專利名稱：石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及拉力預測控制系統(tǒng)，具體涉及一種石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控
制系統(tǒng)，解決對主鏈條拉力預測控制問題。
背景技術：
石蠟連續(xù)成型機的主鏈條拉力裝置是由傳動鏈輪帶動主鏈條移動，端部的傳動鏈 輪軸通過拉索連接到拉力傳感器一側，拉力傳感器另一側與主鏈條導軌框架末端的拉桿、 拉緊彈簧等裝置連接?，F(xiàn)有的主鏈條拉力故障的顯示采用的是單一的報警裝置，該裝置使 用的是常規(guī)的拉力(或壓力荷重)傳感器、計算機+信號采集板、MODBUS通訊方式和普通軟 件。它的不足之處是(l)因其功能單一，只可做常規(guī)報警，不能準確、及時顯示故障點，故 障出現(xiàn)后依靠人工現(xiàn)場檢查、依靠經(jīng)驗判斷分析，查找時間長；(2)所有的報警、停機都是 在故障發(fā)生后出現(xiàn)，經(jīng)常造成主鏈條被拉斷、蠟盤框架及蠟盤遭損毀，增大了維修工作量， 每次維修時間長達二至三個班次。(3)由于每次停機都是緊急情況下突停，直接造成生產(chǎn)秩 序混亂，增加了恢復時間，影響正常生產(chǎn)，減少了有效開機工作時間。(4)因其技術滯后，數(shù) 據(jù)交換時間為秒級，無法與主機進行位置定標性數(shù)據(jù)處理。并且其自成體系的機構復雜且 龐大，占地面積大，造價高，投資大，每套裝置25萬元以上，使用成本亦高。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開的一種石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，是全新自動控制系 統(tǒng)；目的是通過對主鏈條進行坐標定位管理，實現(xiàn)對故障預測在前、診斷及時，控制在先、預 防為主，進而確保主鏈條平穩(wěn)運行。
本發(fā)明采取以下具體技術方案 拉力預測控制系統(tǒng)主體結構主要由依據(jù)相關數(shù)據(jù)得以調節(jié)電機變速運行的變頻 器、監(jiān)測主鏈條拉力的多功能原件旋轉編碼器、負責采集主鏈條拉力值與其當期的主電機 轉矩、轉數(shù)、功率等性能參數(shù)的拉力傳感器檢測元件、對采集的數(shù)據(jù)進行解讀和分析并排序 存儲到相關數(shù)據(jù)庫中的信號檢測裝置(簡稱"主機"，下文同)和信號傳輸與處理裝置及對 存儲數(shù)據(jù)進行跟蹤處理、提供異常故障預診斷結果的軟件系統(tǒng)組成；本系統(tǒng)構成石蠟連續(xù) 成型機整機控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，集中安裝在同一個控制柜中進行統(tǒng)一協(xié)調，并可單獨操作。
所述變頻器是對應驅動主鏈條運行的主電機和減速機的轉矩、功率和速比而配置 的，設定值范圍0 50Hz，安裝在電氣控制柜里。 所述旋轉編碼器是安裝在任意一個與主電機同步運行的傳動鏈輪軸端部的同步 位置檢測傳感器旋轉編碼器；將旋轉編碼器完成的主鏈條位置采集信號，用其所對應的時 間算法算出主鏈條的速度，分別同十四層主鏈條構成十四組"位置-速度"X-Y圖。
所述拉力傳感器檢測元件包括安裝在主鏈條導軌框架末端拉緊裝置上的十四個 拉力傳感器。 設置主電機同步有功功率檢測單元；
4
設置主電機同步軸輸出力矩檢測單元；
設置主電機同步速度檢測單元；
設置主鏈條性能檢測的隨動單元。 所述每個拉力傳感器直接顯示兩層主鏈條的拉力值；根據(jù)主鏈條的運行速度顯示 出的當期拉力值可以分別算出每層的拉力值。 將旋轉編碼器完成的主鏈條位置采集信號，用其所對應的時間算法算出主鏈條的 速度，分別同十四層主鏈條構成十四組"位置_速度"X-Y圖。 所述主電機同步有功功率檢測單元，將拉力行程位置信號與主電機有功功率信號 組成"行程_有功功率"X-Y圖； 所述主電機同步軸輸出力矩檢測單元，將拉力行程位置信號同主電機同步力矩信 號組成"行程-力矩"X-Y圖； 所述主電機同步速度檢測單元，將拉力行程位置信號與主電機同步速度信號組成 "行程-速度"X-Y圖。 所述主鏈條性能檢測的隨動單元，即將主鏈條劃分N個等距離段，在各段界點標 注記號，并安裝定位傳感器對各段情況進行檢測，提供故障具體位置。
