拐臂布料皮帶機電氣控制裝置的製作方法

2023-04-27 03:13:21 2

專利名稱：拐臂布料皮帶機電氣控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種皮帶機的控制裝置，特別是一種用於地下洞室狹窄空間內的 拐臂布料皮帶機電氣控制裝置。
背景技術：
水電站地下廠房為封閉空間，由於無法布置大型起吊設備吊運混凝土，因此，通常 採用橋機掛吊罐或泵機、溜槽等設備來進行混凝土澆築，這些方法的共同特點是生產效率 低，混凝土溫度控制難度大。拐臂布料皮帶機正是為滿足地下廠房高強度混凝土澆築而專 門設計的，它具有覆蓋範圍大、澆築速度快、混凝土溫度易控制等特點。

圖1是拐臂布料皮 帶機的基本組成示意圖。3#皮帶固定放置，首端設置料鬥，用以儲存混凝土，末端卸料鬥插 入2#皮帶進料鬥中;2#皮帶首端通過迴轉軸承固定，末端通過中心迴轉盤與1#皮帶連接， 中間通過纜繩與天錨連接，該皮帶可以首端為圓心作迴轉運動；1#皮帶中間通過鋼絲繩懸 掛於橋機上，末端設置料筒，用於布料。拐臂布料皮帶機源於一般的皮帶機，但又有所不同，其主要特點是布料用的1#皮 帶和2#皮帶組成了類似人手臂的一套「懸臂」系統，整個「懸臂」系統用鋼絲繩懸掛在巖壁 上，並可在橋機上的卷揚機牽引下上仰和下俯，同時，在橋機牽引下，整個「懸臂」系統也可 以水平移動，從而覆蓋絕大部分待澆築區域。拐臂布料皮帶機的這種獨特構造決定了其電氣控制系統必然不同於普通皮帶機 電氣控制系統，除了要完成最基本的順序起動、順序停機、各種電機過流保護外，還要完成 中心迴轉盤的自動找平控制、卷揚機的控制、迴轉制動控制、料鬥開閉控制、各皮帶與迴轉 盤間的碰撞保護、皮帶與巖壁的碰撞保護、無線通訊報警以及各種邏輯保護、料鬥視頻監視 等。目前，尚沒有專門為拐臂布料皮帶機設計的電氣控制裝置。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，可以 確保拐臂布料皮帶機的正常運行，避免運行中的互相干涉和與巖壁之間的碰撞。為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是一種拐臂布料皮帶機電 氣控制裝置，信號輸入單元與主控制單元連接，主控制單元通過無線傳輸系統與輔助控制 單元連接，主控制單元與執行單元連接，視頻監視單元與主控制單元連接。所述的信號輸入單元中設有超聲位移傳感器。所述的超聲位移傳感器安裝在1#皮帶的兩端。所述的信號輸入單元中設有傾角傳感器。所述的傾角傳感器分別安裝在1#皮帶、2#皮帶和中心迴轉盤上。所述的信號輸入單元中設有稱重傳感器。所述的稱重傳感器安裝在料筒上。所述的執行單元中設有中心迴轉盤油泵電機、迴轉電磁製動器、中心迴轉盤正向電磁閥和中心迴轉盤反向電磁閥。所述的主控制單元中設有PLC，所述的輔助控制單元中設有PLC。所述的視頻監視單元中設有紅外攝像機，雲鏡控制器與紅外攝像機連接，紅外攝 像機與監視器連接。本實用新型提供的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，可以進行拐臂布料皮帶機 順序起動、順序停機控制，以及中心迴轉盤自動找平控制、卷揚機控制、迴轉制動控制、料鬥 控制、無線通訊報警和各種防碰撞保護，確保了拐臂布料皮帶機的安全運行。本實用新型對中心迴轉盤採用改進的PID調節規律進行控制，PID的反饋值為中 心迴轉盤的傾角值，給定值始終為0，輸出為具有一定周期和佔空比的脈衝波。系統動態響 應快，超調小，控制參數容易整定。本實用新型將拐臂布料皮帶各種極限位置信號、電動機過流保護通過編程，融入 拐臂布料皮帶機三條主皮帶的運行控制、卷揚機升降控制，較方便地實現邏輯互鎖，使拐臂 布料皮帶機的保護更加可靠。本實用新型中的卷揚機控制和料鬥控制具有就地操作和遠程操作兩種模式。本實用新型所選視頻監視系統採用了紅外防水攝像機，非常適合水電站地下廠房 潮溼陰暗的環境，而且其焦距和放大倍數可遠程進行調節。安裝有本實用新型的拐臂布料皮帶機控制方便、使用靈活、安全可靠，其應用於大 中型水電站地下廠房混凝土澆築，能明顯提高工效，顯著改善混凝土澆築施工質量。