CN111195566B - 具有抗干扰功能的自动化控制*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有抗干扰功能的自动化控制***，其包括用于驱动转鼓转动的主电机、用于驱动螺旋转动的辅电机、用于控制主电机转速的主变频器、用于控制辅电机转速的辅变频器、安装在辅电机输出轴上的扭矩传感器以及将螺旋与转鼓连接起来的差速器，主变频器与辅变频器通信连接，扭矩传感器与辅变频器信号连接；其中，辅变频器用于根据扭矩传感器输入的扭矩信号调节辅电机的转速，主变频器和辅变频器共同连接有用于控制主变频器及辅变频器启停的PLC控制电路。本发明能够直接通过变频器自带的PID调节对卧螺离心机的旋转运动***进行控制，免去了外部PLC的介入，控制精度高且响应速度快。

Description

具有抗干扰功能的自动化控制***

技术领域

本发明涉及自动化控制的技术领域，尤其是涉及一种具有抗干扰功能的自动化控制***。

背景技术

卧螺离心机的旋转运动***由转鼓、螺旋和差速器三个部件组成，其原理是利用离心力将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同又互不相溶的液体分开；它也可用于排除湿固体中的液体。其中，物料不同，卧螺离心机所采用的的差速器也不同。

离心机根据差速器使用方式的不同可分为单电机机械差速驱动、液压驭动和双电机变频差速调整，由于双电机驭动离心机时差速调整比较方便，且允许物料浓度在一定范围内自动调整差速，所以采用双变频器控制卧螺离心机是实现离心机差速控制的重要形式。在现有的双电机驭动控制***中，辅电机的转矩直接反应了转鼓中物料的干湿程度，恒定转矩就是恒定物料的干度，其方法普遍是采用PLC过程控制器的PID控制技术。

例如公开号为CN107051759A的中国专利公开文本中就公开了一种卧螺离心机控制***，其包括远程监控计算机、与远程监控计算机相连的小型交换机、与小型交换机相连的触摸屏、与小型交换机相连的可编程控制器、与可编程控制器一端相连的进料变频器、与进料变频器一端相连的进料电机、与可编程控制器另一端相连的主变频器、与主变频器一端相连的主电机、与主变频器另一端相连的副变频器、与副变频器相连的副电机、多个传感器、以及用于测量主、副电机转速的多个接近开关。

但是，上述中的现有技术方案存在以下缺陷：采用可编程控制器（PLC）的PID控制技术，会造成控制环节多和***复杂；众所周知，外部控制环节越多，对自动化控制***产生的干扰也就越多；因此，采用可编程控制器（PLC）的PID控制技术对卧螺离心机的旋转运动***进行控制，不可避免的会影响控制***的控制精度和响应速度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种具有抗干扰功能的自动化控制***，其具有控制精度高且响应速度快的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具有抗干扰功能的自动化控制***，包括用于驱动转鼓转动的主电机、用于驱动螺旋转动的辅电机、用于控制主电机转速的主变频器、用于控制辅电机转速的辅变频器、安装在辅电机输出轴上的扭矩传感器以及将螺旋与转鼓连接起来的差速器，所述主变频器与辅变频器通过通信线通信连接，所述扭矩传感器与辅变频器信号连接；其中，所述辅变频器用于根据扭矩传感器输入的扭矩信号调节辅电机的转速，所述主变频器和辅变频器共同连接有用于控制主变频器及辅变频器启停的PLC控制电路。

通过采用上述技术方案，将主辅变频器的通信线直接相连，且扭矩传感器的信号输出端直接接入辅变频器，能够直接通过变频器自带的PID调节对卧螺离心机的旋转运动***进行控制，免去了外部PLC的介入，控制精度高且响应速度快。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主变频器的直流母线与辅变频器的直流母线相连。

