本发明涉及皮带输送机作业，是一种新的皮带纠偏自动检测并调节的控制方法。
背景技术
皮带机自动纠偏方法是一种新的皮带机跑偏应对方法，目前，港口企业皮带机的纠偏方法及特点大致分以下几种：
(1)落料点调节：通过调节物料在皮带上的落点位置和角度来调节皮带运行。这种方式调节范围较小，并且不便于频繁调节。物料本身流量波动频繁，通过调节落料点的方式调节皮带跑偏效果不明显。
(2)纠偏滚筒调节：在皮带终端处通过改变滚筒轴与皮带运行方向的角度值来调节皮带运行。由于滚筒重量和皮带张力的原因，这种调节方式的驱动机构一般是液压缸驱动，这种方式调节幅度小，并且只能在皮带两端调节，对于皮带中部的跑偏调节效果差。
(3)手摇托辊调节：通过在正面或者回程皮带上的调偏托辊与皮带表面摩擦，从而产生纠偏力矩来调偏。传统的手摇式调偏托辊结构简单，成本低廉，但是人员到达现场需要一定时间，对皮带调偏存在滞后性；作业现场环境恶劣，极易锈蚀导致动作不灵敏，调节过程费时费力；当频繁跑偏时，需要频繁调节，给相关人员造成较大负担；该方式受限于操作人员的经验水平，当经验不足时，调偏效果难以保证。
以上三种传统方法的一个共同点便是调偏效果不明显或者只在特定区域内有效果，运输作业中需要专人看守并在发生跑偏后手动操作纠偏，反应时间长，调节难度大。为克服以上缺点，本发明提出了自动纠偏控制功能，省去了操作人员，可最大化提高反应速度，节省人员成本，避免跑偏导致的停车事故。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是皮带跑偏调整不及时的问题，防止其导致的停产事故。本发明目的是提供一种新的皮带输送机跑偏调节方法。
为达到上述目的，本发明的采用的技术手段是：
一种皮带输送机跑偏调节装置，包括设置于回程皮带下面并且与皮带接触的纠偏托辊，纠偏托辊纠偏托辊一端为固定端，另一端为活动端；固定端固接在机架上，活动端通过连接杆与推杆连接；推杆安装在套管中并且能够在套管中伸缩；套管与电机输出轴固接；连接杆与纠偏托辊、伸缩臂通过螺栓活动连接；还设有设有皮带两侧的跑偏开关，跑偏开关包括内置控制电路的主体和立辊，立辊通过连接轴安装在主体上，主体上设有立辊垂直限位块和立辊倾斜限位块；跑偏开关与控制系统连接，控制系统又与电机连接，跑偏开关的电路信号与电机通过控制系统逻辑相关。
本装置是一种新颖的电动执行机构，它保留了手摇推杆无极调节、精度高的优点，同时又克服了传统手摇机构力矩小、调节慢、对操作经验要求高等弊端。
本发明提供的皮带输送机跑偏调节装置的控制方法为：
1)当皮带左跑偏，则电机正转2s时间，推杆伸出，推动纠偏托辊向上偏斜；
2)当皮带右跑偏，则电机反转2s时间，推杆缩回，拉动纠偏托辊向下偏斜；
3)当上一次向右跑偏，当前皮带左跑偏,则电机正转t/2时间，推杆伸出，t为上一次跑偏调节时间；
4)当上一次向左跑偏，当前皮带右跑偏则电机反转t/2时间，推杆缩回，t为上一次跑偏调节时间；
5)当皮带左跑偏，推杆到伸极限，控制系统关停皮带输送机；
6)当皮带右跑偏，推杆到缩极限，控制系统关停皮带输送机。
本方法皮带跑偏时能及时调整，有效保证皮带机正常运行，本方法中采用自适应控制逻辑解决超调震荡问题。
附图说明
图1为本装置的结构图；
图2为皮带左跑偏状态图；
图3为皮带右跑偏状态图；
图4皮带偏移时对跑偏开关的作用过程图；
图5为纠偏系统控制流程图；
图6皮带跑偏与推杆伸缩控制关系图；
图7为本发明主电路图；
