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一种液电带臂锯电气控制系统

阅读：535发布：2021-07-18

专利汇可以提供一种液电带臂锯电气控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明为一种液电带臂锯电气控制系统，包括远程遥控操作系统、无线收/发系统、遥控/本机转换系统、PLC控制中心、液压动力系统、带臂模式切换装置、摆臂/行走系统、液压环形带锯驱动装置；所述远程遥控操作系统通过RS‐485通讯端口与无线收/发系统连接，经遥控/本机操作系统进行转换处理后通过RS‐485通讯口与PLC控制中心连接，PLC控制中心分析处理后对液压动力系统、带锯模式切换装置、摆臂/行走系统、液压带锯驱动装置实现程序控制。本发明具有远程遥控/本机操控模式可选、液—电组合驱动，兼具带锯垂直/ 水平锯切模式可选，功能齐全，操作灵活、顺畅、简便。，下面是一种液电带臂锯电气控制系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种液电带臂锯电气控制系统，其特征在于：包括远程遥控操作系统、无线收/发系统、遥控/本机转换系统、PLC控制中心、液压动力系统、带臂模式切换装置、摆臂/行走系统、液压环形带锯驱动装置；其中所述远程遥控操作系统构成远程无线遥控操作平台；所述无线收/发系统由数传其中包含二路开关电路，模拟量收/发二套模块构成，传输指令、信息，是远程无线发送与接收的运作载体；所述PLC控制中心是整个电控体系的指挥中枢系统，通过运行程序指挥、协调各执行机构的程序化运作；所述远程/本机操控模式转换系统是用于远程遥控与本机现场操控选项切换的组件；所述带臂模式切换装置是机台水平锯切或垂直锯切的转换选择机构；所述远程遥控操作系统通过RS‐485通讯端口与无线收/发系统连接，经遥控/本机操作系统进行转换处理后通过RS‐485通讯口与PLC控制中心连接，PLC控制中心分析处理后对液压动力系统、带锯模式切换装置、摆臂/行走系统、液压带锯驱动装置实现程序控制；
带臂模式切换装置：该装置由2#隔离/缓冲器、1#电磁阀、2#电磁阀、摆臂平台伸缩油缸和摆臂水平/垂直翻转机构组成；具体工作如下：当选择“水平锯切”模式时，按下人机界面中的“水平锯切”按钮，PLC便发出“带锯水平锯切”指令，此时2#隔离/缓冲器传令1#电磁阀打开，摆臂伸缩油缸得电，油缸缓缓伸出，推动臂台缓缓倾斜最后置于合适的“水平”锯切位置；反之，2#电磁阀打开，摆臂伸缩油缸得电，油缸缓缓缩回，带动臂台缓缓回复最后置于合适的“垂直”锯切位置，全程均为点动操作，松手即停；
摆臂/行走系统：该系统由摆臂控制变频器、摆臂机构、行走控制变频器、行走机构和PLC“自动”选通开关组成；该系统分为“手动/自动”二种控制模式，当选择“手动”操作时，摆臂操控与行走操控各自为战互不关联；当选择“垂直锯切”方式下的“自动”操作模式具体如下：
当摆臂开始下行时，行走系统将同步“前行跟进”，以保证带锯的“锯切合成轨迹”为一条“垂直运行线”，且“摆臂控制变频器”的运转速度与“行走控制变频器”的运行速度协调配合，通过PLC的程序运作，向两变频器分别写入各自合适的运行参数，同时PLC再根据摆臂下摆时角度变化的情况，进行数据采集、运算处理、运作完成曲线修正、补偿问题，并获得带锯所需实际合成锯切轨迹；具体操作如下：当带臂锯处于“垂直锯切”选项模式，且当摆臂下行触及地面时，按下触摸屏人机界面中的“自动”按钮，令行走系统跟进动作至达到下摆角度设定值时，摆臂下行结束并锁定这一姿势，同时令行走系统停止前行并自动转为“后退运行状态”；当运行至接近导轨终点时，“行走停机”接着“摆臂上摆至反向触地”时，行走机构自动跟进继续“后退”，当摆臂到达上摆设定限位角度值时，摆臂下摆动作停止，此时行走机构将自动转向改为“前进运行”，行至与原锯路“重合”时自动停车，摆臂自动提升至起始位置后停机，至此运作结束，将等待下一循环到来；
当选择“水平锯切”方式下的“自动”操作模式，其与“垂直锯切”方式下的“自动”操作不同之处是：当机台运行至导轨终点时，“行走停机”接着“摆臂开始启动并按原转动方向摆动至垂直位置时，摆臂停止稍后反向摆出至初始位置时，停机待命等待下一循环的到来。
2.根据权利要求1所述的一种液电带臂锯电气控制系统，其特征在于：所述远程/本机操作转换系统由本机触摸屏、PLC本机选通开关、PLC远程选通开关、本机急停/声光报警装置、本机二路电位器调速控制组件、PLC本机选通开关及PLC远程选通开关组成。
3.根据权利要求1所述的一种液电带臂锯电气控制系统，其特征在于：所述液压动力系统包括压力检测装置、电流变送器检测装置、综合保护器、隔离缓冲器、相序保护、Y-Δ启动/运行装置、电力拖动电机、液压动力工作站。
4.根据权利要求1所述的一种液电带臂锯电气控制系统，其特征在于：所述液压环形带锯驱动装置包括极性反向器、PLC选通开关、功率放大器、电-液比例换向调速阀、带锯液压马达、金刚石带锯体，该装置采用大流量开环控制方式，是构成带锯矿体主体切削的运作工具。
5.根据权利要求3所述的一种液电带臂锯电气控制系统，其特征在于：所述相序保护为一种带相序自动识别/转换装置。
6.根据权利要求3所述的一种液电带臂锯电气控制系统，其特征在于：所述液压动力工作站所需动力可采用Y-Δ启动方式或变频控制方式。
7.根据权利要求4所述的一种液电带臂锯电气控制系统，其特征在于：带锯液压马达的转速通过功率放大器调控电—液比例换向调速阀输出的流量进行控制。

