大型胶带输送机多驱动控制策略的研究
长距离多驱动带式输送机控制系统设计
长距离多驱动带式输送机控制系统设计【摘要】近年来超长距离带式输送机的设计和应用越来越多，由于距离的增加和地形的变化，使输送机的驱动方式有着多种多样的变化，其中多点驱动的输送机越来越常见，本文以大唐锡林浩特矿业公司东二号露天煤矿二期工程剥离系统B1106带式输送机为例进行说明。
【关键词】变频器；PLC；PROFIBUS-DP；PROFINET一、设备概述B1106带式输送机属二期工程的剥离带式输送机，水平机长1228m，由5台1800kw电机驱动；其中头部1#电机和头部2#电机为同轴驱动电机，头部3#电机和头部4#电机为同轴驱动电机，尾部为单驱动电机。
二、控制系统硬件根据配电方案，其机头机尾分别设移动变电站为头部驱动电机和尾部驱动电机配电，根据驱动方案设计，头尾驱动电机均采用西门子罗宾康型变频器，控制器需提供PROFINET和Profibus-DP主站通信接口。
三、网络通信头部S7-300控制器通过PROFIBUS-DP网络控制输送机头部的4台驱动电机，尾部S7-300控制器通过PROFIBUS-DP网络控制尾部的1台驱动电机。
头部和尾部的控制器通过PROFINET光纤网络互相通信。
控制网络系统图见插图。
1、PROFIBUS-DP（以下简称DP）驱动控制系统采用了DP和ProfiNET相结合的控制网络；DP作为高效的工业通信协议，DP通信协议只用到了OSI模型的第一层、第二层和第七层，通过协议模型的简化，提高了数据传输效率，这样的改进符合自动化实时性高的特点，DP可以组成庞大的控制网络，其每个网段可有127个节点，根据介质和距离不同，其传输速率可达9.6k/s～12M/s。
DP 主要采用了RS-485传输技术，作为常用的串行通信协议，其使用双绞线作为传输介质，这样的传输设备结构简单，成本低廉；此外RS485的二线差分平衡传输方式具有的另一优点是抗干扰性很强。
2、PROFINET PROFINET是1999年PI开始开发的工业以太网技术，其在通信速率、数据传输量等方面都远远超过DP，而且网络拓扑形式也多种多样，此外PROFINET的IRT技术使循环周期达到250μs，这也是DP不能达到的。
长距离胶带输送机多点驱动控制技术探讨
长距离胶带输送机多点驱动控制技术探讨发表时间：2018-12-05T16:00:25.300Z 来源：《科技新时代》2018年10期作者：安招杰周长建[导读] 在胶带式输送机系统中不仅对由整流电路、平波电路、逆变电路以及控制电路等组成的变频器进行应用，还通过变压器等来对输送机的输送速度进行控制，并通过变频电机以及减速机的使用来完成其功能。
兖矿集团兖州煤业股份有限公司南屯煤矿山东省邹城市 273515摘要：在我国煤炭生产中距离过长或者坡度过大时会提高胶带输送机的控制难度，并增极爱其运行中的能耗等，为了满足我国提出的煤炭能源节约的要求，就需要对长距离胶带输送机的驱动模式进行设计，并且在对目前不同的驱动模式进行分析的基础上，对保持长距离胶带输送机多点驱动模式下的稳定生产和运行相关技术和内容进行研究，以供参考。
关键词：长距离胶带输送机；驱动模式；多点驱动控制技术1引言近年来随着我国经济的快速发展，我国社会对各种能源尤其是煤炭资源的需求量不断增加，给煤矿企业带来较大的生产压力。
目前在煤矿综采系统中比较常用的输送机就是胶带输送机，其不仅可以实现流水线式的作业方式来大大提高输送效率，而且具有运量大和结构简单等优点。
近年来在对胶带输送机进行不断地技术改进的同时，也推动胶带输送机在长距离、大倾角上下运输、双相输送以及水平转弯等方面进行广泛的应用，但是在这些比较复杂的地形中应用时，为了对障碍物进行正常的躲避并且适应连绵起伏的复杂地势，就需要采用具有较高技术难度的驱动控制技术和模式来维持其运行的稳定性。
2长距离胶带输送机的驱动模式长距离胶带输送机的运行中最常见的问题就是启动比较困难的问题，而且在启动时会产生比较大的电流从而对电网的正常运行造成损害。
此外，在运行如果出现过载或者载荷不均等问题，就容易导致出现电动机烧毁或者突然停止运转等问题。
而且如果在一条胶带输送机上进行多个驱动设备的设置时，就无法实现对启动顺序和时间的有效控制，从而导致出现输送带张力比较低而货物堆积的问题，以及设备振动比较大，大冲击或者飘带等问题，最根本的原因就是驱动滚筒的线速度不一致的问题。
胶带输送机双滚筒驱动问题的探讨
哈 尔 滨 第 三 发 电 厂 % 台 %88 WX 机 组 9=;? 年 投产。通向煤场的两条胶带输送机分别为Y 号甲、 乙胶带输送机。由于这两台胶带输送机输送煤的 距离较长，出力较大，采用了双滚筒驱动方式。 双滚筒驱动的优点是可降低胶带的张力，因而可 以使用普通胶带来完成较大的运输量，驱动装置 各部分的结构尺寸也可以相应减小，有利于安装 和维护。尽管哈尔滨第三发电厂的 Y 号甲胶带输 送机的滚筒布置及功率分配设计合理，但在现场 的实际应用中，往往由于两个滚筒直径的差异， 造成了两个滚筒负荷分配不均，一台电动机不满 载，而另一台电动机过载，甚至造成胶带沿滚筒 打滑。 Y 号甲胶带输送机是由于一侧滚筒胶面脱 落，另一侧滚筒表面粘煤较多，使两侧的传动滚 筒直径变化，造成两侧滚筒负荷分配不均，一侧 滚筒在沿胶带打滑，发出剌耳的叫声，最终造成 烧毁电动机事故。
收稿日期： %888:8%:8; 。 作者简介： 罗 昭 军 <9=(;:>7 男 ， 9==9 年 毕 业 于 华 中 理 工 大 学 工 程热物理专业， 现任燃料分厂副厂长， 工程师。
