一種全功能膠帶運輸機保護系統的製作方法

2023-09-22 06:37:05

專利名稱：一種全功能膠帶運輸機保護系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業自動化系統，具體地說是一種全功能膠帶運輸機保護系統。
背景技術：
膠帶運輸機在工業過程控制企業中被廣泛使用。為保證膠帶運輸機的安全運行，人們在工程實踐中開發了一系列保護裝置。其常用的保護裝置有:急停拉繩開關、跑偏開關、失速傳感器、縱撕傳感器、煙溫傳感器、物料堆積傳感器。在目前的自動化控制系統中，這些保護裝置均單獨與PLC連接，並在某一方面對膠帶運輸機的安全運行進行保護。這樣運用的缺點是:其一、PLC控制器需要為每個保護裝置配置DI點，佔用大量的PLC模塊資源。其二、保護裝置與PLC的連接，需要大量的控制電纜。佔用材料成本和施工成本。其三、特別是在長距離膠帶運輸機，保護裝置更多，資源的佔用更大。另外，保護裝置的報警狀況只有中央集控室能全面掌握，特別不利於崗位工實時掌握膠帶運輸機保護裝置的運行狀況。

實用新型內容本實用新型為解決上述問題提供了一種全功能膠帶運輸機保護系統，該系統的安裝接線簡單，投資成本較低，並能夠現場掌控和調試膠帶運輸機全部保護裝置的運行狀況。本實用新型解決上述技術問題採用的技術方案是:一種全功能膠帶運輸機保護系統，由機頭控制器和膠帶保護裝置組成，所述的機頭控制器設置在膠帶運輸機的機頭位置，並由開關電源、總線接口轉換器、PLC控制器以及觸控顯示屏組成；所述的膠帶保護裝置包括拉繩開關、跑偏開關、失速開關、堵塞開關、縱撕開關和煙溫傳感器，其中拉繩開關設置在膠帶運輸機邊沿的同一側，跑偏開關為設置在膠帶運輸機的兩側的限位傳感器，失速開關為設置在運輸機的從動軸上的轉速傳感器，以及堵塞開關為設置在膠帶運輸機的溜槽上的物料壓力傳感器，縱撕開關為設置在運輸膠帶中部的觸碰傳感器，煙溫傳感器為設置在膠帶運輸棧橋內的溫度傳感器，且在拉繩開關、跑偏開關、失速開關、堵塞開關、縱撕開關和煙溫傳感器上均內置固定有總線通信模塊，各個總線通信模塊分別與膠帶保護裝置中的開關電連接，且所有的總線通信模塊通過兩線制總線連接在一起，並通過總線接口轉換器與機頭控制器中的PLC控制器連接，PLC控制器通過通訊接口與觸控顯示屏相連，且PLC控制器與過程控制系統主站連接，開關電源為膠帶保護裝置和總線接口轉換器提供電源。所述的總線通信模塊通過手持編程器設置安裝位置的地址信息，地址設置範圍為1-128。所述的總線通信模塊與手持編程器的連接採用兩線制總線連接。所述的總線接口轉換器通過串行口與PLC控制器相連。所述的拉繩開關每兩個之間的間距不超過40m，跑偏開關距離機頭控制器最近的距離為50m，且同一側每兩個之間的間距為55m。所述的失速開關由具備總線通信功能的接近開關組成。所述的開關電源為24V電源。所述的PLC控制器通過乙太網與過程控制系統主站相連。膠帶保護裝置中所有的內置總線通信模塊通過兩線制總線連接在一起，並通過總線接口轉換器與機頭控制器中的PLC控制器通信。PLC控制器根據採集來的保護信號進行邏輯編程，將各種保護信號轉化為報警出口供外部控制接線使用(比如硬接線控制迴路或聲光報警迴路);同時，通過對速度信號的編程，可實時掌握膠帶機運行速度。觸控顯示屏通過通訊接口與PLC控制器連接，可實時的顯示各位置保護裝置的運行狀態，以及膠帶機的運行速度；還可通過其人機互動界面設定失速參數以及各種保護功能的投入與退出。最後，機頭控制器可作為過程控制系統中的智能分站與系統主站進行通信，減少系統主站對單臺膠帶運輸機單個保護裝置的分散採集。