一種電纜卷筒自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電纜卷筒自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括PLC、計(jì)圈檢測(cè)單元、變頻器、雙力矩電機(jī)、電纜過(guò)張開(kāi)關(guān)、主令控制器和自動(dòng)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(dòng)換向裝置、計(jì)圈檢測(cè)單元和電纜過(guò)張開(kāi)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(jī)的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過(guò)張開(kāi)關(guān)的輸入端。本實(shí)用新型在堆取料機(jī)的走行位移區(qū)間內(nèi)針對(duì)電纜卷筒的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行適時(shí)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(zhuān)利說(shuō)明】
一種電纜卷筒自動(dòng)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種卷筒自動(dòng)控制系統(tǒng)置，尤其是一種電纜卷筒自動(dòng)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(jī)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(wú)撞擊、與崗位作業(yè)有安全距離的工藝環(huán)境。同時(shí)，由于滑觸線供電屬于低壓供電，隨著滑觸線長(zhǎng)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(hù)套老化和破損程度加快，伴隨安全隱患和費(fèi)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(jī)設(shè)備的供電要求。針對(duì)冶金行業(yè)，堆取料機(jī)均采用高壓拖纜直接上機(jī)的供電方式，因其特點(diǎn)是供電穩(wěn)定、電力傳輸中的損耗小，有利于設(shè)備啟動(dòng)、安全性好，適應(yīng)復(fù)雜的料場(chǎng)環(huán)境，作為高壓拖纜的主要驅(qū)動(dòng)設(shè)備，電纜卷筒即成為堆取料機(jī)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(diǎn)正在逐步取代傳統(tǒng)的力矩電機(jī)電纜卷筒，成為發(fā)展趨勢(shì)。但在變頻卷筒領(lǐng)域內(nèi)僅僅針對(duì)電纜卷筒進(jìn)行變頻控制，并沒(méi)有針對(duì)其輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行全料條實(shí)時(shí)的調(diào)控技術(shù)，不能夠?qū)崿F(xiàn)堆取料機(jī)的走行位移區(qū)間內(nèi)針對(duì)電纜卷筒的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行適時(shí)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(shí)用新型目的是提供一種卷筒自動(dòng)控制系統(tǒng)置。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種電纜卷筒自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括PLC、計(jì)圈檢測(cè)單元、變頻器、雙力矩電機(jī)、電纜過(guò)張開(kāi)關(guān)、主令控制器和自動(dòng)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(dòng)換向裝置、計(jì)圈檢測(cè)單元和電纜過(guò)張開(kāi)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(jī)的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過(guò)張開(kāi)關(guān)的輸入端。
[0007]所述計(jì)圈檢測(cè)單元由雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)和感應(yīng)塊組成;所述雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)安裝在地腳支架之上，地腳支架安裝于卷筒的卷盤(pán)軸承座上，感應(yīng)塊焊接于卷盤(pán)內(nèi)側(cè)，感應(yīng)塊滑過(guò)雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)時(shí)，雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)向PLC發(fā)送一次感應(yīng)信號(hào)。
[0008]采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0009]本實(shí)用新型在堆取料機(jī)的走行位移區(qū)間內(nèi)針對(duì)電纜卷筒的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行適時(shí)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(shuō)明】

[00?0]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型所涉及雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)安裝不意圖；
[0012]圖3是圖2的左視圖；
[0013]其中:1-卷盤(pán)、2-雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)、3-感應(yīng)塊、4-地腳支架。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1:
[0015]如圖1所示，一種電纜卷筒自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括PLC、計(jì)圈檢測(cè)單元、變頻器、雙力矩電機(jī)、電纜過(guò)張開(kāi)關(guān)、主令控制器和自動(dòng)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(dòng)換向裝置、計(jì)圈檢測(cè)單元和電纜過(guò)張開(kāi)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(jī)的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過(guò)張開(kāi)關(guān)的輸入端。
[0016]如圖2所示，所述計(jì)圈檢測(cè)單元由雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)2和感應(yīng)塊3組成;所述雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)安裝在地腳支架4之上，地腳支架4安裝于卷盤(pán)I的軸承座上，感應(yīng)塊3焊接于卷盤(pán)內(nèi)側(cè)，卷盤(pán)I每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，感應(yīng)塊3滑過(guò)雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)一次，雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)2向PLC發(fā)送一次感應(yīng)信號(hào)，即PLC判斷卷盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。應(yīng)用雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)2設(shè)計(jì)是為了使PLC可靠并準(zhǔn)確的判斷卷盤(pán)I轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，單個(gè)開(kāi)關(guān)發(fā)送信號(hào)無(wú)效，必須雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)2中的兩個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)同時(shí)發(fā)送信號(hào)脈沖，PLC才視為有效圈數(shù)。
