專利名稱：液壓排料式跳汰機控制儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及選礦機械設備控制技術領域，尤其涉及一種液壓排料式跳汰機控 制儀。
背景技術：
目前，對于液壓排料式跳汰機的控制主要集中在電磁風閥控制和液壓排料控制兩 個方面，控制系統主要有兩類，一類是用微處理器或分離元件組成的控制儀器。這一類控 制系統功能單一，只能實現電磁風閥控制或者液壓排料控制，同時風閥控制多采用單片機， 而排料控制多采用分離元件。這一類控制系統價格便宜，為大多數用戶尤其是一些私營企 業所接受，但是控制系統的穩定性較差，抗干擾能力弱，維修和維護成本高，操作相對復雜， 而且電磁風閥控制和液壓排料控制為獨立系統，使得跳汰機整體控制系統復雜，跳汰機的 分選效果也較差。另一類控制系統則采用可編程序控制器(配觸摸屏)或工控機組成，這 類系統雖然能實現風閥控制和排料控制的有機結合，但價格較高，維護成本也較大。除此之 外，目前的這兩類控制系統對原煤的適應性有限，跳汰周期的調整存在一定的局限性，產生 更加適合于較難選或可選性更差的原煤的跳汰周期特性曲線比較困難。同時，對于入洗原 煤的粒度較粗，比如洗選無煙煤，在采用液壓方式排放矸石或中煤時，往往存在卡料現象， 使排料間板無法提升；或者在排料道形成物料結拱現象，導致在自動排料狀態下，要么不下 料，要么物料突然全下去，引起坐斗子或床層塌空，從而影響跳汰機的分選效果，影響正常 生產，甚至導致停機。
發明內容本實用新型提供了一種液壓排料式跳汰機控制儀，解決了現有技術中存在的問 題，它可以實現風閥控制和排料控制的有機結合，實現進氣期、膨脹期、排氣期和壓縮期四 階段的跳汰周期工作制度，實現進氣I、膨脹I、進氣II、膨脹II、排氣期和壓縮期六階段的 復振跳汰周期工作制度來改善和強化分層效果，實現卡料報警及自動排除，能防止重產物 在排料道結拱，同時控制系統抗干擾能力強、體積小、操作簡便和價格便宜。本實用新型為實現上述目的、解決目前存在的技術問題所采用的技術方案是一 種液壓排料式跳汰機控制儀，其特征是包括單片機、床層厚度傳感器、閘板開度傳感器、A/ D轉換電路、光電隔離電路、鍵盤顯示和報警電路、風閥控制電路、排料控制電路、復位電路 和參數保存電路。所述的床層厚度傳感器和間板開度傳感器的輸出端分別與A/D轉換電路 相連，A/D轉換電路通過光電隔離電路再與單片機接口。所述的鍵盤顯示和報警電路包括鍵 盤、數碼管、發光二極管和鍵盤顯示控制芯片，它們焊接在一塊電路板上，再與單片機相連。 所述的風閥控制電路和排料控制電路分別與單片機相連，分別依次連接電流驅動芯片、光 電耦合器、可控硅和電磁閥(風閥電磁閥或液壓換向閥)。所述的復位電路與單片機相連， 用于系統上電初始化，并起看門狗作用。所述的參數保存電路與單片機相連，用于停機后保 存系統參數。所述的單片機還包括運算器、RAM、程序存貯器、定時器、中斷系統和I/O接口。[0005]為了實現六階段的復振跳汰周期工作制度，單片機用一根口線比如Px. 0控制跳 汰機一個空氣室的進氣，另一根口線比如Px. 1控制排氣，單片機首先將跳汰頻率換算成內 部定時時間常數，為了簡化輸入和便于理解記憶，數碼管上顯示的進氣I、膨脹I、進氣II、 膨脹II、排氣期和壓縮期六階段之和等于100，而單片機控制進、排氣是依據各個階段的定 時時間常數，即總的定時時間常數乘以各階段數碼管顯示值再除以100。將原來的進氣期 分解為進氣1+進氣II，膨脹期分解為膨脹1+膨脹II，構成復振跳汰周期，有利于獲得適合 于原煤特性的脈動水流。當Px. 0 = UPx. 1 = 0時，進氣電磁閥得電打開，排氣電磁閥失電 關閉，為進氣期；當Px.o = 0、px. 1 = 1時，進氣電磁閥失電關閉，排氣電磁閥得電打開，為 排氣期；當Px. 0 = 0、px. 1 = 0時，進氣電磁閥和排氣電磁閥均失電關閉，為膨脹期或壓縮 期。