9 胶带磨擦传动的原理
胶带输送机驱动原理如图 9 所示。传动滚筒 顺时针方向运转时，借助于它和胶带之间的摩 擦力带动胶带沿箭头方向运动。在正常运转后，
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胶带输送机双滚筒驱动问题的探讨
罗昭军
（ 哈尔滨第三发电有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 9?88%@ ）
摘
要：针对哈三电厂燃料胶带输送机使用中经常发生功率分配不均。进而烧损电机事故，阐述了胶带摩擦传动
浅谈长距离、多电机驱动的管状带式输送机控制方案应用
浅谈长距离、多电机驱动的管状带式输送机控制方案应用发布时间：2021-11-10T06:36:28.275Z 来源：《河南电力》2021年7期作者：海文斌[导读] 本文结合某公司的长距离、多机驱动的管状带式输送机建设项目实际情况，设计开发了一种控制方案并成功应用于该项目。
实现了管状带式输送机在运行中的多机功率动态平衡和平稳启动控制功能。
该方案运行稳定可靠，取得了良好经济效益和社会效益。
海文斌（大唐国际托克托发电有限责任公司内蒙古托克托 010206）摘要：本文结合某公司的长距离、多机驱动的管状带式输送机建设项目实际情况，设计开发了一种控制方案并成功应用于该项目。
实现了管状带式输送机在运行中的多机功率动态平衡和平稳启动控制功能。
该方案运行稳定可靠，取得了良好经济效益和社会效益。
关键词：管状带式输送机；可控软启控制；多机功率平衡控制Discussion on the application of long distance and multi motor driven tubular belt conveyor control schemeHaiwenbin（Inner MongliaDatang International Tuoketuo Power Generation Co.Ltd.，Tuoketuo010206，China）Abstract：Combined with the actual situation of a long-distance，multi machine driven tubular belt conveyor construction project of a company，a control scheme is designed and developed and successfully applied to the project. The functions of multi machine power dynamic balance and smooth start control of tubular belt conveyor in operation are realized. The scheme is stable and reliable，and has achieved good economic and social benefits.Key words：Tubular belt conveyor；controllable soft start control；multi machine power balance control前言管状带式输送机是一种将散装物料包裹在强制形成管状胶带内进行输送的一种物料输送设备。
长距离胶带输送机多点驱动控制技术浅析
长距离胶带输送机多点驱动控制技术浅析作者：杨波肖大军来源：《科技与企业》2016年第01期【摘要】目前为响应国家创建能源节约型社会的要求，在煤炭生产中设计长距离胶带机已成为趋势。
但当距离过长或坡度过大时，胶带机的动态特性使其控制难度递增，为降低带强多点驱动则成为必然的选择。
本文就陕西黄陵二号煤矿205工作面顺槽胶带机采用头部3台CST 加中部2台CST控制的一些技术问题加以探讨，总结了长距离胶带机的控制过程中成熟应用的相关技术。
【关键词】长距离带机；CST，DH+网络；多点驱动；张力控制前言针对我国煤炭能源节约的需求，设计长距离胶带机已成为趋势。
黄陵二号煤矿总结长期在胶带机中积累的经验，与道奇公司（Dodge）共同探讨，研究设计出适合长距离胶带机控制的方案，在黄陵二号煤矿205工作面顺槽胶带机中成功应用，大大的提高了矿井的经济效益。
黄陵二号煤矿205工作面顺槽胶带机设计长度4700米，配置一部DSJ140/250/3×560+2×560型可伸缩胶带机，通过CST多点驱动控制。
多点驱动是指一条胶带机存在头部、中部或中部有两个或两个以上驱动点的驱动方式。
利用CST（可控起动传输装置）在国内外已经有过成功的应用先例，但控制长距离胶带机，对于黄陵二矿来说还无先例。
1.胶带机多点驱动工作原理1.1 多点驱动控制工作原理 CST是由美国道奇公司生产的可控启动传输装置，它是集机电液控为一体的产品，运用在电机驱动的动力系统中，通过控制其输出轴的转速和扭矩来实现大惯性负载的平滑启制动，而多点驱动控制是根据胶带机各个驱动点的控制方式的不同、受力的不同，及启动和运行时所需要的转矩和动作时间的不同，来实现平衡胶带机的多点受力。
1.2 头部控制工作原理头部驱动方式为“速度+功率平衡”控制：即CST1设为主驱为速度闭环控制，CST的功率输出随速度的变化而变化：起动时保证运行曲线，运行时保证额定速度；从驱CST2和CST3为功率平衡闭环控制，它们的输出功率始终跟踪主驱（CST1）的功率值，并与其保持一致，随负载的变化而变化。
