皮带机智能变频调速节能控制系统
皮带机智能控制系统的研究
关键词 ： 皮 带机 ；智能控制 ；皮带运输 ；皮带称重 中图分 类号 ：Ｔ Ｐ２ ７ ３ 文献标识码 ：Ａ
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ （ 下） ． ３ ３
文章编号 ：１ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ ｌ （ 下） 一Ｏ １ １ ２ — ０ ２
短 了皮 带 机 的寿 命 ，设 备 磨损 严重 。 鉴于 上 述 问 题 ，通 过 实 践 研 究 出 皮带 机 智 能 控 制 系统 ，根 据
皮 带 上 输 送 货 物 的 重 量 自动 调 节其 的运 输 速 率 ， 当皮 带 机 运 输 货 物较 少或 空载 的情 况下 ，降 低速
器 整 形 、 放 大 后 的 数 字 量 在 专 用 的控 制 器 里 进 计
算 ，如 图１（ ｂ ）所 示 。
１ ． ３ 皮带秤计算 皮 带 机 智 能 控 制 系统 在 称 重 货 物 重 量 时 ，承 重 托 辊 将 皮 带 上 货 物 的 重 力 传 递 到 四个 精 密 的称 重 传 感 器 上 ，然 后称 重 传 感 器 通 过 采 集 到 数 字 信
１ ． １称重检测子系统 为 了 实 时 的 获 取 皮 带 上 运 输 货 物 的 瞬 时 流 量 ， 利 用 以 称 重 传 感 器 为 主 的 称 重 子 系 统 来 实
现 。这 里 利 用 四 个 高 精 密 称 重 传 感 器 ，安 装 在 皮 带 机 称 重 支 架 的 托 辊 上 ，实 时 采 集 称 量 段 内皮 带
、 ｌ
匐 似
皮带机 智能控制 系统 的研 究
Ｒｅｓ ｅａｒ ｃｈ ｏｆ ｉ ｎｔ ｅｌ ｌ ｉ ｇｅｎ ｔ ｃｏｎｔ ｒ ｏｌ ｓｙ ｓｔ ｅｍ ｆ ｏｒ ｂｅｌ ｔ ｃｏｎ ｖ ｅｙｏｒ
皮带运输系统中变频调速的应用
皮带运输系统中变频调速的应用摘要：为了解决煤矿主皮带运输系统液力耦合器的缺点，如调节速度时启动有较大电流，无法实现同步控制等，本文针对煤矿主皮带运输系统中变频调速的应用做出了进一步探究，对液力耦合器和变频调速技术进行了比较分析，提出了改进措施，有益于能源资源的节约，提升企业经济效益，也可为相关人员提供参考。
关键词：皮带；运输系统；变频调速前言：变频调压技术，具体来说便是优化交流电电动机，使得调速的目标得以实现。
变频调速系统具有一定的环保性能，不会消耗大量的能源资源，且调速较为简单，故障发生率低。
所以，由于该项的关键技术的广泛应用，在煤矿主皮带运送体系中有着很普遍的使用。
煤炭公司根据各个的生产环节，一般都会采用一定功率的发电机，其种类主要包括提升机、各类输送机、掘进设备和采煤设备等。
其中，提升机对于变频调速的应用十分关键，是保障运输过程的关键原件。
现在，因为科技力量的进步，变频调速技术更加成熟，所以起到的价值作用更加突出。
1.煤矿主皮带运输系统煤矿主皮带运输系统，具体来说就是运用皮带的无极运动对物品进行搬运的一类机器。
皮带式运输系统的主要优点是，拥有较长的运送距离且运输能力也较强，无较大的工作阻力，安全便捷，也不需要耗费大量的电能资源[1]。
但是，在矿井中对其使用时有着具体的规定，比如使用时在斜巷道中，也有着很严格的规定，比如：当向上运输时，倾角不得大于18°，而一旦超过了18°时，货物下滑的情况会比较严重，甚至无法运输货物。
主皮带运输系统的驱动设备，主要由电动机、液力耦合装置、减速机、联轴器等所构成。
