本實(shí)用新型涉及皮帶機(jī)輸送領(lǐng)域，尤其是涉及一種皮帶機(jī)變頻帶速控制裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)能力和貨運(yùn)能力的飛速發(fā)展，皮帶機(jī)負(fù)荷越來越大，對(duì)工作安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求也越來越高。實(shí)現(xiàn)輸送帶上物料的實(shí)時(shí)流量控制，是保證產(chǎn)量均衡、防止皮帶滿載、節(jié)能降耗的一種有效手段。

目前，在皮帶機(jī)輸送領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的皮帶機(jī)控制裝置主要有以下兩種：

第一種裝置是利用電子皮帶秤進(jìn)行反饋控制，從而維持皮帶機(jī)的流量穩(wěn)定。首先對(duì)于電子皮帶秤用于皮帶機(jī)的反饋控制，最大的局限性在于電子皮帶秤存在“皮帶效應(yīng)”，即在檢測(cè)過程中皮帶自身因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，包括：皮帶張力、皮帶剛度、皮帶自重、皮帶傾角、皮帶磨損等。在很多行業(yè)，由于帶速快、流量大、皮帶張力大、現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜等原因，電子皮帶秤的“皮帶效應(yīng)”尤其明顯。其次，電子皮帶秤的秤架龐大、沉重，安裝時(shí)需要對(duì)輸送機(jī)的支架進(jìn)行加固，安裝要求高。再次，電子皮帶秤屬于接觸式測(cè)量，為保證精度，使用中需要進(jìn)行皮帶糾偏、托輥校準(zhǔn)等，需要操作者精心維護(hù)并使用掛碼、鏈碼調(diào)校，維護(hù)、標(biāo)定工作量極大。在實(shí)際使用中，特別是在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、物料流量大、皮帶震動(dòng)大、灰塵多、電磁干擾大的情況下應(yīng)用，往往不能達(dá)到標(biāo)稱精度，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)反饋控制。

第二種裝置是利用核子皮帶秤進(jìn)行反饋控制。此裝置的局限性也很多。首先，放射源的使用、管理和保管制度非常嚴(yán)格，需要投入大量的人力和物力進(jìn)行監(jiān)管，不僅費(fèi)用高，而且存在很大的安全隱患。其次，由于核子皮帶秤的原理是利用射線穿透物料后的強(qiáng)度衰減情況進(jìn)行檢測(cè)，所以在檢測(cè)時(shí)容易產(chǎn)生形狀誤差，同樣重量的物料，當(dāng)截面形狀、物料粒度不同時(shí)，核子皮帶秤的測(cè)量結(jié)果會(huì)有很大區(qū)別。再次，由于核測(cè)量的隨機(jī)性，想要獲得比較穩(wěn)定的測(cè)量數(shù)據(jù)，往往經(jīng)過需要較長(zhǎng)時(shí)間的平滑處理，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性較差，當(dāng)用于實(shí)時(shí)反饋控制的情況下，可能會(huì)發(fā)生無法及時(shí)響應(yīng)、控制滯后的情況，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生震蕩，控制失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種皮帶機(jī)變頻帶速控制裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例公開了一種皮帶機(jī)變頻帶速控制裝置，包括：超聲料流檢測(cè)儀，所述超聲料流檢測(cè)儀用于測(cè)量皮帶機(jī)上的物料流量生成測(cè)量數(shù)據(jù)，并將所述測(cè)量數(shù)據(jù)給控制器；變頻器，所述變頻機(jī)與皮帶機(jī)的電機(jī)連接，所述變頻器用于根據(jù)所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)控制所述皮帶機(jī)的運(yùn)行速度；所述控制器，所述控制器分別與超聲料流檢測(cè)儀和所述變頻器連接，所述控制器用于根據(jù)所述測(cè)量數(shù)據(jù)生成所述控制信號(hào)。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的帶機(jī)變頻帶速控制裝置，實(shí)現(xiàn)了基于物料流量數(shù)據(jù)的皮帶機(jī)變頻帶速控制，且安裝維護(hù)方便、穩(wěn)定性好、控制精度和實(shí)時(shí)性好。