胶带输送机双电机驱动主从控制原理和应用探讨
胶带输送机双电机驱动主从控制原理和应用探讨[摘要] 煤矿大功率胶带输送机日益增多，其输送机机头驱动方式一般均采用双电机、多电机布置。
本文基于双电机功率平衡分配的原则，探讨了胶带输送机双电机驱动采用变频器进行主从控制的原理和连接方式，并将现场的应用情况进行了说明。
[关键词] 胶带输送机变频器主从控制功率平衡[Abstract] More and more high-power belt conveyors are used in coal mines. Generally, the conveyors use dual-motor or multi-motor as their head drivers. Based on the principle of balanced power distribution of dual-motor, the master-slave control theory and connection methods of inverter of dual-motor belt conveyor are discussed in this article, and the in-site application is described.[Key words] belt conveyor inverter master-slave control power balance国内现有大多数煤矿的胶带输送机由于受到矿井深部开采、产能提高、运输能力增大、运距长、倾角大等因素影响，其大功率胶带输送机日益增多，随着胶带输送机功率的增大，其输送机机头驱动方式均采用双电机、多电机布置。
这就产生了双电机、多电机主从控制及功率的平衡问题，目前胶带输送机拖动方式有：调速型液力偶合器、CST、可控硅软启动、交流变频器等多种形式，随着变频调速技术的发展和提高，变频器由于调速范围宽、精度高，调速平滑、稳定可靠、节能效果显著等特点，已逐渐取代其它传统调速设备，广泛应用于胶带输送机其驱动电机的控制。
长距离胶带输送机多点驱动控制技术浅析
长距离胶带输送机多点驱动控制技术浅析常奇(神东煤炭集团哈拉沟煤矿,陕西神木719315)摘要：随着现代社会的发展和经济的迅速的进步，在各种生产线上，越来越多采用胶带式输送机进行运输，这样可以有效的提高工作的效率和进行流水线式的工作。
本文就是对如何选择胶带式输送的驱动方式和保持生产运行的稳定进行了研究和分析。
关键词：长距离胶带输送机；多点驱动；技术胶带输送机有着非常明显的优点，比如像结构简单、输送物料多、运量大、而且非常高效等。
像在矿山、冶金、港口、和化工等领域都有被广泛的应用。
而随着其技术的不断改进和完善，其运输更是向长距离、大倾角上下运、双向输送和水平转弯等方面发展，从而适应了更广阔的市场。
在市场经济下，许多企业为了提高自己的经济效益，所以节省了许多的修整地形、挖隧和架廊道等成本的投资，这样就对输送机提出了好多的无理的要求，比如像要可以绕开障碍物，同时还要让其可以在连绵起伏的地势上进行工作。
在这样恶劣的地形和复杂的工作环境下，肯定很难保持其稳定的运行。
1长距离胶带输送机的驱动模式目前我国的大型胶带式输送机在开始工作和运行的时候，出现最多的问题就是在进行启动的时候非常困难，而且在进行启动的时候，所产生的电流对电网的损害很大，而且在其运行的时候，因为过载或者载荷不均，往往会导致电动机出现烧毁或者突然体制运转的现象。
当在一条胶带式输送机上设置多个驱动设备的时候，因为总无法对启动顺序和时间进行很好的把握，所以往往会造成输送带出现低张力堆积、振荡、大冲击或者飘带等现象，造成这些故障主要的原因就是驱动滚筒的线速度不一样。
1.1CST驱动方式CST是由美国道奇(DODGE)公司生产的可控启动传输装置，它是通过采用集机电液进行控制的一种产品，主要就是依据胶带式输送机的要求进行设计的。
从本质上说，它是一个减速机，通过这样一套装置，可以对胶带式输送机的运输速度和转矩的输出进行很好的控制，在进行启动的时候，可以实现空载启动，然后通过离合器进行缓慢的启动。
胶带输送机多级驱动系统控制研究
ｄ完 善 的 多点 驱 动 功 率平 衡 解 决 方 案 ； ． ｅ控 制 系 统 开 放 ． 丁 实 现 数 据 共 辜 和 网络 化 ． 丁 整 体 矿 ． 易 便 山 自动 化 系统 的集 成 。 二 、 动控 制 系统 的 实 现 驱
体 化 软 起 动 系 统 ，通 过 比例 阀 及 控 制 系 统 实 现 软 起 动 与 功 率
（ ） Ｔ 装 置 的 特 点 二 ＣＳ
环 控 制 系 统 ． 率 给 定 信 号 南 主 电机 功 率 检 测 信 号 确 定 ， 功 是典 型
的 随 动 系统 。 Ｐ Ｉ控制 是 控 制 系 统 中 应 用最 广 泛 的 一 控 制 规 律 ， 际 运 Ｄ 种 实 行 经 验 及 理 论 分 析 充 分 表 明 ，这 种 控 制 规 律 在 对 相 当 多 的 工业
一
矩 的运 行 状 态 ， 降低 了胶 带 输 送 机 的应 力 作 用 。在 一 些 超 长 、 这
多 摸 数 胶 带 输 送 机 中 ，胶 带 机 内存 储 的 动 应 力 能 量 在 制 动 过 程
中会 出 现 反 作 用 ， 生尖 峰应 变 力 ， 至 比起 动 过 程 产 生 的 影 响 产 甚
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胶 带输送机 多级驱 动 系统控 制研 究
