CN104166370B - 一种带臂锯无线遥控电气自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种带臂锯无线遥控电气自动控制系统，系统包括触摸屏人机界面、无线收/发模块(通讯、模拟量、数字开关单元)二套装置及PLC指挥控制中心、执行机构、双变频驱动控制系统等。系统功能包括：带臂锯运转功能、摆臂上/下摆动功能、带臂锯行走功能、设备油脂润滑功能及检测、报警、保护等功能。首先由触摸屏人机界面通过RS‑485串行通讯口向无线遥控收、发装置发送操作指令及接收来源于PLC控制中心传回的相关实时、动态数据、参数及系统故障报警提示信息，作为操作、监控之用，其次由开关、模拟信号向“无线遥控收/发装置”发送相关指令和接收故障报警回馈信号，该系统装置可实现百米“遥控”轻松自如、节能省电且界面清晰、反应灵敏、迅速可靠。

Description

一种带臂锯无线遥控电气自动控制系统

技术领域

本发明涉及一种带臂锯无线遥控电气自动控制系统，尤其是通过PLC、触摸屏、无线遥控装置实现带臂锯的电气自动控制系统。

背景技术

目前，国内尚未见使用，国外“带臂锯”主要采用按键、旋钮、文本等较常规的电气元件来实现“有线”操作控制的，通过常规开关、按钮和旋钮发出控制指令，交PLC控制中心分析、处理后发出执行指令，使执行单元动作——变频器驱动电机运转，在这个控制系统中由于采用的是常规电气元件，安装布线复杂，且控制台到机台的控制电缆芯线线数多，给安装带来不便同时这些元件在矿山特殊环境工作日久，易出现器件老化、触头氧化接触不良而带来的时有时无的“软故障”不易排查，同时还由于其显示文本的功能、库容不足而无法获得太多的设备信息，而影响故障分析、判断、检修等。

利用“带臂锯”进行石材切割，具有“链臂锯”所无法比拟的优势，它具有体积小、重量轻、锯切效率高且更加耐用适应性更强，制作工艺相对简单、成本更低廉等诸多优点，因此具有更大的发展潜力。

采用触摸屏加无线遥控组合的电控系统具有操作方便、器件少、故障率低且界面直观、清晰、信息量充足便于提高设备检修效率。

发明内容

本发明针对以上现场出现的问题，首先引入了触摸屏人机界面(HMI)、无线遥控装置可进行远程操作、监控实时掌握机台设备的工作状况。

下面将对该无线遥控带臂锯的电控系统原理加以简述：

1、操作系统：由触摸屏、急停按钮、声光报警器及电位器组成，由触摸屏人机界面(HMI)完成各项操作指令和各种反馈数据、参数、信息的收集显示，并能在HMI中查到详尽的故障报警提示信息；由操作箱上的一个急停按钮完成紧急情况下的应急停机保护措施；由安装在操作箱上的声光报警蜂鸣器发出信号提醒操作人员注意故障信息；另装在操作箱上的二只电位器，作为变频器速度调控给定模拟量(0—10V)的模拟源头信号。

2、无线收/发系统：该系统分二部分，其中一部分装在操作箱内，由一台无线通讯收/发模块(该模块含一个RS-485串行口用于双向传输数据、信息，另内置有二路数字开关单元通道，其中一路用于发送“急停”信号，另一路用于接收“报警”信号)、一台无线(模拟量)发射模块(其中含二路模拟量通道用于发送二路0—10V模拟量调速给定信号)及一个为无线收/发装置提供电能的锂电池(该锂电池容量大、体积小、重量轻可连续工作50小时)，该系统的另一部分则安装在设备机台内(其中一台无线通讯收/发模块通过“A/B”端口与PLC的“COM3”RS-485串行通讯口相联，并按标准的MODBUS通讯协议进行数据、信息双向传递。该模块中的二路开关单元通道一路用于接收“急停信号”发出控制PLC电源ON/OFF指令，另一路则用于接收PLC“故障报警信号”发回操作箱驱动声光报警蜂鸣器响应)，安装在机台内的无线(模拟量)接收模块将接收到的“模拟量调速给定信号”分别送往“主机变频控制器”的主频给定端口和“摆臂/行走变频控制器”的主频给定端口，实现变频调速“遥控操作”。

