一種溫室大棚移動捲簾機安全控制系統及方法
2023-10-22 05:32:12 2
一種溫室大棚移動捲簾機安全控制系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種溫室大棚移動捲簾機安全控制系統及方法，包括三相交流電動機動力模塊、電動機運行控制箱模塊、捲簾軸限位模塊和捲簾機工作模塊，電動機動力模塊是捲簾機動力來源，安裝於捲簾機工作模塊的減速機上，捲簾機工作模塊在電動機驅動下執行保溫簾的卷放。電動機運行控制箱模塊用於控制電動機起停運轉，布置在溫室耳房內的牆壁上，通過三相電覽與電動機接線盒連接。捲簾軸限位模塊，安裝於溫室側面牆體上，分別實現保溫簾上、下極限位置時電動機的控制電路的斷路控制。通過雙芯互導線連接電動機運行控制箱模塊。本發明具有結構簡單，節約成本，控制所需外部裝置少的特點，適合推廣應用。
【專利說明】一種溫室大棚移動捲簾機安全控制系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於農業工程電氣控制【技術領域】，涉及一種溫室大棚移動捲簾機安全控制系統及方法。
【背景技術】
[0002]設施栽培瓜、菜、菌的畝效益在6000元以上，有的高達上萬元。反季節種植蔬菜瓜果的較大收益，極大地促進了農民的大棚生產積極性。各地形成了蔬菜、瓜果、食用菌等塑料溫室大棚生產基地，用於冬季栽培鮮菜、鮮果的溫室大棚蓬勃發展，其規模越來越大。但是，在溫室大棚作業中，卷鋪保溫簾是最耗工費時的作業環節之一，尤其在嚴寒冬季的凌晨和傍晚，從事保溫簾卷鋪作業環境苦，勞動強度大，作業效率低，嚴重製約了 「果蔬大棚」的產量效益和發展空間。捲簾機順應老百姓的需求就出現了，它的出現解決了人工捲簾帶來的系列不便。同時快捷捲簾延長了光照時間，增加了光合作用，還可使農民能比較輕鬆地用更多的精力對蔬菜進行管理，提高品質、擴大規模。另外，使用電動捲簾機對草簾、棉簾保護性好,延長了草簾、棉簾的使用壽命,大大降低生產成本。
[0003]經過幾年的探索、開發，捲簾機有了很快的發展，但因控制系統的設計不完善，存在捲起的保溫簾易墜落的安全問題。現有捲簾機採用電動機啟停點動控制法控制，如圖2所示。手按住按鈕SBl電動機正轉，到達位置時鬆開按鈕電動機就停止轉動。保溫簾的卷放位置完全由人為控制，無限位安全措施，在卷到棚頂時，因卷放位置誤判或操作疏忽，電機電源不能及時切斷，時常出現捲起的保溫簾從棚頂的最高處墜落，導致捲簾機的支撐臂、搖臂折斷，捲軸彎曲，對捲簾機造成很大損壞，每一次修復費時且成本高，有時還容易造成人身傷害。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於克服上述技術存在的缺陷，提供一種溫室大棚移動捲簾機安全控制系統及方法，在現有的控制系統基礎上，通過行程開關感知捲簾的到位情況，並及時自動切斷電源，終止捲簾過程。有效保護捲簾，有實用價值。其具體技術方案為:[0005]一種溫室大棚移動捲簾機安全控制系統，包括電動機動力模塊、捲簾機下作模塊、捲簾軸限位模塊和電動機運行控制箱模塊，電動機動力模塊是捲簾機的動力提供部分，選用鼠籠式三相異步交流電動機。捲簾機的工作模塊由地鉸座、支撐臂、搖臂、減速機及捲簾軸共同組成。地鉸座固定於澆築水泥底座上，支撐臂下端與地鉸座通過銷軸鉸鏈，支撐臂與搖臂通過銷軸鉸連，減速機緊固在搖臂前端平板上，電動機固定於減速機殼體上。電動機通過皮帶傳動將動力傳送給減速機的動力輸入軸，經減速機減速增扭後動力從減速機兩側輸出，減速機的輸出軸通過聯按法蘭分別與兩側的捲簾軸相連，電動機正轉時，經皮帶傳動和減速機的減速增扭後帶動捲簾軸轉動，與捲簾軸相連接的保溫簾從底端被捲起。