智能调速带式输送机张力协同控制系统及控制方法与流程

本发明涉及一种智能调速带式输送机张力协同控制系统及方法，属于互联网+传感与测控技术领域。

背景技术：

带式输送机是煤炭、冶金、矿山、港口、粮食及交通运输等行业广泛使用的运输设备，可输送各种粒度、粉状或成件等物品。它是现代化生产不可或缺的连续运输装置之一，具有运量大、运距远、能耗小、运费低、效率高、维护相对简单等优点。然而，由于运输环境的恶劣以及操作不当，往往会导致输送带受损，使其性能大大下降。目前，基于节能降耗的目的，智能调速带式输送机配备了节能系统，节能系统变频调速的原理导致输送机的带速必然会频繁的发生变化，进而导致输送带的张力频繁的改变，这种频繁的张力突变现象极易导致输送带中的钢丝绳断裂，从而造成整条输送带的撕裂。因此，配备一种能减缓张力突变的智能调速带式输送机张力协同控制系统显得尤为重要。

经过调查发现，目前的带式输送机张力监控、调节系统存在两方面问题：(1)功能上：带式输送机输送带张力控制以人工调节为主，不能实现与驱动电机自主协同调控；检测不全，现有监控系统不能有效监测输送带实时张力大小；数据可靠性差，检测设备故障率高。(2)结构上：目前的带式输送机张力调节系统，一般为重锤式和液压系统调节，重锤式依靠悬挂重物质量来控制张力，不易操作且难于控制；液压系统其设备体积较大且容易产生泄露等现象，极易给运输现场带来安全隐患。监控系统一般采用总线形式通信，监控分站通过总线串接起来，使得数据传输缓慢，可靠性差，系统扩展性差，检测和控制信号通信线路分开，布线复杂，不利于维护和管理。因此，开发一种结构简单且能实现与带式输送机智能调速协同控制的张力调控系统十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单且能实现与带式输送机智能调速协同控制的智能调速带式输送机张力协同控制系统及控制方法。

本发明的技术解决方案是：

一种智能调速带式输送机张力协同控制系统，其特征是：包括数据采集与处理装置、信号转换与传输装置、输送带张力协同控制装置；

所述数据采集与处理装置包含光电编码器、物料流量激光采集装置、张力传感器、数据处理模块；光电编码器采集输送带运行速度；物料流量激光采集装置通过激光扫描仪采集物料流截面积；张力传感器采集输送带张力信号；数据处理模块根据光电编码器采集的带速信号、物料流量激光采集装置采集的物料流截面积信号，计算出带式输送机单位时间物料体积流量；智能调速带式输送机的节能系统通过判断δt时间内物料流量变化量生成变频调速信号；数据采集模块与信号转换与传输装置连接，将光电编码器采集的带速信号、张力传感器采集输送带张力信号、单位时间物料体积流量信号发送到信号转换与传输装置中的信号转换模块；

所述信号转换与传输装置包含信号转换模块和信号传输模块；信号转换模块接收来自数据采集与处理装置中光电编码器采集的带速信号、张力传感器采集输送带张力信号、单位时间物料体积流量信号，进行放大、转换、降噪等操作，先通过前置放大电路将信号放大，再由信号滤波电路、信号隔离电路进行降噪滤波操作，最后通过a/d转换电路将模拟信号转化为数字信号；信号处理完成后通过信号传输模块上的si4432无线网络节点进行发送，再通过输送带张力协同控制装置内的si4432无线网络节点进行信号收发，可确保信号在远距离传输时减少传输时延，提高数据传输的稳定性；同时移动终端接收相应的信号，用于实时监控以及紧急调控；

所述输送带张力协同控制装置包括张力协同控制模块、张力控制执行模块；张力协同控制模块接收到光电编码器采集的带速信号、单位时间物料体积流量以及节能系统的变频调速信号，根据张力协同控制模块中的张力协同控制系统预估此时给定的变频调速信号下物料流量变化所引起的输送带张力值是否符合安全值；若预估张力值在安全值内则控制变频器变频调速；若预估张力值超出安全值则发出张力调节信号至张力控制执行模块，用于实时调节输送带张力值；张力控制执行模块接收到张力调节信号后，控制执行装置实现输送带的张紧。