通过采用上述技术方案，由于辅机的滞后性，在实际使用过程中辅机会发电从而造成能量回馈，将主辅变频器的直流母线相连能够将这一部分回馈的能量传输到主机变频器中供主机使用，不用使辅变频器外接能耗装置，解决了外接能耗装置成本高的问题，且节约了***整体的能耗。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述PLC控制电路包括可编程逻辑控制器、第一中间继电器和第二中间继电器，所述可编程逻辑控制器连接有开关电源；所述第一中间继电器和第二中间继电器的线圈均与可编程逻辑控制器相连，所述第一中间继电器的常开触点连接在主变频器的OP6端口与CM端口之间，所述第二中间继电器的常开触点连接在辅变频器的OP6端口与CM端口之间。

通过采用上述技术方案，通过PLC控制电路能够快速控制主、辅变频器的启闭，这其中，PLC控制电路不参与对卧螺离心机的旋转运动***的控制，保证了***的响应速度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述开关电源连接有控制其启闭的电源控制电路。

通过采用上述技术方案，方便控制开关电源的工作状态，提高了安全性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述可编程逻辑控制器连接有中继器，所述中继器与通信线连接并用于定时建立可编程逻辑控制器与主变频器和/或辅变频器之间的通讯链接，所述可编程逻辑控制器用于在与主变频器和/或辅变频器建立通讯链接后获取相应的调节数据并保存。

通过采用上述技术方案，可编程逻辑控制器能够定时获取主变频器和/或辅变频器的调节数据，便于后期将数据导出并进行分析。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述中继器与扭矩传感器的输出端连接，所述可编程逻辑控制器连接有报警电路；所述可编程逻辑控制器用于获取扭矩传感器的输出信号并在主变频器和/或辅变频器的调节异常时，控制所述报警电路发出报警信号。

通过采用上述技术方案，可编程逻辑控制器在获取主变频器和/或辅变频器的调节数据的同时也能获取扭矩传感器的数据，当调节异常时，可编程逻辑控制器会控制报警电路发出报警信号，以使工作人员快速作出反应并实施相应的处理措施。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述可编程逻辑控制器还用于在主变频器和/或辅变频器的调节异常时，控制主变频器调节主电机的转速和/或控制辅变频器调节辅电机的转速。

通过采用上述技术方案，可编程逻辑控制器能够在调节异常时进行主动调节，即控制变频器作出反应。当调节处于正常状态时，可编程逻辑控制器不参与卧螺离心机的旋转运动***的控制，从而保证了控制的精度和响应的速度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述中继器包括触发模块，所述触发模块响应于可编程逻辑控制器发出的控制信号建立可编程逻辑控制器与主变频器和/或辅变频器之间的通讯链接。

通过采用上述技术方案，可编程逻辑控制器能够通过触发模块强制控制中继器打开，从而对主变频器和/或辅变频器内的数据进行调节，或主动控制主变频器和/或辅变频器的运作，提高了***的兼容性，能够适应各种工作场景。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述可编程逻辑控制器连接有交换机，所述交换机通信连接有触摸屏和远程监控终端。

通过采用上述技术方案，方便对可编程逻辑控制器进行操作，且能够实现远程而监控，极大的提高了工作效率和便捷性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述可编程逻辑控制器还连接有GSM通信模块；所述可编程逻辑控制器还用于在主变频器和/或辅变频器的调节异常时，控制所述GSM通信模块向绑定的移动终端发送报警短信和/或拨打报警电话。

通过采用上述技术方案，能够在***异常时向用户的移动终端发送报警短信和/或拨打报警电话，从而保证用户了解到相应的异常情况，从而进行相应的处理。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过将主变频器与辅变频器通过通信线通信连接，以及将扭矩传感器与辅变频器信号连接，能够直接通过变频器自带的PID调节对卧螺离心机的旋转运动***进行控制，免去了外部PLC的介入，提高了控制精度高和响应速度；

