專利名稱：一種超長距離帶式輸送機變頻傳動控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及帶式輸送機變頻傳動的功率平衡調節(jié)的技術領域。
背景技術：
隨著帶式輸送機向長距離、大運量、高速度及高可靠性的方向發(fā)展，對機頭機尾驅動變頻電機的功率平衡調節(jié)已成為帶式輸送機變頻調速自動控制系統(tǒng)的核心技術問題，并關系到帶式輸送機工作的動態(tài)穩(wěn)定性。而傳統(tǒng)的雙機變頻拖動方案中，一般采用變頻器的主從控制功能，即將一臺變頻器設定為主變頻器，另一臺設定為從變頻器，主從變頻器之間采用RS485通訊，主變頻器頻率由計算機或變頻器面板設定，從變頻器頻率采用“頻率跟蹤+電位器微調”的設定模式，以此實現(xiàn)主從變頻器運行時的輸出轉速一致及功率平衡。由于從變頻器需要輔助電位器微調，因此該調節(jié)方法不能算作真正的閉環(huán)自動調節(jié)，而且效果不佳。 這種控制方案主從變頻器之間采用RS485通訊，雖然RS485也是總線制通訊方式，但會在1200米通訊距離左右而形成信號衰減，因此對長距離帶式輸送機的情況，若仍采用RS485通訊，系統(tǒng)需要另外串接RS485光電隔離中繼器來做信號放大，如果距離更遠，那么就需要在每個RS485信號衰減處安裝RS-485光隔中繼器來解決信號傳輸問題。但這種解決方案有個重要的問題需要解決，因為每加一個RS485光電隔離中繼器，那么都需要在串接位置給中繼器載入用以驅動的外接電源，而各種各樣的應用中，有時并不是每個衰減點都有可能方便的接入電源。基于這個現(xiàn)狀，也有的控制系統(tǒng)采用光纖通訊的方式，但這個方案明顯存在著布線昂貴，接口設備通常價格也比較高的問題。另外，傳統(tǒng)的帶式輸送機驅動電機的功率平衡方法多采用轉矩傳感器或電流、電壓傳感器采集電機傳動系統(tǒng)參數(shù)，會因傳感器的精度問題，使控制系統(tǒng)的控制精度有一定局限性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種超長距離帶式輸送機變頻傳動控制系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有功率調節(jié)方法效果不佳的問題。本實用新型的方案是一種帶式輸送機變頻傳動系統(tǒng)，包括機尾變頻器，還設有一個控制連接機尾變頻器的PLC，所述PLC與機頭變頻器通訊連接，或者通過工控計算機與機頭變頻器通訊連接；所述PLC用于對機尾變頻器進行功率平衡調節(jié)；機頭變頻器以頻率fsl運行時，PLC控制機尾變頻器以頻率fs2運行，fs2=K*fsl+f(t)，其中K是基于設備正常運行時的頻率校正系數(shù)，f(t)是根據(jù)運行過程中機頭變頻器和機尾變頻器的輸出功率差的百分率A P%計算確定的頻率微調值。頻率微調值f(t)按如下方式確定每隔At的時間周期計算一次f(t)，連續(xù)兩次的頻率微調值分別為f(t+A t)與f(t)，而且f(t+A t)= f(t)+N A f，開機時，K=L f(t)=0，其中N是根據(jù)系統(tǒng)反映速度及工藝要求確定的頻率微調固定系數(shù)，Af是機尾變頻器的連續(xù)兩次采樣頻率值之差，初始時A f=0 ;每隔A t，比較A P%與A Pset%，A P%為機頭變頻器和機尾變頻器的輸出功率差的百分率，A Pset%為設定值；如果I A P% I彡A Pset%，若A P% < O :則N為負；若厶P% > O :則N為正；如果I A P% I<A Pset%，則 N=O。機頭變頻器與機尾變頻器正常運行，每當正常運行了一段設定時間，PLC就記錄此時機頭變頻器頻率fsl、機尾變頻器頻率fs2和該段時間內(nèi)的頻率校正系數(shù)Kl，然后重新確定繼續(xù)運行的頻率校正系數(shù)K，K= (Kl+fs2/fsl) /2。