远距离输送胶带机功率平衡调节方法及系统

摘要

本申请公开了一种远距离输送胶带机功率平衡调节方法及系统，远距离输送胶带机采用液压马达头尾协作驱动方式，功率平衡调节方法包括：分别获取机头、机尾马达的运行参数，运行参数包括机头、机尾马达的油压值及转速；确定机头马达与机尾马达的油压比例；当油压不在预设范围内时，依据油压比例，以及所机述机头马达转速，确定机尾马达的期望转速；利用比例-积分-微分调节方式，调节机尾马达的转速达到期望转速。本发明与现有技术相比能够提高远距离输送胶带机运行稳定性和可靠性，提高了生产效率。

权利要求

1.一种远距离输送胶带机功率平衡调节方法，其特征在于，所述远距离输送胶带机采用液压马达头尾协作驱动方式，所述功率平衡调节方法包括：分别获取机头、机尾马达的运行参数，所述运行参数包括机头、机尾马达的油压值及转速；

确定所述机头马达与所述机尾马达的油压比例；

当所述油压不在预设范围内时，依据所述油压比例，以及所机述机头马达转速，确定所述机尾马达的期望转速；

利用比例-积分-微分调节方式，调节所述机尾马达的转速达到所述期望转速。

2.根据权利要求1所述的远距离输送胶带机功率平衡调节方法，其特征在于，在获取机头马达转速之前，还包括调整所述机头马达转速，使其在预设范围内。

3.根据权利要求1或2所述的远距离输送胶带机功率平衡调节方法，其特征在于，确定所述油压比例具体为：利用所述机头马达的油压值与所述机尾马达的油压值，通过比值运算得到所述机头、机尾马达的油压比例。

4.根据权利要求3所述的远距离输送胶带机功率平衡调节方法，其特征在于，所述确定所述机尾马达的期望转速具体为：由所述油压比例确定转速系数k，所述油压比例与所述转速系数k之间存在预设比例关系；

由所述转速系数k及机头马达转速，并依据N尾=N头+k×60，计算得到所述机尾马达的期望转速；式中，N尾为机尾马达期望转速，N头为机头马达转速，60为所述机头、机尾马达的额定转速60r/min。

5.根据权利要求1、2或4所述的远距离输送胶带机功率平衡调节方法，其特征在于，还包括：获取机头、机尾马达的温度。

6.根据权利要求5所述的远距离输送胶带机功率平衡调节方法，其特征在于，还包括：显示所述机头、机尾马达的油压值、转速及温度；

所述机头马达的温度或转速、机尾马达的温度或转速，以及所述油压比例中的任意一个运行参数超出正常范围时，发出报警信号。

7.一种远距离输送胶带机功率平衡调节系统，其特征在于，所述远距离输送胶带机采用机头、机尾马达协作驱动方式，所述功率平衡调节系统包括：第一数据获取单元，用于获取机头、机尾马达的运行参数，所述运行参数包括机头、机尾马达的油压值及转速；

与所述第一数据获取单元相连的中央处理器，用于利用所述数据获取单元得到的机头马达油压值及转速，以及机尾马达的油压值，所述中央处理器包括：油压比例确定子单元，用于利用所述机头马达的油压值与所述机尾马达的油压值，通过比值运算得到所述机头、机尾马达的油压比例；所述中央处理器用于当所述油压不在预设范围内时，依据所述油压比例，以及所述机头马达转速，确定所述机尾马达的期望转速；

与所述中央处理器相连的机尾马达控制器，用于利用比例-积分-微分调节方式调节所述机尾马达，使所述机尾马达的转速达到所述期望转速。

8.根据权利要求7所述的远距离输送胶带机功率平衡调节系统，其特征在于，所述中央处理器包括：油压比例确定子单元，用于利用所述机头马达的油压值与所述机尾马达的油压值，通过比值运算得到所述机头、机尾马达的油压比例；

与所述油压比例确定子单元相连的转速系数确定子单元，用于利用所述机头、机尾马达的油压比例确定转速系数k，所述油压比例与所述转速系数k之间存在预设比例关系；

与所述转速系数确定子单元相连的期望转速确定子单元，用于利用所述转速系数k及机头马达转速，依据N尾=N头+k×60，计算得到所述机尾马达的期望转速，式中，N尾为机尾马达转速，N头为机头马达转速。