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明圖1是拐臂布料皮帶機結構 示意圖；圖2是本實用新型的結構示意圖。附圖中標記說明橋機1 ；天錨2 ；中心迴轉盤3 ;3#皮帶4 ;2#皮帶5 ；主控制櫃 6 ；輔助控制箱7 ；卷揚機控制櫃8 ；料鬥控制箱9 ;1#皮帶10 ；信號輸入單元61 ；主控制單 元62 ；輔助控制單元63 ；無線傳輸系統64 ；視頻監視單元65 ；執行單元66 ；工況轉換開關 6101 ；按鈕6102-6133 ；熱繼電器6134-6137 ；極限位置開關6138-6143 ；超聲位移傳感器 6129-6130 ；傾角傳感器6131-6133 ；稱重傳感器6134-6135 ；1#皮帶電機661 ；2#皮帶電機 662 ；3#皮帶電機663 ；中心迴轉盤油泵電機664 ；料鬥油泵電機665 ；卷揚機電機666 ；迴轉 電磁製動器667 ；中心迴轉盤正向電磁閥668 ；中心迴轉盤反向電磁閥669。
具體實施方式
如圖1中，3#皮帶4固定放置，首端設置料鬥，用以儲存混凝土，末端設出料鬥，伸 入2#皮帶5進料鬥，2#皮帶5首端通過迴轉軸承固定，中間通過纜繩與天錨2連接，末端通 過中心迴轉盤3與1#皮帶10連接，1#皮帶10通過鋼絲繩懸掛於橋機1上，1#皮帶的末端 設置料筒，用於布料。如圖2中，一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，信號輸入單元61與主控制單元62 連接，主控制單元62通過無線傳輸系統64與輔助控制單元63連接，主控制單元62與執行 單元66連接，視頻監視單元65與主控制單元62連接。所述的信號輸入單元61中設有超聲位移傳感器6129-6130。[0027]所述的超聲位移傳感器6129-6130安裝在1#皮帶10的兩端。所述的信號輸入單元61中設有傾角傳感器6131-6133。所述的傾角傳感器6131-6133分別安裝在1#皮帶10、2#皮帶5和中心迴轉盤3上。所述的信號輸入單元61中設有稱重傳感器6134-6135。所述的稱重傳感器6134-6135安裝在料筒上。所述的執行單元66中設有中心迴轉盤油泵電機664、迴轉電磁製動器667、中心回 轉盤正向電磁閥668和中心迴轉盤反向電磁閥669。所述的主控制單元62中設有PLC，所述的輔助控制單元63中設有PLC。所述的視頻監視單元65中設有紅外攝像機，雲鏡控制器與紅外攝像機連接，紅外 攝像機與監視器連接。拐臂布料皮帶機的1#皮帶、2#皮帶和3#皮帶順序起動、停止功能，由信號輸入單 元61獲取拐臂布料皮帶機人工控制信號，其中工況轉換開關6101可以切換「自動」和「手 動」模式；在按鈕6102-6133中包括有總起動按鈕、總停止按鈕、「手動」模式下1#皮帶起動 按鈕、1#皮帶停止按鈕、2#皮帶起動按鈕、2#皮帶停止按鈕、3#皮帶起動按鈕、3#皮帶停止按 鈕。另外系統通過稱重傳感器6134-6135和稱重儀表採集料筒堵料時的超重信號，熱 繼電器6119-6122分別對應1#皮帶電機661、2#皮帶電機662、3#皮帶電機663和卷揚機 電機666的過流熱保護，這些保護信號被引入到主控制單元62中，主控制單元62根據這些 信號完成拐臂布料皮帶機的順序起動、順序停機、調試工況下起動、停機及保護等功能。主 控制單元62位於3#皮帶4與2#皮帶5連接處一側的主控制櫃6內，當然也可以位於其他 便於操作的位置，輔助控制單元63位於橋機1下方的輔助控制箱7內，由於橋機1與拐臂 布料皮帶機的1#皮帶、2#皮帶和3#皮帶處於相對移動狀態，有線連接不方便，因此，本實 用新型採用了無線傳輸系統64來完成主控制單元62與輔助控制單元63之間的信息交換。 考慮拐臂布料皮帶機工作環境為地下洞室，因此，本實用新型中的無線傳輸系統64採用的 是數傳電臺作為無線通訊的媒介。兩臺數傳電臺通過串口分別與主控制單元62與輔助控 制單元63連接，整個通訊系統組成為一個單一的RS485通訊網絡。