所述工控計算機或機頭變頻器與PLC之間還設有用于無線通訊的無線傳輸系統(tǒng)。所述無線傳輸系統(tǒng)包括與工控計算機或機頭變頻器串行通訊的無線傳輸裝置，以及與PLC串行通訊連接的無線傳輸裝置。 采用本實用新型的平衡調節(jié)方法，能夠實現(xiàn)真正的自動實時調節(jié)，調節(jié)效果好。而且調節(jié)不需要再獨立設置的轉矩或電流、電壓傳感器，僅依靠變頻器的精確測量值，如輸出功率等，測量精度高。另外，為了能夠實現(xiàn)超長距離的輸送控制，本實用新型采用了無線通訊系統(tǒng)來傳輸原來用串行總線來傳輸?shù)拿钆c數(shù)據(jù)，節(jié)約了大量中繼設備和電源，性價比高。

圖I是實施例I長距離G300管狀皮帶輸送機機頭機尾變頻同步控制及功率平衡控制系統(tǒng)示意框圖；圖2是實施例I超長距離帶式輸送機變頻傳動的功率平衡調節(jié)的實現(xiàn)方法步驟流程圖；圖3是實施例2的系統(tǒng)圖；圖4是實施例4的系統(tǒng)圖；圖5是實施例3的系統(tǒng)圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。方法一種帶式輸送機變頻傳動的功率平衡調節(jié)方法，包括如下步驟I)使機頭變頻器以頻率fsl運行，2)使機尾變頻器以頻率fs2運行，fs2=K*fsl+f (t)，其中K是基于設備正常運行時的頻率校正系數(shù)，f(t)是根據(jù)運行過程中機頭變頻器和機尾變頻器的輸出功率差的百分率A P%計算確定的頻率微調值。步驟2)中，頻率微調值f(t)按如下方式確定每隔At的時間周期計算一次f(t)，連續(xù)兩次的頻率微調值分別為f(t+A t)與f(t)，而且f(t+A t)= f(t)+N A f,開機時，K=I, f(t)=0，其中N是根據(jù)系統(tǒng)反映速度及工藝要求確定的頻率微調固定系數(shù)，A f是機尾變頻器的連續(xù)兩次采樣頻率值之差，初始時A f=0 ;每隔A t，比較A %與A Pset%, A P%為機頭變頻器和機尾變頻器的輸出功率差的百分率，A Pset%為設定值；如果I AP% I彡APset%，若AP% < 0 :則N為負(即N取-N);若AP% > 0 :則N為正(SP N取 +N);如果 I A P% I <A Pset%，則 N=0。頻率微調固定系數(shù)N根據(jù)選擇的變頻器和工藝要求確定，N如果換算為頻率，大約等于0. 0015最大頻率。開機時，設定機頭變頻器以fsl運行,根據(jù)fs2=K*fsl+f (t),確定fs2,首先設定一個時間周期At，每隔At的時間周期計算一次f(t)，連續(xù)兩次的頻率微調值分別為f(t+At)與f (t), f (t+A t)通過迭代方式得到，公式為f (t+A t)= f (t)+N A fo開機時，K=I，f(t)=0，A f是機尾變頻器的連續(xù)兩次采樣頻率值之差，初始時A f=0 ;本實施例中，各個時間周期的頻率微調值簡單表示為f (0)、f (I)、f (2)、f (3)…對應地有A f0、A fl、A f2、A f3…A P%0、A P%1、A P%2、A P%3...N0、Nl、N2、N3...f(0)，A f0，A P%0，N0 表示初始狀態(tài)值，均設為0，由前述分析，f (I)= f (0) +NI A fl (由于開始運行，A fl不再為零)，NI的正負通過A P%1與A Pset9ag比決定；f (2)=f (1)+N2 A f2, N2的正負通過A P%2與APset°/c^@比決定；f(3)=f(2)+N3 A f3，依次類推，不再贅述。當N為負，系統(tǒng)的趨勢是以每個時間周期遞減N，直至I AP% I <APset%;iN為正，系統(tǒng)的趨勢是以時間掃描周期遞加 N，直至 I AP% I <APset%?！