液力耦合器会使动力源（一般是汽车引擎或电器）与工作机械产生有效联系，之后再利用液动量矩的改变传递扭矩的液力传动设备。
结构简图如图1所示。
但随着技术的提升，发现了液力耦合器的缺点和不足，需要进行改造。
现在，应用变频调节，使得液力耦合器存在的不足得以改善，不但节约了能源资源，还提升了工作效率，帮助企业增加经济收益[2]。
基于BPJA-200／6K的井下皮带机变频调速系统设计
得物流信息做到了真正的无缝连接，使得物流信息化的整体和 全程控制，真正实现实时和高效。通过对移动位置信息的管
移动数 据库 的功能 ，实现巡 视工作电子化 、信息化 、标 准化和
嘲
智能化 ，降低 了因人为 因素 而带来 的错检 、漏检 ，改善 和提高 了工作 质量 和效率 。３ ） 移 动物流 管理 ： 移 动数据 库的发展 使
［ ２ ］ 丁治明． 移动对 象数据库模型， 查询语 言及 实时交通分析 （ 英文） Ⅱ ］ 软件 学报 ， ２ ０ ０ ９ （ ７ ） ： １ ８ ６ ５ — １ ８ ８ ４ ． 冯 万责． 企业信息化战略的 系统组合规 划法Ｕ ］ ． 企业管理， ２ ０ １ ２ （ １ ０ ） ： ９ ５ 一
秤 ，就可以检测１ 群 主转载皮带机上的煤量信号 。皮带电子秤
输 出 的４ ． ２ ０ ｍ Ａ 模 拟量 信 号给 １ 群 皮 带 机尾 远程 Ｉ ／ Ｏ 分站 中的模 拟 量 输入 模 块 ，并 通 过 光纤 以太 网通 讯传 输 给地 面 主 站 的 Ｐ Ｌ Ｃ，地 面主站 Ｐ Ｌ Ｃ 根据 不 同 的煤量 计算 出变频 器相 应 的频 率 给 定信 号 ，通过 光 纤 以太 网传 输 给皮 带 机 尾 的远 程Ｉ ／ Ｏ 分 站 ，再 由该 远程Ｉ ／ ０ 分站传 输 给变频器 。
Ｂ Ｐ Ｊ Ａ ． １ ２ ０ ０ ／ ６ Ｋ 防爆高压 变频器 拓扑 结构简单 ，使用 功率 器件 数 目少 ，整个装 置 可靠性 高 、使用 寿命 长 ，不 仅减 少 了
分 站 ，可 完成新 老系统 切换 时 ，对 高爆开关 合／ 分 闸状态 的监
测 以及对 电机 电流的采样 。通 过 １ ≠ ｝ 皮带 机尾设 置 的远程Ｉ ／ Ｏ分
矿用皮带机变频电控系统技术方案
矿用皮带机变频电控系统技术方案矿用皮带机变频电控系统是用于现代矿山生产过程中的一种高效自动化设备，主要作用是在煤矿和金属矿山等矿山生产过程中将矿石和煤炭从采矿场或者矿井中运输到物料堆放场，是矿山生产自动化的关键设备之一。
本文将介绍矿用皮带机变频电控系统的技术方案，包括技术选型、系统结构、控制策略、硬件配置和软件开发等内容。
一、技术选型1. 变频器：变频电机控制系统是矿用皮带机自动化控制系统的核心，因此变频器的选择至关重要。
在通常情况下，我们通常选择某些品牌的可靠变频器，如ABB的ACS系列变频器。
这种变频器在使用过程中不仅稳定可靠，而且具有很好的节能效果和调节性能，非常适合于矿用皮带机的应用。
2. 智能仪表：智能仪表是矿用皮带机变频电控系统的重要组成部分。
它们包括变频器、传感器、触摸屏等。
变频器是控制驱动电机转速的核心部件，传感器可以实时检测物料流量和矿石的粒度等参数，触摸屏可以实现矿用皮带机的操作和监控等。
3. 控制器：作为整个系统的控制中心，控制器的选择也非常重要。
通常情况下，我们选择PLC（可编程控制器）或者DCS（分散控制系统）等先进的机电设备控制器，这种控制器可以对矿用皮带机的速度、方向、物料质量、系统运行状态和故障诊断等功能进行实时监控和控制。