所述的物料流量激光采集装置、光电编码器与数据处理模块相连接，系统运行过程中，所述数据处理模块不断将物料流量采集装置检测的物料流截面积和光电编码器检测的带速信号采集、处理成单位时间物料体积流量，通过信号转换与传输装置中的信号传输模块传输给输送带张力协同控制装置和移动终端；输送带张力协同控制装置中的张力协同控制模块根据当前带式输送机一段采样周期内的物料流量值与上一段周期内的物料流量值比较，若两组数值差值超过预设范围值，开始运行张力协同控制程序，通过该程序判断节能系统即将进行的变频调速动作是否会导致输送带张力发生突变，以此避免对张力突变对输送带的损伤；张力控制执行模块根据张力协同控制程序发出的张力控制信号对输送带进行实时张力调控，并根据张力传感器反馈的张力信号进行实时调整。

所述数据处理模块，其输出端与信号转换模块相连，信号转换模块与信号传输模块相连；信号传输模块通过无线网络节点将处理过的信号传输给输送带张力协同控制装置和移动终端，移动终端与输送带张力协同控制装置之间通过无线连接。

所述数据处理模块包括数据存储卡和智能处理器；所述的数据存储卡用于对物料流量激光采集装置采集的物料流截面积、光电编码器采集的输送带带速以及张力传感器采集的输送带张力进行即时存储；同时智能处理器对物料流截面积和输送带带速进行运算处理，计算单位时间物料体积流量；再将单位时间物料体积流量信号、输送带带速信号、输送带张力信号传输给信号转换与传输装置中的信号转换模块进行信号处理，再通过无线传输模块进行信号无线传输，传输给输送带张力协同控制装置和移动终端。

所述物料流量激光采集装置包括辅助安装支架；所述辅助安装支架的中间固定安装有玻璃板；所述辅助安装支架的垂直高度及玻璃板水平位置可以调节；辅助安装支架中间玻璃板设置了用于固定激光扫描仪的四个螺栓孔，所述激光扫描仪垂直向下扫描输送带上物料流输送状态，所述激光扫描仪需要稳定的24v直流电源供电；激光扫描仪具有串行通信接口。

所述的输送带张力协同控制装置包括张力协同控制模块和张力控制执行模块；所述张力协同控制模块包括工控机、显示屏；所述张力控制执行模块包括arm控制器、plc控制器、电动缸；所述工控机接收信号传输模块传输的单位时间物料体积流量信号、输送带带速信号、输送带张力信号；所述工控机与显示屏连接；所述plc控制器上端连接工控机，接收工控机的调控指令，下端连接电动缸，执行张紧动作。

一种采用智能调速带式输送机张力协同控制系统的智能调速带式输送机张力协同控制方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：在传输物料的情况下，通过物料流量激光采集装置获得单位时间t内(t可设定为1s)每一帧物料瞬时截面积；通过光电编码器获得输送带的单位时间t的每一帧瞬时带速；通过张力传感器获得输送带实时张力；

数据采集与处理模块将获得的单位时间t内(单位时间可设定为1s)的每一帧物料瞬时截面积、单位时间t的每一帧瞬时带速和输送带张力通过串行通信接口与数据处理模块中的数据存储卡连接，对获得的数据进行即时存储，数据存储卡与数据处理模块中的智能处理器连接，智能处理器实时将获得的数据进行处理；

通过对单位时间t内(单位时间可设定为1s)的每一帧物料瞬时截面积进行叠加求平均值，获得单位时间t内t时刻的平均物料截面积s(t)；通过对输送带单位时间t内t时刻的每一帧瞬时带速进行叠加求平均值，获得t时刻平均带速v(t)；再通过对单位时间t内t时刻的平均物料截面积s(t)和平均带速v(t)进行乘积获得单位时间t内t时刻物料体积流量q(t)；