本實用新型的有益效果:其一、本實用新型提供的總線通信模塊採用兩線制接線，通信總線同時也是通信模塊的電源線，它大大減少了保護裝置的控制接線，節省了控制電纜的材料成本及施工成本；且該通信總線接線方式靈活，可自由拓撲，2公裡範圍內無需中繼；其二、總線通信模塊可通過軟體在線設定地址，也可通過手持編程器設定地址，地址設定簡單方便；其三、機頭控制器可作為過程控制系統的智能分站，大大減少PLC主站控制I/O點的使用，減少控制電纜的敷設。其四、機頭控制器的觸控顯示屏可作為人機界面使用，可實時顯示膠帶運輸機保護裝置的運行狀況，設定各種保護的運行參數以及保護功能的投入及退出，便於膠帶運輸機崗位工實時掌握設備運行工況；機頭控制器還可以與各種外部控制電路配合使用，比如現場的聲光報警系統等。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明:


圖1為本實用新型的系統構成圖；圖2為本實用新型的系統通信示意圖；圖3為膠帶保護裝置的拉繩開關的內置總線通信模塊接線示意圖；附圖標記:1、機頭控制器，2、膠帶保護裝置，3、開關電源，4、總線接口轉換器，5、PLC控制器，6、觸控顯示屏，7、拉繩開關，8、跑偏開關，9、失速開關，10、堵塞開關，11、縱撕開關，12、煙溫傳感器，13、過程控制系統主站，14、總線通信模塊，15、手持編程器。
具體實施方式
如
圖1和2所示:一種全功能膠帶運輸機保護系統，由機頭控制器I和膠帶保護裝置2組成，所述的機頭控制器I設置在膠帶運輸機的機頭位置，並由開關電源3、總線接口轉換器4、PLC控制器5以及觸控顯示屏6組成；所述的膠帶保護裝置2包括拉繩開關7、跑偏開關8、失速開關9、堵塞開關10、縱撕開關11和煙溫傳感器12，其中拉繩開關7設置在膠帶運輸機邊沿的同一側，跑偏開關8為設置在膠帶運輸機的兩側的限位傳感器，失速開關9為設置在運輸機的從動軸上的轉速傳感器，以及堵塞開關10為設置在膠帶運輸機的溜槽上的物料壓力傳感器，縱撕開關11為設置在運輸膠帶中部的觸碰傳感器，煙溫傳感器12為設置在膠帶運輸棧橋內的溫度傳感器，且在拉繩開關7、跑偏開關8、失速開關9、堵塞開關10、縱撕開關11和煙溫傳感器12上均內置固定有總線通信模塊14，各個總線通信模塊14分別與膠帶保護裝置2中的開關電連接，且所有的總線通信模塊14通過兩線制總線連接在一起，並通過總線接口轉換器4與機頭控制器I中的PLC控制器5連接，PLC控制器5通過通訊接口與觸控顯示屏6相連，且PLC控制器5與過程控制系統主站13連接，開關電源3為膠帶保護裝置2和總線接口轉換器4提供電源。如圖3所示，所述的總線通信模塊14通過手持編程器15設置安裝位置的地址信息，地址設置範圍為1-128，總線通信模塊14與手持編程器15的連接採用兩線制總線連接，需要說明的是，圖3為拉繩開關的內置總線通信模塊接線示意圖，其他開關的接線示意圖與拉繩開關相同。所述的總線接口轉換器4通過串行口與PLC控制器5相連。所述的拉繩開關7每兩個之間的間距不超過40m，跑偏開關8距離機頭控制器I最近的距離為50m，且同一側每兩個之間的間距為55m。所述的失速開關9由具備總線通信功能的接近開關組成。所述的開關電源3為24V電源。