9.根据权利要求7或8所述的远距离输送胶带机功率平衡调节系统，其特征在于，还包括：第二数据获取单元，用于获取机头、机尾马达的温度；

与所述第一数据获取单元、第二数据获取单元相连的报警单元，用于当所述机头马达的温度或转速、机尾马达的温度或转速或所述油压比例超出正常范围时，发出警报信号。

10.根据权利要求9所述的远距离输送胶带机功率平衡调节系统，其特征在于，还包括：同时与所述第一数据获取单元和第二数据获取单元相连的人机交互平台，用于显示所述机头、机尾马达的油压值、转速及温度；设置所述机头马达的转速参数。

11.根据权利要求10所述的远距离输送胶带机功率平衡调节系统，其特征在于，还包括：与所述人机交互平台相连的机头马达控制器，用于调节所述机头马达的转速达到所述人机交互平台设置的机头马达转速参数。

说明书

远距离输送胶带机功率平衡调节方法及系统

技术领域

[0001] 本申请涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种远距离输送胶带机功率平衡自动调节方法及系统。

背景技术

[0002] 随着全球工业的飞速发展，远距离输送胶带机的应用越来越广泛，实现远距离输送物料。

[0003] 目前，远距离输送胶带机普遍采用变频器驱动方式，但是，在长期应用过程中，由于远距离输送胶带机负载变化极为频繁，而变频器又没有自调节功能且同步性差，无法对远距离输送胶带机的头尾功率进行合理匹配，所以变频器驱动的远距离输送胶带机的功率平衡调节效果不佳，因此，系统运行不稳定，同时，由于变频器的故障率比较高，且维修难度大，给正常的工业生产、系统维护带来极大的不便。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种远距离输送胶带机功率平衡自动调节方法及系统，以解决变频器驱动的远距离输送胶带机功率平衡调节效果不佳系统运行不稳定的问题，技术方案如下：

[0005] 一种远距离输送胶带机功率平衡调节方法，所述远距离输送胶带机采用液压马达头尾协作驱动方式，所述功率平衡调节方法包括：

[0006] 分别获取机头、机尾马达的运行参数，所述运行参数包括机头、机尾马达的油压值及转速；

[0007] 确定所述机头马达与所述机尾马达的油压比例；

[0008] 当所述油压不在预设范围内时，依据所述油压比例，以及所机述机头马达转速，确定所述机尾马达的期望转速；

[0009] 利用比例-积分-微分调节方式，调节所述机尾马达的转速达到所述期望转速。

[0010] 优选地，在获取机头马达转速之前，还包括调整所述机头马达转速，使其在预设范围内。

[0011] 优选地，确定所述油压比例具体为：

[0012] 利用所述机头马达的油压值与所述机尾马达的油压值，通过比值运算得到所述机头、机尾马达的油压比例。

[0013] 优选地，所述确定所述机尾马达的期望转速具体为：

[0014] 由所述油压比例确定转速系数k，所述油压比例与所述转速系数k之间存在预设比例关系；

[0015] 由所述转速系数k及机头马达转速，并依据N尾＝N头+k×60，计算得到所述机尾马达的期望转速；式中，N尾为机尾马达期望转速，N头为机头马达转速，60为所述机头、机尾马达的额定转速60r/min。

[0016] 优选地，上述远距离输送胶带机功率平衡调节方法还包括：

[0017] 获取机头、机尾马达的温度。

[0018] 优选地，上述远距离输送胶带机功率平衡调节方法，还包括：

[0019] 显示所述机头、机尾马达的油压值、转速及温度；

[0020] 所述机头马达的温度、转速、机尾马达的温度、转速，以及所述油压比例中任意一个运行参数超出正常范围时，发出警报信号。

[0021] 相应于上述的远距离输送胶带机功率平衡调节方法，本申请还提供一种远距离输送胶带机功率平衡调节系统，技术方案如下：

[0022] 一种远距离输送胶带机功率平衡调节系统，所述远距离输送胶带机采用机头、机尾马达协作驱动方式，所述功率平衡调节系统包括：

[0023] 第一数据获取单元，用于获取机头、机尾马达的运行参数，所述运行参数包括机头、机尾马达的油压值及转速；

[0024] 与所述数据获取单元相连的中央处理器，用于利用所述数据获取单元得到的机头马达油压值及转速，以及机尾马达的油压值，确定所述机尾马达的期望转速；

[0025] 与所述中央处理器相连的机尾马达控制器，用于利用比例-积分-微分调节方式调节所述机尾马达，使所述机尾马达的转速达到所述期望转速。

[0026] 优选地，上述远距离输送胶带机功率平衡调节系统中，所述中央处理器包括：

[0027] 油压比例确定子单元，用于利用所述机头马达的油压值与所述机尾马达的油压值，通过比值运算得到所述机头、机尾马达的油压比例；

[0028] 与所述油压比例确定子单元相连的转速系数确定子单元，用于利用所述机头、机尾马达的油压比例确定转速系数k，所述油压比例与所述转速系数k之间存在预设比例关系；