[0017]自動(dòng)換向裝置與主令控制器進(jìn)行邏輯運(yùn)算，判斷出大機(jī)相對(duì)電纜井的絕對(duì)位置和行進(jìn)方向，進(jìn)而計(jì)算出電纜卷筒的收、放纜狀態(tài)。同時(shí)，計(jì)圈檢測(cè)單元從自動(dòng)換向裝置進(jìn)行換向的位置，即過(guò)電纜井處開(kāi)始計(jì)圈數(shù)并將圈數(shù)送至PLC，PLC實(shí)時(shí)計(jì)算電纜卷筒的負(fù)荷參數(shù)，PLC處理相關(guān)數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)計(jì)算后輸出0-10VDC控制信號(hào)，控制變頻器，變頻器輸出電壓至雙力矩電機(jī)，其值跟隨PLC計(jì)算所得電纜卷筒負(fù)荷的變化而變化，從而達(dá)到實(shí)時(shí)控制雙力矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的目的，進(jìn)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(guò)張力開(kāi)關(guān)起到在高壓拖纜上張力超過(guò)上限值時(shí)連鎖停機(jī)的作用。
[0018]由于本實(shí)施例中料場(chǎng)為東西走向，高壓電纜井位于料場(chǎng)中部，因此電纜卷筒隨大機(jī)行走在過(guò)井后又出現(xiàn)卷放狀態(tài)的變換。因此，自動(dòng)換向裝置中的感應(yīng)開(kāi)關(guān)反映大機(jī)的相對(duì)電纜井的位置，并進(jìn)入PLC程序邏輯。機(jī)上操作人員指令發(fā)出東行或西行，其主令控制器輔助點(diǎn)也進(jìn)入PLC，反映出大機(jī)的前進(jìn)方向。這樣得出，其邏輯關(guān)系為:井西時(shí)，西行為放纜、東行為卷纜，井東時(shí)，東行為放纜、西行為卷纜。
[0019]計(jì)圈檢測(cè)單元由雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)和感應(yīng)塊組成，感應(yīng)塊局部卷筒外側(cè)，電纜卷盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，PLC計(jì)數(shù)I次。大機(jī)過(guò)井時(shí)，自動(dòng)換向裝置換向開(kāi)關(guān)(用于判斷堆取料機(jī)相對(duì)于電纜井的位置，即井東或井西)出現(xiàn)返回信號(hào)翻轉(zhuǎn)，即堆取料機(jī)過(guò)井，則計(jì)圈變量置“O”，并重新開(kāi)始計(jì)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(mén)，電纜卷筒內(nèi)半徑為R，因此可以得出過(guò)井后，計(jì)數(shù)單元每計(jì)數(shù)一次，則電纜卷盤(pán)上減少電纜為f，則
[0020]f = F X(rXT+R)X2X3.14)
[0021]進(jìn)而計(jì)算得出電纜卷筒每圈實(shí)際增減的負(fù)荷與電纜總重的比值，作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(fù)荷隨卷、放圈數(shù)的增減關(guān)系。
[0024]因此，對(duì)于收卷纜狀態(tài)我們可以計(jì)算得到:大機(jī)過(guò)井時(shí)電纜卷盤(pán)上電纜數(shù)達(dá)到最大，因此過(guò)井后收卷纜所需電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也就達(dá)到做大。經(jīng)試驗(yàn)在過(guò)井后收纜所需力矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的85%左右。而在料場(chǎng)東西兩端，由于電纜卷盤(pán)內(nèi)卷取的高壓拖纜最少，因此收卷纜所需電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也就最小，僅用于克服減速機(jī)等摩擦力以及卷盤(pán)內(nèi)剩余電纜所需維持轉(zhuǎn)矩，需力矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為65%左右。
[0025]同理，對(duì)于放纜狀態(tài)我們可以計(jì)算得到:大機(jī)過(guò)井后放纜所需電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也就達(dá)到做大。所需力矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的50%左右。而在料場(chǎng)東西兩端，放纜所需電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也就最小，僅用于克服減速機(jī)等摩擦力以及卷盤(pán)內(nèi)剩余電纜所需維持轉(zhuǎn)矩，需力矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為30%左右。
[0026]由力矩電機(jī)的電氣特性可知，對(duì)于力矩電機(jī)其輸出轉(zhuǎn)矩與三相驅(qū)動(dòng)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(fù)荷增減值后，即可得出力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)的機(jī)械特性較軟，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，電機(jī)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(shí)，電機(jī)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(pán)的卷取轉(zhuǎn)速在力矩電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化時(shí)仍能夠與堆取料機(jī)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(bǔ)償，以克服上述損失。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電纜卷筒自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括PLC、計(jì)圈檢測(cè)單元、變頻器、雙力矩電機(jī)、電纜過(guò)張開(kāi)關(guān)、主令控制器和自動(dòng)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(dòng)換向裝置、計(jì)圈檢測(cè)單元和電纜過(guò)張開(kāi)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(jī)的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過(guò)張開(kāi)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(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述計(jì)圈檢測(cè)單元由雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)和感應(yīng)塊組成，所述雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)安裝在地腳支架(4)之上，地腳支架(4)安裝于卷盤(pán)(I)的軸承座上，感應(yīng)塊(3)焊接于卷盤(pán)內(nèi)側(cè)，卷盤(pán)(I)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，感應(yīng)塊(3)滑過(guò)雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)一次，雙感應(yīng)開(kāi)關(guān)(2 )向PLC發(fā)送一次感應(yīng)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】B65H63/00GK205709193SQ201620429763
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】何忠鵬, 呂德軍, 李明
【申請(qǐng)人】唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司