步骤2：输送带张力协同控制装置接收单位时间t内t时刻的物料体积流量q(t)和输送带带速信号v(t)；输送带张力协同控制模块将单位时间t内t时刻的物料流量q(t)输入到智能调速带式输送机的节能系统，节能系统计算t时刻物料体积流量q(t)与t+1～t+i连续i个时刻物料体积流量q(t+1)～q(t+i)间差值的绝对值{│δq(t)│，│δq(t+1)│,…│δq(t+i)│}，若连续i个单位时间t的{│δq(t+1)│,…│δq(t+i)│}值均超出规定范围值│δqmax│则启动节能系统预测最优带速；

步骤3：启动节能系统预测最优带速；计算从t时刻起i+1个单位时间物料体积流量平均值kg/m；根据节能控制目标，建立如下目标规划模型，预测第t+i+1最优带速v^*(t+i+1)，m/s：

其中θ1＝cflg(qrc+qru+2qbcosδ)/η1η2公式4

θ2＝g(cflcosδ+h)/η1η2公式5

式中，pa为带式输送机驱动滚筒所需功率，kw/h；

q为带式输送机每小时输送物料量，t/h；

qmax为带式输送机每小时能承受的最大输送物料量，t/h；

l为输送机总水平投影长度；

h为带式输送机总垂直提升高度；

δ为倾斜角；

qb为单位长度输送带质量，kg/m；

qrc为单位长度承载边旋转托辊质量，kg/m；

qru为单位长度回程旋转托辊质量，kg/m；

f为模拟摩擦系数；

g为重力加速度；

c为与带式输送机长度系数；

vmax为带式输送机满载下可承受的最大带速；

vmin为带式输送机运输散料最小带速；

η1为传动效率；

η2为机械效率；

s.t.为约束条件；

步骤4：输送带张力协同控制系统判断步骤包括以下步骤：

步骤4.1、将单位时间t内t时刻起i+1个单位时间物料体积流量平均值转换为单位距离(1米)物料质量单位kg/m，建立转换公式：

式中，ρ—物料密度，kg/m³；t—单位时间，s；

步骤4.2、行波法求解输送带张力值：

建立行波法波动方程通解u(x,t)＝f1(x+jt)+f2(x-jt)，(f1,f2为任意形式函数)，带式输送机在变速或受到冲击力作用，输送带的变形、应力、速度、加速度等分别以速度j1,j2沿承载分支和回程传播；

波动方程的解由f1,f2两部分叠加而成，令带式输送机速度为v(x,t)＝v1(x,t)+v2(x,t)，张力为st(x,t)＝st1(x,t)+st2(x,t)；

则有：v1(x,t)＝jf1′(x+jt)，v2(x,t)＝-jf2′(x-jt)；

st1(x,t)＝eaf1′(x+jt)，st2(x,t)＝eaf2′(x-jt)

对于回程侧设置自动张紧装置的带式输送机，此时回程侧顺波被拉紧装置吸收，系统只有逆波传播；

当只有逆波时，

根据可变形为st1(x,t)＝jm(t)v1(x,t)；由于节能系统给定调速速度v^*(t+i+1)，令v1(x,t+i+1)＝v^*(t+i+1)；m(t)为承载分支单位长度的分布质量

可由动张力计算公式得到t+i+1时刻输送带动张力st1(x,t+i+1)，单位n

式中，e—输送带弹性模量；

a—输送带面积；m²

j—弹性波传播速度，m/s；

m(t)—承载分支单位长度的分布质量，kg/m；

m1—承载分支托辊旋转部分单位长度质量，kg/m；

m2—输送带单位长度质量，kg/m；

—单位距离(1米)物料质量，kg/m；

v^*(t+i+1)—节能系统给定调速速度，m/s；

步骤4.3、输送带张力协同控制系统接收的单位距离(1米)物料质量以及节能系统生成的节能调速速度v^*(t+i+1)信号，通过行波法动张力计算公式(公式7)，预计算出节能调速速度v^*(t+i+1)下的输送带动张力st1(x,t+i+1)；

步骤5、预计算的输送带动张力st1(x,t+i+1)进入arm控制器里的比较程序与预设输送带张力安全范围值(sta～stb)进行比较；若预计算的输送带动张力st1(x,t+i+1)在安全范围内则发出指令信号驱动变频器执行节能变频调速；