[0029] 与所述转速系数确定子单元相连的期望转速确定子单元，用于利用所述转速系数k及机头马达转速，依据N尾＝N头+k×60，计算得到所述机尾马达的期望转速，式中，N尾为机尾马达转速，N头为机头马达转速。

[0030] 优选地，上述远距离输送胶带机功率平衡调节系统，还包括：

[0031] 第二数据获取子单元，用于获取机头、机尾马达的温度；

[0032] 与所述第一、第二获取子单元相连的报警单元，用于当所述机头马达的温度或转速、机尾马达的温度或转速或所述油压比例超出正常范围时，发出警报信号。

[0033] 优选地，上述远距离输送胶带机功率平衡调节系统，还包括：

[0034] 同时与所述第一数据获取单元和第二获取单元相连的人机交互平台，用于显示所述机头、机尾马达的油压值、转速及温度；设置所述机头马达的转速参数。

[0035] 优选地，上述远距离输送胶带机功率平衡调节系统，还包括：

[0036] 与所述人机交互平台相连的机头马达控制器，用于调节所述机头马达的转速达到所述人机交互平台设置的机头马达转速参数。

[0037] 由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请提供的远距离输送胶带机功率平衡调节方法及系统，采用液压马达头尾协作驱动方式，以机头马达为主，参考机头机尾马达油压比例，计算得到机尾马达的期望转速，利用比例-积分-微分调节方式调节机尾马达的速度达到所述期望转速，与机头马达转速相均衡，进而使得头尾马达输出功率相均衡，最终可使远距离输送胶带机运行稳定可靠，且提高了生产效率。同时，更有利于远距离输送胶带机系统的维护和工业的生产。

附图说明

[0038] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0039] 图1为本申请实施例一种远距离输送胶带机的功率平衡调节方法的流程图；

[0040] 图2为本申请实施例另一种远距离输送胶带机的功率平衡调节方法流程图；

[0041] 图3为本申请实施例一种远距离输送胶带机的功率平衡调节系统的结构示意图；

[0042] 图4为本中请实施例另一种远距离输送胶带机的功率平衡调节系统的结构示意图。

具体实施方式

[0043] 本申请实施例提供一种远距离输送胶带机功率平衡自动调节方法，所述远距离输送胶带机采用液压马达头尾协作驱动方式，以机头马达驱动为主，参考头尾马达油压比例，利用马达自身的控制器调节机尾马达的速度，使其与机头马达输出转速均衡，由于马达的功率与其输出转速存在一定的关系，头尾马达输出转速均衡，因此，机头机尾功率达到均衡状态，从而提高系统运行稳定性及可靠性。

[0044] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

[0045] 参见图1，本申请实施例一种远距离输送胶带机功率平衡调节方法的流程图，所述远距离输送胶带机采用液压马达头尾协作方式驱动，该方法主要包括：

[0046] S110，获取机头机尾两马达的运行参数，所述运行参数包括但不限于马达的油压值及转速。

[0047] 具体实施时，可以分别获取得到位于远距离输送胶带机的头尾的两个液压马达的油压值、转速。优先采用机械参数相同的两个液压马达，方便后续的机尾马达转速的调节。

[0048] S120，确定所述机头马达与所述机尾马达的油压比例。

[0049] 具体实施时，假设机头马达的油压值为L头，机尾马达的油压值为L尾，所述油压比例为K，则K＝L头/L尾，由于采用的头尾两个液压马达的机械参数完全相同，因此可以通过油压比例K反映头尾马达的转速及负载情况。

[0050] S130，当所述油压不在预设范围内时，依据所述油压比例，以及所述机头马达转速，确定所述机尾马达的期望转速。

[0051] 其中，具体实施时，假设头尾马达的额定功率之比为A＝P头/P尾。当0.9A＜K＜1.1A时，认为远距离输送胶带机运行稳定；当K不在此范围时，认为远距离输送胶带机运行不稳定，此时需要调节机尾马达的转速使其与机头马达的转速达到平衡状态。

[0052] 依据所述油压比例K确定转速系数k，所述转速系数k的取值范围是-5％～5％，且油压比例K与转速系数k之间存在预设比例关系。N尾为机尾马达的期望转速，N头为机头马达转速，60r/min是机头、机尾两马达的满转转速，依据公式N尾＝N头+k×60，计算得到机尾马达的期望转速。