另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的帶機(jī)變頻帶速控制裝置，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，所述超聲料流檢測(cè)儀包括：超聲測(cè)距傳感器，所述超聲測(cè)距傳感器設(shè)置在所述皮帶機(jī)的上方，所述超聲測(cè)距傳感器用于向信號(hào)處理器發(fā)送超聲測(cè)距信息；速度傳感器，所述速度傳感器用于采集所述皮帶機(jī)的皮帶速度；所述信號(hào)處理器，所述信號(hào)處理器分別與所述超聲測(cè)距傳感器和所述信號(hào)處理器連接，所述信號(hào)處理器用于根據(jù)所述超聲測(cè)距信息和所述皮帶機(jī)的皮帶速度得到所述皮帶機(jī)上物料的流量信息。

進(jìn)一步地，所述控制器為PLC控制器，所述PLC控制器通過4-20mA接口與所述超聲料流檢測(cè)儀連接。

進(jìn)一步地，所述控制器為PID控制器，所述PID控制器通過4-20mA接口與所述超聲料流檢測(cè)儀連接。

進(jìn)一步地，所述變頻器通過RJ45網(wǎng)絡(luò)接口與所述控制器連接。

本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的皮帶機(jī)變頻帶速控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的超聲料流檢測(cè)儀的部分部件安裝位置示意圖；

圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的以橫截面積為控制依據(jù)進(jìn)行皮帶機(jī)變頻帶速控制的控制圖；

圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的以體積流量為控制依據(jù)進(jìn)行皮帶機(jī)變頻帶速控制的控制圖；

圖5是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的以質(zhì)量流量為控制依據(jù)進(jìn)行皮帶機(jī)變頻帶速控制的控制圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

參照下面的描述和附圖，將清楚本實(shí)用新型的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本實(shí)用新型的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來表示實(shí)施本實(shí)用新型的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本實(shí)用新型的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

以下結(jié)合附圖描述本實(shí)用新型。

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的皮帶機(jī)變頻帶速控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，一種皮帶機(jī)變頻帶速控制裝置，包括超聲料流檢測(cè)儀2、控制器3和變頻器4。其中，超聲料流檢測(cè)儀2用于測(cè)量皮帶機(jī)上的物料流量生成測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)包括皮帶機(jī)上物料的流量數(shù)據(jù)，流量數(shù)據(jù)包括橫截面積、體積流量、皮帶速度等。超聲料流檢測(cè)儀2將上述測(cè)量數(shù)據(jù)給控制器4?？刂破?分別與超聲料流檢測(cè)儀2和變頻器4連接，控制器4用于根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)生成控制信號(hào)。變頻機(jī)3與皮帶機(jī)1的電機(jī)5連接，變頻器3用于根據(jù)控制器4發(fā)送的控制信號(hào)控制皮帶機(jī)1的運(yùn)行速度，進(jìn)而控制皮帶機(jī)1上物料6的流量。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，超聲料流檢測(cè)儀2包括超聲測(cè)距傳感器21、信號(hào)處理器22和速度傳感器23。超聲測(cè)距傳感器21設(shè)置在皮帶機(jī)的上方，所述超聲測(cè)距傳感器用于向信號(hào)處理器發(fā)送超聲測(cè)距信息。速度傳感器23用于采集皮帶機(jī)1的皮帶速度。信號(hào)處理器22分別與超聲測(cè)距傳感器21和信號(hào)處理器23連接，信號(hào)處理器22用于根據(jù)超聲測(cè)距信息和皮帶機(jī)1的皮帶速度得到皮帶機(jī)上物料的流量信息。

圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的超聲料流檢測(cè)儀的部分部件安裝位置示意圖。如圖2所示，超聲測(cè)距傳感器21向皮帶機(jī)1上的物料6發(fā)射超聲波，在所述物料6上發(fā)生反射后超聲測(cè)距傳感器得到了超聲測(cè)距信息，并將所述超聲測(cè)距信息發(fā)送給信號(hào)處理器22。速度傳感器23設(shè)置在皮帶機(jī)1的下方，采集的所述皮帶機(jī)1的皮帶速度后發(fā)送給信號(hào)處理器22。信號(hào)處理器22置在皮帶機(jī)1的旁側(cè)，根據(jù)超聲測(cè)距傳感器21的測(cè)量信號(hào)以及速度傳感器23的采集的皮帶速度計(jì)算出物料的流量數(shù)據(jù)。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，控制器3為PLC控制器，PLC控制器通過4-20mA接口與超聲料流檢測(cè)儀2連接。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，控制器3為PID控制器，PID控制器通過4-20mA接口與所述超聲料流檢測(cè)儀連接。

