一種皮帶輸送機(jī)大型傳動(dòng)主從控制設(shè)備及其運(yùn)行方法
【專利說明】一種皮帶輸送機(jī)大型傳動(dòng)主從控制設(shè)備及其運(yùn)行方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及工礦企業(yè)物料輸送設(shè)備，具體的說是涉及一種皮帶輸送機(jī)大型傳動(dòng)主從控制設(shè)備及該設(shè)備的運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在礦山、冶金、煤炭等工礦企業(yè)中，物料的輸送是非常重要的工藝環(huán)節(jié)，其中皮帶輸送機(jī)是主要的輸送設(shè)備，當(dāng)被輸送的物料量比較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同一條皮帶機(jī)的傳動(dòng)方式。
[0004]隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，各種生產(chǎn)輸送線的長(zhǎng)度和輸送功率不斷增加，當(dāng)輸送線長(zhǎng)度增加到一定程度時(shí)(一般大于200 m )，采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)就難以滿足生產(chǎn)的要求，必須采用多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)方式。在多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，特別是各傳動(dòng)電機(jī)之間存在一定物理連接的系統(tǒng)中，實(shí)踐證明，不能采用常規(guī)的負(fù)反饋控制方案。因?yàn)槌Ｒ?guī)負(fù)反饋控制是建立在偏差調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上的，當(dāng)控制對(duì)象偏離給定值時(shí)(如增大)，通過反饋調(diào)節(jié)改變控制量(減小控制量)，使控制對(duì)象恢復(fù)到給定范圍內(nèi)。而在多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)中，由于各同步電機(jī)之間存在嚴(yán)重的耦合作用，某一傳動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的偏離往往是由該電機(jī)的負(fù)荷變化引起，與傳輸線上其它電機(jī)的轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，這時(shí)若按常規(guī)負(fù)反饋方法對(duì)這一電機(jī)施加調(diào)節(jié)，將導(dǎo)致該電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏離更加嚴(yán)重，最后造成整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)不能正常工作。因而對(duì)多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)電機(jī)的高精度速度同步調(diào)速控制是一個(gè)急待解決的具有實(shí)際工程意義的重要課題。
[0005]多級(jí)獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步控制較為單純，控制系統(tǒng)所要解決的問題，乃是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，決定各級(jí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同步速度，構(gòu)成獨(dú)立的速度定值閉環(huán)控制系統(tǒng)，或是速度比值閉環(huán)控制系統(tǒng)。前者適用于等速多級(jí)驅(qū)動(dòng)控制，后者適用于差速多級(jí)驅(qū)動(dòng)控制。
[0006]目前，大多數(shù)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)上的遠(yuǎn)距離、大功率傳動(dòng)線均采用交流變頻調(diào)速控制方式。組成多級(jí)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)后，從驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的連接關(guān)系看可分為兩類:一類是各電機(jī)之間相互獨(dú)立，電機(jī)之間不存在物理連接，采用多級(jí)電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)主要是生產(chǎn)工藝或功率的需要，如鋼廠的連鑄機(jī)、軋鋼機(jī)都屬這類同步驅(qū)動(dòng)；另一類是各驅(qū)動(dòng)電機(jī)依賴鏈?zhǔn)絺魉途€進(jìn)行柔性連接，各電機(jī)的工作狀態(tài)具有相互影響，彼此之間存在著嚴(yán)重的耦合作用。