當進氣II和膨脹II均為0時，跳汰周期為傳統的四階段工作制度。液壓排料式跳汰機有5個篩下空氣室10個電磁閥或者4個電磁閥，當空氣室處于 進氣時，床層上升，床層呈松散狀態。在膨脹期，由于水流的慣性作用，物料還會繼續上升， 部分顆粒可能轉而下降。如果采用兩次進氣，將進一步提高床層抬起的高度，為顆粒的換位 提供最大的空間。進入排氣期后，床層開始回落，不同密度的顆粒在此過程中實現空間換 位，直到在壓縮期結束，床層完全停止在篩板上。經過多個跳汰周期后，原煤從第1室移動 到第2室的矸石排料口，或者從第3室移動到第5室的中煤排料口。所以當第2室或者第 5室為一個跳汰周期的壓縮期的初期時，床層呈緊密狀態，這時從床層傳感器采集的數值才 真正代表重產物層的厚度。此時單片機自動啟動床層采樣和排料控制程序，實現風閥控制 和液壓排料控制有機的結合。在第2室或者第5室的壓縮期的初期，單片機首先采集床層傳感器的輸出信號，經 換算得到重產物的厚度，與設定的穩定床層厚度產生偏差，再經過PID運算，控制排料閘板 動作，當實際的重產物厚度過厚時，排料閘板下降，加大排料；反之重產物厚度較薄時，提升 閘板減小排料。但是，當單片機輸出提升閘板控制信號，而閘板開度經過1個跳汰周期后仍 沒有減小，說明有物料卡住了間板，這時候采取以下措施先讓間板下降，然后再提升，如此 反復多次，直到閘板動作自如排除卡料。這樣做的目的是造成閘板產生輕微的顫動，破壞物 料結拱(簡稱破拱)和避免卡料現象，保障重產物正常下料，實現本實用新型的目的。與現有技術相比，本實用新型液壓排料式跳汰機控制儀的優點在于本實用新型 提供多階段復振跳汰周期，能提高跳汰機對原煤的適應性，改善分選效果；能破壞物料結拱 和避免卡料現象，降低設備事故率；單片機與A/D轉換電路和輸出控制電路均通過光電隔 離相連，大大提高了系統的抗干擾能力；同時結構簡單、操作簡便、成本低和維護方便。
圖1為本實用新型液壓排料式跳汰機控制儀的結構方框示意圖；圖2為本實用新型液壓排料式跳汰機控制儀風閥控制或排料控制的電氣原理圖；圖3為本實用新型液壓排料式跳汰機控制儀的控制面板結構圖；圖中P1. 1為單片機的Pl 口的第1位，Ul和U2為集成電路，Rl和R2為電阻，Fu 為保險絲，Gl為可控硅，El為電磁閥線圈，AC為220V交流電源，VCC為5V直流電源的正極， Ll L10、Y1 Y4、B1 B3和Xl X14分別為發光二極管，Sl S13為數碼管，Kl K16 為按鍵，其中K5和K16帶指示燈，P為帶燈的電源開關。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。圖1是液壓排料式跳汰機控制儀的結構方框示意圖，床層厚度傳感器包括矸石段 床層厚度傳感器和中煤段床層厚度傳感器，用于分別檢測矸石層和中煤層的厚度；間板開 度傳感器包括矸石段間板開度傳感器和中煤段間板開度傳感器，用于分別檢測矸石和中煤 這兩種重產物產品排料口的大小，以上四個傳感器的輸出通過A/D轉換和光電隔離后與單 片機相連；參數的顯示和修改、工作狀態和報警指示等，由與單片機相連的鍵盤顯示和報警 電路來完成；單片機通過風閥控制電路控制10個電磁風閥的動作；而排料量的多少由單片 機通過排料控制電路實現。所述的單片機為89S52，它是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在 系統可編程Flash存儲器，256字節RAM，32位I/O 口線，三個16位定時器/計數器，一個6 向量2級中斷結構，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至OHz靜態邏輯操作，支持2 種軟件可選擇節電模式。