在本例中主控制單元62 與輔助控制單元63有一定的分工，主控制單元62主要負責信息的採集和處理，而輔助控制 單元63主要負責極限位置報警指示和皮帶迴轉制動控制，這樣有利於系統的布設和後期 的維護，提高了工作效率，通過選用不同型號的PLC也有利於降低系統的成本。根據邏輯互鎖的需要，本實用新型將卷揚機納入自動控制，即在按鈕6102-6118 中設有一套卷揚機升、降和停止按鈕、通過軟體編程，可以方便地實現與1#皮帶、2#皮帶、 3#皮帶和中心迴轉盤3的邏輯互鎖，同時利用原有的卷揚控制裝置8可以方便地實現卷揚 機升降點動控制。為實現拐臂布料皮帶機中心迴轉盤3自動水平調節控制，在本例中迴轉盤調節機 構被設計成液壓驅動方式，傾角傳感器6131-6133中的一個安裝在中心迴轉盤3上，檢測中 心迴轉盤水平傾角值，然後與給定值(本應用條件下，始終為0)進行比較，主控制單元62 與輔助控制單元63根據上述差值按PID控制規律計算控制輸出量，該輸出範圍在0 1之 間，最後將該控制量轉化為中心迴轉盤正向電磁閥668或中心迴轉盤反向電磁閥669按一定佔空比進行導通或阻斷，進而通過液壓系統中的中心迴轉盤油泵電機664作用使拐臂布 料皮帶機中心迴轉盤趨於水平。為防止卷揚機升降和橋機1升降時1#皮帶、2#皮帶中心迴轉盤3相互間發生碰 撞，本實用新型採取了雙重保護措施，一是利用安裝在其上的傾角傳感器6131-61 32實時 檢測其水平傾角值，提前進行預警，實施保護；二是利用極限位置開關6123-6128作為後備 保護，切斷卷揚機升降迴路，或橋機1升降迴路。傾角傳感器採用RS485直接數字輸出形式， 主控制單元62以通訊方式獲取，再通過編程，融入卷揚機控制迴路，實現防撞保護。同時， 主控制單元62還將1#皮帶傾角值及各上、下極限位置開關狀態以數字方式傳給輔助控制 單元63，再由輔助控制單元63編程，根據預設的閥值，進行報警，或切除橋機1相關控制回 路，實現防碰撞保護。為防止拐臂布料皮帶機與巖壁相碰撞，本實用新型在1#皮帶兩端安裝有超聲位 移傳感器6129-6130，用於檢測1#皮帶與巖壁的距離，同時在2#皮帶與3#皮帶連接處的回 轉盤上設有極限位置開關。主控制櫃6內的主控制單元62通過通訊數據通道將採集到的 距離信息及極限位置開關狀態傳遞給橋機操作室內的輔助控制單元63，輔助控制單元63 通過軟體編程，再輸出報警信號或切斷橋機1大小車控制迴路，起到保護作用。拐臂布料皮帶機迴轉制動信號來自於橋機操作人員踩下用於迴轉制動的腳踏開 關6136，此腳踏開關與輔助控制單元63相連，輔助控制單元63採集該開關狀態值，以通訊 交換方式發給主控制單元62，主控制單元62根據該信號，啟動拐臂布料皮帶機迴轉電磁製 動器667，完成制動。拐臂布料皮帶機料鬥控制箱9內裝有一套電機起動和電磁閥控制電路，主要功能 是完成料鬥油泵電機665的起動、停止，以及鬥門開閉電磁閥的控制。電機起動、停止按鈕 及電磁閥控制按鈕均設兩套，1套在料鬥控制箱9上，用於就地操作；1套安裝於主控制櫃6 上，用於遠程操作。視頻監視單元65中的紅外攝像機安裝在料鬥側上方，雲鏡控制器和監視器布置 在主控制櫃內，通過調整攝像機焦距和放大倍數，可以方便地遠程監視3#皮帶4首端的料 鬥放料情況。本實用新型外觀上分為主控制櫃6、輔助控制箱7、卷揚機控制箱8、料鬥控制 箱9、以及各傾角傳感器、稱重傳感器、極限位置開關、各種傳動電機、紅外防水攝像機等。 其中，主控制櫃6安裝在3#皮帶機頭一端，其面板上設有工況轉換開關6101、以及按鈕 6102-6133中的絕大部分，以及用於顯示皮帶與中心迴轉盤傾角值的數顯表、顯示料筒重量 的稱重儀表及查看視頻的監視器，其內主要包括一臺可編程控制器PLC，及數傳電臺、各種 斷路器、接觸器、繼電器等低壓電器。輔助控制箱7安裝在橋機操作內，其面板上包括一數 顯表，用於顯示1#皮帶10的傾角值，另外還有多個報警指示燈，其內主要包括一個可編程 控制器PLC和1臺數傳電臺，用於迴轉制動的腳踏開關6136與其連接，整個輔助控制箱7 通過無線通訊與主控制櫃6內的可編程控制器進行交換數據；卷揚控制裝置8上安裝有卷 揚機升、降和停止按鈕，可以點動操作卷揚機。同時，在主控制櫃6上也安裝有卷揚升、降和 停止操作的按鈕，可以進行遠程操作，並實現邏輯互鎖；料鬥控制箱9安裝在料鬥架上，可 就地操作，同時也可以通過設在主控制櫃6 —端的按鈕進行遠程操作；紅外攝像機採集的 信號在主控制櫃6面板上顯示，用於遠程監視料鬥放料情況；各種傳感器和極限位置開關則安裝在現場適當位置.