2.通过中继器和触发模块的设置，能够监控调节过程，在变频器的调节异常时，能够及时发出报警信号以及进行PLC强制调节，提高了***的工作稳定性；

3.通过交换机和GSM通信模块的设置，能够实现远程监控和远程报警，增加了***的使用便利性和报警消息传达的即时性，保证了***能够稳定运行。

附图说明

图1是具有抗干扰功能的自动化控制***的结构示意图；

图2是恒扭矩控制的结构框图；

图3是PLC控制电路的结构示意图；

图4是电源控制电路的结构示意图；

图5是用于体现可编程逻辑控制器与***设备连接关系的结构示意图。

图中，1、通信线；2、扭矩传感器；3、可编程逻辑控制器；31、开关电源；32、GSM通信模块；33、移动终端；4、中继器；41、触发模块；5、交换机；51、触摸屏；52、远程监控终端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例

参照图1，为本发明公开的一种具有抗干扰功能的自动化控制***，包括为润滑***输送润滑油的油泵M3、用于驱动转鼓转动的主电机M1、用于驱动螺旋转动的辅电机M2、用于控制主电机M1转速的主变频器VF1、用于控制辅电机M2转速的辅变频器VF2、安装在辅电机M2输出轴上的扭矩传感器2以及将螺旋与转鼓连接起来的差速器。主变频器VF1的RST端与电源的三相线连接，辅变频器VF2的三相线不与电源连接且辅变频器VF2的直流母线与主变频器VF1的直流母线相连。主变频器VF1与辅变频器VF2通过通信线1通信连接，结合图2，扭矩传感器2与辅变频器VF2信号连接，当扭矩传感器2检测的扭矩大于设定值时，经过PID运算后的控制量会使辅变频器VF2的输出频率下降，从而加大差速；当扭矩传感器2检测的扭矩小于设定值时，经过PID运算后的控制量会使辅变频器VF2的输出频率上升，从而减小差速。

参照图3，主变频器VF1和辅变频器VF2共同连接有用于控制主变频器VF1及辅变频器VF2启停的PLC控制电路。PLC控制电路包括可编程逻辑控制器3以及线圈均与可编程逻辑控制器3连接的第一中间继电器K1、第二中间继电器K2和第三中间继电器K3，可编程逻辑控制器3还连接有主机启动按钮S1、主机停止按钮S2、辅机启动按钮S3、辅机停止按钮S4、油泵启动按钮S5、油泵停止按钮S6、主机故障开关V1、辅机故障开关V2和油泵故障开关R1。当主电机M1故障时，主机故障开关V1闭合；当辅电机M2故障时，主机故障开关V2闭合；当油泵M3故障时，油泵故障开关R1闭合。

参照图1和图3，第一中间继电器K1的常开触点K1-1连接在主变频器VF1的OP6端口与CM端口之间，第一中间继电器K1的线圈两端并联有第一指示灯H1，当第一中间继电器K1的线圈通电时，第一中间继电器K1的常开触点K1-1变常闭，主变频器VF1启动，第一指示灯H1点亮。第二中间继电器K2的常开触点K2-1连接在辅变频器VF2的OP6端口与CM端口之间，第二中间继电器K2的线圈两端并联有第二指示灯H2，当第二中间继电器K2的线圈通电时，第二中间继电器K2的常开触点K2-1变常闭，辅变频器VF2启动，第二指示灯H2点亮。

参照图1，主变频器VF1与电源之间连接有隔离开关Q1，油泵M3与电源之间依次连接有隔离开关Q2、空气断路器KM1和保险丝电阻器FR1，其中隔离开关Q2与电源连接，隔离开关Q1的型号为3P250A，隔离开关Q2的型号为3P6A。结合图3和图4，可编程逻辑控制器3连接有开关电源31，开关电源31连接有控制其启闭的电源控制电路。

参照图3和图4，电源控制电路包括隔离开关Q3、旋钮开关S0、第五中间继电器K0、电源指示灯H0和第三指示灯H3。第三指示灯H3与第三中间继电器K3的线圈并联，用于在第三中间继电器K3的线圈通电时发出指示信号。隔离开关Q3的型号为2P6A，其输入端与电源连接，输出正极与旋钮开关S0以及第五中间继电器K0的常开触点K0-1的一端相连，输出负极与第三中间继电器K3的线圈的一端、电源指示灯H0的一端以及空气断路器KM1的线圈的一端均与开关电源31的N端口相连。第五中间继电器K0线圈的另一端与旋钮开关S0的另一端相连，电源指示灯H0的另一端与第五中间继电器K0的常开触点K0-1的另一端、第三中间继电器K3的常开触点K3-1的一端以及开关电源31的L端口相连，第三中间继电器K3的常开触点K3-1的另一端与空气断路器KM1的线圈的另一端相连。

