一種皮帶運(yùn)輸機(jī)負(fù)載控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種皮帶運(yùn)輸機(jī)負(fù)載控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 皮帶運(yùn)輸機(jī)以其成本低、工作可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而成為現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的重要設(shè) 備。皮帶機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，一般都按照所能承載的最大運(yùn)輸量來考慮。而實(shí)際工作中，由于物料 分布不均勻，導(dǎo)致皮帶機(jī)運(yùn)行負(fù)載變化很大。當(dāng)帶式輸送機(jī)的實(shí)際傳送功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其設(shè) 計(jì)功率時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)"大馬拉小車"的現(xiàn)象。皮帶機(jī)保持在恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)不僅造成了巨大 的能源浪費(fèi)，而且減少了皮帶機(jī)的使用壽命。因此根據(jù)皮帶上的負(fù)載來智能調(diào)節(jié)皮帶機(jī)轉(zhuǎn) 速，尤為重要。
[0003] 傳統(tǒng)的負(fù)載預(yù)測(cè)采用物料流量計(jì)，對(duì)物料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然而對(duì)于鐵礦石、銅礦石等塊 狀的物料，顯然無法得到令人滿意的結(jié)果。
[0004] 還有方法采用在緊邊皮帶機(jī)下安裝電子秤的方法，如圖1所示，由皮帶機(jī)的模型 可知，作用于電子秤的壓力不僅來源與物料本身，還包括緊邊皮帶本身的重量產(chǎn)生的壓力， 以及皮帶與托輥之間摩擦所產(chǎn)生的作用于電子稱上的壓力，因此此種方法精度不高。
[0005] 還有的方法，根據(jù)電流或者轉(zhuǎn)速進(jìn)行負(fù)載評(píng)估，然而這些方法只是根據(jù)一個(gè)大致 的對(duì)應(yīng)關(guān)系來估算，參數(shù)單一，可靠性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種皮帶運(yùn)輸機(jī)負(fù)載控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問 題。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種皮帶運(yùn)輸機(jī)負(fù)載控制方法，該皮帶運(yùn)輸機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)，包括以下步驟：
[0008] A1，負(fù)載評(píng)估單元根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)電動(dòng)機(jī)的額定電壓、額定電流和額定功率計(jì)算 出相應(yīng)的無功功率，建立皮帶運(yùn)輸機(jī)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流、有功功率、無功功率和皮帶運(yùn)輸 機(jī)負(fù)載見的映射關(guān)系表；
[0009] A2,電氣參數(shù)采集模塊采集得到皮帶運(yùn)輸機(jī)電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)電壓和實(shí)時(shí)電流，負(fù)載 評(píng)估單元計(jì)算得到皮帶運(yùn)輸機(jī)電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)有功功率和實(shí)時(shí)無功功率，根據(jù)所述的映射關(guān) 系表得到皮帶運(yùn)輸機(jī)的實(shí)時(shí)負(fù)載；
[0010] A3, PLC根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)電壓和實(shí)時(shí)電流判斷此時(shí)皮帶運(yùn)輸機(jī)是否 出現(xiàn)故障，
[0011] 若出現(xiàn)故障，則停止皮帶運(yùn)輸機(jī)并報(bào)警，
[0012] 若無故障，則根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)的實(shí)時(shí)負(fù)載和設(shè)定負(fù)載，判斷是否出現(xiàn)過載，若出現(xiàn) 過載，且該過載情況持續(xù)一個(gè)設(shè)定時(shí)長(zhǎng)，則對(duì)位于給料口的流量控制單元發(fā)出調(diào)整控制指 令，流量控制單元減少單位時(shí)間內(nèi)的吞吐量，
[0013] 若無過載，則由速度運(yùn)算模塊根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)載對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整。
[0014] 進(jìn)一步的，速度運(yùn)算模塊根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)載對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整步驟包括：
[0015] B1，速度運(yùn)算模塊根據(jù)PLC的PID控制參數(shù)的變化，結(jié)合額定功率，設(shè)置皮帶運(yùn)輸 機(jī)正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載的重量和最佳速度公式為：
[0016] m
[0017] 其中，GdP ￥_"是皮帶運(yùn)輸機(jī)正常運(yùn)行下的負(fù)載重量和最佳速度，G為當(dāng)前評(píng)估的 負(fù)載重量，V為皮帶運(yùn)輸機(jī)需要達(dá)到的目標(biāo)最佳速度，K參數(shù)的變化由PID控制，
[0018] B2,變頻器根據(jù)速度運(yùn)算模塊發(fā)出的控制信息，通過改變電流的頻率來改變皮帶 運(yùn)輸機(jī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到皮帶運(yùn)輸機(jī)的最佳速度。
