1、帶式輸送機(jī)試驗(yàn)臺(tái)功能簡(jiǎn)介
隨著帶式輸送機(jī)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，其本身也正向著長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度方向發(fā)展。近年來(lái)出現(xiàn)了多級(jí)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離運(yùn)輸，這種多驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)是以多臺(tái)短帶式輸送機(jī)間斷且等距地放在1臺(tái)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)上、下2分支當(dāng)中，2者的輸送帶相互接觸，各短帶式輸送機(jī)的輸送帶可作為多個(gè)直線摩擦驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)帶式輸送機(jī)。在這種帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，橡膠帶間的摩擦系數(shù)“是一個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，它關(guān)系到用作驅(qū)動(dòng)的短帶式輸送機(jī)的長(zhǎng)度問(wèn)題。我們所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)功能之一就是完成摩擦系數(shù)“的測(cè)定。
帶式輸送機(jī)的功率消耗主要用于克服各種阻力，而水平帶式輸送機(jī)的功率消耗則幾乎全部用于克服各神阻力。在節(jié)能要求日益提高的今天，隨著帶式輸送機(jī)新結(jié)構(gòu)形式的不斷出現(xiàn)，如何降低帶式輸送機(jī)的各種阻力，日益引起重視。在帶式輸送機(jī)的各種阻力中，托輥綜合阻力是主要阻力。帶式輸送機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的另一功能就是可以實(shí)現(xiàn)托輥綜合阻力系數(shù)的測(cè)定，并進(jìn)一步探討托輥綜合阻力與帶式輸送機(jī)速度和載荷間的關(guān)系。
長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)在起動(dòng)、制動(dòng)及正常運(yùn)行時(shí)，如何減小其膠帶張力和張力的變化，對(duì)于完善輸送機(jī)的運(yùn)行性能和提高輸送能力至關(guān)重要。而減小膠帶張力及其變化值與驅(qū)動(dòng)裝置有很大關(guān)系。驅(qū)動(dòng)力過(guò)大、起動(dòng)太快都會(huì)引起過(guò)大的膠帶張力及張力波，從而影響到輸送機(jī)系統(tǒng)中的所有部件。因此驅(qū)動(dòng)裝置要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)能無(wú)負(fù)荷起動(dòng)，以減小電動(dòng)機(jī)峰值電流的沖擊時(shí)間。為此，將鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)與變頻器相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平滑調(diào)速，獲得系統(tǒng)在不同速度下的性能特征參數(shù)。其主要特點(diǎn)是：性能優(yōu)異，調(diào)速范圍大，平滑性高，低速特性較硬，并具有顯著的節(jié)能效果。
2、試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)
該試驗(yàn)臺(tái)的最大特點(diǎn)是采用了先進(jìn)的PLC變頻調(diào)速控制系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）。來(lái)自傳感器的電信號(hào)經(jīng)PLC的A/D單元轉(zhuǎn)換成可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)CPU單元處理后送MPT顯示。旋轉(zhuǎn)編碼器的光電脈沖信號(hào)經(jīng)CPU單元上的高速計(jì)數(shù)端口輸入后，通過(guò)一定的算法將其轉(zhuǎn)換成速度在MPT上顯示。同時(shí)PLC通過(guò)D/A單元將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成變頻器所能接受的電流或電壓信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻調(diào)速控制。
2.1 PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成
我們所用的PLC是日本OMRON公司生產(chǎn)的CQMl - CPU43 - Vl。該CPU單元內(nèi)裝有RS - 232C端口，并且內(nèi)置了16個(gè)輸入點(diǎn)，有輸入中斷功能和高速脈沖I/O功能，另外還配有2個(gè)高速脈沖L／0端口。除了可擴(kuò)展一般的I/O單元外，CQM1還有A/D、D/A、溫控等特殊功能單元。
在編寫(xiě)PLC程序時(shí)，可以利用連接到外設(shè)端口上的手持編程器，但這樣只能編寫(xiě)助記符程序。如果在個(gè)人計(jì)算機(jī)上裝有SYSMAC支持軟件（如SSS或CPT），那么就可以先編寫(xiě)梯形圖程序，然后再下傳給PLC。
MPT( Micro Programmable Terminal)是PLC系統(tǒng)中最重要的外設(shè)，可以從它的內(nèi)藏字庫(kù)中調(diào)用中英文創(chuàng)建多達(dá)100幅的屏幕數(shù)據(jù)，每屏可顯示2行數(shù)據(jù)，每行20個(gè)英文字符或10個(gè)中文字符。此外，還可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂鳴器和顯示畫(huà)面的報(bào)警控制。試驗(yàn)操作時(shí)，所有的控制命令都通過(guò)MPT自帶的鍵盤(pán)鍵入，程序的運(yùn)行處理結(jié)果也在MPT上顯示，實(shí)現(xiàn)了程序的運(yùn)行與監(jiān)控。