二、系统结构矿用皮带机变频电控系统的基本结构包括计算机组成、传感器反馈、控制设备组成和运动执行部分。
其中计算机组成包括数据采集、处理、存储和交换等，传感器反馈部分包括速度检测器、振动检测器、物位传感器、超声波传感器和图像识别传感器等；控制设备包括变频器、PLC和HMI等，运动执行部分包括皮带机传动装置、电机和驱动轮、皮带机输送带和支撑结构等。
三、控制策略矿用皮带机变频电控系统的控制策略包括基本控制和智能控制两类。
1. 基本控制：包括启动、停机、正、反向旋转控制等。
在基本控制方面，通常采用速度闭环控制和电流保护等方法，以确保矿用皮带机在运行过程中保持稳定性和安全性。
皮带机智能化无人值守顺逆煤流自适应节能控制系统
皮带机智能化无人值守顺逆煤流自适应节能控制系统一、项目背景煤矿主运输系统常由多台带式输送机组成，担负着原煤运输的重要任务，多台带式输送机一般采用逆起顺停的启停方式。
因系统运输距离长，转接胶带数量多，逆煤流启动过程中，造成前级多部设备长时间空载运行，当皮带上煤量较少，皮带正常运行，使系统电能浪费严重、启动时间较长等问题。
二、功能简介1. 系统优化针对带式输送机逆煤流启动时，皮带空载运行时间长，电能浪费多的问题，研发本系统，以优化生产工艺、降低生产成本、提高效能，达到煤量平衡。
切实解决长距离皮带运输中，系统整体启动时间较长、启动时多部设备长期空载运行、煤量少皮带正常运行的问题。
2. 实现功能（1）实现主煤流系统就地、集中控制，岗位无人值守。
（2）根据煤流情况，实现顺逆煤流自适应启、停机。
（3）根据皮带机尾安装煤量检测仪，自动控制带速，实现煤流平衡。
（4）防止人员乘坐皮带功能，自动停机。
（5）具有系统自检功能，实现机头、机尾、转载点及转动部位视频监控。
（6）胶带钢丝绳在线监测、激光纵撕保护自动停机功能。
（7）具有煤仓煤位与皮带运行闭锁功能，实时显示煤仓煤位，自动控制给煤机与上级皮带启停。
三、工作原理在除最前级皮带机外的各部皮带机上安装三个有煤监测点，各有煤监测点的实时数据传到主系统控制器。
三个有煤监测点作用：1#监测点监测到煤流，启动上级皮带；2#监测点监测到有煤，检查上级皮带是否启动，如已启动则正常运行，如未启动，则停本级皮带；3#监测点在系统启动初期监测2#与3#监测点之间是否有煤，如果有煤，本级皮带停车，上级皮带启动，启动完成后，本级皮带自动启动，防止堆煤。
1. 有煤监测点设置顺煤流系统启动前先对所有辅助设备进行检测，所有辅助设备正常后，方可正常启动，否则处理故障之后启动。
顺煤流系统从最后一级皮带开始启动，系统启动前，对所有有煤监测点进行检测，任一皮带任一监测点检测到有煤时，当系统启动至本级皮带时，本级皮带不启动，自动启动上级皮带，上级皮带启动完成后，启动本级皮带，本级之前皮带顺煤流启动，本级之后皮带逆煤流启动。
皮带机变频电控系统
5） 采用变频器驱动后，在整个工作过程中功率因数都可达到 0.9 以上，大大节省了无功功率。通常情况下，煤矿用电机在设计过程中 放的裕量较大，正常工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于额定 电压，额定速度而负载经常很小，也有部分时间是空载运行。由电机 设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高，功率因 数最佳。轻载时则降低，造成不必要的电能损失。
第一部分：交流配电电源柜部分 交流配电电源柜部分采用双电源进线（即双回路供电），保障了 生产的连续性。同时向交流变频驱动柜、自动化控制显示操作台进行
