第一种装置是利用电子皮带秤进行反馈控制，从而维持皮带机的流量稳定。首先对于电子皮带秤用于皮带机的反馈控制，最大的局限性在于电子皮带秤存在“皮带效应”，即在检测过程中皮带自身因素对测量结果的影响，包括：皮带张力、皮带刚度、皮带自重、皮带倾角、皮带磨损等。在很多行业，由于带速快、流量大、皮带张力大、现场条件复杂等原因，电子皮带秤的“皮带效应”尤其明显。其次，电子皮带秤的秤架庞大、沉重，安装时需要对输送机的支架进行加固，安装要求高。再次，电子皮带秤属于接触式测量，为保证精度，使用中需要进行皮带纠偏、托辊校准等，需要操作者精心维护并使用挂码、链码调校，维护、标定工作量极大。在实际使用中，特别是在现场环境复杂、物料流量大、皮带震动大、灰尘多、电磁干扰大的情况下应用，往往不能达到标称精度，无法实现精准的实时反馈控制。

第二种装置是利用核子皮带秤进行反馈控制。此装置的局限性也很多。首先，放射源的使用、管理和保管制度非常严格，需要投入大量的人力和物力进行监管，不仅费用高，而且存在很大的安全隐患。其次，由于核子皮带秤的原理是利用射线穿透物料后的强度衰减情况进行检测，所以在检测时容易产生形状误差，同样重量的物料，当截面形状、物料粒度不同时，核子皮带秤的测量结果会有很大区别。再次，由于核测量的随机性，想要获得比较稳定的测量数据，往往经过需要较长时间的平滑处理，数据的实时性较差，当用于实时反馈控制的情况下，可能会发生无法及时响应、控制滞后的情况，甚至可能导致系统发生震荡，控制失效。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种皮带机变频带速控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例公开了一种皮带机变频带速控制装置，包括：超声料流检测仪，所述超声料流检测仪用于测量皮带机上的物料流量生成测量数据，并将所述测量数据给控制器；变频器，所述变频机与皮带机的电机连接，所述变频器用于根据所述控制器发送的控制信号控制所述皮带机的运行速度；所述控制器，所述控制器分别与超声料流检测仪和所述变频器连接，所述控制器用于根据所述测量数据生成所述控制信号。

根据本实用新型实施例的带机变频带速控制装置，实现了基于物料流量数据的皮带机变频带速控制，且安装维护方便、稳定性好、控制精度和实时性好。

另外，根据本实用新型上述实施例的带机变频带速控制装置，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述超声料流检测仪包括：超声测距传感器，所述超声测距传感器设置在所述皮带机的上方，所述超声测距传感器用于向信号处理器发送超声测距信息；速度传感器，所述速度传感器用于采集所述皮带机的皮带速度；所述信号处理器，所述信号处理器分别与所述超声测距传感器和所述信号处理器连接，所述信号处理器用于根据所述超声测距信息和所述皮带机的皮带速度得到所述皮带机上物料的流量信息。

进一步地，所述控制器为PLC控制器，所述PLC控制器通过4-20mA接口与所述超声料流检测仪连接。

进一步地，所述控制器为PID控制器，所述PID控制器通过4-20mA接口与所述超声料流检测仪连接。

进一步地，所述变频器通过RJ45网络接口与所述控制器连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例的皮带机变频带速控制装置的结构框图；

图2是本实用新型一个实施例的超声料流检测仪的部分部件安装位置示意图；

图3是本实用新型一个实施例的以横截面积为控制依据进行皮带机变频带速控制的控制图；

图4是本实用新型一个实施例的以体积流量为控制依据进行皮带机变频带速控制的控制图；

图5是本实用新型一个实施例的以质量流量为控制依据进行皮带机变频带速控制的控制图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

以下结合附图描述本实用新型。

图1是本实用新型一个实施例的皮带机变频带速控制装置的结构框图。如图1所示，一种皮带机变频带速控制装置，包括超声料流检测仪2、控制器3和变频器4。其中，超声料流检测仪2用于测量皮带机上的物料流量生成测量数据，测量数据包括皮带机上物料的流量数据，流量数据包括横截面积、体积流量、皮带速度等。超声料流检测仪2将上述测量数据给控制器4。控制器4分别与超声料流检测仪2和变频器4连接，控制器4用于根据测量数据生成控制信号。变频机3与皮带机1的电机5连接，变频器3用于根据控制器4发送的控制信号控制皮带机1的运行速度，进而控制皮带机1上物料6的流量。