ひ勒丈鲜鲆?guī)則，機頭變頻器與機尾變頻器正常運行，每當正常運行了一段設定時間，就記錄此時機頭變頻器頻率fsl，機尾變頻器頻率fs2和該段時間內(nèi)的頻率校正系數(shù)K1，重新確定繼續(xù)運行的頻率校正系數(shù)K，K= (Kl+fs2/fsl) /2。系統(tǒng)實施例I如圖I所示為某選煤廠G300管狀皮帶輸送機項目，該選煤廠G300管狀皮帶輸送機全長1250米，由機頭、機尾2臺200KW三相交流電機分別驅動，配套電機型號為Y355M-4，380V 50Hz，額定電流355A。圖2是本實用新型實施例長距離G300管狀皮帶輸送機機頭機尾變頻同步控制及功率平衡控制系統(tǒng)示意框圖，控制系統(tǒng)采用計算機作為控制中心，采用WinCC作為監(jiān)控組態(tài)軟件。機頭、機尾變頻器采用PI7800 250KW通用恒轉矩類變頻器，內(nèi)置有RS485通訊板。計算機與機頭變頻器通過RS485接口及專用屏蔽電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。計算機通過無線發(fā)射接收裝置與可編程控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，無線發(fā)射接收裝置采用WDS2510型，可編程控制器采用S7-300 CPU。計算機與WDS2510無線發(fā)射器通過RS485接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采用PPI通訊協(xié)議?？删幊炭刂破鱏7-300 CPU通過RS485接口與機尾變頻器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。對于本實施例中的變頻器，對應最大頻率(50Hz)的頻率計數(shù)值為32000，對應最小頻率的計數(shù)值為6400，取頻率微調固定系數(shù)N約等于變頻器最小分辨頻率(0. 01Hz)。本實施例1250米G300帶式輸送機機頭機尾變頻傳動的功率平衡調節(jié)的實現(xiàn)方法，主要通過以下步驟實現(xiàn)(I)工控計算機IPC通過RS485接口與機頭變頻器通訊，發(fā)出起動、停機指令控制機頭變頻器的起停；(2)機頭變頻器運行時按照IPC設定的運行頻率fsl運行，IPC可實時獲得機頭變頻器的輸出功率、運行頻率、故障信號等信息，并由IPC組態(tài)畫面顯示；(3) IPC通過無線發(fā)射接收裝置與可編程控制器PLC實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，包括起動、停止信號，機頭、機尾變頻器的輸出功率、運行頻率、故障信號等等，相關反饋信息由計算機組態(tài)畫面顯示；步驟(2)與(3)主要作用是IPC對機頭變頻器、機尾變頻器信息進行顯示。[0034](4)可編程控制器PLC接收IPC的命令，通過RS485接口與機尾變頻器通訊，并按照計算機發(fā)出的起動、停機指令控制機尾變頻器的起停；(5)機尾變頻器運行時的頻率fs2由可編程控制器按公式計確定fs2=K*fsl+f (t),具體計算方法見方法實施例。(6)機頭變頻器與機尾變頻器正常運行，每當正常運行了一段設定時間，就記錄此時機頭變頻器頻率fsl，機尾變頻器頻率fs2和該段時間內(nèi)的頻率校正系數(shù)Kl，重新確定繼續(xù)運行的頻率校正系數(shù)K，K= (Kl+fs2/fsl)/2。實施例2如圖3所示，實施例2中，PLC直接與機頭變頻器、機尾變頻器通訊。實施例3 如圖5所示，為了能夠實現(xiàn)遠距離應用，對實施例2進行改進得到實施例4，在機頭變頻器與PLC之間增加無線傳輸系統(tǒng)。實施例4如圖4所述，實施例4與實施例I的不同僅在于，PLC與IPC之間沒有無線傳輸系統(tǒng)。
