反向消磁PLC控制的电磁除铁系统的制作方法

本实用新型属于计算机和电气领域，特别涉及一种反向消磁PLC控制的电

磁除铁系统。

背景技术：

除铁系统的适用范围十分广泛，其中包括了冶金领域、建筑领域、化工领域、食品加工领域等等。在当下新发展起来的垃圾处理加工领域上，也需要应用到除铁系统来对垃圾中的废铁实现回收。在煤炭行业中的煤炭含有雷管、铁钉等多种含有铁元素的杂质，这样会对行业生产造成极大的安全隐患，因此除铁系统的应用十分必要。在陶瓷行业生产中，往往所生产的石灰石原料、硅石原料等都含有铁元素的杂质参合在内，铁杂质对于陶瓷产品的白度危害极大，往往因为产品中含有铁质，陶瓷表面因此而产生褐色斑点，影响了陶瓷的美观从而降低了其等级。而针对于钢厂、发电厂、采矿厂需要实现生产运输的大型工厂，针对除铁设备的要求，必须要将非磁性物料中的含铁杂质去除，才能够对下一个工序中的细碎设备不造成损害，才能够将整体工序的安全性确保下来，也进一步推动国内现代化建设快速发展。

传统除铁系统，只能将较大块的含铁物质检测出来并进行吸附，由于生产过程中的工况较为复杂，必须要在现场实现操作与监控，但即使通过反复的除铁，仍然无法完全将铁杂除尽。一般在工况条件较为恶劣的环境下，对于工作人员的身体健康损害较大，并且企业也会造成极大的经济损失。及时安排工作人员定时抽查效果依然不大，当设备发生故障时仍然难以及时将故障排除。随着工业自动化水平，以往简单的除铁控制技术以及维护方式已经无法满足人们的需求，必须要不断提高除铁的精度、效率、安全方面的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中除铁系统不安全、效率和精度不高的不足，提供一种更安全、精度和效率更高的反向消磁PLC控制的电磁除铁系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种反向消磁PLC控制的电磁除铁系统，包括中控PLC部分、行车行走拖动系统、料箱阀门、励磁装置、安全装置、传感器、输送带部分、触摸屏部分、清障车。

所述中控PLC部分包括主控计算机、中控柜、中控PLC和PLC扩展模块。所述中控PLC与分别与所述行车行走拖动系统、料箱阀门、励磁装置、清障车、安全装置、传感器、输送带部分和触摸屏部分相连。所述PLC扩展模块与所述输送带部分相连。

所述励磁装置包括相连的励磁装置电源电路和励磁装置控制电路。所述励磁装置电源电路和励磁装置控制电路分别与所述中控PLC相连。

所述励磁装置电源电路包括电池充电电路和供电电路。所述供电电路用于给所述励磁装置控制电路供电。

所述电池充电电路包括依次相连的三相整流电路、滤波电路和保护电路，用于给电池充电。

所述励磁装置控制电路包括吸料控制电路、放料控制电路、报警电路和故障指示电路。

在其中一个实施例中，所述行车行走拖动系统包括三个熔断器和与所述三个熔断器相连的两组行车行走部分。

每组行车行走部分包括依次相连的三相异步电动机、热继电器和二个交流接触器。所述二个交流接触器并联且与所述三个熔断器相连。每个所述交流接触器都与所述中控PLC相连。

在其中一个实施例中，所述料箱阀门包括相连的步进电机驱动器和开关电源。所述步进电机驱动器与所述中控PLC相连。

在其中一个实施例中，所述安全装置包括限位开关和安全开关。所述限位开关和安全开关分别与所述中控PLC相连。

在其中一个实施例中，所述传感器包括金属探测仪、重量传感器和温度传感器。所述金属探测仪、重量传感器和温度传感器分别与所述中控PLC相连，实现自动控制。

在其中一个实施例中，所述输送带部分包括模数转换器、变频器、输送带和电机。所述电机与输送带相连。所述中控PLC通过所述模数转换器与所述变频器相连。所述变频器与所述输送带相连。所述PLC扩展模块与所述变频器相连。