`[0032]所述的PLC控制器5通過乙太網與過程控制系統主站13相連。所述的總線接口轉換器4、內置在膠帶保護開關中總線通信模塊14和兩線制總線電纜組成了一個能傳輸簡單開關量信號的總線網絡。這個總線網絡，採用兩線制載波通訊，兩線制電纜既是模塊的電源電纜也是信號傳輸的通訊電纜，且其通訊原理採用時分復用技術。所謂時分復用技術，就是總線接口轉換器4對總線網絡不斷地發出載波信號，此載波信號中含有為網絡內的每個總線通訊模塊分配的地址時隙。總線通信模塊14根據其設置的地址編碼，偵測到載波信號中對應的地址時隙時，核對其採集的對象狀態，並將相應的狀態信號發送給總線接口轉換器4。總線通信模塊14，與外部常規的膠帶保護開關進行物理連接，採集其開關狀態。總線通信模塊14安裝位置的地址信息，可通過手持編程器15靈活設置，地址設置範圍為Γ1280總線通信模塊14與手持編程器15的連接也採用兩線連接，簡單方便。總線接口轉換器4除了通過兩線制電纜與總線通信模塊14相連外，還通過串行口和PLC控制器5相連，其作用是將總線網絡採集來的信號，轉換為PLC控制器5可以識別的信號，或者將PLC控制器5的指令信號轉換為總線網絡信號。PLC控制器5選用美國AB公司NX7S-10ADT型PLC，其作用是根據總線網絡採集來的膠帶保護信號進行邏輯編程，將各種保護信號轉化為物理的報警狀態出口，供外部控制迴路使用(比如提供聲光報警接口等)；同時根據速度信號，計算出膠帶運行機的實時運行速度。NX7S-10ADT型PLC具有10個繼電器輸出接口，邏輯編程充分利用這些接口，用以驅動外部的聲光報警器或膠帶運輸機的控制迴路。當膠帶運輸機的保護裝置動作時(比如發生溜槽堆煤、二級跑偏、膠帶撕裂、緊急拉繩等情況時)即可啟動不同的報警裝置。同時也可把報警接口提供給膠帶運輸機的控制迴路，用來停止膠帶運輸機。邏輯編程還可通過失速開關9的檢測信號，計算出膠帶運行機的實時運行速度。PLC控制器5還通過通訊接口與觸控顯示屏6相連，觸控顯示屏6選用美國AB公司C200型觸控螢幕。它用來實時顯示各保護裝置的運行狀態，膠帶運輸機的運輸速度，還可通過其人機互動界面，設定失速保護參數以及各種保護功能的投入與退出。C200具有豐富的圖形界面，可以形象的顯示膠帶運行機的運行與停止、保護裝置的投入與退出等情況。其人機互動的設置功能，主要通過配合PLC的邏輯程序來實現。當用戶需要停止某種保護裝置的使用時，可直接通過觸控設置。比如，膠帶運輸機發生嚴重跑偏時，保護裝置發出報警信號並停止膠帶運輸機，膠帶運輸機再也無法從新開啟。此時，需要暫時退出跑偏開8的功能，才可重新開啟膠帶運輸機。另外，不同的膠帶運輸機具有不同的額定運行速度，因此，失速參數也不同。此時，我們可直接通過人機互動界面設置膠帶運輸機的額定速度來設定失速參數。膠帶運輸機是過程控制系統中的一臺設備，為了提供本保護裝置與過程控制系統的有序控制，PLC控制器5還可通過乙太網，或其他通信協議與整個過程控制系統主站13相連。用以減少系統主站對單臺膠帶運輸機單個保護裝置的分散採集，大大節省系統主站I/O總線通信模塊14和控制電纜的使用。本實用新型的實施過程:膠帶保護裝置2中所有的內置總線通信模塊14通過兩線制總線連接在一起，並通過總線接口轉換器4與機頭控制器I中的PLC控制器5通信。PLC控制器5根據採集來的保護信號進行邏輯編程，將各種保護信號轉化為報警出口供外部控制接線使用(比如硬接線控制迴路或聲光報警迴路)；同時，通過對速度信號的編程，可實時掌握膠帶機的運行速度。觸控顯示屏6通過通訊接口與PLC控制器5連接，可實時的顯示各位置保護裝置的運行狀態，膠帶機的運行速度；還可通過其人機互動界面設定失速參數以及各種保護功能的投入與退出。最後，機頭控制器I可作為過程控制系統中的智能分站與過程控制系統主站13進行通信，減少過程控制系統主站13對單臺膠帶運輸機單個保護裝置的分散採集。