图8为本发明控制电路图；
图9a、图9b为本发明plc输入输出控制图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案详细说明，在本描述中，需要说明的是，术语“前端”、“后端”、“左”、“右”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发明和简化描述，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方案的限制。
如图1-4所示的一种皮带输送机跑偏调节装置，包括设置于回程皮带1下面并且与皮带1接触的纠偏托辊3，纠偏托辊3一端为固定端，另一端为活动端；固定端固接在机架4上，活动端通过连接杆5与推杆6连接；推杆6安装在套管7中并且能够在套管7中伸缩；套管7与电机8输出轴固接；连接杆5与纠偏托辊3、推杆6通过螺栓活动连接；还设有设在皮带两侧的跑偏开关2，所述跑偏开关2包括内置控制电路的主体22和立辊21，立辊21通过连接轴25安装在主体22上，主体22上设有立辊垂直限位块23和立辊倾斜限位块24；跑偏开关2与控制系统连接，控制系统又与电机8连接，跑偏开关2的电路信号与电机8通过控制系统逻辑相关。
纠偏托辊位于回程皮带1的下方，与回程皮带1接触并摩擦，回程皮带1运行时纠偏托辊3随之转动，可从而产生纠偏作用。
纠偏托辊3的活动端可以绕固接端在一个扇形区域内转动，使纠偏托辊3发生偏斜。
跑偏开关2的主体22内有小角度感应触点和大角度感应触点，分别作为轻跑偏和重跑偏开关。控制系统判断为轻跑偏时，根据监测的跑偏方向和偏移度调整纠偏托辊3的偏斜方向；而如果控制系统判断为重跑偏，控制系统会及时关停皮带机。
本装置的跑偏开关设置有四个，距皮带主动轮端三分之一处左右各设一个；距皮带从动轮端三分之一处左右各设一下。四个跑偏开关用于监测皮带跑偏情况。
如图6所示，本方案中存在以下三个非线性关系：
①电动推杆的伸缩量与纠偏托辊的角度变化量之间的关系是非线性的；
②纠偏托辊角度值与其对皮带产生的纠偏力矩值之间的关系也是非线性的；
③在皮带负载持续波动的客观情况下，即便纠偏力矩值相同，皮带的位置也是不同的，影响因素很多且难以量化处理。
以上三个非线性的对应关系决定了自动纠偏系统难以建立一个精准的数学模型。针对这种情况，本发明借鉴模糊自适应控制理论，模拟经验控制，以分步调节，逐步自动优化控制参数的思路，控制系统经过一个自学习和自适应的过程实现皮带位置校正。
图5示出了本装置的控制流程图，该图中描述的是系统如何监测皮带跑偏以及跑偏发生后系统如何做出调节。
本发明提供的皮带输送机跑偏调节装置的控制方法为：
1)如果“皮带左跑偏”并且“推杆未到伸极限”，则电机正转2s时间，推杆伸出。
2)如果“皮带右跑偏”并且“推杆未到缩极限”，则电机反转2s时间，推杆缩回。
3)如果“上一次向右跑偏”并且当前“皮带左跑偏”,则电机正转t/2时间，推杆伸出，t为上一次跑偏调节时间。
4)如果“上一次向左跑偏”并且当前“皮带右跑偏”则电机反转t/2时间，推杆缩回，t为上一次跑偏调节时间。
本控制方法中还包括记录上一次跑偏的方向过程，当发生跑偏时，程序将当前跑偏方向锁存，作为下一次跑偏方向的比较对象。上述第3)步和第4)步体现对超调震荡问题的处理。超调震荡阶段的概念：纠偏调节期间如果出现相邻两次跑偏方向相反，并且时间间隔小于3分钟，即认定为超调震荡阶段开始。当皮带回正并且保持三分钟以上的时间不出现任何一个方向的跑偏，就认为超调震荡阶段结束。
