井下皮帶運(yùn)輸機(jī)智能控制系統(tǒng)-文檔資料

1、井下皮帶運(yùn)輸機(jī)智能控制系統(tǒng)根據(jù)皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的具體情況， 研究人員研制出井下皮帶 運(yùn)輸機(jī)智能控制系統(tǒng)。 此系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)載量的大小調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的 加速和減速， 這樣可以保護(hù)皮帶減少磨損。 如果煤量頻繁變化的 話，該系統(tǒng)就正好派上用場(chǎng)。既可以節(jié)約電能，又可以降低設(shè)備 損耗，又能延長(zhǎng)壽命。1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的智能控制系統(tǒng)的硬件組成 控制裝置，變頻器和執(zhí)行電動(dòng)機(jī)共同構(gòu)成了皮帶運(yùn)輸機(jī)智能 控制系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破?PLC 和 D/A 的轉(zhuǎn)換模塊組成了控制 裝置。隔爆殼主腔，隔爆接線腔，本安控制腔，變頻調(diào)速控制系 統(tǒng)，程序參數(shù)控制器共同構(gòu)成了變頻器。 各驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)變頻器的 電流反饋信號(hào)提供了一些負(fù)載電流信號(hào)。煤

2、礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)一般有雙滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)和多滾動(dòng)驅(qū)動(dòng) 兩種。一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一個(gè)單一的驅(qū)動(dòng)滾筒?？刂破?PLC 的功 能很多，大體上有平衡功率的功能，給定起動(dòng)信號(hào)的功能，控制 速度，采集數(shù)據(jù)，以及與其他控制器通信的功能。變頻器的功能 有，故障反饋及診斷功能，反饋運(yùn)行狀態(tài)，反饋電流，矢量控制 無(wú)速度傳感器，控制加減速時(shí)間，任意調(diào)節(jié) S 形曲線的功能。 除此之外，變頻器的功能還有保護(hù)過(guò)載，漏電，斷相，欠壓，過(guò) 壓等現(xiàn)象以及選擇 PID 控制器和變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。煤礦井下使用 的供電電壓與廣泛在市場(chǎng)上使用的變頻器不同。目前市場(chǎng)上的變頻器多為 IP23 以下，而煤礦井下使用的供 電裝置的外殼防護(hù)等級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)市場(chǎng)

3、上的規(guī)范為 IP44. 。為保證 井下施工的絕對(duì)安全，所以選擇 ZJT 系列的防爆型變頻器，它 可以隔爆來(lái)確保安全。為滿足寬范圍變頻調(diào)速和轉(zhuǎn)矩大的需求， 要采用無(wú)速度傳感器矢量控制的方法來(lái)調(diào)速變頻。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工 況需要，來(lái)調(diào)整控制電動(dòng)機(jī)的頻率。為適應(yīng)頻率輸出，速度輸出 和功率輸出的需要， 要設(shè)定好需要的頻率和速度值。 如果工作現(xiàn) 場(chǎng)有變化時(shí)，就要修改參數(shù)。2 皮帶運(yùn)輸機(jī)智能控制系統(tǒng)控制方案 礦用井下皮帶機(jī)智能控制系統(tǒng)將測(cè)量前級(jí)和本級(jí)皮帶的負(fù) 載情況， 然后采集并比較計(jì)算負(fù)載電流信號(hào)。 并向變頻器輸出模 擬控制信號(hào) , 以及預(yù)置變頻器的基準(zhǔn)速度，這樣就可以調(diào)節(jié)電動(dòng) 機(jī)的速度， 皮帶機(jī)就可以受智

4、能控制系統(tǒng)的控制以最佳狀態(tài)運(yùn)行 了。皮帶運(yùn)輸機(jī)智能控制系統(tǒng)的工作原理是， 首先，要驅(qū)動(dòng)控制 本級(jí)和前級(jí)的皮帶運(yùn)輸機(jī)的四臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)， 這樣才能滿足電動(dòng) 機(jī)的軟啟動(dòng)， 軟停車和恒轉(zhuǎn)矩變頻器的調(diào)速控制功能。 其次控制 裝置要選用合適的模塊，比如FX2N 系列的 PLC 和 A/D，D/A 模塊。A/D模塊可采集本級(jí)和前級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)四臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的負(fù) 債電流信號(hào)。經(jīng)過(guò)控制軟件計(jì)算處理后的控制信號(hào)由 D/A 模塊 輸出。變頻器的基準(zhǔn)速度可進(jìn)行預(yù)置。 要以相應(yīng)的頻率控制變頻 器，調(diào)速并控制皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，以便于驅(qū)動(dòng)多電動(dòng)機(jī)，平衡協(xié)調(diào) 多皮帶運(yùn)行的自動(dòng)功率。采用防爆控制箱的遠(yuǎn)程控制來(lái)控制系 統(tǒng)，顯示膠帶帶速