權利要求1.一種全功能膠帶運輸機保護系統，由機頭控制器(I)和膠帶保護裝置(2)組成，其特徵在於:所述的機頭控制器(I)設置在膠帶運輸機的機頭位置，並由開關電源(3)、總線接口轉換器(4)、PLC控制器(5)以及觸控顯示屏(6)組成；所述的膠帶保護裝置(2)包括拉繩開關(7)、跑偏開關(8)、失速開關(9)、堵塞開關(10)、縱撕開關(11)和煙溫傳感器(12)，其中拉繩開關(7)設置在膠帶運輸機邊沿的同一側，跑偏開關(8)為設置在膠帶運輸機的兩側的限位傳感器，失速開關(9)為設置在運輸機的從動軸上的轉速傳感器，以及堵塞開關(10)為設置在膠帶運輸機的溜槽上的物料壓力傳感器，縱撕開關(11)為設置在運輸膠帶中部的觸碰傳感器，煙溫傳感器(12)為設置在膠帶運輸棧橋內的溫度傳感器，且在拉繩開關(7)、跑偏開關(8)、失速開關(9)、堵塞開關(10)、縱撕開關(11)和煙溫傳感器(12)上均內置固定有總線通信模塊(14)，各總線通信模塊(14)分別與其對應的膠帶保護裝置(2)中的開關電連接，且所有的總線通信模塊(14)通過兩線制總線連接在一起，並通過總線接口轉換器(4 )與機頭控制器(I)中的PLC控制器(5 )連接，PLC控制器(5 )通過通訊接口與觸控顯示屏(6)相連，且PLC控制器(5)與過程控制系統主站(13)連接，開關電源(3)為膠帶保護裝置(2 )和總線接口轉換器(4 )提供電源。
2.如權利要求1所述的一種全功能膠帶運輸機保護系統，其特徵在於:所述的總線通信模塊(14)通過手持編程器(15)設置安裝位置的地址信息，地址設置範圍為1-128。
3.如權利要求2所述的一種全功能膠帶運輸機保護系統，其特徵在於:所述的總線通信模塊(14)與手持編程器(15)的連接採用兩線制總線連接。
4.如權利要求1所述的一種全功能膠帶運輸機保護系統，其特徵在於:所述的總線接口轉換器(4)通過串行口與PLC控制器(5)相連。
5.如權利要求1所述的一種全功能膠帶運輸機保護系統，其特徵在於:所述的拉繩開關(7)每兩個之間的間距不超過40m，跑偏開關(8)距離機頭控制器(I)最近的距離為50m，且同一側每兩個之間的間距為55m。
6.如權利要求1所述的一種全功能膠帶運輸機保護系統，其特徵在於:所述的失速開關(9)由具備總線通信功能的接近開關組成。
7.如權利要求1所述的一種全功能膠帶運輸機保護系統，其特徵在於:所述的開關電源(3)為24V電源。
8.如權利要求1所述的一種全功能膠帶運輸機保護系統，其特徵在於:所述的PLC控制器(5)通過乙太網與過程控制系統主站(13)相連。
專利摘要一種全功能膠帶運輸機保護系統，由機頭控制器和膠帶保護裝置組成，所述的機頭控制器設置在膠帶運輸機的機頭位置，並由開關電源、總線接口轉換器、PLC控制器以及觸控顯示屏組成；所述的膠帶保護裝置的各開關上均內置固定有總線通信模塊，各個總線通信模塊分別與膠帶保護裝置中的開關電連接，且所有的總線通信模塊通過兩線制總線連接在一起，並通過總線接口轉換器與機頭控制器中的PLC控制器連接。本裝置減少了保護裝置的控制接線，節省了控制電纜的材料成本及施工成本，且該通信總線接線方式靈活，可自由拓撲；總線通信模塊可通過軟體在線設定地址，也可通過手持編程器設定地址，地址設定簡單方便。
文檔編號B65G43/02GK202944832SQ20122062585
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者周國賓, 楚峰, 張劍峰, 高宇 申請人:平頂山中選自控系統有限公司