口高 蕊 中 国神 华 神 东 煤炭 集 团运 销 处 摘 要 ： Ｔ Ｃ Ｓ是 一 种 带 有 电一 液 馈 控 制及 齿轮 减 速 器 ， 带式 输 送机 上 应 用 可控 起 动技 术 具 有非 常重 要 的 意 义 。论 文对 ＣＳ 的 在 Ｔ
阶段 降 低 张 力 作 用 对 胶 带 输 送 机 带 来 的 不 利 影 响 ．通 过 控 制 起
多电机驱动的带式输送机的传动控制
多电机驱动的带式输送机的传动控制摘要：本文阐述了多电机驱动带式输送机传动的特点，分析了采用变频器控制多电机同步传动的方案;以及结合美国最大的North Antelope煤矿一个15000t的储煤仓带式输送机软起动控制系统分析了BENSHAW公司采用MVRSM型带转速反馈控制的高压固态软起动器的解决方案，文章指出这种固态软起动器方案既能做到各电机协调工作不超载，使带式输送机平滑起动，皮带中不会产生过大的张力，又远比变频器方案便宜，实是带式输送机传动的一种性价比最佳的解决方案。
英文摘要：The paper expatiate on the features of belt conveyer, analyze a multi-motors synchronously driven by inverters scheme; and combining with the application example of a belt conveyer of 15,000 Ton Storage Silos in North Antelope the American largest Coal Mine, the paper analyze Benshaw抯solution method adopt MVRSM type solid state soft starters with speed feed back control. The paper point out that with this solid state soft starter solution we can not only start the belt conveyer smoothly but also make all motors work cooperatively without overload and there is no exorbitant tension in the belt. Its price is far lower than inverter抯solution. Therefore the solid state soft starter solution is optimized in performance/price ratio.关键词：固态软起动器传动控制皮带张力控制变频调速1、引言笔者在“单电机驱动的带式输送机的传动控制”一文中已经讨论过带式输送机对传动系统的要求，并且通过分析各种传动控制方法后认为采用具有转矩闭环控制和转速反馈闭环控制功能的固态软起动器是最佳选择，并且美国Benshaw公司已具有这种固态软起动器，在实际中已得到广泛的应用。
大型带式输送机的控制与分析
大型带式输送机的控制与分析前言随着中国矿山业的发展和煤炭市场不断变好，我国近几年出现了一批特大型矿山，如神华集团的大柳塔煤矿，兖矿集团的东滩煤矿，还有晋城煤业集团公司的寺河煤矿等，在这些特大型矿井中大型长带式输送机不断出现，由于大型长带式输送机的负荷大、输送带长，对整个带式输送机的启动性能、张紧控制、沿线保护的要求都很高。
现就通过对寺河矿东胶大巷带式输送机控制系统选型与控制原理作分析。
1带式输送机的主要技术参数驱动滚筒直径D=1000 500t/h；输送带带强a=2 kN/mm；安装功率N=3x800kW，功率配比I：丨丨：丨丨丨=1：1：1.驱动方式采用机头、机尾两点驱动，即机头1台主电机，机尾1台主电机。
2控制系统选型2.1 PROMOS控制系统2.1.1系统特点主控系统选型为天津贝克公司生产的PROMOS控制系统，它的特点是可以适用于多种控制任务，性能好、可靠性高、适用性强、扩展性强，通过软件编程可灵活组成不同的控制模式，并可实现复杂的逻辑控制，寺河矿东胶大巷带式输送机控制正是利用了其这一特点。
控制系统各部件采用总线型直插式插接件相连，安装和曰常维护工作非常便捷，即使在恶劣的井下工作面环境，也能使维护人员与安装人员对整个系统进行准确快速地安装和更换。
系统本身带有独立的语音通讯系统，这样就使得在任何线路延伸的地方都可以进行语音通讯，方便维护人员之间信息交流，给安装与维护工作带来便利。
系统自身所带的安全保护回路与控制回路相连使用，保证了系统控制的安全可靠。
2.1.2系统组成该系统由3套PROMOS控制系统和1台井上监控机组成，此3套控制系统主控制器分别位于带式输送机机头、机中、机尾，每套控制2200m输送带，井上监控机位于井下机电队监控室，每套控制系统配备有：烟雾、跑偏、速度、纵撕、堆煤、主电机温度、超温洒水等各类保护，并每隔100 m有1台拉线急停开关，每200 m有1台扩音电话，用于沿线通讯。
胶带输送机智能控制系统研究
ＬＵ －ｈ ｎ， Ｘｉｓ ａ ＺＨＡＯ ｅ－ ｉ ＸＵ ａ ｇ ｄ ｎ ＨＡＯ ｅ ｑ ｎ Ｘｕ ｌ ， ｅ Ｘｉ ｎ － ｏ ｇ， Ｗ ｎ－ｉ ｇ
多点驱动控制的技术分析
多点驱动控制的技术分析【摘要】长距离带式输送机起制动过程的合理设计是输送机设计的重要内容。