5、， 為保證控制器在故障情況下運(yùn)行采用手動(dòng)控 制的方法。工變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可確保變頻器故障時(shí)的停機(jī)損失和發(fā) 生其他故障的安全運(yùn)行。 最后網(wǎng)絡(luò)通信功能可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn) 程監(jiān)測(cè)與控制，這樣系統(tǒng)就能夠高效節(jié)能的運(yùn)行了。皮帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的首選目標(biāo)是軟啟動(dòng)，軟停車的特性。 皮帶是用彈性的， 負(fù)載運(yùn)行時(shí)慣性很大。 皮帶上的能量隨停車速 度值與加速度值的變大而變大。 為了減小皮帶運(yùn)輸機(jī)起停時(shí)產(chǎn)生 的沖擊，也為了平穩(wěn)啟動(dòng)，可匹配 S 形的加減速時(shí)間。采用無(wú)速度傳感器矢量控制的變頻調(diào)速裝置可確保驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 無(wú)速度傳感器的矢量控制就是依照電動(dòng)機(jī)的參 數(shù)和一些關(guān)系式檢測(cè)控制量的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流。 為了

6、達(dá)到矢 量控制，在勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的指令值相同時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩。如 果在電動(dòng)機(jī)上安裝測(cè)速裝置就可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的定向矢量控制， 但事 實(shí)上安裝測(cè)速裝置很困難， 無(wú)速度傳感器的控制系統(tǒng)不需要這種 檢測(cè)硬件，不但降低了成本，而且減輕的重量，減少了電動(dòng)機(jī)與 控制器的連線。井下膠帶運(yùn)輸機(jī)的雙滾筒驅(qū)動(dòng)和多滾筒驅(qū)動(dòng)如果同步起停， 可保證系統(tǒng)內(nèi)的同步性能。 保證各滾筒間的功率平衡就可以保證 系統(tǒng)的運(yùn)輸能力。 調(diào)整兩個(gè)變頻器的速度就可調(diào)整相應(yīng)的電動(dòng)機(jī) 的速度差。電動(dòng)機(jī)電流值可通過(guò)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的速度而趨于平衡?？删幊炭刂破魇且环N專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù) 字運(yùn)算操作的電子裝置。 它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器， 用來(lái)在

7、 其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等 操作的指令， 并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出， 控制各種 類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng) 按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、 易于擴(kuò)展其功能的原則 而設(shè)計(jì)。 可編程控制器為了適應(yīng)工作需要及工業(yè)環(huán)境， 與一般的 控制裝置相比，具有顯著的特點(diǎn)：（ 1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性 高；（2）通用性好，編程方便；（3）配置靈活， 擴(kuò)充方便； （4） 功耗低、重量輕、體積小、操作維護(hù)方便。根據(jù)控制需求，本系 統(tǒng)選用西門子 S7-200 系列 PLC 作為中央處理器。 在皮帶運(yùn)輸機(jī) 的控制與監(jiān)控系統(tǒng)中， 電動(dòng)機(jī)的啟停是

8、由數(shù)字量所控制， 電機(jī)的 轉(zhuǎn)速和力矩是由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量而得到， PLC 控制系統(tǒng)得到 測(cè)得的信號(hào)然后進(jìn)行處理， 計(jì)算出實(shí)際值， 并將實(shí)際值與設(shè)定值 進(jìn)行比較， 根據(jù)實(shí)際工作情況， PLC 的輸數(shù)字模塊會(huì)輸出數(shù)字量 信號(hào)，來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)停止， 預(yù)報(bào)警電路運(yùn)行也是受 PLC 發(fā) 出的數(shù)字信號(hào)控制。在整個(gè)控制過(guò)程中，主要包括 8 個(gè)數(shù)字量， 分別是電機(jī)啟停控制信號(hào)， 自動(dòng)手動(dòng)控制切換信號(hào)， 緊急停止和 故障信號(hào)指示燈等， 除此之外還包括一組模擬量輸入信號(hào)， 將此 信號(hào)送入 PLC 的模擬量輸入模塊， 再經(jīng)過(guò) PLC 內(nèi)部的特殊處理， 最后可以計(jì)算出皮帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小。所以根據(jù)系統(tǒng)的要求， 選用 EM231 模塊，它有 4 路模擬量輸入接口，即可滿足系統(tǒng)的 需求。 PLC 內(nèi)部經(jīng)過(guò) PID 運(yùn)算以后，通過(guò)數(shù)字量輸出模塊，輸出 開(kāi)關(guān)量信號(hào)，去控制電機(jī)的啟停。 電流負(fù)載運(yùn)算模塊可以分段處理定子電流， 將定子電流的變 化范圍分為 5 段。如果檢測(cè)的分段定子電流比其他分段電子電 流大時(shí)，就發(fā)布加速預(yù)警信號(hào)，反之，就發(fā)布減速預(yù)警信號(hào)。3 結(jié)語(yǔ) 綜上所述，礦用井下皮帶運(yùn)輸機(jī)智能控制系統(tǒng)不但能實(shí)現(xiàn)皮 帶機(jī)的軟起動(dòng)和軟停車， 還可以變頻調(diào)速控制皮帶機(jī)。 皮帶機(jī)運(yùn) 輸系統(tǒng)的電能消耗和設(shè)備磨損因?yàn)檫@個(gè)智能系統(tǒng)而