说明书全文

一种液电带臂锯电气控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种矿山用带臂锯电气控制系统，尤其是可通过远程遥控/本机操控，液电组合驱动的电气控制系统。

背景技术

[0002] 利用“带臂锯”进行石材切割，具有“链臂锯”所无法比拟的优势，它具有体积小、重量轻、锯切效率高且更加耐用适应性更强，制作工艺相对简单、成本更低廉等诸多优点，因此具有更大的发展潜力。专利号ZL201420487641.X一种带臂锯无线遥控电气自动控制系统，针对这一专利单一的锯切方式，进一步提高完善带臂锯电气控制系统，此控制系统技术具有远程遥控/本机操控功能，使用更灵活、方便；同时添加带臂锯水平/垂直锯切二种选项模式，更适合矿山作业需求，且为了解决带锯在水平锯切模式下，带锯摆臂装置自身的重量问题，将原由电机拖动带锯的运行方式改为由大功率液压马达驱动的方式，大大缩小摆臂装置的机体，减轻重量压力可不加配重块就能稳定工作，同时为了满足液压马达转速平稳、可调、大转矩的驱动力，在系统中引入了液压专用功率放大器、电-液比例换向调速阀作为转速调控部件，从而保证带锯工作更加顺畅、平稳。

发明内容

[0003] 本发明针对“无线遥控带臂锯”锯切方式比较单一，如若参照链臂锯(垂直/水平通用)机型的设计方法，就得考虑增加配重块保持机台平衡的问题，为了解决这一问题，故提供一种液电带臂锯电气控制系统，即拥有垂直/水平锯切模式，又能同时兼顾机台平衡的问题(无需配重)。