[0019] 進(jìn)一步的，對(duì)于前后連貫的多條皮帶運(yùn)輸機(jī)，為了協(xié)調(diào)上、下皮帶運(yùn)輸機(jī)之間的運(yùn) 行速度采用時(shí)間延長(zhǎng)單元，
[0020] 該時(shí)間延長(zhǎng)單元根據(jù)PLC對(duì)上級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)速度的調(diào)整，結(jié)合改變后的皮帶運(yùn)輸 機(jī)的實(shí)時(shí)速度，實(shí)時(shí)調(diào)整延時(shí)時(shí)間τ的大小，其中，
[0021] τ不僅包含負(fù)載在皮帶運(yùn)輸機(jī)上的時(shí)間，還包括負(fù)載在上級(jí)工藝中處理的時(shí)間。
[0022] 進(jìn)一步的，采用故障檢測(cè)器檢測(cè)下級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)的速度，并將下級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)的 故障檢測(cè)情況反饋到PLC，防止當(dāng)下級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)發(fā)生故障時(shí)，上級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)無法做出相 應(yīng)的對(duì)策而造成的重大事故。
[0023] 本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，同時(shí)解決工程中鐵礦石等物料不均勻的運(yùn)輸問 題。本發(fā)明根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過程中，檢測(cè)到的電氣參數(shù)，來評(píng)估皮帶運(yùn)輸機(jī)的負(fù)載。此 種方法實(shí)時(shí)性尚、易于實(shí)現(xiàn)同時(shí)基于多參數(shù)的檢測(cè)，可靠性更尚。在負(fù)載評(píng)估的基礎(chǔ)上，根 據(jù)PLC的輸出信號(hào)，加入速度運(yùn)算模塊，得到當(dāng)前情況下，皮帶機(jī)運(yùn)行速度的最優(yōu)值。根據(jù) 采集到的參數(shù)判斷皮帶機(jī)的工作狀態(tài)，在出料口處加入物料流量控制模塊，避免皮帶機(jī)過 載超過某一極限后出現(xiàn)的打滑等問題并且采用智能控制的方法達(dá)到多級(jí)皮帶機(jī)協(xié)調(diào)工作 的目的，進(jìn)一步節(jié)約電能。
[0024] 本發(fā)明采用閉環(huán)控制，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，同時(shí)根據(jù)電氣參數(shù)來評(píng)估皮帶機(jī)負(fù)荷，具有 成本低、易于檢測(cè)、實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)。系統(tǒng)中為了安全性加入了反饋模塊和物料流量控制模 塊，進(jìn)一步提高了皮帶運(yùn)輸機(jī)的安全性，對(duì)上下級(jí)皮帶機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)工藝的整體最 優(yōu)控制。
[0025] 本發(fā)明基于電氣參數(shù)檢測(cè)的皮帶機(jī)負(fù)載評(píng)估控制方法，基于電氣參數(shù)的負(fù)載評(píng) 估，具有易于實(shí)現(xiàn)、實(shí)時(shí)性高、可靠性高的特點(diǎn)，而在此基礎(chǔ)上，對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行合理的控 制，不僅節(jié)約了電能，降低了生產(chǎn)成本，還提高了皮帶運(yùn)輸機(jī)的安全性。
[0026] 本發(fā)明是一種基于電氣參數(shù)檢測(cè)的皮帶機(jī)負(fù)載評(píng)估控制方法，主要技術(shù)特點(diǎn)包 括：
[0027] (1)皮帶機(jī)負(fù)載評(píng)估方法，基于電動(dòng)機(jī)的多個(gè)運(yùn)行參數(shù)，采集方便，可靠性高。
[0028] (2)根據(jù)評(píng)估的負(fù)載，通過速度運(yùn)算模塊，得到當(dāng)前條件下皮帶機(jī)的最佳運(yùn)行速 度。
[0029] (3)當(dāng)PLC檢測(cè)到皮帶機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在過負(fù)載狀態(tài)，對(duì)流量控制單元進(jìn)行控制，從 而對(duì)物料的進(jìn)入進(jìn)行合理的控制。
[0030] (4)當(dāng)PLC根據(jù)負(fù)載評(píng)估單元判斷出皮帶機(jī)處于斷帶等故障時(shí)，能夠及時(shí)控制皮 帶機(jī)停機(jī)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，方便工作人員及時(shí)處理。
【附圖說明】
[0031] 圖1現(xiàn)有技術(shù)中皮帶機(jī)示意圖。
[0032] 圖2本發(fā)明實(shí)施例中的閉環(huán)控制圖。
[0033] 圖3本發(fā)明皮帶運(yùn)輸機(jī)工作于過負(fù)載狀態(tài)示意圖。
[0034] 圖4本發(fā)明實(shí)施例中工藝流程圖。
[0035] 圖5本發(fā)明實(shí)施例中多級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明的系統(tǒng)如圖2所示，包含PLC控制器、速度運(yùn)算模塊、電氣參數(shù)采集模塊、負(fù) 載評(píng)估模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、流量控制單元。如圖4所示，具體的流程如下：
[0037] 1.皮帶機(jī)正常工作時(shí)，利用電氣參數(shù)采集模塊中的多功能智能電表（ACR320E)采 集三相電動(dòng)機(jī)的電壓和電流，并計(jì)量出功率因數(shù)、有功功率和無功功率，然后通過RS-485 接口實(shí)現(xiàn)與負(fù)載評(píng)估單元的通信。
[0038] 2.負(fù)載評(píng)估單元中首先根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌上的額定電壓、額定電流、額定功率，計(jì)算 出相應(yīng)的無功