[0053] S140，利用比例-积分-微分调节方式，调节所述机尾马达的转速达到所述期望转速。

[0054] 所述比例-积分-微分调节方式是一种自动控制方法，根据系统中控制量的误差利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制，根据被控过程特性确定出比例-积分-微分控制方式中的比例系数、积分时间和微分时间，进而使控制量达到某预设值。

[0055] 本实施例提供的远距离输送胶带机功率平衡调节方法，所述远距离输送胶带机采用液压头尾马达驱动方式，以机头马达为主，参考机头机尾马达油压比例，计算得到机尾马达的期望转速，利用比例-积分-微分调节方式调节机尾马达的速度达到所述期望转速，与机头马达转速相均衡，进而使得头尾马达输出功率相均衡，最终可使远距离输送胶带机运行稳定可靠。

[0056] 参见图2，本申请实施例提供的另一种远距离输送胶带机功率平衡调节方法的流程图，所述远距离输送胶带机采用液压马达头尾协作方式驱动，该方法主要包括：

[0057] S210，调节机头马达的转速，使其在预设范围内。

[0058] 利用马达控制器将机头马达的转速调节在马达的正常工作的转速范围内，根据马达的自身参数来确定其正常工作允许范围。

[0059] S220，获取机头、机尾马达的运行参数，所述运行参数包括机头、机尾马达的油压值、转速及温度。

[0060] S230，利用所述机头马达的油压值，以及机尾马达的油压值，通过比例比值运算，确定机头机尾马达的油压比例。

[0061] 其中，所述油压比例K＝L头/L尾，L头为机头马达的油压值，L尾为机尾马达的油压值，头尾液压站机，以及头机尾两马达的机械参数均相同，因此，所述油压比例K能够实时反映头尾马达的转速及负载情况。

[0062] S240，当所述油压比例不在预设范围内时，依据所述油压比例确定转速系数，所述转速系数与所述油压比例之间存在预设比例关系。

[0063] 其中，假设头尾马达的额定功率之比为A＝P头/P尾，当0.9A＜K＜1.1A时，认为远距离输送胶带机运行稳定；当K不在此范围时，即K≤0.9或K≥1.1时，认为远距离输送胶带机运行不稳定，此时需要调节机尾马达的转速使其与机头马达的转速达到平衡状态。

[0064] 具体的，k的取值范围是：-5％～5％，且所述油压比例K确定转速系数k之间存在如下关系：

[0065] 当K＜0.8A时，k＝-2.5％；

[0066] 当0.8A≤K≤0.9A时，k＝-1.5％；

[0067] 当1.1A＜K＜1.25A时，k＝-1.0％；

[0068] 当1.25A＜K＜1.4A时，k＝1.25％；

[0069] 当1.4A＜K＜1.55A时，k＝2％；

[0070] 当1.55A＜K＜1.75A时，k＝2.2％；

[0071] 当K＞1.75A时，k＝2.5％。

[0072] 上述油压比例K与转速k之间的关系，经过多次试验总结出的规律，当然，K分段越精细，k的取值也就越精确。

[0073] S250，由所述转速系数k及机头马达转速，依据N尾＝N头+k×60，计算得到所述机尾马达的期望转速，式中，N尾为机尾马达期望转速，N头为机头马达转速，60r/min为马达的额定转速。

[0074] S260，利用比例-积分-微分调节方式，调节所述机尾马达的转速达到所述期望转速。

[0075] 本实施例提供的远距离输送胶带机的功率平衡方法，将所述机头机尾马达的油压比例分成多个区间，根据不同的区间试验得到油压比例对应的转速系数，再根据转速系数，计算得到机尾马达的期望转速，然后利用比例-积分-微分调节方式，调节所述机尾马达的转速达到所述期望转速，从而达到功率平衡的效果，使得远距离输送胶带机运行稳定可靠。

[0076] 在上述图2所述的实施例的基础上，还可以显示所述机头机尾马达的油压值、转速，以及马达运行温度，这样，可以实时观察马达的运行状态。当所述机头、机尾马达的转速、运行温度或者两马达的油压比例超出正常工作范围时，发出报警信号，所述报警信号可以是声音信号和/或光信号，能够及时提醒工作人员，远距离输送胶带机系统运行故障。

[0077] 参见图3，本申请还提供一种远距离输送胶带机功率平衡调节系统的结构示意图，该系统包括：第一数据获取单元310、中央处理器320、马达控制器330。

[0078] 第一数据获取单元310，获取机头、机尾马达的运行参数，所述运行参数包括：机头、机尾马达的油压值及转速。

[0079] 第一数据获取单元310具体可以是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)输入输出数模块，负责采集机头机尾马达的运行参数，并将其转换为数字信号提供给中央处理器320。