在其中一个实施例中，所述触摸屏部分包括开关电源和触摸屏。所述触摸屏分别与所述开关电源和中控PLC相连。

在其中一个实施例中，所述清障车包括交流伺服驱动器，所述交流伺服驱动器与所述中控PLC相连。

在其中一个实施例中，所述中控PLC为三菱FX2N4＿8MR系列PLC。所述PLC扩展模块为FXDU＿3A。

在其中一个实施例中，所述反向消磁PLC控制的电磁除铁系统还包括RS232。所述触摸屏通过所述RS232与所述中控PLC相连。

上述反向消磁PLC控制的电磁除铁系统，使原输煤系统中的除铁率达 95%以上，故障率减少了 15%，并且实现了掉电自动保护、超温报警（90℃）等功能，具有设计合理、运行可靠，动作速度快、精度高，抗干扰能力强、维护方便等优点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为行车行走装置电路图。

图3为料箱阀门的电路图。

图4为励磁装置电源电路的电路图。

图5为励磁装置控制电路的电路图。

图6为输送带部分的电路图。

图7为清障车的电路图。

图8为触摸屏部分的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是与另一个元件“相连”，它可以是直接与另一个元件连接，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所实用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

实施例1

请参阅图1至图8，一种反向消磁PLC控制的电磁除铁系统，包括中控PLC部分、行车行走拖动系统1、料箱阀门3、励磁装置5、安全装置9、传感器15、输送带部分、触摸屏部分11、清障车7和RS232通讯。

其中，中控PLC部分包括主控计算机、中控柜、中控PLC13和PLC扩展模块31。中控PLC13为三菱FX2N4＿8MR系列PLC。PLC扩展模块31为FXDU＿3A。

中控PLC13与分别与行车行走拖动系统1、料箱阀门3、励磁装置5、清障车7、安全装置9、传感器15、输送带部分和触摸屏部分11相连。PLC扩展模块31与输送带部分相连。

具体的，中控PLC包括Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y10、Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16、Y17、X1、X2、X3、X4输入和输出口。

如图4和图5所示，励磁装置5包括相连的励磁装置电源电路和励磁装置控制电路。励磁装置电源电路包括电池充电电路和供电电路。供电电路用于给励磁装置控制电路供电。励磁装置控制电路包括吸料控制电路、放料控制电路、报警电路和故障指示电路。

具体的，电池充电电路包括依次相连的三相整流电路、滤波电路和保护电路，用于给电池充电。中控PLC的Y10、Y11、Y12、Y13、Y14、Y15与励磁装置5相连。

具体的，励磁装置电源电路实现了交流电变直流电的功能，同时接受励磁装置控制电路进行动作。励磁装置控制电路以中控PLC为核心，配合继电器实现吸料、放料、及电池充电、断电保护等控制功能，该电路还具有充电故障指示、停电报警等功能。

如图2所示，行车行走拖动系统1包括三个熔断器和与三个熔断器相连的两组行车行走部分。每组行车行走部分包括依次相连的三相异步电动机、热继电器和二个交流接触器。二个交流接触器并联且与三个熔断器相连。

具体的，行车行走拖动系统1的四个交流接触器分别为KM5、KM6、KM7和KM8。中控PLC的Y0、Y4、Y6、Y7分别与KM5、KM6、KM7和KM8相连。

具体的，二台三相异步电动机，面向行车行走部分实施控制策略。行车行走动作具体表现为前进或后退，分别用电机的正转和反转实现，每一个行车行走部分中均配置有二个交流接触器，用以实现除铁系统具体移动方向的控制。

其中，料箱阀门3包括相连的步进电机驱动器和开关电源。步进电机驱动器与中控PLC的Y1和Y3相连。

具体的，料箱阀门3包括相连的步进电机驱动器和开关电源，受中控PLC的Y1、Y3控制，通过组合设置，可以满足所有工况条件下料箱阀门运行的现实需要。且这种电机还支持旋转方向改变操作，启动时表现为顺时针方式运行，如方式向输出有电时，则可以实现逆时针方向运行。

