帶式輸送機節能控制器的製造方法
2023-10-11 19:00:54 7
帶式輸送機節能控制器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了帶式輸送機節能控制器。該控制器的內部包含一個控制噐電源由外部127V或220VAC交流電源供電，變頻器裝置運行狀態信號端與光電隔離電路相連，光電隔離電路另一端與單片機系統相連，變頻器裝置負荷信號端與信號調理電路相連，信號調理電路另一端與單片機系統相連，單片機依次與鍵盤、顯示、光電隔離、D/A轉換以及網絡接口隔離電路連接，網絡接口隔離電路另一端與監測網絡連接。實時檢測變頻器的輸出功率確定帶式輸送機負荷的大小，控制變頻器的輸出頻率控制電動機的轉速來控制輸送機的運轉速度；可以監測和顯示控制器的運行狀態，輸出頻率給定值以及過載報警等；監測信息傳送到上級監控網絡。廣泛用於各種帶式輸送機。
【專利說明】帶式輸送機節能控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種控制器，具體涉及帶式輸送機節能控制器。
【背景技術】
[0002]在傳統帶式輸送機的運行過程中，由於拖動電動機的電源頻率是固定的，所以帶式輸送機的運行速度是一個固定的值，存在即無論輸送機上的負荷大小均以這一速度運行的缺陷。帶式輸送機是恆轉矩負載，對於恆轉矩負載，根據電機拖動原理電動機的輸出功率和其電源的頻率近似成正比，即
P1 /P2 = Zf2，因此當帶式輸送機的負荷變化時可以通過改變拖動電動機電源的頻率來改變電動機的轉速，從而改變帶式輸送機的運行速度以達到節能的目的，同時還可以降低設備的磨損和延長設備的使用壽命。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種結構簡單、使用方便和低成本的帶式輸送機節能控制器。
[0004]為了克服現有帶式輸送機不能根據負荷的大小改變其運行速度，本實用新型的技術方案是這樣解決的:一種帶式輸送機的節能控制器，該控制器的外圍由一個變頻器裝置和一個監測網絡組成，該控制器的內部包含一個控制囂電源由外部127V或220VAC交流電源供電，本實用新型的特殊之處在於所述變頻器裝置的運行狀態信號端與光電隔離電路相連，所述光電隔離電路的另一端與單片機系統相連，所述變頻器裝置的負荷信號端與信號調理電路相連，所述信號調理電路的另一端與單片機系統相連，所述單片機系統依次分別與鍵盤電路、LCD顯示電路、輸出光電隔離電路、D/A轉換與比例放大電路以及網絡接口隔離電路的一端連接，所述輸出光電隔離電路的另一端與輸出驅動電路連接，所述輸出驅動電路的另一端與變頻器的起/停控制信號端連接，所述D/A轉換與比例放大電路的另一端與V/I轉換電路連接，V/I轉換電路的另一端與變頻器頻率控制電流信號端連接，所述網絡接口隔離電路的另一端與監測網絡連接。
[0005]所述的單片機系統的核心為PIC18F4580單片機。
[0006]所述變頻器裝置的運行狀態信號端為4路。
[0007]以PIC18F4580單片機為核心，通過實時檢測變頻器裝置的輸出電流(和功率成正t匕)計算電動機的輸出功率，並和人為設定功率負荷(重載、中載和輕載)的劃分閾值進行比較，若負荷落入某個閾值範圍內則輸出對應的控制(高頻或中頻或低頻)信號使電動機拖動帶式輸送機在高速或中速或低速狀態下運行。控制器可以通過鍵盤控制變頻器裝置的開啟或停止，另外還可以將運行狀態信號上傳到上級監測網絡。
[0008]為此本實用新型各電路的連接關係如圖3所示。外部變頻器裝置的4路變頻器裝置的狀態信號分別和單片機的RAl?RA4端連接；負荷信號經信號調理電路和單片機PIC18F4580的模擬量輸入端RAO/ANO連接；鍵盤電路和單片機的RCO?RC3端連接；IXD顯示電路與單片機的數據線RD(TRD7及RB(TRB5端連接；單片機的RA5端連接到輸出光電隔離電路，輸出光電隔離電路連接到輸出驅動電路，輸出驅動電路輸出變頻器起/停控制信號；單片機的數據線RD0?RD7及RA4?RA5端和D/A轉換器AD558的數據線和片選與控制端連接；AD558的另一端經比例放大後和V/I轉換器TFS160N-3.3的輸入端連接；TFS160N_3.3的輸出端提供標準的電流輸出信號(4-20mA);單片機的串口收發埠 RC7/RX、RC6/TX和RC3端隔離收發器RSM485連接，隔離RS-485收發器的另一端與外部安全監測網絡連接；127V或220VAC電源給控制器電源供電，控制器電源分別為變頻器裝置狀態信號端、單片機系統和輸出驅動電路供電。