所述主機嵌入控制系統(tǒng)ARM9和操作系統(tǒng)WIN-CE。
所述軟件系統(tǒng)是采用組態(tài)軟件和專家診斷軟件系統(tǒng)。 所述控制過程是通過主機中的控制系統(tǒng)ARM9，將采集到的主鏈條拉力值，與其當 期采集由編碼器顯示出的主電機轉矩、轉數(shù)、功率，經(jīng)傳輸及處理的操作系統(tǒng)WIN-CE，準確 快速的將拉力、鏈條位置、主電機速度、轉矩、功率、鏈條隨動等性能參數(shù)排序存儲到相關的 數(shù)據(jù)庫中，其處理速度為毫秒級；再經(jīng)過系統(tǒng)軟件的專家診斷軟件系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的收集、信 號對比，同時根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型進行設備運行狀態(tài)分析，完成X-Y圖的繪制和解讀，完成 系統(tǒng)故障位置的定位，完成設備運行異常故障的預診斷；根據(jù)診斷結果，系統(tǒng)按設定范圍值 自動調整相關參數(shù)，必要時發(fā)出預警信號或自動停機，之后由人工對故障進行處理。
本發(fā)明的優(yōu)點如下 1、控制技術先進，檢查范圍大，測量精度高，穩(wěn)定性好，預測準確，調整及時，防止 故障發(fā)生，避免不良后果產(chǎn)生，提高設備效率，減少使用成本。 2、系統(tǒng)軟件和裝置與現(xiàn)今控制領域先進技術保持同步，有利于技術配套和技術升 級；系統(tǒng)配置簡單、組合度高，并能與整機控制系統(tǒng)協(xié)調，又可單獨操作運行，并可通過手機 上網(wǎng)方式異地傳送信息。 3、便于掌握和操作；占用空間小；投資少，運行成本低，僅為現(xiàn)有拉力報警裝置 20%。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
圖1是主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)框圖； 圖2是主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)結構局部示意圖。 附標主鏈條1、拉力傳感器2、拉緊裝置3、旋轉編碼器4、傳動鏈輪軸5。
具體實施例方式
如圖1所示，拉力預測控制系統(tǒng)主體結構主要由變頻器、旋轉編碼器、拉力傳感 器檢測元件、主機、信號的傳輸與處理裝置及組態(tài)軟件和專家診斷軟件系統(tǒng)組成，并由此構 成該系統(tǒng)的主體坐標體系。 本系統(tǒng)構成石蠟連續(xù)成型機整機控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，集中安裝在同一個控制柜中 進行統(tǒng)一協(xié)調，并可單獨操作。
當石蠟連續(xù)成型機工作時，主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)進入運行狀態(tài)。 主機中嵌入當今控制領域先進的控制技術嵌入式控制系統(tǒng)ARM9;信號的傳輸及
處理主要包括操作系統(tǒng)WIN-CE，該系統(tǒng)嵌入主機，可直接與主機進行位置定標性的數(shù)據(jù)處理。 變頻器是對應驅動主鏈條運行的主電機和減速機的功率和速比而配置的，設定值 范圍0 50Hz ;其作用是依據(jù)相關數(shù)據(jù)算法計算預估拉力變化趨勢，進而提前預測主鏈條 故障時間，隨之對主電機和減速機的力矩、有功功率、速度進行調節(jié)，控制主鏈條運行速度。 旋轉編碼器是安裝在任意一個與主電機同步運行的傳動鏈輪軸端部的同步位置 檢測傳感器旋轉編碼器；將旋轉編碼器完成的主鏈條位置采集信號，用其所對應的時間算 法算出主鏈條的速度，分別同十四層主鏈條構成十四組"位置_速度"X-Y圖。由圖2可見，拉力檢測元件包括國際頂級的拉力傳感器2，十四個拉力傳感器2分 別安裝在主鏈條1所依托的七層導軌框架末端兩側的拉緊裝置3上；每個拉力傳感器2直 接顯示兩層主鏈條1的拉力值；根據(jù)主鏈條1的運行速度顯示出的當期拉力值可以分別算
