一種電纜卷筒自動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電纜卷筒自動控制系統(tǒng)，包括PLC、計圈檢測單元、變頻器、雙力矩電機、電纜過張開關(guān)、主令控制器和自動換向裝置；所述PLC的相應(yīng)輸入端分別接所述主令控制器、自動換向裝置、計圈檢測單元和電纜過張開關(guān)的相應(yīng)輸出端接，其輸出端接所述變頻器的輸入端；所述雙力矩電機的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過張開關(guān)的輸入端。本實用新型在堆取料機的走行位移區(qū)間內(nèi)針對電纜卷筒的轉(zhuǎn)矩進行適時調(diào)整，從而最大限度降低電纜上承受的張力，增加電纜和電纜卷筒等設(shè)備的使用壽命。
【專利說明】
一種電纜卷筒自動控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種卷筒自動控制系統(tǒng)置，尤其是一種電纜卷筒自動控制系統(tǒng)，屬于冶金煉鐵設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]堆取料機供電系統(tǒng)按形式可以分為拖曳電纜和滑觸線供電兩種，其中滑觸線供電適用于粉塵少、濕度低、無撞擊、與崗位作業(yè)有安全距離的工藝環(huán)境。同時，由于滑觸線供電屬于低壓供電，隨著滑觸線長度的增加，在線體上的電力損耗和壓降將大幅度增加，滑觸線在北方環(huán)境下安全護套老化和破損程度加快，伴隨安全隱患和費用消耗。這樣，滑觸線供電很難適應(yīng)冶金、礦產(chǎn)等行業(yè)的大行程的堆取料機設(shè)備的供電要求。針對冶金行業(yè)，堆取料機均采用高壓拖纜直接上機的供電方式，因其特點是供電穩(wěn)定、電力傳輸中的損耗小，有利于設(shè)備啟動、安全性好，適應(yīng)復(fù)雜的料場環(huán)境，作為高壓拖纜的主要驅(qū)動設(shè)備，電纜卷筒即成為堆取料機的核心設(shè)備。
[0003]現(xiàn)有電纜卷筒的缺陷:隨著技術(shù)發(fā)展，變頻電纜卷筒以其節(jié)能、可靠、控制靈活等特點正在逐步取代傳統(tǒng)的力矩電機電纜卷筒，成為發(fā)展趨勢。但在變頻卷筒領(lǐng)域內(nèi)僅僅針對電纜卷筒進行變頻控制，并沒有針對其輸出轉(zhuǎn)矩進行全料條實時的調(diào)控技術(shù)，不能夠?qū)崿F(xiàn)堆取料機的走行位移區(qū)間內(nèi)針對電纜卷筒的轉(zhuǎn)矩進行適時調(diào)整，因此，電纜上承受的張力不可調(diào)控，減少了電纜和電纜卷筒等設(shè)備的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型目的是提供一種卷筒自動控制系統(tǒng)置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種電纜卷筒自動控制系統(tǒng)，包括PLC、計圈檢測單元、變頻器、雙力矩電機、電纜過張開關(guān)、主令控制器和自動換向裝置;所述PLC的相應(yīng)輸入端分別接所述主令控制器、自動換向裝置、計圈檢測單元和電纜過張開關(guān)的相應(yīng)輸出端接，其輸出端接所述變頻器的輸入端;所述雙力矩電機的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過張開關(guān)的輸入端。
[0007]所述計圈檢測單元由雙感應(yīng)開關(guān)和感應(yīng)塊組成;所述雙感應(yīng)開關(guān)安裝在地腳支架之上，地腳支架安裝于卷筒的卷盤軸承座上，感應(yīng)塊焊接于卷盤內(nèi)側(cè)，感應(yīng)塊滑過雙感應(yīng)開關(guān)時，雙感應(yīng)開關(guān)向PLC發(fā)送一次感應(yīng)信號。
[0008]采用上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是:
[0009]本實用新型在堆取料機的走行位移區(qū)間內(nèi)針對電纜卷筒的轉(zhuǎn)矩進行適時調(diào)整，從而最大限度降低電纜上承受的張力，增加電纜和電纜卷筒等設(shè)備的使用壽命。
【附圖說明】

[00?0]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖2是本實用新型所涉及雙感應(yīng)開關(guān)安裝不意圖；
[0012]圖3是圖2的左視圖；
[0013]其中:1-卷盤、2-雙感應(yīng)開關(guān)、3-感應(yīng)塊、4-地腳支架。
【具體實施方式】
[0014]實施例1:
[0015]如圖1所示，一種電纜卷筒自動控制系統(tǒng)，包括PLC、計圈檢測單元、變頻器、雙力矩電機、電纜過張開關(guān)、主令控制器和自動換向裝置;所述PLC的相應(yīng)輸入端分別接所述主令控制器、自動換向裝置、計圈檢測單元和電纜過張開關(guān)的相應(yīng)輸出端接，其輸出端接所述變頻器的輸入端;所述雙力矩電機的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過張開關(guān)的輸入端。
[0016]如圖2所示，所述計圈檢測單元由雙感應(yīng)開關(guān)2和感應(yīng)塊3組成;所述雙感應(yīng)開關(guān)安裝在地腳支架4之上，地腳支架4安裝于卷盤I的軸承座上，感應(yīng)塊3焊接于卷盤內(nèi)側(cè)，卷盤I每轉(zhuǎn)動一圈，感應(yīng)塊3滑過雙感應(yīng)開關(guān)一次，雙感應(yīng)開關(guān)2向PLC發(fā)送一次感應(yīng)信號，即PLC判斷卷盤轉(zhuǎn)動一圈。應(yīng)用雙感應(yīng)開關(guān)2設(shè)計是為了使PLC可靠并準確的判斷卷盤I轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，單個開關(guān)發(fā)送信號無效，必須雙感應(yīng)開關(guān)2中的兩個感應(yīng)開關(guān)同時發(fā)送信號脈沖，PLC才視為有效圈數(shù)。
[0017]自動換向裝置與主令控制器進行邏輯運算，判斷出大機相對電纜井的絕對位置和行進方向，進而計算出電纜卷筒的收、放纜狀態(tài)。同時，計圈檢測單元從自動換向裝置進行換向的位置，即過電纜井處開始計圈數(shù)并將圈數(shù)送至PLC，PLC實時計算電纜卷筒的負荷參數(shù)，PLC處理相關(guān)數(shù)據(jù)并經(jīng)過計算后輸出0-10VDC控制信號，控制變頻器，變頻器輸出電壓至雙力矩電機，其值跟隨PLC計算所得電纜卷筒負荷的變化而變化，從而達到實時控制雙力矩電機輸出轉(zhuǎn)矩的目的，進而使高壓拖纜所承受的張力基本保持恒定，乃至盡可能的小。另外在系統(tǒng)中，電纜過張力開關(guān)起到在高壓拖纜上張力超過上限值時連鎖停機的作用。
[0018]由于本實施例中料場為東西走向，高壓電纜井位于料場中部，因此電纜卷筒隨大機行走在過井后又出現(xiàn)卷放狀態(tài)的變換。因此，自動換向裝置中的感應(yīng)開關(guān)反映大機的相對電纜井的位置，并進入PLC程序邏輯。機上操作人員指令發(fā)出東行或西行，其主令控制器輔助點也進入PLC，反映出大機的前進方向。這樣得出，其邏輯關(guān)系為:井西時，西行為放纜、東行為卷纜，井東時，東行為放纜、西行為卷纜。
[0019]計圈檢測單元由雙感應(yīng)開關(guān)和感應(yīng)塊組成，感應(yīng)塊局部卷筒外側(cè)，電纜卷盤每轉(zhuǎn)動一圈，PLC計數(shù)I次。大機過井時，自動換向裝置換向開關(guān)(用于判斷堆取料機相對于電纜井的位置，即井東或井西)出現(xiàn)返回信號翻轉(zhuǎn)，即堆取料機過井，則計圈變量置“O”，并重新開始計數(shù)。按照高壓拖纜規(guī)格，高壓電纜截面半徑為r，每米重量為F，所記圈數(shù)為T，電纜卷筒內(nèi)半徑為R，因此可以得出過井后，計數(shù)單元每計數(shù)一次，則電纜卷盤上減少電纜為f，則
[0020]f = F X(rXT+R)X2X3.14)