反之，電動機反轉時，經減速機減速增扭後帶動捲簾軸反轉自上而下放下保溫簾。電動機運行控制箱模塊及捲簾軸限位模塊是本發明的核心部分，控制箱用於控制電動機起停運轉，布置在溫室耳房內的牆壁上，由配電箱、及安裝於其內部的瓷插式電熔器、交流接觸器、熱繼電器等電氣控制元件組成；捲簾軸限位模塊用於限制捲簾機的保溫簾的卷放位置，安裝於溫室側山牆體上，限位開關觸點通過雙芯互導線與交流接觸器的輔助觸頭相連。
[0006]進一步優選，所述捲簾軸限位模塊採用雙位限位開關，並將兩處限位開關固定於靠近溫室耳房的側面由牆的側面，採用捲簾軸伸出端作為限位開關的觸動凸輪，減少了控制箱與限位開關的距離，節約了配電成本。
[0007]進一步優選，所述的雙位限位開關採用搖臂滾輪式行程開關，行程開關額定電壓AC380V，額定電流10A，動作行程60mm，行程開關搖臂轉角及滾輪位置可微調。
[0008]進一步優選，所述的限位開關的支架，尺寸及安裝固定方法可以不盡相同，限位開關的滾輪高度H按公式:Η = ηΧ δ+r估算,其中,η:保溫簾卷到終點時捲簾的層數，δ-保溫簾厚度，r-捲簾軸的半徑，限位開關安裝後的微調通過固定板上的長孔實現前後調整，上下通過滾輪臂的上下移動來調節調試。
[0009]進一步優選，所述電動機運行控制箱採用雙向旋轉互鎖控制，有效防止電動機因同時接通正反轉主電路面燒壞。當按住按鈕SBl時，電動機正轉電路被接通，反轉控制電路被KMl輔助觸點互鎖斷開，電動機驅動開始捲簾，當捲簾到達要求位置時，捲軸觸動限位開關SQl觸點，正轉控制電路斷電，RMl電 磁線圈斷路，主電路跳開，電動機停轉，鬆開按鈕完成捲簾操作；
[0010]當按住按鈕SB2時，電動機反轉電路按通，正轉主電路被互鎖輔助觸頭KM2斷開，電動機反轉驅動開始放簾，當放簾到達底部位置時，捲軸觸動限位開關SQ2觸點，反轉控制電路斷電，KM2電磁線圈斷路，反轉主電路跳開，電動機停轉。鬆開按鈕完成放簾操作。
[0011]進一步優選，所述的電動機運行控制箱模塊設置了限流保護電路，在雨雪天氣，保溫簾潮溼，超負荷狀態下，電流增大，當電流超過設定值時，熱繼電器觸點被斷開。主電路會自動切斷電源，防止電機被燒毀，保護了電機和捲簾機。
[0012]一種溫室大棚移動捲簾機安全控制方法，包括以下步驟:
[0013]I)電動機正轉捲簾過程:當按下啟動按扭SB1，正轉交流接觸器KMl電磁線圈通電，正轉KMl主觸頭閉合，電動機正轉，保溫簾被捲起，同時常閉輔助觸頭KMl斷開，反轉控制電路斷開，實現聯鎖防止短路。捲簾到位時，上限位開關SQl斷開，KMl電磁線圈斷電，主觸頭跳開，正轉電動機停轉，捲簾停止。
[0014]2)電動機反轉放簾過程:按下反轉啟動按扭SB2，反轉交流接觸器KM2電磁線圈通電，反轉KM2主觸頭閉合，電動機反轉，保溫簾被放下，同時常閉輔助觸頭KM2斷開，正轉控制電路斷開，與KMl輔助觸頭互鎖，防止短路。放簾到位時，下限位開關SQ2斷開，KM2電磁線圈斷電，主觸頭跳開，反轉電動機停轉，放簾停止。
[0015]3)捲簾任意位置停放過程:當按下正轉SBl或反轉SB2啟動按扭後，在捲簾上、下極限位置之間，鬆開啟動按扭，相應正、反轉控制電路斷路，對應主觸頭因電磁線圈斷電而跳開，也可隨機停止電動機，從而停止捲簾在任意想停放位置。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0017]本發明結構簡單，節約成本，控制所需外部裝置少，控制箱所需電氣大部分採用原配電箱現有設備，充分利用原有資源，並且在系統中加入雙位限位模塊，採用保溫簾厚度算法，安排限位開關的安裝高度，使保溫簾在安全卷放區間可人為或自動控制保溫簾卷放高度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為移動式溫室捲簾機工作模塊結構組成示意圖；