權利要求1.一種超長距離帶式輸送機變頻傳動控制系統(tǒng)，包括機尾變頻器，其特征在于，還設有一個控制連接機尾變頻器的PLC，所述PLC與機頭變頻器通訊連接，或者通過工控計算機與機頭變頻器通訊連接；所述PLC用于對機尾變頻器進行功率平衡調節(jié)；機頭變頻器以頻率fsl運行時，PLC控制機尾變頻器以頻率fs2運行，fs2=K*fsl+f (t)，其中K是基于設備正常運行時的頻率校正系數(shù)，f(t)是根據(jù)運行過程中機頭變頻器和機尾變頻器的輸出功率差的百分率Λ Ρ%計算確定的頻率微調值。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種超長距離帶式輸送機變頻傳動控制系統(tǒng)，其特征在于，頻率微調值f(t)按如下方式確定每隔Λ t的時間周期計算一次f(t)，連續(xù)兩次的頻率微調值分別為f(t+At)與€(0，而且€&+厶0= f(t)+NA f，開機時，K=I, f(t)=0，其中N是根據(jù)系統(tǒng)反映速度及工藝要求確定的頻率微調固定系數(shù)，Δ f是機尾變頻器的連續(xù)兩次采樣頻率值之差，初始時Λ f=0 ;每隔Λ t，比較Λ Ρ%與Δ Pset%, Δ Ρ%為機頭變頻器和機尾變頻器的輸出功率差的百分率，Λ Pset%為設定值；如果I ΛΡ% I >APset%，若ΛΡ% < O :則N為負；若厶P% > O :則N為正；如果I Λ Ρ% I <Δ Pset%，則N=0。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種超長距離帶式輸送機變頻傳動控制系統(tǒng)，其特征在于，機頭變頻器與機尾變頻器正常運行，每當正常運行了一段設定時間，PLC就記錄此時機頭變頻器頻率fsl、機尾變頻器頻率fs2和該段時間內(nèi)的頻率校正系數(shù)Kl，然后重新確定繼續(xù)運行的頻率校正系數(shù)K，K= (Kl+fs2/fsl)/2。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種超長距離帶式輸送機變頻傳動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述工控計算機或機頭變頻器與PLC之間還設有用于無線通訊的無線傳輸系統(tǒng)。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種超長距離帶式輸送機變頻傳動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳輸系統(tǒng)包括與工控計算機或機頭變頻器串行通訊的無線傳輸裝置，以及與PLC串行通訊連接的無線傳輸裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種超長距離帶式輸送機變頻傳動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括機頭變頻器、機尾變頻器、工業(yè)計算機控制系統(tǒng)。還設有一個控制連接機尾變頻器的PLC，所述PLC通過無線控制網(wǎng)絡與工業(yè)計算機進行通信同時與機尾變頻器通訊，用于對機頭、機尾變頻器進行功率平衡調節(jié)。機頭變頻器通過RS485網(wǎng)絡與工業(yè)計算機通。采用本實用新型的平衡調節(jié)方法，能夠實現(xiàn)真正的自動實時調節(jié)，調節(jié)效果好。
文檔編號B65G43/00GK202508593SQ20122011120
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權日2012年3月22日
發(fā)明者常紅星, 李永剛, 李洪濤, 趙向南, 郭麗麗 申請人:漯河恒義達電氣設備有限公司, 鄭州大學