参照图3和图4，当闭合旋钮开关S0后，第五中间继电器K0的常开触点K0-1闭合，开关电源31得电并将电源的220V交流电转换为24V直流电给可编程逻辑控制器3供电。可编程逻辑控制器3控制第三中间继电器K3通电后，第三中间继电器K3的常开触点K3-1闭合，空气断路器KM1合闸，油泵M3开始工作。

参照图3，可编程逻辑控制器3通过RS485总线连接有中继器4，中继器4与通信线1连接并用于定时建立可编程逻辑控制器3与主变频器VF1和/或辅变频器VF2之间的通讯链接。在可编程逻辑控制器3在与主变频器VF1和/或辅变频器VF2建立通讯链接的期间，可编程逻辑控制器3会获取相应的调节数据并保存。

参照图3，中继器4包括开关K5和开关K6，中继器4会定时闭合开关K5和开关K6一定时间，以供可编程逻辑控制器3获取数据。开关K5的一端与扭矩传感器2的输出端连接，另一端与与RS485总线连接；开关K6的一端与通信线1连接，另一端与与RS485总线连接。可编程逻辑控制器3连接有报警电路，当可编程逻辑控制器3根据获取扭矩传感器2的输出信号判断主变频器VF1和/或辅变频器VF2的调节异常时，控制报警电路发出报警信号。其中，调节异常是指测得扭矩大于或小于设定值情况下，主变频VF1和辅变频器VF2均未作出输出频率调整。

参照图3和图4，报警电路包括第四中间继电器K4和第四指示灯H4，第四中间继电器K4的线圈与可编程逻辑控制器3连接，第四中间继电器K4的常开触点K4-1的一端与开关电源31的L端口连接，第四中间继电器K4的常开触点K4-1的另一端与第四指示灯H4的一端连接，第四指示灯H4的另一端与开关电源31的N端口连接。可编程逻辑控制器3控制第四中间继电器K4的线圈通电后，第四中间继电器K4的常开触点K4-1闭合，第四指示灯H4发出报警信号。

参照图3，中继器4包括触发模块41，触发模块41响应于可编程逻辑控制器3发出的控制信号而建立可编程逻辑控制器3与主变频器VF1和/或辅变频器VF2之间的通讯链接。具体的，一方面，可通过触发模块41将中继器4的开关K5和开关K6都闭合，从而可以通过可编程逻辑控制器3调整主变频器VF1和辅变频器VF2内预设的扭矩值；另一方面，在主变频器VF1和/或辅变频器VF2的调节异常时，可通过触发模块41保持中继器4内开关K5和开关K6都处于闭合状态，此时定时状态暂停，可编程逻辑控制器3控制主变频器VF1调节主电机M1的转速和/或控制辅变频器VF2调节辅电机M2的转速后，定时状态恢复。

参照图5，可编程逻辑控制器3连接有交换机5，交换机5通过网络连接有触摸屏51和与远程监控终端52对应的交换机5。可编程逻辑控制器3还连接有GSM通信模块32，在主变频器VF1和/或辅变频器VF2的调节异常时，可编程逻辑控制器3控制GSM通信模块32向绑定的移动终端33发送报警短信和/或拨打报警电话。其中，发送报警短信和拨打报警电话两种报警方式的优先级可人为设定。

上述实施例的实施原理为：

将主变频器VF1和辅变频器VF2的通信线1直接相连后，扭矩传感器2检测的扭矩信号直接传入辅变频器VF2，辅变频器VF2根据检测的实际扭矩控制辅电机M2的转速，实现了直接通过变频器自带的PID调节对卧螺离心机的旋转运动***进行控制，免去了外部PLC的介入，控制精度高且响应速度快。