[0007]獨(dú)立電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中各電機(jī)的速度大小、負(fù)荷大小都是相對(duì)獨(dú)立的，不會(huì)產(chǎn)生耦合，各個(gè)閉環(huán)回路中控制器的控制規(guī)律和控制參數(shù)也按常規(guī)單閉環(huán)速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮。但是，作為多級(jí)同步驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，它當(dāng)然不會(huì)僅是多個(gè)單閉環(huán)控制回路的簡(jiǎn)單組合?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)對(duì)不同電機(jī)的反饋轉(zhuǎn)速進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，并針對(duì)存在的轉(zhuǎn)速差確定同步補(bǔ)償量進(jìn)行補(bǔ)償控制。
[0008]實(shí)際系統(tǒng)中，同步補(bǔ)償器可首先根據(jù)多臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工藝允許轉(zhuǎn)速差確定同步工作帶，當(dāng)不同電機(jī)的轉(zhuǎn)速差落在工作帶內(nèi)時(shí)，認(rèn)為系統(tǒng)為正常同步，否則進(jìn)行同步補(bǔ)償調(diào)整，在系統(tǒng)嚴(yán)重不同步時(shí)還應(yīng)控制電機(jī)停車并發(fā)出報(bào)警。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中，由于皮帶輸送物料流量大，皮帶輸送距離遠(yuǎn)，大型皮帶機(jī)長(zhǎng)度可達(dá)幾公里甚至十幾公里，會(huì)發(fā)生物料堆料、皮帶機(jī)故障等。在設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)故障時(shí)，如果沒有及時(shí)停止設(shè)備的電機(jī)運(yùn)行，會(huì)造成設(shè)備的癱瘓，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的大面積維修，這就給生產(chǎn)企業(yè)帶來相當(dāng)大的檢修工作及日常維護(hù)負(fù)擔(dān)。
[0010]通過上述禪述的不足，迫切需求一種可皮帶保護(hù)設(shè)備，當(dāng)皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)停止電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)上述技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種皮帶輸送機(jī)大型傳動(dòng)主從控制設(shè)備及其運(yùn)行方法。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下方案來實(shí)現(xiàn):一種傳送帶輸送機(jī)大型傳動(dòng)主從控制設(shè)備，該設(shè)備包括多個(gè)交流異步電機(jī)、由若干交流異步電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)的傳送帶，還包括驅(qū)動(dòng)各交流異步電機(jī)、與交流異步電機(jī)數(shù)量相等的變頻器，其中一臺(tái)變頻器為主變頻器，每個(gè)變頻器的電源輸入端與電網(wǎng)相連接，電源輸出端與相應(yīng)交流異步電動(dòng)機(jī)的定子輸入端相連接；所述與主變頻器連接的交流異步電機(jī)和與從變頻器連接的交流異步電機(jī)的電機(jī)軸剛性連接，與從變頻器連接的交流異步電機(jī)以恒力矩輸出動(dòng)力；所述與主變頻器連接的交流異步電機(jī)和與從變頻器連接的交流異步電機(jī)的采用柔性連接，從機(jī)采用速度控制模式；在設(shè)備上分別設(shè)有檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的感應(yīng)器、檢測(cè)傳送帶輸送速度的感應(yīng)器、檢測(cè)減速機(jī)油溫感應(yīng)器、檢測(cè)滾筒溫度的感應(yīng)器。
[0013]進(jìn)一步的，所述主變頻器與從變頻器采用光纖鏈路進(jìn)行連接通訊。
[0014]進(jìn)一步的，上述任意一臺(tái)變頻器可轉(zhuǎn)換成主變頻器，通過從機(jī)的一個(gè)數(shù)字輸入端或通訊方式來完成速度控制和轉(zhuǎn)矩控制之間的自由切換。
[0015]進(jìn)一步的，所述剛性連接至少包括齒輪連接、鏈條連接的一種。
[0016]一種傳送帶輸送機(jī)大型傳動(dòng)主從控制設(shè)備的運(yùn)行方法，該方法包括以下步驟:
