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永磁变频驱动刮板输送机集控系统研究

耿嘉胜  
【摘要】:我国是煤炭开采与消耗大国,煤炭的安全生产支撑着国民经济的持续健康发展。刮板输送机作为煤矿综采工作面的重要运输设备,其能否安全、稳定、可靠的运行直接影响着采煤面的安全生产和煤炭产量。随着煤炭工业的快速发展,采用永磁同步变频一体机驱动刮板输送机成为新的趋势。但由于井下工作环境恶劣、输送机负载重且受冲击多、煤炭开采的随机性等因素,刮板输送机在运转中容易出现首尾电机功率分配失衡、驱动系统的变频电机故障、链传动系统的刮板链损坏等问题,严重影响煤炭企业的生产进度和经济效益。因此需要研究开发一套由功率协调控制系统、状态监测系统及上位机监控系统三个部分构成的永磁变频驱动刮板输送机集控系统,以期实现电机的功率协调控制、永磁变频一体机和链条的状态监测以及整个系统的远程监控,提高刮板输送机运行的平稳性和安全性。针对刮板输送机驱动电机的功率协调控制问题,设计了可模拟实际刮板机的实验台,并结合电机、控制器、上位机等构成协调控制系统,以CANopen协议为通信基础,编写控制程序依据负载实时变化调节电机转速,实现电机在负载波动情况下的功率平衡。针对一体机和链条的状态监测问题,对一体机状态监测原理进行研究从而选取监测参数,对链条故障状态进行分析进而确定监测方案,基于实际的一体机和设计的刮板倾斜模拟实验台,利用开发的一体机状态监测、刮板倾斜监测算法与电机电流差监测算法程序来完成相应的监测任务。远程上位机监控系统由组态王开发而成,用于实现协调控制系统和状态监测系统的远程监测与控制,进行了工程建立与设备连接、界面设计、数据库定义与动画连接等开发过程。在实现全系统的基础上开展各子系统的功能测试,结果表明CANopen通信传输数据快速准确,头尾两电机在负载变动的情况下可以取得良好的功率分配效果,一体机与链条的运行状态能够被实时可靠的进行监测,集控系统三大组成部分的各项功能正常有效。本课题的研究能够提高刮板输送机的运行安全性与自动化控制水平,对于进一步丰富和完善永磁变频驱动刮板输送机集控系统相关技术具有积极意义。


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