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馈电。并具有完善的过电流、短路、欠电压、漏电动作等保护功能， 使设备运行更加安全可靠。
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频控制，并且可根据客户需要加入触摸显示屏监控操作系统，包括速 度控制、行程控制、煤量在线监测、视频监视系统、安全回路、制动 系统、调速系统和信号系统等。本系统大大提高了矿井皮带运输机系 统的安全性、可靠性、完善了检测系统、提高了调速性能，节约了能 源，对于煤矿安全生产有重大意义。 二、系统组成
井下皮带运输机智能控制系统-文档资料
井下皮带运输机智能控制系统根据皮带机运输系统的具体情况，研究人员研制出井下皮带运输机智能控制系统。
此系统可根据负载量的大小调节电动机的加速和减速，这样可以保护皮带减少磨损。
如果煤量频繁变化的话，该系统就正好派上用场。
既可以节约电能，又可以降低设备损耗，又能延长寿命。
1 皮带运输机的智能控制系统的硬件组成控制装置，变频器和执行电动机共同构成了皮带运输机智能控制系统。
可编程序控制器PLC 和D/A 的转换模块组成了控制装置。
隔爆壳主腔，隔爆接线腔，本安控制腔，变频调速控制系统，程序参数控制器共同构成了变频器。
各驱动皮带机变频器的电流反馈信号提供了一些负载电流信号。
煤矿井下皮带运输机系统一般有双滚动驱动和多滚动驱动两种。
一台电动机拖动一个单一的驱动滚筒。
控制器PLC 的功能很多，大体上有平衡功率的功能，给定起动信号的功能，控制速度，采集数据，以及与其他控制器通信的功能。
变频器的功能有，故障反馈及诊断功能，反馈运行状态，反馈电流，矢量控制无速度传感器，控制加减速时间，任意调节S 形曲线的功能。
除此之外，变频器的功能还有保护过载，漏电，断相，欠压，过压等现象以及选择PID 控制器和变频转换系统。
煤矿井下使用的供电电压与广泛在市场上使用的变频器不同。
目前市场上的变频器多为IP23 以下，而煤矿井下使用的供电装置的外壳防护等级远远超过市场上的规范为IP44. 。
为保证井下施工的绝对安全，所以选择ZJT 系列的防爆型变频器，它可以隔爆来确保安全。
为满足宽范围变频调速和转矩大的需求，要采用无速度传感器矢量控制的方法来调速变频。
根据现场的工况需要，来调整控制电动机的频率。
为适应频率输出，速度输出和功率输出的需要，要设定好需要的频率和速度值。
如果工作现场有变化时，就要修改参数。
2 皮带运输机智能控制系统控制方案矿用井下皮带机智能控制系统将测量前级和本级皮带的负载情况，然后采集并比较计算负载电流信号。
并向变频器输出模拟控制信号, 以及预置变频器的基准速度，这样就可以调节电动机的速度，皮带机就可以受智能控制系统的控制以最佳状态运行了。
矿用胶带机智能视频调速系统
矿用胶带机智能视频调速系统一、产品介绍智能视频调速系统是一套基于视频分析技术识别皮带煤量，通过煤量自动调节皮带速度的智能系统。
该系统专门为煤矿井下皮带运输系统设计，通过一台普通计算机即可实现通过对最多6路摄像头进行实时监控，识别皮带煤量并实现调速控制，实现多煤快运、少煤慢运，有效降低皮带能耗。
二、产品架构本系统利用计算机视觉技术识别皮带煤量，根据运力优化算法对多条皮带煤量进行综合分析得到主运皮带最优调速建议。
使用Rabbit MQ、MDDBUS实现数据接入和传输，使用Influxdb、MySQL、Redis对数据进行存储。