3、PLC指挥控制中心:该系统由台达DVP-12SA2主机和一块DVP-08SN数字输出模块组成，通过主机RS-485串行口(COM3)与无线通讯收/发模块“A/B”端口相联，完成“通讯模块”与PLC间的MODBUS通讯，主机中的另一路RS-485串行口(COM2)与二台变频器完成“主——从站”并联的MODBUS通讯，系统通过输入、输出单元向机台各受控单元发出有关操作指令和收集各项反馈信息数据，经CPU分析、运算处理后发出相应的指令信号，通过PLC运行软件处理系统(即运行程序设计部分)构筑完整的电控系统的指挥中枢平台，其功能强大、反映速度极快且稳定可靠。

4、执行机构：由12路“中间继电器”构成隔离、缓冲输出控制单元，其第一路输出主机正转ON/OFF控制指令，第二路输出主机反转ON/OFF控制指令，第三路输出故障报警提示信息，第四路输出润滑油脂泵ON/OFF控制指令(该程控为自动定时启/停和手动人工注油操控两相并用的方式)，第五路输出两变频器复位控制指令，第六路输出行走接触器(2#)ON/OFF控制指令，第七路输出摆臂接触器(1#)ON/OFF控制指令(1#、2#接触器间设有”互锁”功能),第八路输出摆臂/行走：升/进ON/OFF控制指令，第九路输出摆臂/行走：降/退ON/OFF控制指令，第十路输出“摆臂”变频电机冷却风扇ON/OFF控制指令，第十一路输出“行走”变频电机冷却风扇ON/OFF控制指令，第十二路输出机台电控柜冷却风扇ON/OFF控制指令。

5、双变频驱动控制系统：该系统由二台变频器(一台为带臂锯主机变频器另一台为“摆臂/行走”共用变频器)、二路接触器(1#、2#作为“摆臂”、“行走”变频电机切换更替控制装置)、三台动力电机(一台为55KW-6P带臂锯驱动主电机，另两台分别为1.5KW-4P摆臂变频电机和1.1KW-4P行走变频电机)组成，由PLC：out1输出的指令控制带臂锯主机变频器的正转启/停；由PLC：out2输出的指令控制带臂锯主机变频器的反转启/停；由PLC：out5-1输出的指令控制带臂锯主机变频器的故障复位；由PLC：out5-2输出的指令控制摆臂/行走变频器的故障复位；由PLC：out6输出的指令控制行走接触器启/停；由PLC：out7输出的指令控制摆臂接触器启/停；由PLC：out8输出的指令控制摆臂/行走变频器的“升/进”启/停；由PLC：out9输出的指令控制摆臂/行走变频器的“降/退”启/停；由无线遥控模拟量“接收”模块发送的变频调速给定(带臂变频控制器1#)0—10V模拟量，作为带臂锯主机变频器的主频给定调速信号源，由无线遥控模拟量“接收”模块发送的变频调速给定(摆臂/行走变频控制器2#)0—10V模拟量，作为摆臂/行走变频器的主频给定调速信号源，且由带臂锯主机变频器输出的主机电流反馈信号，作为摆臂/行走变频器的负反馈信号源输入摆臂/行走变频器的辅频端口，并完成变频器内部的PI运算，输出可自动调控摆臂、行走变频电机运行转速的调控源，以获得带臂锯的最佳切割效果；由两变频器发出的1#、2#变频故障信号被分别送往PLC：X0、PLC：X2的输入端口进行系统分析、处理......