其中，安全装置9包括限位开关和安全开关。中控PLC的X1、X2、X3、X4分别与安全装置的SQ1、SQ2、SQ3、SQ4（即限位开关和安全开关）相连。

具体的，限位开关的设置，具体限定了除铁系统小车运行范围。如该装置检测发现小车到位时，则会发出调节信号。考虑到小车运行惯性与速度问题，可能信息反馈存在着实时性不足问题，小车仍保持运行方向行走。基于此，需要进行机械止档设置。

其中，传感器15包括金属探测仪、重量传感器和温度传感器。金属探测仪、重量传感器和温度传感器分别与中控PLC13的X6、X7、X10相连，实现自动控制。

其中，输送带部分包括模数转换器、变频器19、输送带17和电机。电机与输送带17相连。中控PLC13的Y16、Y17通过模数转换器与变频器19相连。变频器19与输送带17相连。PLC扩展模块31与变频器19的2、5接口相连。

具体的，触摸屏部分11包括开关电源和触摸屏。触摸屏与开关电源相连，中控PLC13通过RS232通讯与触摸屏相连，允许进行相应操作以完成控制目标。这种触屏设计方式，无需进行接线设置等，整体成本相对较低，且操作界面中配置有相应指示灯，可以依据指示灯状态来掌握系统运行状态。

其中，清障车7包括交流伺服驱动器，交流伺服驱动器与中控PLC13的Y2和Y5相连。

具体的，由伺服驱动器在检测到信号后，转子执行转动，如信号不存在，则转子会逐渐停止运转。基于输入量参数，其会发生相应变化，即可以实现控制信号的准确响应。以功率为对象，采取变换与调控等处理策略，为驱动装置参数管控提供了便捷方法，且控制灵敏度高，反应速度快。

需要说明的是：在本实施方式中变频器19为三菱FR-700变频器，输送带17为皮带。在除铁系统的外罩上焊接多个由导磁材料构成的散热片，散热效果很好，使除铁系统工作时的温度大大降低。

本实用新型主要用于火电厂输煤系统，主要解决金属检测，自动行走，自动除铁，反磁放料，停电保护，安全可靠、超温报警等一系列问题，从而达到火电厂输煤系统电磁除铁系统的管理控制。

本实用新型的工作原理及其工作过程：

本实用新型包括除磁吸料过程、消磁放料过程和停电保护过程。

1、除磁吸料过程：

采取三相整流滤波后加直流电压的方法来实现，由中控PLC13的Y10口来控制。需要除铁时，在励磁线圈控制电路中，如图3至图5所示，首先判断是输入电压为交流电是否正常，在中控PLC13中由X14信号检测完成，当有交流电时，X14外接AC检测常闭开关处于断开状态，X14无信号输入，中控PLC13发送控制指令给Y10，KA3线圈得电，KA3常开辅助开关闭合，KM3线圈得电，KM3常开辅助开关闭合，使得KM1线圈得电；当无交流电时，系统自动启用电池组供电，中控PLC13发送控制指令给Y12。在励磁线圈电源电路中，如图3至图6所示，当KM1线圈得电，KM1常开辅助开关闭合，三相电源经整流、滤波后加到正向电压到除铁系统的励磁线圈，除铁系统开始吸料。电路中：并联的RC串联电路主要起交流线圈的保护作用，防止电流突变，烧坏线圈；KA1为交流电压监测；RV为线性电阻，用以防止三相整流电流过大而烧坏整流电路；TR2为移相电路，移相30度；KTC3为三相可控硅整流电路的触发电路，TR2移相的目的就是为了能更好的产生触发脉冲，便于蓄电池组充电；FV1和FV2起到蓄电池组充电时恒压和恒流切换。