着重分析输送机各元件的最大受力情况，才能生产制造出性能稳定正常的带式输送机。
【关键词】可控软起动装置；张紧绞车；优化设计0.前言近年来，随着我国对煤炭需求量的持续增加，煤矿也在向大型化、集约化、高产高效的方向发展。
对于主要运输工具的带式输送机，单机运输距离也从几年前的3公里，变为6公里，甚至十几公里。
带式输送机一般分为固定带式输送机和可伸缩带式输送机。
为了降低带强，长距离带式输送机一般采用头尾驱动或增加卸载式中间驱动的方式。
固定带式输送机一般选用钢绳芯胶带，可伸缩带式输送机必须选用pvc或pvg带。
pvc或pvg胶带比钢绳芯弹性模量小的多，所以可伸缩带式输送机比固定带式输送机更复杂，也更难以控制。
下面是我公司生产的6.3km长的可伸缩带式输送机的设计特点：1.用道奇公司cst作为该机的可控软起动装置长距离、大运量带式输送机的技术核心是根据潜在的动力学问题，解决起动、停车加速度曲线的控制及多电机之间的功率平衡。
cst可控软起动系统是高可靠性的机电液一体化驱动系统，可根据胶带输送机起动，运行工况需要，通过控制器设置需要的加速度曲线和起动时间，并使输出力矩与液压系统的压力成正比。
同时通过输出轴上的速度传感器，检测出转速并反馈给控制系统，该转速将与控制系统设定的加速度曲线比较，其差值将用于调整湿式离合器摩擦盘的压力，从而确定胶带输送机的加速度斜率，输出软起动曲线。
在正常运行时，还可根据各电机的电流大小，改变输出速度大小，实现多电机之间的功率平衡。
cst正常起动曲线上面是cst的起动曲线，它能大幅度的降低胶带的张力。
在起动曲线中，延迟段的速度为10%的额定速度。
在延迟段内，下垂胶带被张紧。
在延迟段结束后，按最小加速度或最小冲击的方式完成输送机的起动过程，从而最大程度地降低了胶带机的起动张力。
2.张紧绞车本机做为国产化项目，最初我们考虑到运距长，运量大，国产张紧绞车的响应速不够快，选用了进口ace公司的apw电-液张紧绞车。
长距离大运量胶带机变频驱动方案特性分析
７ 驱动控制方式有利于节 能降耗 。 ） ８使用方便 ， 护成本低 ， ） 维 提高整个系统的运营效益 。 胶 带机是通 过驱动滚筒 ， 摩擦牵 引皮带运 动 ， 靠 皮带通 过张力 变形 和摩擦带动物体在支撑 托辊上运动 。皮带是弹性 储 能材料 ， 在胶 带机停止 和运动时都储存 有大量 势能 ， 这就
避免造成输送机重载启动 困难 和对传 动设 备的猛烈 冲击 ： 同
固定不变 的交流 电变成 电压 、 频率都可调 的交流 电源。现在
使用 的变频器 主要采用交一直一交方式 （ ｖ 变频或矢量 ｖ ｗ 控制变频 ）先把工频交流 电源通过整 流器 转换成直流 电源 ， ， 然后再把 直流 电源转换成频率 、 电压均可控 制的交流 电源 以 供 给电动机。变频器主要 由整流 （ 流变直流 ）滤波 、 交 、 再次整
机械损害 、 局部谐振跳带 、 叠带 、 撒料等 ； 同时 ， 由于电机无法 采用软启软停 ， 在机械上产生剧烈冲击 ， 了机械 的磨损 ， 加速 加 大了皮带 的应力 ， 而造成设备晃动 ， 从 滚筒 、 托辊寿命缩短 ， 成 本上升 。与常规带式输送设备的驱动方式不 同的是 ， 变频驱动
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由于大 运量 、 长距离胶带输 送机 的驱动功率 大 ， 需用 多 台电机驱动 ， 且多采用 中、 高压供 电 ， 因此在对 电机 的驱 动控
超长胶带机多电机拖动的控制方法_秦养浩
第19卷第4期合肥工业大学学报(自然科学版)Vo1.19№4 1996.12JOU RNAL OF HEFEI UNIVERSIT Y OF TECHNOLOGY Dec.1996超长胶带机多电机拖动的控制方法秦养浩摘要 介绍超长胶带运输机多电机拖动系统的控制方法,着重于多电机拖动系统电机的均衡负载和PLC通信。
关键词 均衡负载;协调控制;速度跟踪中图分类号 TP271.6,TP230 引 言胶带运输机运输成本低,应用广泛,随着生产规模的发展,对胶带机的长度要求也有很大提高,我国已投入运行的胶带长度达5km,国外最长胶带运输机已超过10km。
胶带机长度增加,其拖动功率也随之加大,5km胶带机拖动功率已达到1200kW。
为分散对胶带的拉力,降低对胶带的机械强度要求,长胶带机都采用多个电机拖动,即在胶带机的头部和尾部分别设置多台电动机,形成相距数公里的多台电机拖动同一系统的多电机拖动系统。
协调好各台电动机的运行状态,尤其是在胶带机起动、制动过程中的各电机状态,是胶带机能否正常运行的关键。
胶带机经常处于重载起动,过大的起动动态力矩对胶带会产生过大的冲击力,为此必须限制胶带机起动时的加速度。
根据胶带强度不同,一般允许加速度为0.05～0.15m/s2。
以胶带工作速度3m/s计,起动时间不小于60～20s。
另外,由于胶带是非刚性的,即使钢芯胶带也有较大弹性,当受到突加拉力作用时,胶带容易引起抖动,为避免这一现象,对拖动电机的力矩变化率或加速度变化率应有一限制值,因此理想的胶带机起动过程接近一条S形速度变化曲线。
长胶带机对起动速度曲线的要求和其多电机拖动的特点,要求其电路系统必须满足两个基本条件,即胶带机拖动电机必须实现连续的闭环自动控制,各电机控制系统间必须实现联网控制。
相距数公里的多电机联网控制只能采用计算机控制及远距离数字通信来实现。
以下结合我校研制的国内首条5km超长钢芯胶带机的电控系统,介绍胶带机的电机拖动系统的控制和多电机间的计算机联网控制方法。
胶带输送机双驱同步控制系统