附图说明

图1本发明带臂锯的电气控制系统结构简图；

图2本发明带臂锯的电气控制原理结构框图。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

具体实施方式

以下结合附图1、图2对本发明进行详细的说明，本实施例可以让本领域的专业人员更容易理解本发明，但不以此实施例限制本发明。

如图1所示，本发明为一种带臂锯无线遥控电气自动控制系统，主要包括：操作系统1，无线收/发系统2，PLC指挥控制中心3，执行机构4，双变频驱动控制系统5。

如图2所示，操作系统1采用台产威伦通彩色触摸屏HMI(人机界面)10、急停控制声光报警器11、二路电位器调速控制12组成，由触摸屏HMI(人机界面)10完成各项操作指令和各种反馈数据、参数、信息的收集显示，并能在HMI中查到详尽的故障报警提示信息，该触摸屏HMI(人机界面)10通过于无线遥控收/发器(通讯、开关量)20的RS-485(A/B端口)串行口进行双向数据交换；由急停按钮通过无线遥控收/发器(通讯、开关量)20的“DIN端口”发出“急停开关信号”，由声光报警器接收来自无线遥控收/发器(通讯、开关量)20“DOUT端口”的故障报警响应数字开关信号；由二路电位器调速控制12通过无线遥控发射(模拟量22的联接端口(“A1U、A1-”，“A2U、A2-”)发送二路0—10V模拟量调控信号。

无线收/发系统2包括无线数据收/发器(内置“一入一出”两路开关电路)与无线模拟量采集控制器组成。其中无线遥控收/发器包括无线遥控收/发器(通讯、开关量)20、无线遥控收/发器(通讯、开关量)21；无线模拟量采集控制器由无线遥控发射器(模拟量)22、无线遥控接收器(模拟量)23组成(各自均内置二路模拟量端口)。无线遥控收/发器，由二件型号完全相同的“无线遥控收/发器”承担HMI与PLC之间数据双向传输功能，完成数据、参数、信息双向收、发任务(每个无线收/发器均有发射/接收两种功能，其内置的开关电路中的“输出端口”作为指令设备“急停”信号用；其“输入端口”用于接收来自PLC的故障报警信号且在无线发射操作箱上发出声、光报警信号并在触摸屏故障信息栏中显示具体故障文字信息，以供操作人员分析、处理)，通过无线遥控收/发器(通讯、开关量)21的A/B端口与PLC的RS-485(COM3)串行口相联,并按标准MODBUS通讯协议方式进行数据双向传输；由无线遥控收/发器(通讯、开关量)21的“DIN”端口负责接收来自PLC：out3的故障报警开关信号，通过“无线遥控收/发器(通讯、开关量)21”的“DOUT”端口，发送控制PLC电源通/断的数字开关信号，来实现“遥控急停”的；由无线遥控发射器(模拟量)模块22负责向无线遥控接收器(模拟量)模块23发送二组0—10V模拟量(无线遥控模拟量发射器只负责发送0—10V的模拟信号，无线遥控模拟量接收器只负责接收0—10V的模拟信号，并将所收集到的模拟量调速信号分别送往各自的驱动变频器的频率给定源的给定端口，作为控制变频器运行速度的给定信号使用)，后由无线遥控接收器(模拟量)模块23通过“A1U、A1-”端口向主机变频控制器的“AI1、GND”主频端口传送调速控制给定源(1#)，通过“A2U、A2-”端口向摆臂/行走变频控制器的“AI1、GND”主频端口传送调速控制给定源(2#)。

PLC指挥控制中心3包括台达DVP-12SA2主机和一块DVP-08SN数字输出模块及“断带、落带”检测传感器32、摆臂翻转计数传感器31组成，由PLC指挥控制中心3的其中一路端口(COM3)与无线遥控收/发器(通讯、开关量)21的“A/B”端口完成双向通讯传输，另一路端口(COM2)与二台变频器的RS-485通讯口并联形成“主——从站”通讯方式，由“断带、落带”检测传感器32跟踪、检测运行中的带锯情况，实时将信息反馈至PLC的X7端口，并在程序中设有数秒“断带、落带”判断、报警、停机保护功能，由摆臂翻转计数传感器31负责向PLC的X6端口传送摆臂的摆度数据，在程控中设置了摆度设置变量，可在HMI摆度设置窗口中设定摆度值(下摆：0—60°；上摆：0—240°)，在“自动模式”下当摆臂转到设定值时将自动转入“行走”运行状态，在本系统中还设有摆臂限位保护功能(下摆：80°保护，上摆：260°保护)，本系统设有12路输出单元将根据设计程序实时发出各项控制指令。