若预计算张力值在安全范围外，当预计算的输送带动张力st1(x,t+i+1)大于预设输送带张力安全范围(sta～stb)值最大值stb，则由arm控制器里的张力调节程序计算出张力调节值δst，并向plc控制器发出调节指令，控制电动缸的伸出使得皮带松弛减小张力；在启动电动缸调节输送带张力值之前，输送带张力协同控制系统记录当前张力传感器的输送带张力值s0，电动缸实现张力调控后，张力传感器实时传输输送带张力值st，与开始调节前的输送带张力值st0做差值比较，当调节值即st0-st＝δst时，立即停止张力调节，输送带张力协同控制系统程序驱动变频器执行节能变频调速；

当预计算的输送带动张力st1(x,t+i+1)小于预设输送带张力安全范围值最小值sta，则由arm控制器里的张力调节程序计算出张力调节值δst，并向plc控制器发出调节指令，控制电动缸的回缩使得皮带张紧增大张力；在启动电动缸调节输送带张力值之前，输送带张力协同控制系统记录当前张力传感器的输送带张力值st0，电动缸实现张力调控后，张力传感器实时传输输送带张力值st，与开始调节前的输送带张力值st0做差值比较，当调节值即st-st0＝δst时，立即停止张力调节，输送带张力协同控制系统程序驱动变频器执行节能变频调速。

有益效果：本发明在于提供一种智能调速带式输送机张力协同控制系统及方法。通讯模块采用无线传输提高了数据快速性，实时性。工控机和移动终端同时监控控制中心系统提高系统可靠性。本发明采取高度模块化设计可以极大提高系统的可维护性和可移植性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1：本发明输送带张力调节执行装置结构示意图。

其中包括：1、输送带；2、输送带从动轮；3、改向轮滚；4、张紧轮滚；5、张紧滑台；6、电动缸。

图2：本发明的智能调速带式输送机张力协同控制方法工作流程图。

图3：本发明的输送带张力协同控制系统工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，输送带张力控制执行装置根据输送带上物料流量改变和输送机带速改变对带式输送机输送带张力值进行实时调节，并根据张力传感器反馈的张力信号进行实时调整，可有效提升智能调速带式输送机智能化水平，且避免了由于频繁调速变速所带输送带撕裂的危险。

如图2所示，针对智能调速带式输送机张力协同调控系统包括：检测带式输送机物料流输送状态的物料流量激光采集装置、检测输送带运行速度的光电编码器、数据采集与处理装置、信号转换与传输装置、输送带张力协同控制装置、移动终端、张力控制执行装置。

如图2所示，在智能调速带式输送机输送散料的过程中，为了能够在频繁智能调速的情况下保证输送带能够平稳的工作，需要为带式输送机安装物料流量激光采集装置、光电编码器和张力传感器，所述物料流量激光采集装置中的激光扫描仪竖直安装在输送带上方，垂直向下对准物料流，并确保物料流通方向垂直于激光扫描扇面，通过物料流量激光采集装置来检测当前带式输送机输送带上的物料流量；当输送带上物料流量减少时，物料流量激光采集装置采集的当前物料流截面积就会减小；当输送带上物料流量增加时，物料流量激光采集装置采集的当前物料流截面积就会增大；所述光电编码器用于检测当前带式输送机实时带速，当带式输送机的带速升高时，光电编码器检测的脉冲就会增多；

所述光电编码器可与带式输送机驱动滚筒同轴连接，也可紧贴在输送带底面随输送带转动而同步旋转。所述张力传感器用于检测输送带的实时张力，可连接在电动缸与张紧滑台中间处；物料流量激光采集装置、光电编码器、张力传感器的输出端与数据处理模块相连，将物料流量激光采集装置、光电编码器、张力传感器所检测的物料流截面积、输送带带速、输送带张力信号采集、处理后传输给信号转换与传输装置，经过信号转换模块的信号处理和无线传输模块的无线发送，将单位时间t内t时刻物料流量q(t)、输送带带速v(t)、输送带实时张力st(t)传输给输送带张力协同控制装置。