[0004] 一种液电带臂锯电气控制系统，其特征在于：包括远程遥控操作系统、无线收/发系统、遥控/本机转换系统、PLC控制中心、液压动力系统、带臂模式切换装置、摆臂/行走系统、液压环形带锯驱动装置；其中所述远程遥控操作系统构成远程无线遥控操作平台；所述无线收/发系统由二套“数传”(其中包含二路开关电路)，模拟量收/发各一套模块构成，无线电磁波传输指令、信息，是远程无线发送与接收的运作载体；所述PLC控制中心是整个电控体系的指挥中枢系统，通过运行程序指挥、协调各执行机构的程序化运作；所述远程/本机操控模式转换系统是用于远程遥控与本机现场操控选项切换的组件；所述带臂模式切换装置是机台水平锯切或垂直锯切的转换选择机构；所述远程遥控操作系统通过RS‐485通讯端口与无线收/发系统连接，经遥控/本机操作系统进行转换处理后通过RS‐485通讯口与PLC控制中心连接，PLC控制中心分析处理后对液压动力系统、带锯模式切换装置、摆臂/行走系统、液压带锯驱动装置实现程序控制。

[0005] 所述远程/本机操作转换系统由本机触摸屏、PLC本机选通开关、PLC远程选通开关、本机急停/声光报警装置、本机二路电位器调速控制组件、PLC本机选通开关及PLC远程选通开关组成。

[0006] 所述液压动力系统包括压力检测装置、电流变送器检测装置、综合保护器、隔离缓冲器、相序保护、Y-Δ启动/运行装置、电力拖动电机、液压动力工作站，其中所述相序保护为一种带相序自动识别/转换装置。

[0007] 所述带臂模式切换装置由隔离缓冲器、电磁阀、摆臂平台伸缩油缸、水平/垂直翻转机构构成。

[0008] 所述摆臂/行走系统由摆臂控制变频器、摆臂机构、行走控制变频器、行走机构、PLC自动选通开关组成，是承载带锯摆臂上、下/顺、逆摆动及机台行走的动力驱动机构，所述摆臂/行走系统具有手动、自动二种控制模式。

[0009] 所述液压环形带锯驱动装置包括极性反向器、PLC选通开关、功率放大器、电-液比例换向调速阀、带锯液压马达、金刚石带锯体，该装置采用大流量开环控制方式，是构成带锯矿体主体切削的运作工具。

[0010] 所述液压动力工作站所需动力可采用Y-Δ启动方式或变频控制方式。

[0011] 所述带锯液压马达的转速通过功率放大器调控电—液比例换向调速阀输出的流量进行控制。附图说明

[0012] 图1本发明液电带臂锯的电气控制系统结构简图；

[0013] 图2本发明液电带臂锯的电气控制原理结构框图。

[0014] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

具体实施方式

[0015] 以下结合附图1、图2对本发明进行详细的说明，本实施例可以让本领域的专业人员更容易理解本发明，但不以此实施例限制本发明。

[0016] 如图1所示，本发明为一种液电带臂锯电气控制系统，主要包括：远程遥控操作系统1，无线收/发系统2，远程/本机操控转换系统3、PLC控制中心4，液压动力系统5，带臂模式切换装置6、摆臂/行走系统7、液压环形带锯驱动装置8。

[0017] 如图2所示，远程遥控操作系统1采用台产威伦通彩色触摸屏10、急停按钮/声光报警器11、二只电位器12组成，由触摸屏的人机界面10(HMI)完成各项操作指令和各种反馈数据、参数、信息的收集显示，并能在HMI中查到详尽的故障报警提示信息，该触摸屏10通过于无线通讯收/发模块20的RS-485(A/B端口)串行口进行双向数据交换；由急停按钮通过无线通讯收/发模块20的“DIN端口”发出“急停开关信号”，由声光报警器接收来自无线通讯收/发模块20“DOUT端口”的故障报警响应数字开关信号；由电位器12通过无线(模拟量)发射模块22的联接端口(“A1U、A1-”，“A2U、A2-”)发送二路0—10V模拟量调控信号。