在本实用新型的一个实施例中，超声料流检测仪2包括超声测距传感器21、信号处理器22和速度传感器23。超声测距传感器21设置在皮带机的上方，所述超声测距传感器用于向信号处理器发送超声测距信息。速度传感器23用于采集皮带机1的皮带速度。信号处理器22分别与超声测距传感器21和信号处理器23连接，信号处理器22用于根据超声测距信息和皮带机1的皮带速度得到皮带机上物料的流量信息。

图2是本实用新型一个实施例的超声料流检测仪的部分部件安装位置示意图。如图2所示，超声测距传感器21向皮带机1上的物料6发射超声波，在所述物料6上发生反射后超声测距传感器得到了超声测距信息，并将所述超声测距信息发送给信号处理器22。速度传感器23设置在皮带机1的下方，采集的所述皮带机1的皮带速度后发送给信号处理器22。信号处理器22置在皮带机1的旁侧，根据超声测距传感器21的测量信号以及速度传感器23的采集的皮带速度计算出物料的流量数据。

在本实用新型的一个实施例中，控制器3为PLC控制器，PLC控制器通过4-20mA接口与超声料流检测仪2连接。

在本实用新型的一个实施例中，控制器3为PID控制器，PID控制器通过4-20mA接口与所述超声料流检测仪连接。

本实用新型所述皮带机变频带速控制装置进行皮带机流量控制时，可以选择利用横截面积S、体积流量V、质量流量G作为控制依据进行皮带速度v的变频控制。

图3是本实用新型一个实施例的以横截面积为控制依据进行皮带机变频带速控制的控制图。如图3所示，设定值为给定横截面积S，实际值(反馈值)为实时横截面积S(t)。测量传感器为超声料流检测仪2，执行机构为变频器4和电机5，控制对象为皮带速度v(t)。根据现场情况设定合适的比例系数、积分系数、微分系数后，系统投入自动控制。当实时横截面积S(t)大于给定横截面积S时，控制器3控制变频器4提高电机电源频率，从而提高皮带速度v(t)；当实时横截面积S(t)小于给定横截面积S时，控制器3控制变频器4降低电机电源频率，从而降低皮带速度v(t)。

图4是本实用新型一个实施例的以体积流量为控制依据进行皮带机变频带速控制的控制图。如图4所示，设定值为给定体积流量V，实际值(反馈值)为实时体积流量V(t)＝S(t)*v(t)。测量传感器为超声料流检测仪2，执行机构为变频器4和电机5，控制对象为皮带速度v(t)。根据现场情况设定合适的比例系数、积分系数、微分系数后，系统投入自动控制。当实时体积流量V(t)大于给定体积流量V时，控制器3控制变频器4降低电机电源频率，从而降低皮带速度v(t)；当实时体积流量V(t)小于给定体积流量V时，控制器3控制变频器4提高电机电源频率，从而提高皮带速度v(t)。

图5是本实用新型一个实施例的以质量流量为控制依据进行皮带机变频带速控制的控制图。如图5所示，设定值为给定质量流量G，实际值(反馈值)为实时质量流量G(t)＝S(t)*v(t)*ρ(t)。测量传感器为超声料流检测仪2，执行机构为变频器4和电机5，控制对象为皮带速度v(t)。根据现场情况设定合适的比例系数、积分系数、微分系数后，系统投入自动控制。当实时质量流量G(t)大于给定质量流量G时，控制器3控制变频器4降低电机电源频率，从而降低皮带速度v(t)；当实时质量流量G(t)小于给定质量流量G时，控制器3控制变频器4提高电机电源频率，从而提高皮带速度v(t)。

在本实用新型的一个实施例中，变频器4通过RJ45网络接口与控制器3连接。

本实施例给出和描述的只是本实用新型的一例实施例，应理解为在不脱离基本原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。例如本实用新型可根据需要选择横截面积S、体积流量V、质量流量G之中的任意一种流量数据进行皮带机变频带速控制。本实用新型可根据需要选用模糊控制、神经网络等其他算法代替PID算法实现皮带机变频带速控制。本实用新型的超声料流检测装置、控制器、变频器等在保证安装、控制功能的前提下，可以具有多种外观、结构或连接方式。本实用新型的超声料流检测仪、控制器、变频器等可进一步设计为本安型或隔爆型以适应井下应用。

另外，本实用新型实施例的皮带机变频带速控制装置的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。