所述的床層厚度傳感器和間板開度傳感器為電感式或超聲波式直線位移傳感器， 它將0 200mm的位移量轉變為4 20mA的標準信號。所述的A/D轉換電路由ADS7861 將取樣電阻125歐姆兩端的電壓信號轉換為串行的數字信號，通過TLP181光電隔離器后連 接單片機，單片機將數字量轉變成工程量，并顯示在Si、S2、S3和S4上。所述的鍵盤顯示和報警電路中，數碼管顯示和鍵盤是由兩片BC7281B及其配套 元器件實現。BC7281B是數碼管顯示及鍵盤接口專用控制芯片，通過外接74HC595，一片 BC7281B可以控制16位數碼管顯示或128只獨立的發光二極管，以及內建去抖功能的最多 64鍵鍵盤。16位數碼管均可獨立控制閃爍屬性。它采用高速二線接口與單片機通訊，只占 用很少的I/O資源和主機時間。所述的復位電路由IMP813L實現，同時起看門狗的作用，即在200毫秒內如果不對 IMP813L的WDI腳取反，IMP813L將使單片機復位，避免程序由于干擾出現死循環或跑飛等 現象，大大提高了系統抗干擾的能力。所述的參數保存電路由AT24C04完成。在掉電后，它保存了 3組獨立的系統參數， 供現場三個生產班組靈活選擇；不同的煤質也可對應不同組的系統參數，便于操作者根據 需要選取。保存的系統參數主要包括停機狀態、跳汰頻率、第1 5室的跳汰周期參數、矸 石段和中煤段的排料控制參數等。圖2是本具體實施例的風閥控制或排料控制的電氣回路原理圖。在本實施例中， Pl. 1 為單片機的 Pl 口的第 1 位，Ul 為 7406，U2 為 M0C3041，Gl 為 BT136，Rl = 200 歐姆， R2 = 100K歐姆，Fu的熔斷電流為0. 75安培，Ll和Xl為發光二極管，作為面板上的狀態指 示，El為電磁閥線圈，AC接220伏交流電源。當Pl. 1 = 1時，通過Ul反相后變為低電平0 伏，VCC由Rl限流后使Ll和U2內的發光二極管點亮，同時U2的輸出部分觸發Gl導通，使 El通過Fu與AC形成回路，El得電而動作，即對于電磁風閥表示進氣或者排氣，對于液壓換 向閥表示提升或者下降排料閘板。在正常情況下，由于Fu的電阻很小，相當于短路，而R2的電阻很大，因此流過R2 和Xl支路的電流非常小，不足以使Xl點亮。當Fu熔斷后，Fu相當于斷路，這時R2、X1、G1、AC和El形成回路，通過的電流約3mA，可以使Xl發光但不足以使El動作。而且Xl的亮與 滅受Gl的通斷控制，而Gl的通斷與Pl. 1的狀態有關。所以，在保險絲Fu沒有熔斷時，Xl 不亮；保險絲Fu熔斷后，Xl亮和滅的規律與Ll同步，達到保險絲熔斷報警指示的目的。圖3是本具體實施例的控制面板結構圖，其后面是一塊鍵盤顯示和報警電路的電 路板，圖中各符號的具體含義為L1 LlO為發光二極管，表示10個電磁風閥的工作狀態 指示，當電磁閥得電時指示燈亮。Yl Y4為發光二極管，分別表示矸石閘板提升、矸石閘板 下降、中煤間板提升和中煤間板下降的工作狀態指示。Bl表示參數輸入錯誤，B2表示矸石 閘板卡料報警，B3表示中煤閘板卡料報警。Xl X14分別表示10個電磁風閥和4個液壓 閥的電路回路中所串保險絲的熔斷指示。Sl表示矸石層的厚度，S2表示矸石排料閘板的開 度，S3表示中煤層的厚度，S4表示中煤排料閘板的開度，S5表示跳汰周期組數，S6表示跳 汰頻率，S7表示跳汰機的室數(1 5)或段數(1或2)，S8表示進氣I，S9表示膨脹I，SlO 表示進氣II，Sll表示膨脹II，S12表示排氣期，S13表示壓縮期。Kl、K2、K4、K6、K8、K10、 K12和K14分別表示加一鍵，每按一下，對應參數加1。K3、K7、K9、K11、K13和Κ15分別表示 減一鍵，每按一下，對應參數減1。Κ5表示跳汰周期和排料參數選擇鍵，當按鍵上的指示燈 滅時，修改的是跳汰周期參數；反之，當按鍵上的指示燈亮時，修改的是排料參數。