一種電纜卷筒自動控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電纜卷筒自動控制系統，包括PLC、計圈檢測單元、變頻器、雙力矩電機、電纜過張開關、主令控制器和自動換向裝置；所述PLC的相應輸入端分別接所述主令控制器、自動換向裝置、計圈檢測單元和電纜過張開關的相應輸出端接，其輸出端接所述變頻器的輸入端；所述雙力矩電機的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過張開關的輸入端。本實用新型在堆取料機的走行位移區間內針對電纜卷筒的轉矩進行適時調整，從而最大限度降低電纜上承受的張力，增加電纜和電纜卷筒等設備的使用壽命。
【專利說明】
一種電纜卷筒自動控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種卷筒自動控制系統置，尤其是一種電纜卷筒自動控制系統，屬于冶金煉鐵設備技術領域。
【背景技術】
[0002]堆取料機供電系統按形式可以分為拖曳電纜和滑觸線供電兩種，其中滑觸線供電適用于粉塵少、濕度低、無撞擊、與崗位作業有安全距離的工藝環境。同時，由于滑觸線供電屬于低壓供電，隨著滑觸線長度的增加，在線體上的電力損耗和壓降將大幅度增加，滑觸線在北方環境下安全護套老化和破損程度加快，伴隨安全隱患和費用消耗。這樣，滑觸線供電很難適應冶金、礦產等行業的大行程的堆取料機設備的供電要求。針對冶金行業，堆取料機均采用高壓拖纜直接上機的供電方式，因其特點是供電穩定、電力傳輸中的損耗小，有利于設備啟動、安全性好，適應復雜的料場環境，作為高壓拖纜的主要驅動設備，電纜卷筒即成為堆取料機的核心設備。
[0003]現有電纜卷筒的缺陷:隨著技術發展，變頻電纜卷筒以其節能、可靠、控制靈活等特點正在逐步取代傳統的力矩電機電纜卷筒，成為發展趨勢。但在變頻卷筒領域內僅僅針對電纜卷筒進行變頻控制，并沒有針對其輸出轉矩進行全料條實時的調控技術，不能夠實現堆取料機的走行位移區間內針對電纜卷筒的轉矩進行適時調整，因此，電纜上承受的張力不可調控，減少了電纜和電纜卷筒等設備的使用壽命。
【發明內容】
[0004]本實用新型目的是提供一種卷筒自動控制系統置。
[0005]為解決上述技術問題的，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]一種電纜卷筒自動控制系統，包括PLC、計圈檢測單元、變頻器、雙力矩電機、電纜過張開關、主令控制器和自動換向裝置;所述PLC的相應輸入端分別接所述主令控制器、自動換向裝置、計圈檢測單元和電纜過張開關的相應輸出端接，其輸出端接所述變頻器的輸入端;所述雙力矩電機的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過張開關的輸入端。
[0007]所述計圈檢測單元由雙感應開關和感應塊組成;所述雙感應開關安裝在地腳支架之上，地腳支架安裝于卷筒的卷盤軸承座上，感應塊焊接于卷盤內側，感應塊滑過雙感應開關時，雙感應開關向PLC發送一次感應信號。
[0008]采用上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0009]本實用新型在堆取料機的走行位移區間內針對電纜卷筒的轉矩進行適時調整，從而最大限度降低電纜上承受的張力，增加電纜和電纜卷筒等設備的使用壽命。
【附圖說明】
[00?0]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0011]圖2是本實用新型所涉及雙感應開關安裝不意圖；
[0012]圖3是圖2的左視圖；
[0013]其中:1-卷盤、2-雙感應開關、3-感應塊、4-地腳支架。
【具體實施方式】
[0014]實施例1:
[0015]如圖1所示，一種電纜卷筒自動控制系統，包括PLC、計圈檢測單元、變頻器、雙力矩電機、電纜過張開關、主令控制器和自動換向裝置;所述PLC的相應輸入端分別接所述主令控制器、自動換向裝置、計圈檢測單元和電纜過張開關的相應輸出端接，其輸出端接所述變頻器的輸入端;所述雙力矩電機的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過張開關的輸入端。
[0016]如圖2所示，所述計圈檢測單元由雙感應開關2和感應塊3組成;所述雙感應開關安裝在地腳支架4之上，地腳支架4安裝于卷盤I的軸承座上，感應塊3焊接于卷盤內側，卷盤I每轉動一圈，感應塊3滑過雙感應開關一次，雙感應開關2向PLC發送一次感應信號，即PLC判斷卷盤轉動一圈。應用雙感應開關2設計是為了使PLC可靠并準確的判斷卷盤I轉動的圈數，單個開關發送信號無效，必須雙感應開關2中的兩個感應開關同時發送信號脈沖，PLC才視為有效圈數。