[0080] 中央处理器320与所述第一数据获取单元310相连，根据所述机头、机尾马达的油压值，以及机头马达的转速，确定所述机尾马达的期望转速。

[0081] 所述中央处理器320具体可以是PLC的中央处理器，所述PLC的中央处理单元运用模糊数学模型确定机尾马达期望转速。

[0082] 中央处理器320可以根据第一数据获取单元310得到的机头、机尾马达的油压值，计算得到机头、机尾马达的油压比例K，K＝L头/L尾，L头为机头马达的油压值，L尾为机尾马达的油压值。

[0083] 假设头尾马达的额定功率之比为A＝P头/P尾，当0.9A＜K＜1.1A时，认为远距离输送胶带机运行稳定；当K不在此范围时，即K≤0.9或K≥1.1时，认为远距离输送胶带机运行不稳定，此时需要调节机尾马达的转速使其与机头马达的转速达到平衡状态。

[0084] 具体的，根据所述油压比例K确定转速系数k，所述转速系数k与所述油压比例K之间存在预设比例关系，最后根据N尾＝N头+k×60，计算得到机尾马达的期望转速，式中，N尾为机尾马达转速，N头为机头马达转速，并将该机尾马达的期望转速提供给所述机尾马达控制器330。

[0085] 机尾马达控制器330根据接收到的所述机尾马达期望转速N尾的指令，利用比例-积分-微分调节方式，调节所述机尾马达的转速，使其达到所述期望转速N尾，同时实时检测机尾马达的转速，并将所述检测得到的机尾马达转速反馈给第一数据获取单元，实现实时控制检测。

[0086] 比例-积分-微分调节方式是一种自动控制方法，根据系统中控制量的误差利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制，根据被控过程特性确定出比例-积分-微分控制方式中的比例系数、积分时间和微分时间，这些工作都是由机尾马达控制器来完成的，最终通过机尾马达控制器的调节作用可以使机尾转速达到所述期望转速值。

[0087] 本实施例提供的远距离输送胶带机功率平衡调节系统中，当机头、机尾马达的负载发生变化时，使得头尾马达的功率不平衡，该系统通过第一获取单元采集得到头尾马达的油压值，由中央处理器确定头尾马达的油压比例，根据该油压比例计算得到机尾马达的期望转速，最终通过机尾马达控制器调节机尾马达的转速使其达到期望转速，使头尾马达的转速均衡，从而使头尾马达的功率处于均衡状态，提高了远距离输送胶带机的运行稳定性和可靠性。

[0088] 参见图4，本申请实施例提供的另一种远距离输送胶带机功率平衡调节系统的结构示意图，在图3所述的系统结构示意图上增加了第二数据获取单元410、人机交互平台420、报警单元430、机头马达控制器440。

[0089] 所述第二数据获取单元410用于采集所述机头机尾马达的运行温度，并将其转换成数字信息提供给所述人机交互平台420。

[0090] 所述人机交互平台410同时与所述第一数据获取单元310和第二数据获取单元410相连接，接收并显示两个获取单元获取得到的马达运行参数，比如油压值、转速、温度。

[0091] 所述报警单元430同时与所述第一数据获取单元310和所述第二数据获取单元410相连，当所述数据获取单元采集得到的马达运行参数超出正常工作范围时，发出报警信号，以声音信号和/或光信号提醒工作人员马达运行故障。

[0092] 所述机头马达控制器440与所述人机交互平台420相连，调节所述机头马达的转速，达到所述人机交互平台410所设置的机头马达的转速参数，从而实现对远距离输送胶带机的远程操控。

[0093] 此外，图3所示的实施例中的中央处理器包括：

[0094] 油压比例确定子单元321，与所述第一数据获取单元310相连，依据头尾马达的油压值，运用比值运算得到所述头尾马达的油压比例K。

[0095] 与所述油压比例确定子单元321相连的转速系数确定子单元322，由所述油压比例K确定转速系数k，所述油压比例K与所述转速系数k之间存在预设比例关系，具体可参见图2所对应的方法实施例，此处不再赘述。

[0096] 与所述转速系数确定子单元相连的期望转速确定子单元，利用所述转速系数k及机头马达转速，依据N尾＝N头+k×60，计算得到所述机尾马达的期望转速，式中，N尾为机尾马达转速，N头为机头马达转速。

[0097] 为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

[0098] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0099] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。