[0018] 无线收/发系统2包括无线遥控收/发模块(数传、开关)20、无线遥控收/发模块(数传、开关)21、PLC远程选通开关22、无线遥控发射器(模拟量)23、无线遥控接收器(模拟量)24组成，由无线遥控收/发模块20、无线遥控收/发模块21完成数据、参数、信息双向收、发任务，通过无线遥控收/发模块(数传、开关)21的A/B端口与PLC的RS-485(COM3)串行口相联，并按标准MODBUS通讯协议方式进行数据双向传输；由无线遥控收/发模块(数传、开关)21的“DIN”端口负责接收来自PLC：out3的故障报警开关信号，通过“无线遥控收/发模块(数传、开关)21”的“DOUT”端口，发送控制PLC电源通/断的数字开关信号，来实现“遥控急停”的；由无线遥控发射器(模拟量)23负责向无线遥控接收器(模拟量)24发送二组0—10V模拟量，后由无线遥控接收器(模拟量)24通过“A1U、A1-”端口向主机变频控制器的“AI1、GND”主频端口传送调速控制给定源(1#)，通过“A2U、A2-”端口向摆臂/行走变频控制器的“AI1、GND”主频端口传送调速控制给定源(2#)，其中远程遥控与本机操控方式通过PCL远程选通开关22进行切换。

[0019] 远程/本机操作转换系统3该系统由触摸屏(本机)30、PLC“本机”选通开关31、32、PLC“远程”选通开关33、急停/声光报警装置(本机)34、二路电位器调速控制组件(本机)35、PLC“本机”选通开关36及PLC“远程”选通开关37组成。其工作原理通过PLC选通开关选择“本机触摸屏”或“远程无线模块”与PLC控制中心通过RS-485串行口对接通讯，以及急停/声光报警装置、摸拟量调控装置选择“本机”或“远程”控制方式，二选一就能保证系统通讯、摸拟量调控畅通无阻。

[0020] PLC控制中心4该系统由PLC模块40、摆臂翻转计数传感器41、带锯断带、跑偏、打滑及带锯液压马达堵转检测传感器42组成。其工作原理通过PLC的COM3串行端口(RS-485通讯口)与触摸屏的人机界面进行对话，读取触摸屏中的指令信号，并向其传送相关数据、信息；同时PLC的COM2串行端口又于“摆臂/行走系统”中的行走控制变频器(2#从站)、摆臂控制变频器(3#从站)建立“主—从站”的控制模式，通过MODBUS通讯协议联为一体，即可向其读取或写入数据，监控变频器的运行状况，还能向变频器发号施令(令其运行、停止、复位等动作)；该系统还通过PLC模块中的开关量(I/O)模块、模拟量(A/D)模块向各有关程控装置发布指令及读取所需数据，形成行之有效且完备的指挥控制体系。

[0021] 液压动力系统5：该系统由压力检测装置(电结点压力表)50、电流变送器检测装置51、综合保护器52、1#隔离缓冲器53、相序保护(带相序自动识别/转换装置)54、Y-Δ启动/运行装置55、电力拖动电机56、液压动力工作站57等部件构成。其工作原理：大泵采用Y-Δ启动方式主要提供液压动力工作站所需动力，为了减小初次启动电流的冲击，可设置先启动大泵电机，数秒后再由系统运行程序开启液压各控件体系。该系统中的压力检测装置(电结点压力表)主要起压力“上限”停机，“下限”启动的过程控制作用；当然若从节能方面考虑，则可将大泵的启动/运行方式改为变频控制方式，即由变频器控制电机的启动、运行、停机，并引入压力变送器的模拟信号，作为变频器的负反馈信号，与变频器所设定的给定频率构成闭环控制系统，变频器将根据压力变化情况自动调整合适的输出频率，调控马达的运转速度从而实现节能的效果。需要说明的是当采用变频控制时可取消Y-Δ启动方式下的“相序保护、综合保护”等功能，这些被取消的功能将由变频器承当。