CQMl - AD041模擬量輸入單元可從傳感器讀取4路模擬量信號(hào)值，CQMl - DA021模擬量輸出單元提供了2路數(shù)模轉(zhuǎn)換，使用其中的一路輸出0~5 V的電壓信號(hào)作為變頻器的頻率設(shè)定信號(hào)，使變頻器實(shí)現(xiàn)變頻操作。AD041和DA021一起連在CQMl - IPS02供電單元上。CQMl - OC222繼電器輸出單元的輸出信號(hào)作為變頻器的輸入控制信號(hào)。
2.2變頻調(diào)速控制原理及系統(tǒng)構(gòu)成
三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、控制方便等特點(diǎn)，故在帶式輸送機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。但由于其起動(dòng)性能和調(diào)整性能較差，起動(dòng)時(shí)沖擊力也較大，故在大、中型帶式輸送機(jī)上使用時(shí)，通常與液力偶合器配合使用，或與變頻器同時(shí)使用。
鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)與液力偶合器配合使用時(shí)，無(wú)論是限矩型，還是調(diào)速型液力偶合器，都存在轉(zhuǎn)差率，一般為3%~8%，這會(huì)造成能量消耗。
在與變頻器構(gòu)成的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)以低頻起動(dòng)，可以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)，從而增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因而，即使在重載下起動(dòng)，堵轉(zhuǎn)電流一般也只有額定電流的2倍左右。另外，在很多情況下，電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的負(fù)載是變化的，因此，電動(dòng)機(jī)可能有相當(dāng)一部分時(shí)間為輕負(fù)載運(yùn)行，此時(shí)電動(dòng)機(jī)效率降低，造成電能浪費(fèi)。如果電動(dòng)機(jī)能按輸出負(fù)載的最佳轉(zhuǎn)速運(yùn)行，則電動(dòng)機(jī)的利用率會(huì)更高，能耗也將降低。
此外，由于微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得建立在現(xiàn)代控制理論或其他一些復(fù)雜控制算法基礎(chǔ)上的控制原理得以快速在線計(jì)算及進(jìn)行優(yōu)化處理，從而使許多原來(lái)不可能實(shí)現(xiàn)的交流調(diào)速方案得以實(shí)現(xiàn)，而且性能不斷提高，價(jià)格不斷下降。
綜合考慮以上各種因素，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)的速度控制系統(tǒng)時(shí)采用了變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，并選用日本三菱電機(jī)公司的FR - A540型變頻器。系統(tǒng)原理圖如圖2所示，為方便操作并便于調(diào)試，變頻器設(shè)置成外部/PU組合操作模式。調(diào)試時(shí)使用PU或外部模式，運(yùn)行時(shí)使用外部模式。PLC與變頻器的硬連接主要包括控制信號(hào)、調(diào)速信號(hào)和反饋信號(hào)�？刂菩盘�(hào)有正轉(zhuǎn)( STF)和反轉(zhuǎn)(STR)信號(hào)；調(diào)速信號(hào)包括預(yù)置速度信號(hào)、加減速信號(hào)，它們通過(guò)PLC處理后，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成0~5 V的電壓信號(hào)傳給變頻器；反饋信號(hào)有運(yùn)行、過(guò)載、瞬時(shí)掉電保護(hù)指示等信號(hào)以及故障報(bào)警輸出等。
2.3試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
3、試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控性能評(píng)估
試驗(yàn)表明：該帶式輸送機(jī)試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，膠帶不跑偏，膠帶及托輥沒(méi)有明顯的振動(dòng)或噪聲；試驗(yàn)臺(tái)的調(diào)速范圍大，調(diào)速時(shí)的平滑性好，低速特性較硬，能夠模擬各種工況并獲得豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；各項(xiàng)試驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)據(jù)的采集與處理迅速、準(zhǔn)確，所取得的測(cè)量結(jié)果變化平穩(wěn)，試驗(yàn)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性、可靠性，完全能夠達(dá)到有關(guān)方面的常規(guī)試驗(yàn)要求。
4、結(jié)束語(yǔ)
由于該帶式輸送機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的PLC變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，使得試驗(yàn)的操作過(guò)程變得簡(jiǎn)單易行，試驗(yàn)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確可靠性。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理，可為科研設(shè)計(jì)人員驗(yàn)證現(xiàn)有理論、建立新理論和進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。此外，該系統(tǒng)通過(guò)修改軟件程序，還可以用于其他工程試驗(yàn)的測(cè)量及結(jié)果處理，因此該技術(shù)的推廣有著十分廣闊的前景。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、刮板輸送機(jī)
2、螺旋輸送機(jī)
3、皮帶輸送機(jī)