[0017]自動換向裝置與主令控制器進行邏輯運算，判斷出大機相對電纜井的絕對位置和行進方向，進而計算出電纜卷筒的收、放纜狀態。同時，計圈檢測單元從自動換向裝置進行換向的位置，即過電纜井處開始計圈數并將圈數送至PLC，PLC實時計算電纜卷筒的負荷參數，PLC處理相關數據并經過計算后輸出0-10VDC控制信號，控制變頻器，變頻器輸出電壓至雙力矩電機，其值跟隨PLC計算所得電纜卷筒負荷的變化而變化，從而達到實時控制雙力矩電機輸出轉矩的目的，進而使高壓拖纜所承受的張力基本保持恒定，乃至盡可能的小。另外在系統中，電纜過張力開關起到在高壓拖纜上張力超過上限值時連鎖停機的作用。
[0018]由于本實施例中料場為東西走向，高壓電纜井位于料場中部，因此電纜卷筒隨大機行走在過井后又出現卷放狀態的變換。因此，自動換向裝置中的感應開關反映大機的相對電纜井的位置，并進入PLC程序邏輯。機上操作人員指令發出東行或西行，其主令控制器輔助點也進入PLC，反映出大機的前進方向。這樣得出，其邏輯關系為:井西時，西行為放纜、東行為卷纜，井東時，東行為放纜、西行為卷纜。
[0019]計圈檢測單元由雙感應開關和感應塊組成，感應塊局部卷筒外側，電纜卷盤每轉動一圈，PLC計數I次。大機過井時，自動換向裝置換向開關(用于判斷堆取料機相對于電纜井的位置，即井東或井西)出現返回信號翻轉，即堆取料機過井，則計圈變量置“O”，并重新開始計數。按照高壓拖纜規格，高壓電纜截面半徑為r，每米重量為F，所記圈數為T，電纜卷筒內半徑為R，因此可以得出過井后，計數單元每計數一次，則電纜卷盤上減少電纜為f，則
[0020]f = F X(rXT+R)X2X3.14)
[0021]進而計算得出電纜卷筒每圈實際增減的負荷與電纜總重的比值，作為電動機驅動轉矩的調節依據，即:
[0022]A = f (第η圈)/電纜總重
[0023]因此可以得出，電纜卷筒負荷隨卷、放圈數的增減關系。
[0024]因此，對于收卷纜狀態我們可以計算得到:大機過井時電纜卷盤上電纜數達到最大，因此過井后收卷纜所需電動機驅動轉矩也就達到做大。經試驗在過井后收纜所需力矩電機輸出轉矩為額定轉矩的85%左右。而在料場東西兩端，由于電纜卷盤內卷取的高壓拖纜最少，因此收卷纜所需電動機轉矩也就最小，僅用于克服減速機等摩擦力以及卷盤內剩余電纜所需維持轉矩，需力矩電機輸出轉矩為65%左右。
[0025]同理，對于放纜狀態我們可以計算得到:大機過井后放纜所需電動機驅動轉矩也就達到做大。所需力矩電機輸出轉矩為額定轉矩的50%左右。而在料場東西兩端，放纜所需電動機轉矩也就最小，僅用于克服減速機等摩擦力以及卷盤內剩余電纜所需維持轉矩，需力矩電機輸出轉矩為30%左右。
[0026]由力矩電機的電氣特性可知，對于力矩電機其輸出轉矩與三相驅動電壓的平方成正比，因此，我們得出電纜卷筒收卷纜狀態以及第η圈電纜卷筒負荷增減值后，即可得出力矩電機驅動電壓的調整區間，而在放纜狀態下，亦然。
[0027]需要特別提出，力矩電機的機械特性較軟，當負載增加時，電機的轉速降低，輸出力矩增加，而輸出力矩是正比于電壓的平方，同時，電機的轉速將隨電壓變化而變化。變頻器所涉及“V/F分離”技術中，為了克服輸出電壓降低后的轉速損失現象使電纜卷筒卷盤的卷取轉速在力矩電機轉矩變化時仍能夠與堆取料機的行走速度同步，特別提出了 “V/F比例分離”的概念，即允許在變頻器輸出電壓降低后，頻率按比例調整，增加轉速降低后的轉矩補償，以克服上述損失。
【主權項】
1.一種電纜卷筒自動控制系統，其特征在于:包括PLC、計圈檢測單元、變頻器、雙力矩電機、電纜過張開關、主令控制器和自動換向裝置;所述PLC的相應輸入端分別接所述主令控制器、自動換向裝置、計圈檢測單元和電纜過張開關的相應輸出端接，其輸出端接所述變頻器的輸入端;所述雙力矩電機的輸入端接所述變頻器的輸出端，其輸出端接所述電纜過張開關的輸入端。2.根據權利要求1所述的電纜卷筒自動控制系統，其特征在于:所述計圈檢測單元由雙感應開關和感應塊組成，所述雙感應開關安裝在地腳支架(4)之上，地腳支架(4)安裝于卷盤(I)的軸承座上，感應塊(3)焊接于卷盤內側，卷盤(I)每轉動一圈，感應塊(3)滑過雙感應開關一次，雙感應開關(2 )向PLC發送一次感應信號。
【文檔編號】B65H63/00GK205709193SQ201620429763
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】何忠鵬, 呂德軍, 李明
【申請人】唐山鋼鐵集團有限責任公司