1)、主變頻器開機(jī)啟動(dòng)，主變頻器參數(shù)設(shè)置完畢、PLC編程和人機(jī)界面組態(tài)完成后，通過PR0FIBUS網(wǎng)絡(luò)將程序下載到PLC，將變頻器參數(shù)下載到變頻器；
2)、第一次運(yùn)行各變頻器之前，各變頻器進(jìn)行電機(jī)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)辨識(shí)，速度環(huán)節(jié)可以在實(shí)際運(yùn)行中微調(diào)；
3)、在系統(tǒng)啟動(dòng)前，PLC主變頻器檢查所有保護(hù)器是否正常，首先由各傳感器檢測(cè)出傳送帶機(jī)的各種信號(hào)，從變頻器的狀態(tài)信號(hào)，前后連接傳送帶的允許啟動(dòng)信號(hào)，這些信息全部輸入到PLC內(nèi)部；
4)、在所有設(shè)備準(zhǔn)備就緒后，啟動(dòng)傳送帶，PLC主變頻器發(fā)出運(yùn)行警戒信號(hào)，傳送帶延線警戒燈閃爍10秒，結(jié)束后PLC主變頻器首先啟動(dòng)電機(jī)散熱風(fēng)機(jī)、減速機(jī)散熱風(fēng)機(jī)、啟動(dòng)制動(dòng)器松開抱閘，制動(dòng)器開到位時(shí)反饋回一開到位信號(hào)給PLC，必須是三臺(tái)制動(dòng)器全部松開到位，此時(shí)PLC啟動(dòng)各變頻器，在觸摸屏輸入給定頻率，變頻器按PLC給定的運(yùn)行信號(hào)輸出頻率，控制電機(jī)按給定的“S”形曲線軟啟動(dòng)；
5)、從變頻器在設(shè)定的加速時(shí)間下勻速上升，傳送帶達(dá)到額定速度時(shí)啟動(dòng)完畢，PLC通過感應(yīng)器實(shí)時(shí)檢測(cè)傳送帶速度與滾筒速度，當(dāng)二者速度差值超過規(guī)定值，緊急停車，并發(fā)出打滑報(bào)警信號(hào)；
6)、停車時(shí)，首先減速停止從變頻器，從變頻反饋信號(hào)確認(rèn)已全部停機(jī)，檢測(cè)傳送帶速度降為O時(shí)啟動(dòng)制動(dòng)器，包死電機(jī)軸，停車完畢；
7)、傳送帶正常啟動(dòng)后，PLC實(shí)時(shí)檢測(cè)傳送帶各保護(hù)器的狀態(tài)、交流異步電機(jī)的電流/轉(zhuǎn)距、減速機(jī)油溫、滾筒溫度。
[0017]進(jìn)一步的，還包括故障保護(hù)，具體保護(hù)方式如下:
1)、當(dāng)有緊急事故人為觸發(fā)急停時(shí)，PLC急停所有變頻器，制動(dòng)器立即動(dòng)作抱死電機(jī)軸實(shí)施制動(dòng)停車，以最快的方式停車，將事故損害減小到最??；
2)、所有溫度超過高限時(shí)PLC只發(fā)出報(bào)警信號(hào)而不停機(jī)，觸摸屏?xí)@示報(bào)警，溫度繼續(xù)上升超過高高限時(shí)，PLC發(fā)出故障信號(hào)并正常停車；
3)、發(fā)生傳送帶跑偏時(shí)報(bào)警，連續(xù)10秒時(shí)將報(bào)故障并正常停車；
4)、發(fā)生堆煤、煙霧、打滑時(shí)將報(bào)故障并正常停車；
5)、制動(dòng)器發(fā)生故障開到位信號(hào)丟失時(shí)變頻器將急停。
[0018]6)、多臺(tái)變頻器聯(lián)動(dòng)狀態(tài)下其中一臺(tái)變頻器發(fā)生故障時(shí)緊急停車，以保證不損壞其它變頻器；
7)、檢測(cè)傳送帶速度降為O時(shí)制動(dòng)器抱閘；
8)、當(dāng)下游傳送帶機(jī)故障停車時(shí)，將報(bào)故障并正常停車，防止堆料事故。
[0019]進(jìn)一步的，步驟3)中信號(hào)至少包括有拉繩急停開關(guān)、煙霧信號(hào)、堆煤信號(hào)、縱撕信號(hào)、跑偏信號(hào)、變頻器準(zhǔn)備信號(hào)、上下傳送帶啟動(dòng)聯(lián)鎖信號(hào)。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明根據(jù)多級(jí)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特點(diǎn)，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的多級(jí)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制進(jìn)行了研究，特別是運(yùn)用智能控制方法，通過PLC變頻器對(duì)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)電機(jī)實(shí)施速度同步補(bǔ)償及負(fù)荷均衡控制，達(dá)到了高精度的同步調(diào)速。同時(shí)還以可編程序控制器的主從配置等對(duì)不同的多電機(jī)實(shí)際傳動(dòng)線進(jìn)行同步調(diào)速控制，取得了很好的效果。本發(fā)明應(yīng)用于皮帶輸送機(jī)多臺(tái)