權利要求一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於信號輸入單元(61)與主控制單元(62)連接，主控制單元(62)通過無線傳輸系統(64)與輔助控制單元(63)連接，主控制單元(62)與執行單元(66)連接，視頻監視單元(65)與主控制單元(62)連接。
2.根據權利要求1所述的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於所述的信 號輸入單元(61)中設有超聲位移傳感器(6129-6130)。
3.根據權利要求2所述的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於所述的超 聲位移傳感器(6129-6130)安裝在1#皮帶(10)的兩端。
4.根據權利要求1所述的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於所述的信 號輸入單元(61)中設有傾角傳感器(6131-6133)。
5.根據權利要求4所述的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於所述的傾 角傳感器(6131-6133)分別安裝在1#皮帶(10)、2#皮帶(5)和中心迴轉盤(3)上。
6.根據權利要求1所述的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於所述的信 號輸入單元(61)中設有稱重傳感器(6134-6135)。
7.根據權利要求6所述的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於所述的稱 重傳感器(6134-6135)安裝在料筒上。
8.根據權利要求1所述的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於所述的執 行單元(66)中設有中心迴轉盤油泵電機(664)、迴轉電磁製動器(667)、中心迴轉盤正向電 磁閥(668)和中心迴轉盤反向電磁閥(669)。
9.根據權利要求1所述的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於所述的主 控制單元(62)中設有PLC，所述的輔助控制單元(63)中設有PLC。
10.根據權利要求1所述的一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，其特徵在於所述的視 頻監視單元(65)中設有紅外攝像機，雲鏡控制器與紅外攝像機連接，紅外攝像機與監視器 連接。
專利摘要本實用新型公開了一種拐臂布料皮帶機電氣控制裝置，涉及一種皮帶機的控制裝置，信號輸入單元與主控制單元連接，主控制單元通過無線傳輸系統與輔助控制單元連接，主控制單元與執行單元連接，視頻監視單元與主控制單元連接。可以進行拐臂布料皮帶機順序起動和順序停機控制，以及中心迴轉盤自動找平控制、卷揚機控制、迴轉制動控制、料鬥控制、無線通訊報警和各種防碰撞保護，確保了拐臂布料皮帶機的安全運行。安裝有本實用新型的拐臂布料皮帶機控制方便、使用靈活、安全可靠，其應用於大中型水電站地下廠房混凝土澆築，能明顯提高工效，顯著改善混凝土澆築施工質量。
文檔編號G05B19/418GK201614743SQ20102014570
公開日2010年10月27日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者關賢武 申請人:中國葛洲壩集團股份有限公司