[0022] 带臂模式切换装置6：该装置由2#隔离/缓冲器60、1#电磁阀61、2#电磁阀62、摆臂平台伸缩油缸63、“摆臂”水平/垂直翻转机构64组成。其工作原理如：当选择“水平锯切”模式时，按下“人机界面”中的“水平锯切”按钮，PLC便发出“带锯水平锯切”指令，此时2#隔离/缓冲器传令1#电磁阀打开，摆臂伸缩油缸得电，油缸缓缓伸出，推动臂台缓缓倾斜最后置于合适的“水平”锯切位置；反之，2#电磁阀打开，摆臂伸缩油缸得电，油缸缓缓缩回，带动臂台缓缓回复最后置于合适的“垂直”锯切位置，全程均为点动操作，松手即停。

[0023] 摆臂/行走控制系统7：该系统由摆臂控制变频器70、摆臂机构71、行走控制变频器72、行走机构73、PLC“自动”选通开关74组成。该系统分为“手动/自动”二种控制模式，当选择“手动”操作时，摆臂操控系统与行走操控系统各自为战互不关联；而当选择“垂直锯切”方式下的“自动”操作模式时，二者将联动运作并按各自运行轨迹“合成符合要求的锯切轨迹”。现以机台在”垂直锯切”方式下的摆臂下行且处于“自动”模式下的运行状态为例作如下描述：

[0024] 例如当摆臂开始下行时，行走控制系统将同步“前行跟进”，以保证带锯的“锯切合成轨迹”为一条“垂直运行线”(避免因摆臂独自下摆时的圆弧曲线运动造成“锯切死角”而浪费宝贵的石材资源)，这就要求“摆臂控制变频器”的运转速度与“行走控制变频器”的运行速度必须高度协调配合，通过PLC的程序运作，向两变频器分别写入(MODWR)各自合适的运行参数，同时PLC再根据摆臂下摆时角度变化的情况，进行数据采集、运算处理、运作完成曲线修正、补偿问题，这样就可获得“带锯”所需“实际合成锯切轨迹。具体操作如下：

[0025] 当带臂锯处于“垂直锯切”选项模式，且当摆臂下行触及地面时，机台操作人员按下触摸屏人机界面中的“自动”按钮，令行走控制系统跟进动作(前进运行)至达到下摆角度设定值时(在触摸屏人机界面中设置了上/下摆度限位值)，摆臂下行结束并锁定这一姿势，同时令行走控制系统停止前行并自动转为“后退运行状态”。当运行至接近导轨终点时，“行走停机”接着“摆臂上摆至反向触地”时，行走机构自动跟进继续“后退”，当摆臂到达上摆设定限位角度值时，摆臂下摆动作停止，此时行走机构将自动转向改为“前进运行”(这一运行方式亦为消除“锯切死角”所为)，行至与原锯路“重合”时自动停车，摆臂自动提升至起始位置后停机，至此程序运作结束，系统将迎接下一循环到来......

[0026] 接下来介绍带臂锯“水平锯切”的情况：带臂锯“水平锯切”模式下的“自动”工作原理与上述情形相类似，所不同之处是当机台运行至导轨终点时，“行走停机”接着“摆臂开始启动并按原转动方向摆动至垂直位置时，摆臂停止稍后反向摆出至初始位置时，停机待命等待下一循环的到来......

[0027] 在该摆臂/行走控制系统中，摆臂/行走变频器“翻转/进给”的模拟量给定值(SV)均由“远程/本机”调速电位器提供，且由行走变频器的模拟量输出端口输出(0—10V或4—20mA)的电流输出监测信号，作为摆臂/行走变频器的负反馈信号(PV)，并在PLC“自动”选通开关闭合的情况下完成系统的闭环控制，形成有利于获得最佳、柔性、高效的锯切效果。

[0028] 液压带锯驱动装置8：该装置主要由极性反向器80、PLC选通开关81、功率放大器82、电-液比例换向调速阀83、带锯液压马达84、金刚石带锯体85等部件组成。该装置采用大流量开环控制方式，该功率放大器的给定设置信号取自“本机/远程”操控电位器输出的0-
10V模拟量调节信号，通过PLC选通开关选择“正/反转运行方式，然后通过功率放大器调节控制电-液比例换向调速阀输出可控的、按线性比例调整的流量来调控带锯液压马达的转速，使金刚石带锯的锯切“线速度”达到可调、可控的目的。

[0029] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围当中。

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