[0009]信號調理電路的作用是對變頻器裝置的負荷大小信號(反映帶式輸送計負荷的大小)進行轉換、放大和標定，送入單片機A/D轉換端進行模數轉換；輸入光電隔離電路是將變頻器裝置和單片機系統在電氣上實現隔離，增強抗幹擾能力；輸出光電隔離電路是將單片機系統和輸出驅動電路在電氣上實現隔離，增強抗幹擾能力；D/A轉換與比例放大電路是將運算得到的數字控制信號轉換成模擬電壓信號並標定;V/I (隔離)轉換電路是將標定過的輸出控制電壓信號轉換成標準的電流(4-20mA)控制信號；單片機的串口與安全監測網絡之間採用隔離RS-485收發器，增強網絡傳輸的可靠性；鍵盤和LCD顯示電路的作用是設置帶式輸送機負荷的2個閾值(將負荷分成重載、中載和輕載3個區間)以及控制器所對應控制變頻器輸出頻率(速度)的高、中、低3個運行頻率的值；PIC18F4580單片機內部含有A/D轉換電路，通過程序控制啟動A/D轉換可以獲取輸送機負荷的實時參數，當實時值落入所設置的負荷區間時，控制器通過程序控制其輸出其對應的頻率(速度)值，為了避免在區間邊沿輸出頻率的抖動程序中設置了防抖措施；該控制器結合變頻器裝置一起可以構成一個完整的帶式輸送機節能控制系統，為此設置了變頻器裝置起動和停止控制，同時在LCD實時顯示系統的工作狀態與負荷以及輸出頻率(速度)的實時值。
[0010]本實用新型與現有技術相比，可以根據帶式輸送機負荷的大小通過控制器控制變頻器的輸出電源頻率的對應值，即由變頻器拖動的帶式輸送機的速也隨控制電源的頻率變化而變化。該控制器允許設置2個閾值，負荷被分成3個區間，即(額定值，設定閾值I)、(設定閾值1，設定閾值2)和(設定閾值2，負荷的下限值)，所對應變頻器的輸出頻率分別為高頻值(由變頻器的初始設置決定)、中頻值和低頻值，由此通過拖動電動機控制帶式輸送機分別運行在高速或中速或低速狀態，這樣就實現了帶式輸送機重載時高速運行、中載時中速運行和輕載時低速運行，從而實現了在中載和輕載時節能的目的。本控制器可以用在所有需要帶式輸送機輸送物料的運輸系統中。根據帶式輸送機負荷大小(重載或中載或輕載)通過改變變頻器輸出電源的頻率(高頻或中頻或低頻)改變拖動電動機的轉速(高速或中速或低速)，從而改變帶式輸送機的運行速度以達到中載和輕載節能目的的控制器。廣泛用於各種帶式輸送機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為帶式輸送機節能控制器的結構示意框圖；
[0012]圖2為帶式輸送機節能控制系統的結構示意框圖；
[0013]圖3為本實用新型的電路原理結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]附圖為本實用新型的實施例。
[0015]下面結合附圖對
【發明內容】
作進一步說明:
[0016]參照圖1、圖2所示，一種帶式輸送機的節能控制器，該控制器的外圍由一個變頻器裝置12和一個監測網絡17組成，該控制器的內部包含一個控制囂電源I由外部127V或220VAC交流電源供電，所述變頻器裝置12的運行狀態信號端13與光電隔離電路2相連，所述光電隔離電路2的另一端與單片機系統4相連，所述變頻器裝置12的負荷信號端14與信號調理電路3相連，所述信號調理電路3的另一端與單片機系統4相連，所述單片機系統4依次分別與鍵盤電路6、LCD顯示電路6、輸出光電隔離電路7、D/A轉換與比例放大電路9以及網絡接口隔離電路11的一端連接，所述輸出光電隔離電路7的另一端與輸出驅動電路8連接，所述輸出驅動電路8的另一端與變頻器的起/停控制信號端15連接，所述D/A轉換與比例放大電路9的另一端與V/I轉換電路10連接，V/I轉換電路10的另一端與變頻器頻率控制電流信號端16連接，所述網絡接口隔離電路11的另一端與監測網絡17連接。
[0017]所述的單片機系統的核心為PIC18F4580單片機。
[0018]所述變頻器裝置12的運行狀態信號端為4路。