２同步运行方案
工 业 中 同一 台 设 备 或 者 同一 条 生 产 线 的 各 个 运
动 部分通 常采用一 台大 功率 电机 或多 台相对功 率较
小 的 电机 分 别 拖 动 的方 式 ． 而 这 些 不 同 的运 动 部 分 彼 此 间在 运 动 速度 、 转矩 等 参 数 方 面 常 常 有 配 合 协 调 关
动 系 统 由于 只有 一 个 传 动 速 度 ， 同步 性 能 最 优 。然 而 ．
也正是 由于该系统 的唯一性 ， 任何一 个设备发生故 障
都 将 导致 整 个 系 统 的停 机 ， 系统冗余 性差 ： 而 且 由 于 电机 、 变 频 器 等 电气 设 备 的功 率 较 大 ， 维 护 困难 ， 恢 复 时 间较 长 （ ２ ） 群拖 ： 用 一 台变 频 器 带 动 多 台 电动 机 同 步 运
Ｗ ＡＮＧ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ － ｙ ａ ｎ ｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ｙａ ｎ
（ １ ． Ｔ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ Ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｃ ｏ ． ， Ｌ Ｔ Ｄ， Ｔ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ０ ６ ３ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
系． 这就要求在各 电动机的调速控制之 间建 立某种关
系． 这 就 是所 谓 的 同 步 运行 问 题 正 确 选 择 同 步 控 制
方案． 是 在 同 步 运行 领 域 正 确 设 计 变 频 调 速 系 统 的 关 键 因 素 通 常 ． 同 步 运 行 主 要 可 以采 用 以 下 ３种 方 式 实现 ：
２ ． Ｔ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ Ｉ ｒ ｏ ｎ＆Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｈｅ ａ ｖ ｙ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ． ， Ｌ Ｔ Ｄ， Ｔ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ０ ６ ３ ３ ０ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
浅析胶带输送机起动的控制技术
软起动控制器
中图分类号 Ｔ ６ ４ １ Ｄ ３ ．
文献标识码
大功率胶带输 送机胶 带是一个 弹性 体 ， 当电机 给 输送带系统加上力 矩 时， 送带受力 产生 变形能 并储 输 存于胶带 中， 送带 越长 ， 输 加载时 间越 短 ， 存 的能量 储 就越大 。迅速释放这 些能量会对带式输送 机部件产生
内工作 液体 的多少 ， 就可以实现胶 带机的软起 动 。
１３ 经 济型软起 动液力 偶合 器 ． 美 国 Ｄ ｄｅ ｏｇ 生产 的 Ｃ Ｃ Ｋ Ｐ型偶合器在设 计 中加入
作者简介 ： 李伟 ， 毕业院校于 山东科 技大学 ， 机电部 副部长 ， 助理
工程师 。
（ 县级市 ） 市辖 区的 Ｒ Ｇ Ｐ进行 了统计 分 析 ， 、 ＪＤ 很好 的 揭示 了各 县 （ 级市 ） 市 辖 区与周 围县 市 的集 聚 关 县 、 系， 同时结合 ＧＳ软件 ， 实验数据 进行 可 视化 ， 够 Ｉ 对 能
输送机起动特性 的多种驱动系统。
１ １ Ｃ Ｔ技术 的应用 ． Ｓ
Ｃ Ｔ用来平滑地 起动 高惯性 负 载 ， Ｓ 通过 改 变加 在 离合器上 的液压压力来改变 Ｃ Ｔ的输 出力矩 。 Ｓ
１２ 调 速 型液力 偶合器 ．
调速型液 力偶 合 器相 当于离 心 泵 和涡 轮 机 的组 合， 当电机通过液力偶合器输 入轴 驱动泵轮 时 ， 轮如 泵
台离 心泵 ， 使工作 腔 中的工作 液沿泵 轮 叶片流道 向
外缘流 动 ， 液流 流出后 ， 穿过 泵轮 和蜗 轮 间的空 隙 ， 冲
击蜗轮 叶片以驱 动蜗轮 ， 其象 涡轮机 一样把 液体 的 使 动能和压能转变为输 出机 械能 ； 然后 ， 液体又经蜗 轮 内 缘流道 回到泵轮 ， 下一 次的循 环 ， 而把 电机 的能 开始 从 量柔性地传递给工作机。工作腔 中充 液量 的变化 可改
多电机驱动带式输送机主从控制策略研究
多电机驱动带式输送机主从控制策略研究【摘要】介绍了主从控制的连接方式及主从控制基本原理，详细分析了刚性连接方式主从控制对扭振的抑制能力，并基于Matlab/Simulink仿真平台对刚性连接方式的主从控制策略进行了仿真研究，仿真结果验证了主从控制策略的正确性和有效性。
【关键词】带式输送机多电机驱动主从控制功率平衡1 引言带式输送机具有长距离、大运量、连续输送等优点，且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，是目前煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。