其整体设计方案如下图1所示。
图1 系统架构设计方案三、技术参数每套AI视频调速控制系统由下列设备组成。
四、拟解决问题矿用胶带机智能调速系统是面向智慧矿山建设的智能胶带运输管理系统。
利用视频AI技术和大数据架构技术，实现了视频煤流煤量识别、基于煤量识别的运力优化和调速控制等功能，解决了胶带运输系统经常空载或轻载而难以有效监控、胶带系统搭接关系复杂人工难以实现最优调速等一系列关键问题。
基于视频分析的矿用胶带智能调速系统为煤矿生产系统提供了安全保证，大幅度降低了运输系统中的能源消耗，降低了设备维护修理成本，为建设智慧矿山提供了可靠的支持。
基于视频分析的矿用胶带智能调速系统的研究成功，实现了根据运输煤量自动调节皮带速度的功能，具有良好的经济效益及社会效益。
五、系统展示智能视频调速系统的前端展示分为“系统状态”、“历史数据”、“设备管理”三个子页面。
系统状态页面可查看各子皮带实时的运行状态、皮带煤量等信息，还可查看变频器的实时状态，主运输皮带当前实际速度以及建议速度，主运输皮带预估煤量等信息。
另外，根据矿方实际需求，设置智能调速开关，用户可自主选择开启或关闭智能调速。
系统状态页面如下图2所示：图2 智能视频调速系统状态页面历史数据页面可查看主运输皮带的历史调速及煤量信息，并以曲线的形式直观地展示查询时间范围内的主运输皮带煤量变化、调速情况。
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皮带机智能变频调速节能控制系统
摘要随着科学的发展，皮带机的控制系统也快速的发展，将模糊控制和变频调速技术结合在一起的皮带机智能变频调速节能控制系统，在节能和性能方面，相比于以前的系统都有了很大的提升。
本文结合了皮带机的控制技术以及变频调速技术的应用来对皮带机智能变频调速节能控制系统进行了研究。
关键词皮带机；变频调速；节能；控制系统；模糊控制
0 引言
随着科学的不断发展，生产系统的发展也非常迅速，从原来的比较简单的系统发展成了现在比较复杂的庞大系统。
而在皮带机的控制系统中，也不断有新的技术可以让皮带机的工作更加高效更加节能，变频调速技术就是其中的一种，为了可以让皮带机的无级平滑调速得以实现，它可以通过变频器对电源的输出频率进行改编，从而任意调节电机的转速。
变频调速技术有两大优点，第一是节能，第二则是调速的性能相当优越。
模糊控制也是比较新的技术，本系统将模糊控制与PLC结合在一起，利用PLC来对模拟控制进行实现，这样就不仅能够让PLC 的灵活、可靠、适应性强等优点保留下来，还能够让控制系统更加的智能。
1 皮带机的模糊控制技术
1）模糊控制的原理
皮带机的模糊变频调速控制能够把观测值输入到模糊控制器当中，然后得到一个经过了一系列流程的确切控制量，分别是模糊化、模糊推理以及清晰化操作，再将其作用到被控对象之上。
在多数的情形下，为了可以让在线的计算量减少，通常是采用离线计算的方式，形成一个模糊控制表，再将这个表以数据模块的形式储存在计算机的程序当中，当接收到一组输入时，能够根据模糊控制表来给出相应的输出值。
这个方法能够让原本非常复杂的计算过程用查表的方法来解决，让工作变得更加高效。
设计人员并不能根据皮带机来建立一个非常准确的数学模型，主要的原因是系统存在着滞后、时变以及非线性等现象，也因为各种物料的不同，让启动的加速度也有所差异，因此在建立数学模型的时候会遇到很多困难。