[0021]進而計算得出電纜卷筒每圈實際增減的負荷與電纜總重的比值，作為電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)依據(jù)，即:
[0022]A = f (第η圈)/電纜總重
[0023]因此可以得出，電纜卷筒負荷隨卷、放圈數(shù)的增減關(guān)系。
[0024]因此，對于收卷纜狀態(tài)我們可以計算得到:大機過井時電纜卷盤上電纜數(shù)達到最大，因此過井后收卷纜所需電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也就達到做大。經(jīng)試驗在過井后收纜所需力矩電機輸出轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的85%左右。而在料場東西兩端，由于電纜卷盤內(nèi)卷取的高壓拖纜最少，因此收卷纜所需電動機轉(zhuǎn)矩也就最小，僅用于克服減速機等摩擦力以及卷盤內(nèi)剩余電纜所需維持轉(zhuǎn)矩，需力矩電機輸出轉(zhuǎn)矩為65%左右。
[0025]同理，對于放纜狀態(tài)我們可以計算得到:大機過井后放纜所需電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也就達到做大。所需力矩電機輸出轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的50%左右。而在料場東西兩端，放纜所需電動機轉(zhuǎn)矩也就最小，僅用于克服減速機等摩擦力以及卷盤內(nèi)剩余電纜所需維持轉(zhuǎn)矩，需力矩電機輸出轉(zhuǎn)矩為30%左右。
[0026]由力矩電機的電氣特性可知，對于力矩電機其輸出轉(zhuǎn)矩與三相驅(qū)動電壓的平方成正比，因此，我們得出電纜卷筒收卷纜狀態(tài)以及第η圈電纜卷筒負荷增減值后，即可得出力矩電機驅(qū)動電壓的調(diào)整區(qū)間，而在放纜狀態(tài)下，亦然。
[0027]需要特別提出，力矩電機的機械特性較軟，當負載增加時，電機的轉(zhuǎn)速降低，輸出力矩增加，而輸出力矩是正比于電壓的平方，同時，電機的轉(zhuǎn)速將隨電壓變化而變化。變頻器所涉及“V/F分離”技術(shù)中，為了克服輸出電壓降低后的轉(zhuǎn)速損失現(xiàn)象使電纜卷筒卷盤的卷取轉(zhuǎn)速在力矩電機轉(zhuǎn)矩變化時仍能夠與堆取料機的行走速度同步，特別提出了 “V/F比例分離”的概念，即允許在變頻器輸出電壓降低后，頻率按比例調(diào)整，增加轉(zhuǎn)速降低后的轉(zhuǎn)矩補償，以克服上述損失。
【主權(quán)項】
1.一種電纜卷筒自動控制系統(tǒng)，其特征在于:包括PLC、計圈檢測單元、變頻器、雙力矩電機、電纜過張開關(guān)、主令控制器和自動換向裝置;所述PLC的相應(yīng)輸入端分別接所述主令控制器、自動換向裝置、計圈檢測單元和電纜過張開關(guān)的相應(yīng)輸出端接，其輸出端接所述變頻器的輸入端;所述雙力矩電機的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過張開關(guān)的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜卷筒自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述計圈檢測單元由雙感應(yīng)開關(guān)和感應(yīng)塊組成，所述雙感應(yīng)開關(guān)安裝在地腳支架(4)之上，地腳支架(4)安裝于卷盤(I)的軸承座上，感應(yīng)塊(3)焊接于卷盤內(nèi)側(cè)，卷盤(I)每轉(zhuǎn)動一圈，感應(yīng)塊(3)滑過雙感應(yīng)開關(guān)一次，雙感應(yīng)開關(guān)(2 )向PLC發(fā)送一次感應(yīng)信號。
【文檔編號】B65H63/00GK205709193SQ201620429763
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】何忠鵬, 呂德軍, 李明
【申請人】唐山鋼鐵集團有限責任公司