出每層主鏈條l的拉力值。 旋轉編碼器4是主鏈條1拉力監(jiān)測多功能原件，安裝在傳動鏈輪軸5的端部，進行 同步位置檢測；通過所對應的時間計算出主鏈條1的速度，即同步位置和時間里主電機和 減速機的轉速，為專家診斷軟件系統(tǒng)提供有效數(shù)據(jù)。 再看圖1，同時設置主電機同步有功功率檢測單元，將拉力行程位置信號與主電機 有功功率信號組成"行程_有功功率"X-Y圖； 設置主電機同步軸輸出力矩檢測單元，將拉力行程位置信號與主電機同步力矩信 號組成"行程-力矩"X-Y圖； 設置主電機同步速度檢測單元，將拉力行程位置信號與主電機同步速度信號組成 "行程-速度"X-Y圖。 經(jīng)解讀上述各X-Y圖，向操作者提供主電機和減速機運行狀態(tài)與運行故障的相關 信號； 設置主鏈條性能檢測隨動單元，即將主鏈條劃分N個等距離段，在各段界點標注 記號，并分別在其所經(jīng)過的某個立柱上安裝定位傳感器對各段情況進行檢測，提供故障具 體位置。 將旋轉編碼器完成的主鏈條位置采集信號，用其所對應的時間算法算出主鏈條l
的速度，分別同十四層主鏈條構成十四組"位置_速度"X-Y圖。 經(jīng)屏幕顯示和軟件解讀，向操作者提供主鏈條運行位置的故障信號。 通過在主機的控制系統(tǒng)ARM9將采集到的主鏈條拉力值，與其當期采集由旋轉編
碼器顯示出的主電機轉矩、轉數(shù)、功率等性能參數(shù)，保證信號采集速度和裝用軟件同步解讀和分析速度；經(jīng)操作系統(tǒng)WIN-CE直接與主機進行位置定標性的數(shù)據(jù)處理，即能夠準確快速 將拉力值、鏈條位置、主電機速度、主電機力矩、主電機有功功率、鏈條隨動等性能參數(shù)排序 存儲到相關的數(shù)據(jù)庫中，處理速度為毫秒級。 在有序儲存的基礎上利用多組X-Y圖，專家診斷系統(tǒng)可完成數(shù)據(jù)的采集、信號比 對，同時能夠根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模式進行設備運行狀態(tài)跟蹤分析，完成X—Y圖的繪制和解 讀、完成系統(tǒng)故障位置的定位、完成設備運行異常故障的預診斷；根據(jù)診斷結果，系統(tǒng)按設 定范圍值自動調整相關參數(shù)，必要時發(fā)出預警信號或自動停機，之后由人工對故障進行處理。 本系統(tǒng)作為石蠟連續(xù)成型機整套控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)集中安裝在同一個控制柜中 進行統(tǒng)一協(xié)調，又可單獨操作運行，并可通過手機上網(wǎng)方式異地傳送信息。
權利要求
一種石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于拉力預測控制系統(tǒng)主體結構主要由依據(jù)相關數(shù)據(jù)得以調節(jié)主電機變速運行的變頻器、監(jiān)測主鏈條拉力的多功能原件旋轉編碼器、負責采集主鏈條拉力值與其當期的主電機轉矩、轉數(shù)、功率等性能參數(shù)的拉力傳感器檢測元件、對采集的數(shù)據(jù)進行解讀和分析并排序存儲到相關數(shù)據(jù)庫中的信號檢測裝置(簡稱“主機”，下文同)和信號傳輸與處理裝置及對存儲數(shù)據(jù)進行跟蹤處理、提供異常故障預診斷結果的軟件系統(tǒng)組成；本系統(tǒng)構成石蠟連續(xù)成型機整機控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，集中安裝在同一個控制柜中進行統(tǒng)一協(xié)調，并可單獨操作。
2. 按照權利要求1所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述變頻器是對應驅動主鏈條運行的主電機和減速機的轉矩、功率和速比而配置的，設定值范圍0 50Hz，安裝在電氣控制柜里。
3. 按照權利要求1所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉編碼器是安裝在任意一個與主電機同步運行的傳動鏈輪軸端部的同步位置檢測傳感器旋轉編碼器；將旋轉編碼器完成的主鏈條位置采集信號，用其所對應的時間算法算出主鏈條的速度，分別同十四層主鏈條構成十四組"位置_速度"X-Y圖。
4. 按照權利要求1所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述拉力傳感器檢測元件包括安裝在主鏈條導軌框架末端拉緊裝置上的十四個拉力傳感器。設置主電機同步有功功率檢測單元；設置主電機同步軸輸出力矩檢測單元；設置主電機同步速度檢測單元；設置主鏈條性能檢測的隨動單元。