[0019]圖2為溫室大棚限位開位發裝位置示意圖；
[0020]圖3為現有移動式溫室捲簾機點動控制系統原理圖；
[0021]圖4為改進後移動式溫室捲簾機安全控制系統原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0023]一種溫室大棚移動捲簾機安全控制系統，包括三相交流電動機動力模塊、捲簾機工作模塊、捲簾軸限位模塊和電動機運行控制箱模塊，電動機動力模塊是捲簾機的動力提供部分，選用鼠籠式三相異步交流發電機，電動機的功率根據捲簾機軸的長短和保溫簾卷放速度選取。捲簾機的工作模塊如圖1所示，由地鉸座、支撐臂、搖臂、皮帶傳動裝置、減速機、及捲簾軸共同組成， 地鉸座固定於澆築水泥底座上，支撐臂下端與也鉸座通過銷軸鉸鏈，上端與搖臂通過銷軸鉸連，搖臂前端連按減速機，電動機固定於減速機上。隨著捲簾的卷放，支撐臂繞銷軸擺動，減速機沿大棚表面移動，減速機的輸出軸通過聯接法蘭分別與兩側的捲簾軸相連，捲簾軸與保溫簾的底端相連接，電動機轉動時，電動機通過皮帶傳動裝置將動力傳送給減速機的動力輸入軸，經減速機減速增扭後動力從減速機兩側輸出，帶動與捲簾軸相連接的保溫簾卷放，捲簾軸限位模塊用於限制捲簾機的保溫簾的卷放位置，安裝於溫室側山牆體上，由滾輪式限位開關、上、下限位開關的固定支架，及連接限位開關與交流接觸器輔助常閉觸頭的雙芯互導線組成，電動機運行控制箱模塊用於控制電動機起停運轉，布置在溫室耳房內的牆壁上，由配電箱、及安裝於其內部的瓷插式電熔器、交流接觸器、熱繼電器等電氣控制元件組成。所述捲簾軸限位模塊採用雙位限位開關，並將兩處限位開關固定於靠近溫室耳房的側面山牆的側面，採用捲簾軸伸出端作為限位開關的觸動凸輪，減少了控制箱與限位開關的距離，節約了配電成本。所述的雙位限位開關採用搖臂滾輪式行程開關，行程開關額定電壓AC380V，額定電流10A，動作行程60mm，行程開關搖臂轉角及滾輪位置可微調。所述的限位開關的支架，尺寸及安裝固定方法可以不盡相同，限位開關的滾輪高度H按公式:H = ηΧ δ +r估算，其中，η:保溫簾卷到終點時捲簾的層數δ -保溫簾厚度，r-捲簾軸的半徑，限位開關安裝後的微調通過固定板上的長孔實現前後調整，上下通過滾輪臂的上下移動來調節調試。所述電動機運行控制箱採用雙向旋轉互鎖控制，有效防止電動機因同時接通正反轉主電路而燒壞。當按住按鈕SBl時，電動機正轉電路被接通，反轉控制電路被KMl輔助觸點互鎖斷開，電動機驅動開始捲簾，當捲簾到達要求位置時，捲軸觸動限位開關SQl觸點，正轉控制電路斷電，KMl電磁線圈斷路，主電路跳開，電動機停轉，鬆開按鈕完成捲簾操作:當按住按鈕SB2時，電動機反轉電路接通，正轉主電路被互鎖輔助觸頭KM2斷開，電動機反轉驅動開始放簾，當放簾到達底部位置時，捲軸觸動限位開關SQ2觸點，反轉控制電路斷電，KM2電磁線圈斷路，反轉主電路跳開，電動機停轉。鬆開按鈕完成放簾操作。所述的電動機運行控制箱模塊設置了限流保護電路，在雨雪天氣，保溫簾潮溼，超負荷狀態下，電流增大，當電流超過設定值時，熱繼電器觸點被斷開。主電路會自動切斷電源，防止電機被燒毀，保護了電機和捲簾機。
[0024]一種溫室大棚移動捲簾機安全控制方法，括以下步驟:
[0025]I)電動機正轉捲簾過程:當按下啟動按扭SB1、正轉交流接觸器KMl電磁線圈通電，正轉KMl主觸頭閉合，電動機正轉，保溫簾被捲起，同時KMl常閉輔助觸頭斷開，反轉控制電路斷路，防止因正反轉主電路同時按通而短路；捲簾到位時，上限位開關SQl斷開，正轉電動機停轉，捲簾停止；
[0026]2)電動機反轉放簾過程:按下反轉啟動按扭SB2，反轉交流接觸器KM2電磁線圈通電，反轉KM2主觸頭閉合，電動機反轉，保溫簾被放下，同時KM2常閉輔助觸頭斷開，與KMl常閉輔助觸頭形成互鎖，防止主電路短路燒壞電動機，捲簾到位時，下限位開關SQ2斷開，反轉電動機停轉，放簾停止；
[0027]3)捲簾任意位置停放過程:當按下正轉SBl或反轉SB2啟動按扭後，在捲簾上、下極限位置之間，鬆開啟動按扭也可隨機停止電動機，從而停止捲簾在任意想停放位置。
[0028]本發明的安全控制系統及方法重點在電動機運行控制箱的控制系統與方法改進和捲簾軸限位模塊增加。現有控制系統控制箱控制電路如圖3所示為點動控制，僅有熱繼電器、正轉交流接觸器和反轉交流接觸器組成，按下啟動按扭SBl、正轉交流接觸器KMl電磁線圈通電，正轉KMl主觸頭閉合，電動機正轉，松下啟動按扭SB1，電動機停轉；按下啟動按扭SB2、反轉交流按觸器KM2電磁線圈通電，反轉KM2主觸頭閉合，電動機反轉，松下啟動按扭SB2，電動機停轉。改進後安全控制系統控制箱如圖4所示:增加了常態為閉合狀態的兩個限位開關SQl和SQ2。
[0029]當按住按鈕SBl時，電動機正轉電路接通，反轉主電路被聯鎖觸點KM2斷開，電動機驅動開始捲簾，當捲簾到達要求位置時，捲軸觸動限位開關SQl觸點，電磁線圈KMl斷路，正轉控制電路斷電，電動機停轉。鬆開按鈕完成捲簾操作。
[0030]當按住按鈕SB2時，電動機反轉電路接通，正轉主電路被聯鎖觸點KMl斷開，電動機反轉驅動開始放簾，當放簾到達底部位置時，捲軸觸動限位開關SQ2觸點，電磁線圈KM2斷路，反轉控制電路斷電，電動機停轉。鬆開按鈕完成放簾操作。
[0031]該系統還設置了限流保護電路，在雨雪天氣，保溫簾潮溼，超負荷狀態下，電流增大，當電流超過設定值時，熱繼電器觸點FR被斷開。主電路會自動切斷電源，防止電機被燒毀，保護了電機和捲簾機。
[0032]改進後的控制系統的行程開關分別布置在大棚頂部和底部，如圖3所示。考慮到這種中間前式捲簾機中間沒有運行軌道，捲簾時捲軸兩端因捲筒鬆散，相比中間超前到位，因此把限位開關固定安裝在單側山牆上。並將捲軸加長，捲簾到位後撞轉限位開關的滾輪臂，帶動觸點動作。共特點是安裝方便，操作簡單靈活，價格便宜。
[0033]方案確定後，通過在學校園藝蔬菜專業生產教學實訓基地的三個蔬菜大棚上安裝後作試驗驗主。因溫室結構不同，行程開關的支架尺寸及安裝固定方法可以不盡相同，行程開關的滾輪高度H按公式:估算(η:保溫簾卷到終點時捲簾的層數，δ -保溫簾厚度，r-捲簾軸的半徑)。行程開關安裝後的微調可通過固定板上的長孔實現前後調整，上下通過滾輪臂的上下移動來調節，安裝完成後需做限位調試。
【權利要求】