其中，由于在通信线1与可编程逻辑控制器3之间连接了中继器4，中继器4会定时建立可编程逻辑控制器3与主变频器VF1和/或辅变频器VF2之间的通讯链接，使得可编程逻辑控制器3能够持续对主变频器VF1和/或辅变频器VF2的状态进行监控。当监控到调节异常时，可编程逻辑控制器3通过触发模块41使中继器4保持常闭状态，从而控制主变频器VF1和/或辅变频器VF2改变输出频率以改变差速，提高了控制***的容错率和稳定性。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有抗干扰功能的自动化控制***，包括用于驱动转鼓转动的主电机、用于驱动螺旋转动的辅电机、用于控制主电机转速的主变频器、用于控制辅电机转速的辅变频器、安装在辅电机输出轴上的扭矩传感器(2)以及将螺旋与转鼓连接起来的差速器，其特征在于：所述主变频器与辅变频器通过通信线(1)通信连接，所述扭矩传感器(2)与辅变频器信号连接；其中，所述辅变频器用于根据扭矩传感器(2)输入的扭矩信号调节辅电机的转速，所述主变频器和辅变频器共同连接有用于控制主变频器及辅变频器启停的PLC控制电路；

所述PLC控制电路包括可编程逻辑控制器(3)，所述可编程逻辑控制器(3)连接有中继器(4)，所述中继器(4)与通信线(1)连接并用于定时建立可编程逻辑控制器(3)与主变频器和/或辅变频器之间的通讯链接，所述可编程逻辑控制器(3)用于在与主变频器和/或辅变频器建立通讯链接后获取相应的调节数据并保存；

所述中继器(4)包括触发模块(41)，所述触发模块(41)响应于可编程逻辑控制器(3)发出的控制信号建立可编程逻辑控制器(3)与主变频器和/或辅变频器之间的通讯链接；在主变频器和/或辅变频器的调节异常时，触发模块(41)保持中继器(4)内开关K5和开关K6都处于闭合状态，此时定时状态暂停，可编程逻辑控制器(3)控制主变频器调节主电机的转速和/或控制辅变频器调节辅电机的转速。

2.根据权利要求1所述的具有抗干扰功能的自动化控制***，其特征在于：所述主变频器的直流母线与辅变频器的直流母线相连。

3.根据权利要求1所述的具有抗干扰功能的自动化控制***，其特征在于：所述PLC控制电路还包括第一中间继电器和第二中间继电器，所述可编程逻辑控制器(3)连接有开关电源(31)；所述第一中间继电器和第二中间继电器的线圈均与可编程逻辑控制器(3)相连，所述第一中间继电器的常开触点连接在主变频器的OP6端口与CM端口之间，所述第二中间继电器的常开触点连接在辅变频器的OP6端口与CM端口之间。

4.根据权利要求3所述的具有抗干扰功能的自动化控制***，其特征在于：所述开关电源(31)连接有控制其启闭的电源控制电路。

5.根据权利要求3所述的具有抗干扰功能的自动化控制***，其特征在于：所述中继器(4)与扭矩传感器(2)的输出端连接，所述可编程逻辑控制器(3)连接有报警电路；所述可编程逻辑控制器(3)用于获取扭矩传感器(2)的输出信号并在主变频器和/或辅变频器的调节异常时，控制所述报警电路发出报警信号。

6.根据权利要求3所述的具有抗干扰功能的自动化控制***，其特征在于：所述可编程逻辑控制器(3)连接有交换机(5)，所述交换机(5)通信连接有触摸屏(51)和远程监控终端(52)。

7.根据权利要求6所述的具有抗干扰功能的自动化控制***，其特征在于：所述可编程逻辑控制器(3)还连接有GSM通信模块(32)；所述可编程逻辑控制器(3)还用于在主变频器和/或辅变频器的调节异常时，控制所述GSM通信模块(32)向绑定的移动终端(33)发送报警短信和/或拨打报警电话。

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