所述数据处理模块的输出端与信号转换与传输模块相连。信号转换与传输模块包括信号转换模块和信号传输模块，信号转换模块对所采集信号进行放大、转换、降噪处理，信号传输模块将处理过的信号通过si4432无线网络节点传输给输送带张力协同控制装置和移动终端，移动终端与输送带张力协同控制装置之间通过无线连接。

所述数据处理模块包括数据存储卡和智能处理器，数据存储卡用于对物料流量激光采集装置采集的物料流截面积s(t)和光电编码器采集的输送带带速v(t)以及张力传感器采集的输送带实时张力st(t)进行即时存储，同时数据处理模块中的智能处理器对物料流截面积s(t)和输送带带速v(t)进行综合处理，计算出单位时间t内t时刻物料流量q(t)。再将单位时间t内t时刻物料流量q(t)和输送带实时张力st(t)传输给信号转换与处理装置进行信号处理，再传输给输送带张力协同控制装置。

所述物料流量激光采集装置包括辅助安装支架；所述辅助安装支架的中间固定安装有玻璃板；所述辅助安装支架的垂直高度及玻璃板水平位置可以调节；辅助安装支架中间玻璃板设置了用于固定激光扫描仪的四个螺栓孔，所述激光扫描仪垂直向下扫描输送带上物料流输送状态，所述激光扫描仪需要稳定的24v直流电源供电；激光扫描仪具有串行通信接口。

所述的输送带张力协同控制装置包括张力协同控制模块和张力控制执行模块；所述张力协同控制模块包括工控机、显示屏；所述张力控制执行模块包括arm控制器、plc控制器、电动缸。所述工控机接收信号转换与处理装置传输的单位时间t内t时刻物料流量q(t)、输送带带速v(t)和输送带实时张力st(t)；所述工控机与显示屏连接；所述plc控制器上端连接工控机，接收工控机的调控指令，下端连接电动缸，执行张紧动作。所述的移动终端通过无线网络节点接收来自无线信号模块传输的输送机实时状态，并可通过无线网络节点远程控制输送带张力协同控制装置。

如图3所示，为本发明一种智能调速带式输送机张力协同控制系统及方法的输送带张力协同控制系统的主程序流程图。

一种智能调速带式输送机张力协同控制系统及方法：

步骤1、采用激光扫描仪作为物料流量激光采集装置，光电编码器作为输送带速度采集装置，张力传感器作为输送带张力采集装置；所述激光扫描仪配别辅助安装支架，固定且悬置在输送带上方，安放在带式输送机下料口处。所述光电编码器与带式输送机驱动滚筒同轴连接，随着电机转动而旋转。所述张力传感器安装在电动缸与张紧滑台连接处。

步骤2、在传输物料的情况下，通过物料流量激光采集装置获得单位时间t内t时刻(t可设定为1s)每一帧物料瞬时截面积；通过光电编码器获得输送带的单位时间t内t时刻每一帧瞬时带速；通过张力传感器获得输送带实时张力。

步骤3、数据采集与处理模块将获得的单位时间t内(单位时间可设定为1s)的每一帧物料瞬时截面积、单位时间t的每一帧瞬时带速和输送带张力通过串行通信接口与数据处理模块中的数据存储卡连接，对获得的数据进行即时存储，数据存储卡与数据处理模块中的智能处理器连接，智能处理器实时将获得的数据进行处理。

通过对单位时间t内(单位时间可设定为1s)的每一帧物料瞬时截面积进行叠加求平均值，可获得单位时间t内t时刻平均物料截面积s(t)；通过对输送带单位时间t内t时刻每一帧瞬时带速进行叠加求平均值，可获得t时刻平均带速v(t)；再通过对单位时间t内t时刻的平均物料截面积s(t)和平均带速v(t)进行乘积获得单位时间t内t时刻的物料体积流量q(t)。

步骤4、所述的数据处理模块与信号转换与传输装置相连接，通过信号转换与传输装置中的信号转换模块将单位时间t内t时刻的物料体积流量q(t)、单位时间t内t时刻的带速v(t)、输送带实时张力st(t)信号进行放大、转换、降噪等操作，先通过前置放大电路将信号放大，再由信号滤波电路、信号隔离电路进行降噪滤波操作，最后通过a/d转换电路将模拟信号转化为数字信号。再进行无线信号转换处理后，通过安装于信号传输模块上的si4432无线网络节点进行发送，再通过输送带张力协同控制装置内的si4432无线网络节点进行信号收发，可确保信号在远距离传输时减少传输时延，提高数据传输的稳定性。