1.一種溫室大棚移動捲簾機安全控制系統，其特徵在於，包括三相交流電動機動力模塊、捲簾機工作模塊、捲簾軸限位模塊和電動機運行控制箱模塊，電動機動力模塊是捲簾機的動力提供部分，選用鼠籠式三相異步交流發電機，電動機的功率根據捲簾機軸的長短和保溫簾卷放速度選取；捲簾機的工作模塊由地鉸座、支撐臂、搖臂、皮帶傳動裝置、減速機、及捲簾軸共同組成，地鉸座固定於澆築水泥底座上，支撐臂下端與地鉸座通過銷軸鉸鏈，上端與搖臂通過銷軸鉸連，搖臂前端連接減速機，電動機固定於減速機上；隨著捲簾的卷放，支撐臂繞銷軸擺動，減速機沿大棚表面移動，減速機的輸出軸通過聯接法蘭分別與兩側的捲簾軸相連，捲簾軸與保溫簾的底端相連接，電動機轉動時，電動機通過皮帶傳動裝置將動力傳送給減速機的動力輸入軸，經減速機減速增扭後動力從減速機兩側輸出，帶動與捲簾軸相連接的保溫簾卷放，捲簾軸限位模塊用於限制捲簾機的保溫簾的卷放位置，安裝於溫室側山牆體上，由滾輪式限位開關、上、下限位開關的固定支架，及連接限位開關與交流接觸器輔助常閉觸頭的雙芯互導線組成，電動機運行控制箱模塊用於控制電動機起停運轉，布置在溫室耳房內的牆壁上，主要由配電箱、及安裝於具內部的瓷插式電熔器、交流接觸器、熱繼電器組成。
2.根據權利要求1所述的溫室大棚移動捲簾機安全控制系統，其特徵在於，所述捲簾軸限位模塊採用雙位限位開關，並將兩處限位開關固定於靠近溫室耳房的側面山牆的側面，採用捲簾軸伸出端作為限位開關的觸動凸輪。
3.根據權利要求2所述的溫室大棚移動捲簾機安全控制系統，其特徵在於，所述的雙位限位開關採用搖臂滾輪式行程開關，行程開關額定電壓AC380V，額定電流10A，動作行程60mm,行程開關搖臂轉角及滾輪位置可微調。
4.根據權利要求2所述的溫室大棚移動捲簾機安全控制系統，其特徵在於，所述限位開關的滾輪高度H按公式:H = nX δ+r估算，其中，η:保溫簾卷到終點時捲簾的層數，δ -保溫簾厚度，r-捲簾 軸的半徑，限位開關安裝後的微調通過固定板上的長孔實現前後調整，上下通過滾輪臂的上下移動來調節調試。
5.根據權利要求1所述的溫室大棚移動捲簾機安全控制系統，其特徵在於，所述電動機運行控制箱採用雙向旋轉互鎖控制，當按住按鈕SBl時，電動機正轉電路被接通，反轉控制電路被KMl輔助觸點互鎖斷開，電動機驅動開始捲簾，當捲簾到達要求位置時，捲軸觸動限位開關SQl觸點，正轉控制電路斷電，KMl電磁線圈斷路，主電路跳開，電動機停轉，鬆開按鈕完成捲簾操作； 當按住按鈕SB2時，電動機反轉電路接通，正轉主電路被互鎖輔助觸頭KM2斷開，電動機反轉驅動開始放簾，當放簾到達底部位置時，捲軸觸動限位開關SQ2觸點，反轉控制電路斷電，KM2電磁線圈斷路，反轉主電路跳開，電動機停轉。鬆開按鈕完成放簾操作。
6.根據權利要求1所述的溫室大棚移動捲簾機安全控制系統，其特徵在於，所述的電動機運行控制箱模塊設置了限流保護電路。
7.—種溫室大棚移動捲簾機安全控制方法，其特徵在於，包括以下步驟: I)電動機正轉捲簾過程:當按下啟動按扭SB1、正轉交流接觸器KMl電磁線圈通電，正轉KMl主觸頭閉合，電動機正轉，保溫簾被捲起，同時KMl常閉輔助觸頭斷開，反轉控制電路斷路，防止因正反轉主電路同時接通而短路；捲簾到位時，上限位開關SQl斷開，正轉電動機停轉，捲簾停止；2)電動機反轉放簾過程:按下反轉啟動按扭SB2，反轉交流接觸器KM2電磁線圈通電，反轉KM2主觸頭閉合，電動機反轉，保溫簾被放下，同時KM2常閉輔助觸頭斷開，與KMl常閉輔助觸頭形成互鎖，防止主電路短路燒壞電動機，捲簾到位時，下限位開關SQ2斷開，反轉電動機停轉，放簾停止； 3)捲簾任意位置停放過程:當按下正轉SBl或反轉SB2啟動按扭後，在捲簾上、下極限位置之間，鬆開啟動按扭也可隨機停止電動機，從而停止捲簾在任意想停放位置。
【文檔編號】A01G9/22GK103975798SQ201410202040
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】王開德, 李鵬輝 申請人:徐州生物工程職業技術學院