5. 按照權利要求4所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述每個拉力傳感器直接顯示兩層主鏈條的拉力值；根據(jù)主鏈條的運行速度顯示出的當期拉力值可以分別算出每層的拉力值。
6. 按照權利要求4所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述主電機同步有功功率檢測單元，將拉力行程位置信號與主電機有功功率信號組成"行程-有功功率"X-Y7. 按照權利要求4所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述主電機同步軸輸出力矩檢測單元，將拉力行程位置信號同主電機同步力矩信號組成"行程-力矩"X-Y8. 按照權利要求4所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述主電機同步速度檢測單元，將拉力行程位置信號與主電機同步速度信號組成"行程-速度"X-Y圖。
9. 按照權利要求4所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述主鏈條性能檢測的隨動單元，即將主鏈條劃分N個等距離段，在各段界點標注記號，并安裝定位傳感器對各段情況進行檢測，提供故障具體位置。
10. 按照權利要求l所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述主機嵌入控制系統(tǒng)ARM9和操作系統(tǒng)WIN-CE。
11. 按照權利要求l所述石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，其特征在于所述軟件系統(tǒng)是采用組態(tài)軟件和專家診斷軟件系統(tǒng)。
12. —種石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)的控制過程，其特征在于所述控制過程是通過主機中的控制系統(tǒng)ARM9，將采集到的主鏈條拉力值，與其當期采集由編碼器 顯示出的主電機轉矩、轉數(shù)、功率，經(jīng)傳輸及處理的操作系統(tǒng)WIN-CE，準確快速的將拉力、鏈 條位置、主電機速度、轉矩、功率、鏈條隨動等性能參數(shù)排序存儲到相關的數(shù)據(jù)庫中，其處理 速度為毫秒級；再經(jīng)過系統(tǒng)軟件的專家診斷軟件系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的收集、信號對比，同時根據(jù) 系統(tǒng)的數(shù)學模型進行設備運行狀態(tài)分析，完成X-Y圖的繪制和解讀，完成系統(tǒng)故障位置的 定位，完成設備運行異常故障的預診斷；根據(jù)診斷結果，系統(tǒng)按設定范圍值自動調整相關參 數(shù)，必要時發(fā)出預警信號或自動停機。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種石蠟連續(xù)成型機主鏈條拉力預測控制系統(tǒng)，解決現(xiàn)有系統(tǒng)故障后報警的問題。具體技術方案如下拉力預測控制系統(tǒng)主體結構主要由變頻器、旋轉編碼器、拉力傳感器檢測元件、信號檢測裝置、信號傳輸與處理裝置及組態(tài)軟件和專家診斷軟件系統(tǒng)組成；通過主機的控制系統(tǒng)ARM9和操作系統(tǒng)WIN-CE，準確快速的將性能參數(shù)排序存儲到相關的數(shù)據(jù)庫中；再經(jīng)過專家診斷軟件系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的收集、信號對比，進行設備運行狀態(tài)分析，完成設備運行異常故障的預診斷；必要時發(fā)出預警信號或自動停機，對故障進行處理。本發(fā)明的優(yōu)點如下通過對主鏈條進行坐標定位管理，實現(xiàn)對故障預測在前、診斷及時，控制在先、預防為主，進而確保主鏈條平穩(wěn)運行。
文檔編號H02P6/08GK101776921SQ20101001008
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月11日 優(yōu)先權日2010年1月11日
發(fā)明者張運鑫 申請人:大連天祿機電設備制造有限公司