本實(shí)用新型所述皮帶機(jī)變頻帶速控制裝置進(jìn)行皮帶機(jī)流量控制時(shí)，可以選擇利用橫截面積S、體積流量V、質(zhì)量流量G作為控制依據(jù)進(jìn)行皮帶速度v的變頻控制。

圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的以橫截面積為控制依據(jù)進(jìn)行皮帶機(jī)變頻帶速控制的控制圖。如圖3所示，設(shè)定值為給定橫截面積S，實(shí)際值(反饋值)為實(shí)時(shí)橫截面積S(t)。測(cè)量傳感器為超聲料流檢測(cè)儀2，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為變頻器4和電機(jī)5，控制對(duì)象為皮帶速度v(t)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)定合適的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)后，系統(tǒng)投入自動(dòng)控制。當(dāng)實(shí)時(shí)橫截面積S(t)大于給定橫截面積S時(shí)，控制器3控制變頻器4提高電機(jī)電源頻率，從而提高皮帶速度v(t)；當(dāng)實(shí)時(shí)橫截面積S(t)小于給定橫截面積S時(shí)，控制器3控制變頻器4降低電機(jī)電源頻率，從而降低皮帶速度v(t)。

圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的以體積流量為控制依據(jù)進(jìn)行皮帶機(jī)變頻帶速控制的控制圖。如圖4所示，設(shè)定值為給定體積流量V，實(shí)際值(反饋值)為實(shí)時(shí)體積流量V(t)＝S(t)*v(t)。測(cè)量傳感器為超聲料流檢測(cè)儀2，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為變頻器4和電機(jī)5，控制對(duì)象為皮帶速度v(t)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)定合適的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)后，系統(tǒng)投入自動(dòng)控制。當(dāng)實(shí)時(shí)體積流量V(t)大于給定體積流量V時(shí)，控制器3控制變頻器4降低電機(jī)電源頻率，從而降低皮帶速度v(t)；當(dāng)實(shí)時(shí)體積流量V(t)小于給定體積流量V時(shí)，控制器3控制變頻器4提高電機(jī)電源頻率，從而提高皮帶速度v(t)。

圖5是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的以質(zhì)量流量為控制依據(jù)進(jìn)行皮帶機(jī)變頻帶速控制的控制圖。如圖5所示，設(shè)定值為給定質(zhì)量流量G，實(shí)際值(反饋值)為實(shí)時(shí)質(zhì)量流量G(t)＝S(t)*v(t)*ρ(t)。測(cè)量傳感器為超聲料流檢測(cè)儀2，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為變頻器4和電機(jī)5，控制對(duì)象為皮帶速度v(t)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)定合適的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)后，系統(tǒng)投入自動(dòng)控制。當(dāng)實(shí)時(shí)質(zhì)量流量G(t)大于給定質(zhì)量流量G時(shí)，控制器3控制變頻器4降低電機(jī)電源頻率，從而降低皮帶速度v(t)；當(dāng)實(shí)時(shí)質(zhì)量流量G(t)小于給定質(zhì)量流量G時(shí)，控制器3控制變頻器4提高電機(jī)電源頻率，從而提高皮帶速度v(t)。

在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，變頻器4通過RJ45網(wǎng)絡(luò)接口與控制器3連接。

本實(shí)施例給出和描述的只是本實(shí)用新型的一例實(shí)施例，應(yīng)理解為在不脫離基本原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型。例如本實(shí)用新型可根據(jù)需要選擇橫截面積S、體積流量V、質(zhì)量流量G之中的任意一種流量數(shù)據(jù)進(jìn)行皮帶機(jī)變頻帶速控制。本實(shí)用新型可根據(jù)需要選用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等其他算法代替PID算法實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)變頻帶速控制。本實(shí)用新型的超聲料流檢測(cè)裝置、控制器、變頻器等在保證安裝、控制功能的前提下，可以具有多種外觀、結(jié)構(gòu)或連接方式。本實(shí)用新型的超聲料流檢測(cè)儀、控制器、變頻器等可進(jìn)一步設(shè)計(jì)為本安型或隔爆型以適應(yīng)井下應(yīng)用。

另外，本實(shí)用新型實(shí)施例的皮帶機(jī)變頻帶速控制裝置的其它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。