[0019]所述的單片機為PIC18系列中的F4580單片機，PIC系列單片機屬於RISC結構，與CISC結構的8位單片機相比可使代碼壓縮一半，速度提高4倍。PIC系列單片機內核的基礎上集成有ADC、UART、數字I/O埠和Flash存儲器等功能的一種功能強大的單片機，它以低廉的價格佔據著低端應用的絕大部分市場份額。並以豐富的轉移、位操作、I / O 口的邏輯操作等指令為基礎，能滿足工業、國防等諸多領域的控制要求。因此這裡選用PIC18系列中的F4580單片機作為帶式輸送機節能控制器的核心部件。
[0020]圖3給出了帶式輸送機節能控制器的原理電路圖。變頻器負荷電流信號從9-10端輸入，經Rl、R2分壓電路，送入由運算放大器Al構成的跟隨器，再經由運算放大器A2構成的比例放大電路輸入到單片機PIC18 F4580的模擬量輸入端ANO用於A/D轉換，R4可以調節放大電路的放大比例；變頻器工作狀態信號分別從4、5、6、7和8端輸入，經由R5、R7、R9、R11和4隻TLP521-1光耦以及R6、R8、R10、R12構成的輸入光電隔離電路送入單片機的RAl?RA4端用於分別檢測變頻器的運行、停止報警及過載狀態；鍵盤電路由R13、R14、R15和3隻按鈕組成，3隻按鈕分別和單片機的RC1、RC2和RC3連接，通過這些端單片機可以知道哪個按鈕按下；液晶顯示器的8位數據線分別和單片機的數據總線RD0-RD7連接，WR、RD、CS1、CS2、CL和AO分別和單片機的RB0-RB5連接，通過程序控制鍵盤和液晶顯示器結合可以設置變頻器負荷與控制器輸出控制頻率的閾值，另外液晶顯示器還可以實時顯示負荷大小、輸出頻率和變頻器的工作狀態等；變頻器起/停控制信號由單片機的RA5端輸出，經由R16、TLP521-1和R17構成的輸出光電隔離電路，再經過由R18、Tl、繼電器J和Dl組成的輸出驅動電路，通過11-12端輸出控制變頻器起動與停；控制器的控制輸出信號由單片機的數據總線RD0-RD7連接到D/A轉換器AD558的數據(I?8)端，單片機的RC4、RC5分別連到AD558的使能(10)端和片選(9)端；AD558的電壓輸出(16)端輸出的模擬電壓信號經過比例放大送入V/I轉換模塊TFS160N-3.3的電壓信號輸入端9-8，TFS160N-3.3的1-2連接控制器的13-14端，由此控制器輸出標準的4-20mA電流信號控制變頻器的輸出頻率；單片機的串口收發端RX、TX和帶有隔離功能的RS-485收發器RSM-485連接，RSM-485的A、B端可以和安全監測網絡連接，實現和安全監測網的通信；外部127V或220VAC電源為控制器電源提供電能輸入，控制器電源分別為變頻器工作狀態端、輸入信號調理電路、輸入光電隔離電路、鍵盤電路、單片機系統、LCD液晶顯示電路、輸出隔離與驅動電路、D/A轉換與比例放大電路、V/1隔離轉換電路以及網絡接口隔離電路供電。
【權利要求】
1.一種帶式輸送機的節能控制器，該控制器的外圍由一個變頻器裝置(12)和一個監測網絡(17)組成，該控制器的內部包含一個控制囂電源(I)由外部127V或220VAC交流電源供電，其特徵在於所述變頻器裝置(12)的運行狀態信號端(13)與光電隔離電路(2)相連，所述光電隔離電路(2)的另一端與單片機系統(4)相連，所述變頻器裝置(12)的負荷信號端(14)與信號調理電路(3)相連，所述信號調理電路(3)的另一端與單片機系統(4)相連，所述單片機系統(4)依次分別與鍵盤電路(5)、LCD顯示電路(6)、輸出光電隔離電路(7)、D/A轉換與比例放大電路(9)以及網絡接口隔離電路(11)的一端連接，所述輸出光電隔離電路(7)的另一端與輸出驅動電路(8)連接，所述輸出驅動電路(8)的另一端與變頻器的起/停控制信號端(15)連接，所述D/A轉換與比例放大電路(9)的另一端與V/I轉換電路(10)連接，V/I轉換電路(10)的另一端與變頻器頻率控制電流信號端(16)連接，所述網絡接口隔離電路(11)的另一端與監測網絡(17 )連接。
2.根據權利要求1所述的帶式輸送機的節能控制器，其特徵在於所述的單片機系統的核心為PIC18F4580單片機。
3.根據權利要求1所述的帶式輸送機的節能控制器，其特徵在於所述變頻器裝置(12)的運行狀態信號端為4路。
【文檔編號】G05B19/042GK203921973SQ201420386669
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】高贇 申請人:高贇