随着高效开采工艺的发展，带式输送机向着长距离、大运量、高带速、大功率的大型化方向发展[1，2，3]。
大型带式输送机线路长、运量大，使得单条带式输送机的装机功率越来越大，以致单台电机已不能产生带式输送机所需的驱动力。
因此，现场大型带式输送机的驱动装置多采用多电机多点驱动的方式，这样可以在很大程度上减少皮带所需强度，降低企业生产成本，降低电网电压的峰值，同时也有利于设备的小型化，提高企业经济效益。
由于输送带的粘弹性性质和各种阻力的作用，带式输送机的驱动控制系统是一个复杂的机电系统[4]。
其中存在一个关键问题，即带式输送机的功率平衡控制问题。
针对多电机驱动带式输送机需要协调控制的特点，对进行变频调速的多台变频器采用主从控制技术，即可实现各电机之间的功率平衡，并能有效减小启动电流冲击及机械冲击，降低企业生产成本，提高煤矿生产效率。
本文以ABB 公司ACS800系列变频器为例介绍了主从控制的连接方式及主从控制基本原理，详细分析了刚性连接方式主从控制对扭振的抑制能力，并基于Matlab/Simulink 仿真平台对刚性连接方式的主从控制策略进行了仿真研究，仿真结果验证了主从控制策略的正确性和有效性。
2 主从控制策略的基本原理主从控制是指以需要同步的几个驱动单元中的一个驱动单元的相关参数作为其他驱动单元的跟踪对象而进行控制并达到同步驱动的控制形式。
即选择驱动系统中的一台电动机作为主机，其余电动机作为从机。
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第9期2010年9月工矿自动化Industr y and M ine A utomationNo.9 Sep.2010文章编号:1671-251X(2010)09-0142-04大型胶带输送机多驱动控制策略的研究付峻青(晋煤集团技术中心,山西晋城 048006)摘要:以晋煤集团成庄矿的主斜井胶带输送机为例,提出了一种胶带输送机双滚筒、三电动机驱动控制策略。
该控制策略采用以 驱动滚筒驱动的1号电动机为主驱动,按速度给定, 驱动滚筒驱动的2号电动机按力矩跟踪, 驱动滚筒驱动的3号电动机按给定速度的1.1倍跟踪,并采用力矩限制的方式对胶带输送机进行控制。
仿真实验结果验证了该控制策略的可行性。
关键词:胶带输送机;多滚筒驱动;电动机;控制策略 中图分类号:TD634 文献标识码:A 收稿日期:2010-06-24作者简介:付峻青(1963-),男,高级工程师,博士后,现为晋煤集团技术中心主任。
0 引言随着矿井生产规模向现代化、大型化发展,对胶带输送机的输送能力、输送长度和驱动功率的要求也随着提高。
长距离、大运量、高强度大型胶带多采用滚筒、多电动机、多点驱动,即在胶带输送机的头部、中部和尾部分别设置多台电动机,形成相距数千米的多滚筒、多台电动机拖动同一胶带输送机系统的拖动系统。
协调好胶带输送机启动、制动过程中的各电动机状态是输送机正常运行的关键。
具有2个及2个以上驱动滚筒的传动系统称为多滚筒驱动系统,分单滚筒驱动、双滚筒驱动和三滚筒驱动[1 2]。
双滚筒驱动有头部双滚筒驱动、布置在空载段任意点上的双滚筒驱动、头尾双滚筒驱动等布置方式;三滚筒驱动为头部双滚筒驱动、尾部单滚筒驱动布置方式。
多滚筒驱动的胶带输送机常见的布置方式如图1所示,其中,(a)为头部双滚筒驱动的胶带输送机布置方式,(b)为空载段任意点上的双滚筒驱动的胶带输送机布置方式,(c)为头、尾双滚筒驱动的胶带输送机布置方式,(d)为头部双滚筒、尾部单滚筒驱动的胶带输送机布置方式。
合理的多滚筒驱动控制策略可以保证胶带输送机系统的正常工作,防止驱动滚筒与输送带的滑动,防止胶带输送机系统的共振,减小胶带输送机过程中的电气冲击、弹性振动和机械振动,延长胶带输送机输送带、托辊、减速器、滚筒装置的使用寿命,节省(a)(b)(c)(d)图1 多滚筒驱动的胶带输送机常见的布置方式能耗。
本文以晋煤集团成庄矿的主斜井胶带输送机为例,介绍一种胶带输送机双滚筒、三电动机驱动控制策略。
1 多滚筒驱动控制策略确定成庄矿主斜井胶带输送机采用双滚筒、三电动机驱动方式,自动绞车张紧装置设在机头回程侧,其驱动模型如图2所示。
图2 胶带输送机双滚筒、三电动机驱动模型根据图2,可确定以下3种胶带输送机多滚筒驱动控制策略[3 6]:(1)以驱动滚筒驱动的电动机为主驱动,按速度给定, 驱动滚筒驱动的1号和2号电动机按速度跟踪,并进行力矩限制。
(2)以 驱动滚筒驱动的1号电动机为主驱动,按速度给定, 驱动滚筒驱动的2号电动机、驱动滚筒驱动的3号电动机按速度跟随,没有力矩限制。
(3)以 驱动滚筒驱动的1号电动机为主驱动,按速度给定, 驱动滚筒驱动的2号电动机按力矩跟踪,驱动滚筒驱动的3号电动机按给定速度的1.1倍跟踪,并进行力矩限制。
2 多滚筒驱动时的牵引力计算胶带输送机多滚筒驱动的牵引力计算包括各驱动滚筒之间的牵引力分配系数、总功率分配系数及速度关系的计算[7]。
2.1 驱动滚筒牵引力的分配设位于2个驱动滚筒之间输送带的运行阻力为F12,其值为F12=S21-S12(S21为驱动滚筒趋入点的张力,S12为 驱动滚筒奔离点的张力),可得2个驱动滚筒之间的牵引力分配系数为k y=(1- 1)e1(e 1-1)e 2-1(1)式中: 1=F12/S21,为2个驱动滚筒之间的相对阻力;e a1为 驱动滚筒的牵引系数;e a2为驱动滚筒的牵引系数;1、2分别为2个驱动滚筒的工作弧角。
如果2个驱动滚筒都布置在机头,那么 1可以忽略,则2个驱动滚筒之间的牵引力分配系数为k y=e 2(e 1-1)e 2-1(2)取1=2=,则k y=e ,这说明2个驱动滚筒在工作弧角相同时, 驱动滚筒的牵引力为驱动滚筒的e 倍。