2、消磁放料过程：

如图3和图4所示，采用施加反向磁场的原理进行消磁，考虑到励磁线圈通电后产生的强大磁场具有惯性，出现线圈磁化后的磁饱和现象，即使断电后除铁系统也不会马上失去磁性，导致无法正常放料，因此在这里采用了放料时加反向电压，使除铁系统的励磁线圈产生反向磁场，瞬时消除磁饱和，达到放料的目的。具体过程：当除铁时间到，需要弃电放料时，PLC首先复位Y10输出口，考虑到线圈电感电压不能突变，所以必须经过几秒延时后再发送控制指令给Y11，KA4线圈得电，KA4常开辅助开关闭合，KM2线圈得电，在励磁装置电源电路中，励磁线圈施加与KM1相反的励磁电压，除铁系统开始放料。

3、停电保护过程：

当三相电源电压正常时，励磁线圈采用电源电压整流、滤波后供电，并为蓄电池组充电；当停电时，励磁装置电源电路中KA2线圈断电，励磁装置控制电路中KA2常闭辅助开关复原，中控PLC13采集到X15信号，马上发送控制指令给Y12，使KA5线圈得电，KA常开辅助开关（标号50）闭合，KM4线圈得电，在励磁装置电源电路中KM4开关闭合，蓄电池组开始对除铁系统励磁线圈供电。

金属检测：在原煤输送胶带上设置金属识别区，装有3个金属探测仪，实现了无死角、全方位检测，统一把信号送给中控PLC13进行控制与管理。

自动行走：中控PLC13根据各方面综合信息，自动确定除铁系统下一步应该行走的目标位置。执行计划任务的小车，由中控PLC13发出控制指令，自动朝目标位置走行。

反磁放料：采用施加反向磁场的原理进行消磁，考虑到励磁线圈通电后产生的强大磁场具有惯性，出现线圈磁化后的磁饱和现象，即使断电后除铁系统也不会马上失去磁性，导致无法正常放料，因此在这里采用了放料时加反向电压，使除铁系统的励磁线圈产生反向磁场，瞬时消除磁饱和，达到放料的目的。

超温报警：盘式电磁除铁装置采用自冷式(或热管式)冷却方式，保证除铁系统连续工作时最高允许温度115℃。（当除铁系统温度超过90℃时能自动报警，并在10分钟后停止除铁（信号报中心控制室）。

各部分电路结构和基本原理

除铁系统行车行走电路：配置2台三相异步电动机，面向行车行走系统1实施控制策略。行车行走动作具体表现为前进或后退，分别用电机的正转和反转实现，每一个行车行走部分中均配置有2个交流接触器，用以实现除铁系统具体移动方向的控制。

料箱阀门3电路设计：就料箱阀门3而言，其在运行中表现为旋转状态，且对角度参数存在着特殊要求，为此，在选用电机时需要关注其角度问题，为此，选定了步进电机。这种电机角度控制的具体方式为脉冲，可以通过设定脉冲及角度间联系，以电流值调节来调整具体参数，如速度参数调整，可以具体分为1、2、4、8、16、32、64、128，而电流参数，则具体可以细分为0.9、1.2、1.5、1.8、2.1、2.4、2.7、3。。

励磁装置5电路设计：除铁系统励磁装置5整个电路控制由励磁装置电源电路和励磁装置控制电路组成，励磁装置电源电路实现了交流电变直流电的功能，同时接受控制电路进行动作；励磁装置控制电路以PLC为核心，配合继电器实现吸料、放料、及电池充电、断电保护等控制功能，该电路还具有充电故障指示、停电报警等功能。

输送带部分设计：电机提供驱动力，以促使皮带轮进行转动作业，皮带运动则可以将承载的物料，通过制定路线运输到目的地。其实现机理较为简单，然而在高要求工况条件下，物料不同其运输速度也需要适当调节。

本实用新型的优点及其有益效果：

反向消磁PLC控制的电磁除铁系统使原输煤系统中的除铁率达 95%以上，故障率减少了 15%，并且实现了掉电自动保护、超温报警（90℃）等功能，具有设计合理、运行可靠，动作速度快、精度高，抗干扰能力强、维护方便等优点。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。