本发明在超调震荡阶段，每一次的调节幅度都是上一次调节幅度的二分之一，即系统自动将调节幅度减半。
本方法是用本次调节幅度来反向补偿上一次的超调量，直到皮带位置回正不再跑偏为止。这是一个自学习和自适应的过程。
本方法当电机伸、缩达到极限时皮带仍处于偏移状态，控制系统关停皮带运输机。
实例一
结合某次皮带机运行过程中皮带跑偏产生的信号记录，此图对本发明控制过程详细描述：
t1-t6：推杆伸、缩幅度，以电机运行时间表示；
t1：皮带向右轻跑偏，推杆缩回t＝2秒；
t1+10s：延时10s再次检测，皮带已经不跑偏，推杆不动作；
t2：皮带向左轻跑偏，推杆伸出t＝2秒；
t2+10s：延时10s再次检测，皮带仍向左跑偏，推杆继续伸出t＝2秒；
t3：皮带向右轻跑偏，t3时刻与t2+10s时刻的跑偏方向相反且时间间隔小于3分钟，即t3-(t2+10秒)<3分钟，判定t3时刻系统进入超调震荡阶段，调节幅度在前一次(t2+10s时刻)的基础上减半，推杆缩回t＝1秒；
t3+10s：延时10s再次检测，皮带仍向右跑偏，因为是在超调震荡阶段，调节幅度在前一次(t3时刻)的基础上再减半，推杆缩回t＝0.5秒；
t4：皮带向左轻跑偏，t4时刻与t3+10s时刻的跑偏方向相反且时间间隔小于3分钟，即t4-(t3+10s)<3分钟，t4时刻在超调震荡阶段，调节幅度在前一次的基础上再减半，推杆伸出t＝0.25秒；
超调幅度的初始设定值t＝2s，是根据铁矿石皮带运输系统的特性决定的，系统惯性越大初始设定值t越大，这是个经验值。在非超调震荡阶段发生跑偏时调节幅度取原始值t有利于提高纠偏系统的反应速度；而在超调震荡阶段发生跑偏时调节幅度逐次减半，有利于补偿超调量，找到最佳调节角度，最终消除震荡。
本例中，t3时刻开始的超调震荡是因为t2+10s时刻执行的“伸出推杆2秒钟”导致的，很明显，合理的调节幅度应该是区间(0s,2s)内的一个值。系统从t3时刻开始通过逐次减半的幅度值来反向补偿超调量。经分析可知，这是一个以
结合图7、图8、图9a、图9b所示，本发明中采用接触器控制电机正反转，电机正转，推杆伸出；电机反转，推杆缩回；从而实现推杆伸缩带动纠偏托辊角度调节。这样的设计具有成本低，结构简单，动作可靠，故障率低等优点。
本发明电路中总共有4个数字量输入信号：①皮带左跑偏；②皮带右跑偏；③推杆伸出极限；④推杆缩回极限。参考图8控制电路图、图9plc输入输出控制图。
两个数字量输出信号：①电机正转，推杆伸出；②电机反转，推杆缩回。
本发明的控制方法中除了实现皮带的纠偏调节功能、超调震荡处理等功能外，还针对电机的启动频次、推杆的伸缩极限等做了保护，在判断皮带跑偏严重时及时关停设备。
作为自动控制模式的补充，本发明还包含了手动旋钮控制功能。此功能当自动控制故障情况时使用，有效提高了系统的可靠性。
本发明的实施效果：本方案在曹妃甸实业港务有限公司堆场的9台堆(取)料机和各个转接塔之间共44皮带条上投入实际使用，产生了明显的效果：
(1)皮带在运行过程中减少了重跑偏停机故障，提高了作业效率，避免了设备损伤。
(2)该系统的使用，不再需要操作人员现场调节调偏装置，解决了调偏滞后问题，降低了劳动强度，避免了安全隐患。
(3)减少了因跑偏导致的撒漏料，降低了货损和清料成本，每年节省清料费用59.7万元。
(4)每年节省皮带损耗费用15.4万元。