成庄矿主斜井胶带输送机的参数为 =0.3, 1=205!,2=225!,则k y=1.924,这说明在2个驱动滚筒的围包角都变为滑动弧时, 驱动滚筒的牵引力一般为驱动滚筒的1.924倍以上。
2.2 驱动滚筒功率的分配设2个驱动滚筒的圆周速度分别为v1和v2,则2个驱动滚筒的功率分别为P1=F d1v1/(1000!)和P2=F d2v2/(1000!),其中F d1为 驱动滚筒的圆周驱动力,N;F d2为驱动滚筒的圆周驱动力,N;!为传动效率,则2个驱动滚筒之间的功率分配系数为k m=1-1-∀e 1(e 1-1)e 2-1(3)式中:∀为2个驱动滚筒输送带的相对变形量。
若忽略2个驱动滚筒输送带的相对变形量,则2个驱动滚筒之间的功率分配系数等于牵引力分配系数。
这表明成庄矿主斜井胶带输送机在2个驱动滚筒的圆周速度相同的情况下,当2个驱动滚筒的围包角都变为滑动弧时, 驱动滚筒更容易出现滑动现象。
2.3 驱动滚筒间的速度关系假设 驱动滚筒的绕入点的速度为v1, 驱动滚筒绕出点的速度和驱动滚筒的绕入点速度相同,驱动滚筒的绕出点的速度为v2,在考虑输送带弹性变形后,2个驱动滚筒之间的速度关系为v1v2=1-F d1EA(4)式中:E为输送带的弹性模量,N/m m2;A为输送带的面积,mm2。
由式(4)可知,要使v2恒大于v1,取决于F d1与EA的比值,取F d1=282.2kN,EA=382∀106N,则v1/v2=0.9993;若取F d1=648kN,则v1/v2=0.9983。
在2个驱动滚筒的围包角都变为滑动弧时,2个驱动滚筒传递功率的比值为k m=P1P2=F d1v1F d2v2=1.924∀0.9983=1.921<2(5)因此,成庄矿主斜井胶带输送机采用双滚筒、三电动机驱动方式的控制策略应为 驱动滚筒为主驱动、驱动滚筒跟随方式;否则会造成 驱动滚筒过载、打滑或跳闸事故。
驱动滚筒如果采用速度跟随,则其跟随速度应大于 驱动滚筒的速度,由上述计算可知,v2/v1#1.041。
3 控制策略的仿真主从控制模式一般都是以某一个电动机作为主驱动,其矢量控制模型中计算得到的给定转矩和电动机本身的转速作为控制其它电动机的给定输入[8]。
笔者将同轴拖动滚筒的电动机称为一次1号电动机和一次2号电动机,另外一台电动机称为二次电动机。
3台电动机的负载力矩都取实际负载力矩的1/3,速度都按照单机仿真效果较好的组合∃143∃2010年第9期付峻青:大型胶带输送机多驱动控制策略的研究加速度给定。
A 方案:以二次电动机为主驱动,按照速度给定,一次1号和2号电动机按照速度跟踪,并进行力矩限制。
该方案的3台电动机电流、输出电磁转矩仿真波形如图3、图4所示。
(a)二次电动机电流仿真波形(b)一次1号电动机电流仿真波形(c)一次2号电动机电流仿真波形图3 A 方案的3台电动机电流仿真波形(a)二次电动机输出电磁转矩仿真波形(b)一次1号电动机输出电磁转矩仿真波形(c)一次2号电动机输出电磁转矩仿真波形图4 A 方案的3台电动机输出电磁转矩仿真波形B 方案:以一次1号电动机为主驱动,按照速度给定,一次2号电动机和二次电动机按照速度跟随,没有力矩限制。
该方案的3台电动机电流、输出电磁转矩仿真波形如图5、图6所示。
C 方案:以一次1号电动机为主驱动,按照速度给定,一次2号电动机按照力矩跟踪,二次电动机按照给定速度的1.1倍进行跟踪,并进行力矩限制,该方案的3台电动机矢量控制模型如图7所示。
(a)一次1号电动机电流仿真波形(b)一次2号电动机电流仿真波形(c)二次电动机电流仿真波形图5 B 方案3台电动机电流仿真波形(a)一次1号电动机输出电磁转矩仿真波形(b)一次2号电动机输出电磁转矩仿真波形(c)二次电动机输出电磁转矩仿真波形图6 B 方案的3台电动机输出电磁转矩仿真波形图7 C 方案的3台电动机矢量控制模型C 方案的3台电动机电流、输出电磁转矩仿真∃144∃工矿自动化2010年9月波形如图8、图9所示。
从图8、图9可看出,C 方案的3台电动机输出电磁转矩的同步性和电流的同步性都较前两个方案有较大的提高。
因此,C 方案为优选方案。
(a)一次1号电动机电流仿真波形(b)一次2号电动机电流仿真波形(c)二次电动机电流仿真波形图8 C 方案的3台电动机电流仿真波形(a)一次1号电动机输出电磁转矩仿真波形(b)一次2号电动机输出电磁转矩仿真波形(c)二次电动机输出电磁转矩仿真波形图9 C 方案的3台电动机输出电磁转矩仿真波形4 实验结果分析笔者在现场对成庄矿主斜井胶带输送机采用C 方案进行了大量的实验和测定,示波器显示的波形如图10所示。
从图10可看出,在启动过程中,3台电动机的速度与功率波形非常接近,这说明C 方案非常有效,并且在输送带按4m/s 的速度长期运行时,2个驱动滚筒没有出现剧烈振动现象,胶带输送机系统运转非常平稳。
(a)3台电动机速度与功率波形(b)3台电动机电流与功率波形图10 主斜井胶带输送机采用C 方案时示波器显示的3台电动机速度与功率、电流与功率波形5 结语实验结果表明,成庄矿主斜井胶带输送机采用以 驱动滚筒驱动的1号电动机为主驱动,按速度给定, 驱动滚筒驱动的2号电动机按力矩跟踪, 驱动滚筒驱动的3号电动机按给定速度的1.1倍跟踪的控制策略充分发挥了各个电动机的能力,降低了输送带的工作张力,有利于安装和维护。
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