执行机构4包括12个隔离/缓冲中间继电器、一台润滑油脂泵、三台冷却风扇组成，由out1输出主机正转启/停指令，out2输出主机反转启/停指令，out3输出故障报警信息，out4输出润滑油脂泵启/停指令，out5-1输出主机变频器复位指令，out5-2输出摆臂/行走变频器复位指令，out6输出行走接触器(2#)启/停指令，out7输出摆臂接触器(1#)启/停指令，out8输出摆臂/行走：升/进启/停指令，out9输出摆臂/行走：降/退启/停指令，out10输出摆臂变频电机冷却风扇启/停指令，out11输出行走变频电机冷却风扇启/停指令，out12输出电控柜变频电机冷却风扇启/停指令。

双变频驱动控制系统5包括带臂变频控制器50、摆臂/行走变频控制器51、摆臂接触器(1#)52、行走接触器(2#)53组成，本系统受控于PLC、无线(模拟量)“接收”模块的组合指令控制的，其运行状态按运行程序驱使拖动电动马达，本系统与一般变频驱动电机的不同之处，在于仅用一台1.5KW变频器就能分别驱动1.5KW-4P摆臂翻转电机和操控1.1KW-4P行走电机(因为汇川MD380系列变频器，最多可设置4组不同功率电机参数的矢量控制方式，以便分别驱动不同功率段电机的运转需要)，“摆臂”与“行走”的切换是通过摆臂接触器(1#)、行走接触器(2#)之间的互锁、交替使用的。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围当中。

Claims (2)

1.石材矿用锯切设备的带臂锯无线遥控电气自动控制系统，其特征在于：包括操作系统、无线收/发系统、PLC指挥控制中心、执行机构以及双变频驱动控制系统；操作系统包括触摸屏人机界面和用以发送模拟量调控信号的电位器，无线收/发系统包括第一无线通讯收/发模块和第二无线通讯收/发模块、无线发射模块以及无线接收模块，双变频驱动控制系统包括带锯主机变频控制器和摆臂/行走变频控制器，触摸屏人机界面与第一无线通讯收/发模块通过RS-485双向通讯联接，第二通讯收/发模块与PLC指挥控制中心通过RS-485双向通讯联接，第一无线通讯收/发模块与第二无线通讯收/发模块通过RS-485无线双向通讯联接，电位器的输出端与无线发射模块的输入端连接，无线发射模块的输出端与无线接收模块的输入端连接，无线发射模块的第一输出端与带锯主机变频控制器的输入端连接，无线发射模块的第二输出端与摆臂/行走变频控制器的输入端连接，PLC指挥控制中心与带锯主机变频控制器和摆臂/行走变频控制器均通过RS-485双向通讯联接，所述触摸屏人机界面为台产威伦通彩色触摸屏，所述PLC指挥控制中心包括台达DVP-12SA2主机、DVP-08SN数字输出模块、用以检测带锯运行情况的断带落带检测传感器以及用以传送摆臂的摆度数据的摆臂上/下摆度计数传感器，所述摆臂/行走变频控制器上连接有摆臂接触器和行走接触器，所述双变频驱动控制系统还包括55KW-6P带锯驱动主电机、1.5KW-4P摆臂变频电机以及1.1KW-4P行走变频电机，所述执行机构包括12个隔离/缓冲中间继电器、一台润滑油脂泵以及三台冷却风扇，12个隔离/缓冲中间继电器包括用以输出主机正转启/停指令的继电器、用以输出主机反转启/停指令的继电器、用以输出故障报警信息的继电器、用以输出润滑油脂泵启/停指令的继电器、用以输出摆臂/行走变频器复位指令的继电器、用以输出行走接触器启/停指令的继电器、用以输出摆臂接触器启/停指令的继电器、用以输出摆臂/行走：升/进启/停指令的继电器、用以输出摆臂/行走：降/退启/停指令的继电器、用以输出摆臂变频电机冷却风扇启/停指令的继电器、用以输出行走变频电机冷却风扇启/停指令的继电器以及用以输出电控柜变频电机冷却风扇启/停指令的继电器。

2.如权利要求1所述的石材矿用锯切设备的带臂锯无线遥控电气自动控制系统，其特征在于：所述操作系统还包括急停按钮/声光报警器，急停按钮/声光报警器与所述第一无线通讯收/发模块双向连接。