一种大跨度门式斗轮机大车行走自动纠偏系统

摘要

本发明涉及一种大跨度门式斗轮机大车行走自动纠偏系统，包括设于门式斗轮机大车两侧的支腿车轮组，以及控制中心；所述支腿车轮组主动车轮各设有一编码器安装位，所述编码器安装位安装有光电编码器，所述光电编码器通过联轴器与主动车轮连接；所述控制中心包括PLC可编程序控制器和大车驱动变频器，所述PLC可编程序控制器通过线缆连接器与所述光电编码器连接。本发明采用光电编码器，精确地测量60m大跨度门式斗轮机大车位移，实现大车自动纠偏，彻底解决了门式斗轮机大车啃轨问题，保证了设备作业的连续性，提高了设备的工作效率。

说明书

技术领域

本发明属于门式斗轮机控制技术领域，尤其涉及一种大跨度门式斗轮机大车行走自动纠偏系统。

背景技术

门式斗轮机是一种大型散货料场装卸设备(如图1所示)，具有机械结构简单、跨距大(60m)，轨道行车距离长(200m以上)的特点。

由于门式斗轮机跨距大，刚性支腿1和柔性支腿2负荷不均匀，其行车过程中如图2所示，如果刚性支腿车轮3与柔性支腿车轮4位置差超过一定范围，就会发生偏移，刚性支腿车轮3、柔性支腿车轮4内测边缘和刚性支腿轨道5、柔性支腿轨道6侧面相互接触摩擦，发出异常响声，即啃轨。啃轨问题影响设备正常运行，严重时造成停机，设备生产效率低下。

发生啃轨问题后，通常采用就地手动按钮点动的方式控制单侧驱动调节两侧位移差，直到车轮调整到正常范围以内。这种维护方式属于事后处理，故障频发，难以解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种大跨度门式斗轮机大车行走自动纠偏系统，通过在门式斗轮机两侧车轮安装高精度编码器检测车轮的位置状态，通过PLC控制调节变频器输出速度，不断缩小两侧车轮之间的位置偏差到正常范围以内，从而彻底解决大车行走啃轨的问题。

本发明提供了一种大跨度门式斗轮机大车行走自动纠偏系统，包括设于门式斗轮机大车两侧的支腿车轮组，以及控制中心；

所述支腿车轮组主动车轮各设有一编码器安装位，所述编码器安装位安装有光电编码器，所述光电编码器通过联轴器与主动车轮连接；

所述控制中心包括PLC可编程序控制器和大车驱动变频器，所述PLC可编程序控制器通过线缆连接器与所述光电编码器连接；

所述控制中心用于：

获取所述光电编码器对于大车两侧支腿位置的检测信号；

基于获取的检测信号计算得出大车两侧支腿位置偏差值是否超出范围，判断门式斗轮机车轮的偏斜状态；

若判断结果为偏斜状态，通过所述PLC可编程序控制器输出PID控制信号至车轮组的驱动变频器，通过驱动变频器控制两支腿电动机的运行速度，直至两侧支腿的位置偏差值处于设定范围以内。

进一步地，所述光电编码器安装于不锈钢编码器箱内。

进一步地，所述PLC可编程序控制器包括触摸屏，所述触摸屏用于实时显示两侧支腿车轮组的位置偏差值及两台驱动变频器的速度值。

进一步地，所述PLC可编程序控制器用于：

设三个阈值为ΔS

不断扫描位置偏差ΔS，当发现位置偏差ΔS超过阈值ΔS

当位置偏差ΔS超过阈值ΔS

首先检测刚性支腿位移S

借由上述方案，通过大跨度门式斗轮机大车行走自动纠偏系统，采用光电编码器，精确地测量60m大跨度门式斗轮机大车位移，实现大车自动纠偏，彻底解决了门式斗轮机大车啃轨问题，保证了设备作业的连续性，提高了设备的工作效率。