所述信号传输模块采用fpga或单片机负责程序的存储、执行和数据处理，并通过移植uip协议栈，实现嵌入式web服务器，并以嵌入式web服务器的方式连接si4432无线网络和internet，具有低成本、低功耗的特点。无线传输模块将si4432无线网络节点传输过来的信息，发送至输送带张力协同控制装置中的工控机。同时，在移动终端上进行显示。

步骤5、输送带张力协同控制装置接收单位时间t内t时刻物料体积流量q(t)和输送带带速信号v(t)。输送带张力协同控制模块将单位时间t内t时刻物料流量q(t)输入到智能调速带式输送机的节能系统，节能系统计算t时刻物料体积流量q(t)与t+1～t+i连续i个时刻物料体积流量q(t+1)～q(t+i)间差值的绝对值{│δq(t)│，│δq(t+1)│,…│δq(t+i)│}，若连续i个单位时间t的{│δq(t+1)│,…│δq(t+i)│}值均超出规定范围值│δqmax│则启动节能系统预测最优带速。

步骤6、启动节能系统预测最优带速。计算从t时刻起i+1个单位时间物料体积流量平均值kg/m。根据节能控制目标，建立如下目标规划模型，预测第t+i+1最优带速v^*(t+i+1)，m/s：

其中θ1＝cflg(qrc+qru+2qbcosδ)/η1η2公式4

θ2＝g(cflcosδ+h)/η1η2公式5

式中，pa为带式输送机驱动滚筒所需功率，kw/h；

q为带式输送机每小时输送物料量，t/h；

qmax为带式输送机每小时能承受的最大输送物料量，t/h；

l为输送机总水平投影长度；

h为带式输送机总垂直提升高度；

δ为倾斜角；

qb为单位长度输送带质量，kg/m；

qrc为单位长度承载边旋转托辊质量，kg/m；

qru为单位长度回程旋转托辊质量，kg/m；

f为模拟摩擦系数；

g为重力加速度；

c为与带式输送机长度系数；

vmax为带式输送机满载下可承受的最大带速；

vmin为带式输送机运输散料最小带速；

η1为传动效率；

η2为机械效率；

s.t.为约束条件

步骤7、输送带张力协同控制系统的控制程序判断步骤包括以下步骤：

步骤7.1、输送带张力协同控制装置通过串口连接的方式获取节能系统预测第t+i+1最优带速v^*(t+i+1)，通过信号转换与传输装置中的信号传输模块si4432进行信号发送，输送带张力协同控制装置内的si4432无线网络节点进行信号收发获取单位时间t内t时刻物料体积流量q(t)、带速v(t)、输送带张力st(t)以及预测的第t+i+1最优带速v^*(t+i+1)。

步骤7.2、将单位时间t内t时刻起i+1个单位时间物料体积流量平均值转换为单位距离(1米)物料质量(单位kg/m)，建立转换公式：

式中，ρ—物料密度，kg/m³；t—单位时间，s。

步骤7.3、行波法求解输送带张力值：

建立行波法波动方程通解u(x,t)＝f1(x+jt)+f2(x-jt)，(f1,f2为任意形式函数)，带式输送机在变速或受到冲击力作用，输送带的变形、应力、速度、加速度等分别以速度j1,j2沿承载分支和回程传播。

波动方程的解由f1,f2两部分叠加而成，令带式输送机速度为v(x,t)＝v1(x,t)+v2(x,t)，张力为st(x,t)＝st1(x,t)+st2(x,t)。

则有：v1(x,t)＝jf1′(x+jt)，v2(x,t)＝-jf2′(x-jt)；

st1(x,t)＝eaf1′(x+jt)，st2(x,t)＝eaf2′(x-jt)