可以修改 的排料參數有矸石段(S7 = 1)和中煤段(S7 = 2)的床層穩定厚度、閘板初值、閘板最大開 口限值和PID常數等。Κ16為運行/暫停切換鍵，當按鍵上的指示燈滅時表示暫停，而按鍵 上的指示燈亮時表示運行狀態，此時，控制儀根據設定的參數自動控制5個室10個電磁風 閥動作，并根據床層重產物的厚度和設定的穩定厚度自動調節排料口的大小。本文中所描述的具體實施例只是對本實用新型精神作舉例說明，本實用新型所屬 技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但 并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
權利要求一種液壓排料式跳汰機控制儀，其特征在于包括單片機、床層厚度傳感器、閘板開度傳感器、A/D轉換電路、光電隔離電路、鍵盤顯示和報警電路、風閥控制電路、排料控制電路、復位電路及參數保存電路，所述單片機分別與光電隔離電路、鍵盤顯示和報警電路、風閥控制電路、排料控制電路、復位電路及參數保存電路相連，所述單片機通過光電隔離電路與A/D轉換電路相連，A/D轉換電路連接床層厚度傳感器和閘板開度傳感器。
2.根據權利要求1所述的液壓排料式跳汰機控制儀，其特征在于所述的床層厚度傳 感器包括矸石段床層厚度傳感器和中煤段床層厚度傳感器，為電感式或超聲波式位移傳感 器，輸出模擬量。
3.根據權利要求1所述的液壓排料式跳汰機控制儀，其特征在于所述的間板開度傳 感器包括矸石段間板開度傳感器和中煤段間板開度傳感器，為電感式或超聲波式位移傳感 器，輸出模擬量。
4.根據權利要求2所述的液壓排料式跳汰機控制儀，其特征在于所述的矸石段床層 厚度傳感器和中煤段床層厚度傳感器分別與A/D轉換電路相連。
5.根據權利要求3所述的液壓排料式跳汰機控制儀，其特征在于所述的矸石段閘板 開度傳感器和中煤段閘板開度傳感器分別與A/D轉換電路相連。
6.根據權利要求1所述的液壓排料式跳汰機控制儀，其特征在于所述的鍵盤顯示和 報警電路包括按鍵、數碼管、發光二極管和鍵盤顯示控制芯片，它們焊接在一塊電路板上， 作為控制面板。
7.根據權利要求1所述的液壓排料式跳汰機控制儀，其特征在于所述的風閥控制電 路包括電流驅動器、光電耦合器、可控硅、保險絲、保險絲熔斷指示、電磁閥線圈、220伏交流 電源，光電耦合器分別與電流驅動器和可控硅連接，可控硅與保險絲、電磁閥線圈、220伏交 流電源串聯，構成回路，保險絲熔斷指示與保險絲并聯。
8.根據權利要求1所述的液壓排料式跳汰機控制儀，其特征在于所述的排料控制電 路包括電流驅動器、光電耦合器、可控硅、保險絲、保險絲熔斷指示、液壓換向閥線圈、220伏 交流電源，光電耦合器分別與電流驅動器和可控硅連接，可控硅與保險絲、液壓換向閥線 圈、220伏交流電源串聯，構成回路，保險絲熔斷指示與保險絲并聯。
專利摘要本實用新型公開了一種液壓排料式跳汰機控制儀，屬于選礦機械設備控制技術領域。主要解決現有的跳汰機控制系統對洗選可選性較差的原煤適應性有限、洗選粗粒煤容易卡料和結拱、成本高、結構復雜的技術問題。本實用新型的特征在于包括單片機、床層厚度傳感器、閘板開度傳感器、A/D轉換電路、光電隔離電路、鍵盤顯示和報警電路、風閥控制電路、排料控制電路、復位電路和參數保存電路。單片機通過比較床層厚度和穩定值，控制閘板動作；適時啟動卡料排除程序和破拱程序；并能實現多階段復振跳汰周期。本實用新型能提高跳汰機對原煤的適應性，降低設備事故率，改善分選效果，并具有抗干擾能力強、結構簡單、操作簡便和成本低的優點。
文檔編號B03B13/00GK201659024SQ20102015280
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月8日 優先權日2010年4月8日
發明者楊小平 申請人:楊小平