附图说明

图1是门式斗轮机结构图；

图2是啃轨示意图；

图3本发明结构示意图；

图4为本发明光电编码器安装位示意图；

图5为本发明编码器安装示意图；

图6本发明大车行走自动纠偏控制原理图；

图7本发明大车行走自动纠偏控制流程图；

图8本发明大车行走两侧支腿位移偏差图。

图中标号：

1、刚性支腿；2、柔性支腿；3刚性支腿车轮、4、柔性支腿车轮；5、刚性支腿轨道；6、柔性支腿轨道；7、支腿车轮组；8、控制中心；

100、主动车轮；101、编码器安装位；

200、不锈钢编码器箱；201、光电编码器；2011-柔性腿编码器；2022-刚性腿编码器；202、联轴器；203、线缆连接器；204、不锈钢防护罩；205、柔性腿变频器；206、刚性腿变频器；207、柔性腿电动机；208、刚性腿电动机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图3至图5所示，本实施例提供了一种大跨度(60m)门式斗轮机大车行走自动纠偏系统，包括支腿车轮组7和控制中心8两部分。

所述两侧支腿车轮组7主动车轮100各设有一编码器安装位101，光电编码器201通过联轴器202与主动车轮100连接；光电编码器201设有线缆连接器203，光电编码器201通过线缆连接器203与门式斗轮机的PLC相连接；光电编码器201安装于不锈钢编码器箱200内。

控制中心8包括PLC可编程序控制器和大车驱动变频器。

其中，光电值编码器201安装于不锈钢防护罩204内，不锈钢防护罩204边沿有密封材料，防止粉尘、水滴进入，保证光电编码器201安全、可靠、稳定运行。

光电值编码器201安装简单、维护方便，与主动车轮100连接，可保证转速同步和测量精度。

光电值编码器201供电电压为10～30VDC，通过线缆连接器203供电。

光电值编码器201支持TCP/IP通讯协议，通过线缆连接器203与门式斗轮机PLC进行以太网通讯。

一般的，所述斗轮机的PLC控制系统还包括触摸屏，触摸屏实时显示两侧支腿车轮组的位置偏差和两台驱动变频器的速度值。

工作原理：

一种60m跨度门式斗轮机大车行走自动纠偏系统控制原理如图6所示，它是一个闭环负反馈控制系统，以柔性支腿2的运行速度作为被控对象，柔性支腿2和刚性支腿1位置偏差是反馈量。光电编码器201检测大车两侧支腿的位置，并将检测信号输出到PLC，PLC经过计算得出两侧偏差值是否超出范围，判断门式斗轮机车轮的偏斜状态，再通过PID控制，控制输出信号给车轮组的驱动变频器(柔性腿变频器205、刚性腿变频器206)，变频器控制两支腿电动机的运行速度，通过速度调节直到两侧支腿的位置差值回到规定范围以内。

自动纠偏控制程序：

自动纠正大车两侧支腿位置偏差是该系统的基本功能。纠偏控制程序的设计思路：大车行走位移差值超过一定阈值时就开始调用纠偏程序，直到纠正一定精度值到后就跳出纠偏程序，这样可避免电动机在纠偏阈值附近频繁调用纠偏程序。

门式斗轮机自动纠偏程序框图如图7所示，程序中设计了三个阈值ΔS

其中，S

控制子程序不断扫描位置偏差ΔS，当发现位置偏差ΔS超过阈值ΔS

这种纠偏方法既可以保证纠偏精度，又可减少纠偏次数。

门式斗轮机大车行走两侧支腿位移偏差如图8所示，X坐标为时间，Y坐标为位移差。随着时间的变化，大车两侧支腿的位移偏差不断增大，当两侧支腿的位移偏差累计到一定数值时，自动纠偏程序开始工作，并在一定时间范围内消除了大车两侧支腿位移偏差。实际测试曲线证明，本系统可有效消除大车两侧支腿的行走位移偏差，大车行走两侧支腿同步性能有了明显的提高。

图8所示数据和结果，验证了门式斗轮机自动纠偏控制系统设计的正确性，能够满足控制系统设计要求。实践证明，门式斗轮机自动纠偏控制系统的可行性和有效性，在同类大跨度设备纠偏系统中可广泛应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。