对于回程侧设置自动张紧装置的带式输送机，此时回程侧顺波被拉紧装置吸收，系统只有逆波传播。

当只有逆波时，

根据可变形为st1(x,t)＝jm(t)v1(x,t)；由于节能系统给定调速速度v^*(t+i+1)，令v1(x,t+i+1)＝v^*(t+i+1)；m(t)为承载分支单位长度的分布质量可由动张力计算公式得到t+i+1时刻输送带动张力st1(x,t+i+1)，单位n。

式中，e—输送带弹性模量；

a—输送带面积；m²

j—弹性波传播速度，m/s；

m(t)—承载分支单位长度的分布质量，kg/m；

m1—承载分支托辊旋转部分单位长度质量，kg/m；

m2—输送带单位长度质量，kg/m；

—单位距离(1米)物料质量，kg/m；

v^*(t+i+1)—节能系统给定调速速度，m/s；

步骤7.4、输送带张力协同控制系统接收的单位距离(1米)物料质量以及节能系统生成的节能调速速度v^*(t+i+1)信号，通过行波法动张力计算公式7，预计算出节能调速速度v^*(t+i+1)下的输送带动张力st1(x,t+i+1)。

步骤8、预计算的输送带动张力st1(x,t+i+1)进入arm控制器里的比较程序与预设输送带张力安全范围值(sta～stb)进行比较。若预计算的输送带动张力st1(x,t+i+1)在安全范围内则发出指令信号驱动变频器执行节能变频调速。

若预计算张力值在安全范围外，当预计算的输送带动张力st1(x,t+i+1)大于预设输送带张力安全范围值最大值stb，则由arm控制器里的张力调节程序计算出张力调节值δst，并向plc控制器发出调节指令，控制电动缸的伸出使得皮带松弛减小张力。在启动电动缸调节输送带张力值之前，输送带张力协同控制系统记录当前张力传感器的输送带张力值st0，电动缸实现张力调控后，张力传感器实时传输输送带张力值st(t)，与开始调节前的输送带张力值st0做差值比较，当调节值即st0-st(t)＝δst时，立即停止张力调节，输送带张力协同控制系统程序驱动变频器执行节能变频调速。

当预计算的输送带动张力st1(x,t+i+1)小于预设输送带张力安全范围值最小值sta，则由arm控制器里的张力调节程序计算出张力调节值δst，并向plc控制器发出调节指令，控制电动缸的回缩使得皮带张紧增大张力。在启动电动缸调节输送带张力值之前，输送带张力协同控制系统记录当前张力传感器的输送带张力值st0，电动缸实现张力调控后，张力传感器实时传输输送带张力值st(t)，与开始调节前的输送带张力值s0做差值比较，当调节值即st(t)-st0＝δst时，立即停止张力调节，输送带张力协同控制系统程序驱动变频器执行节能变频调速。

步骤9、张力控制执行模块中的arm控制器计算出预计算张力值超出最小安全值的张力差值δst，差值信号δst在arm控制器中根据实际输送带张力值对plc控制器发出指令启动电动缸调节张力值，电动缸调节过程中实时反馈输送带张力值，一旦调节张力值达到差值信号δst，即刻停止电动缸工作，发出指令信号驱动变频器执行节能变频调速。

步骤10、执行装置电动缸受张力控制执行模块中的plc控制器调控，通过plc控制器发出的伸出或回缩指令实现输送带的张力控制。在张力调控过程中，差值信号δst为调控目标，以当前输送带张力值为基准信号，驱动电动缸调节张力，在arm控制器中，实时将当前输送带张力值基准信号与调控中张力传感器实时传回的输送带张力值信号进行比较，直到输送带张力值变化达到差值信号张力值δst，arm控制器向plc控制器发出指令，停止电动缸工作。

步骤11、张力控制执行模块完成输送带张力值调节后，输送带张力协同控制装置发出指令驱动变频器按节能调速目标速度v1执行节能变频调速。

步骤12、移动终端通过si4432无线网络节点接收信号传输模块传输的单位时间t的t时刻平均流量q(t)、带速v(t)、输送带张力信号st(t)，可在线实时监测输送带运输状况。紧急情况下，移动终端通过si4432无线网络节点向输送带张力协同控制装置发出紧急调控指令。