在这种情况下，就使用模糊控制技术来对皮带机进行控制，当主电机的电压值到了额定电压之后，变频机就可以根据之前制定的输出轴的速度曲线来对电机进行调速的工作，同时对传感器也进行利用，采集实际的速度，并将采集得到的结果与之前给定的速度相比，对误差以及误差的变化进行计算，再对其进行计算输出，这个输出值就可以输入到变频器当中，实现模糊控制。
2）模糊控制结构
模糊控制器的确定量输入首先要先经过模糊化接口，对其进行模糊化操作，将原来的确定量转换成为一个模糊矢量，这样才能够将这个模糊矢量用在模糊控制当中。
而模糊控制表是隶属度矢量值，用来对各种变量的子集进行储存。
而控制策略就是在模糊控制表以及输入模糊量的基础上，再进行模糊推理，最终得到控制策略。
由于最终得到的输出值是模糊量，因此必须对其进行相应的转化，转化成精确量，才能够进行控制操作。
本系统在模糊控制器的选择上，采用了一维的单输入单输出控制器。
在模糊控制器方面，对于输入值和输入值的精度要求非常高，而模糊控制的本质就是对人的思维进行模仿，通过推理来实现模糊控制，因此输入量必须要从精确梁通过模糊化来转化成模糊语言变量。
在模糊控制器完成推理工作之后，也要将相应的模糊语言变量通过清晰化来转化成精确量，在经过D/A转换之后，精确量就会被转换成模拟的电压值，这时候再控制变频器的输出频率，从而实现电机的调速，
通过这样的方式进行调速的话，不仅能够更加节能，在性能上也有着非常出色的表现。
2 变频调速系统的实现
1）系统结构
在本系统当中，每一台电机进行频率的控制调节都是经过一台变频机来完成。
变频器在控制端的输入信号采用了PLC输出的模拟量信号来完成，考虑到扩展的需要，PLC的型号应该选择CPU 226，模拟量扩展模块则应选择EM235。
而又因为电机在性能方面各有不同，机械的负载也各不相同，变频器的容量应该比电机容量要大，大约2倍左右。
2）流程的控制以及软件的实现
在状态为手动时，当启动按钮被操作人员按下只会，就会让传送带开始工作，当停止按钮被操作人员按下之后，就会让传送带停止工作。
在电机的初始转速方面，可以对其进行相关的设定，通常都是设定成额定转速或者稍低于额定转速。
当自动状态开启之后，按下启动按钮就会启动一级运送带的运作，在经过5s之后，二级运送带开始运作，10s之后，三级运送带开始运作。
当按下停止按钮之后，三级运送带最先停止运作，二级传送带和一级传送带分别在5s和10s之后停止工作。
3）主回路连接
变频器直接与50Hz、三相380V的交流电源相连。
输出端则直接与交流电机相连。
由于变频器的内部将电流由交-直变换成了直流电，并在逆变器的作用之下，改变成了设定好的交流电，因此变频器输出的电流也为三相交流电。
通过这样的方式，就可以顺利达到调速的目的。
在整个电路系统中，为了避免事故的发生以及让系统更加安全和可靠，必须要对设备进行接地的操作。
4）控制回路的输入信号连接
根据变频调速的原理，把频率设定电路接入到变频器的控制输入回路当中，然后由电压或电路信号来对变频器的输出频率进行相应的控制，也就是PLC输出的模拟量。
在这种情况下，设定的电压值或者电流值应该与变频器的输出频率成正比例关系。
3 结论
这个系统成功的将PLC与模糊控制科学地结合在一起，模糊控制的实现由PLC来实现，这样不仅能够让PLC的灵活可靠等优点得以保留，还让整个皮带机的控制系统更加的智能化。
这个系统充分的利用了变频调速技术以及模糊控制技术的特点，让整个系统能够更加的高效和节能，是未来皮带机控制系统发展的趋势，有很广阔的应用前景以及很重要的实用价值。
参考文献
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