本发明专利技术公开了带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制系统及方法，包括传感系统，PLC控制箱以及工控机；传感系统设置于带式输送机中间桁架的履带车，对带式输送机履带车上的两条履带的速度，轴向，纵向和角度的偏移量进行数据采集；传感系统与PLC控制箱连接，将所采集的数据传输给PLC控制箱；PLC控制箱与工控机连接，将数据传输给工控机进行计算后得到控制逻辑；工控机与PLC控制箱连接，将得到的控制逻辑发送给PLC控制箱；PLC控制箱与带式输送机履带车驱动变频电机连接，根据控制逻辑控制带式输送机履带车的速度。本方案通过PLC闭环控制履带车的运动使其与中间桁架在三个自由度上的偏差重新回到0，提高了履带同步跟随运行的可靠性和中间桁架的稳定性。靠性和中间桁架的稳定性。靠性和中间桁架的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制系统及方法
[0001]本专利技术涉及机械制造
，具体涉及露天煤矿横向自移带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制系统及闭环控制方法。
技术介绍
[0002]近些年来，露天煤矿横向移置式输送机得到了广泛的应用，传统的横向移置式输送机的横向移置过程是通过移设机来实现的，效率很低。
[0003]为了适应露天矿采煤工作面的实时变化，履带底座式的横向自移带式输送机开始得到应用。
[0004]如下图1所示，机身中间桁架2跟机头架1和机尾架3采用铰接结构4连接，机头架1，机尾架3与机头架和机尾架履带车5完全固定，中间桁架的履带车6有x、y和zr三个自由度，用以释放履带车运行不同步导致的机头架1，中间桁架2，机尾架3之间的相互作用力。
[0005]为了确保中间桁架与履带车6的连接稳定性，两者在三个自由度上并不是无限制放开的，而只能在一定范围内相对运动。
[0006]因此，当履带车6与中间桁架2在三个自由度上出现较大偏移时，需要控制中间桁架履带车6在三个自由度上的偏差重新回到0。
[0007]目前现有的履带底座式的带式输送机只是在中间桁架2与履带车6之间放开x、y和zr三个自由度，并没有三个自由度上的偏差归0的PLC闭环控制方案。在带式输送机履带车短距离横向移动时，没有闭环控制的方案尚可行，但是，当履带车长距离横向移动时，履带车6与中间桁架2有可能会在三个自由度上达到极限位置，这会导致履带车6与中间桁架2之间的相互作用力急剧增加，同时中间桁架2与机头架1、机尾架3之间的铰接结构4也会承受急剧增加的应力，极易造成中间桁架的弯曲变形和铰接机构4的破坏。
[0008]由此可见，现急需一种可靠的控制系统能够让中间桁架在三个自由度上的偏差重新回到0为本领域需解决的问题。
技术实现思路
[0009]针对于现有中间桁架无控制调节系统的技术问题，本方案的目的在于提供一种带式输送机同步跟随PLC闭环控制系统，其能够提高中间桁架偏差调节的可靠性；在此基础上，还给出了闭环的控制方法，很好地克服了现有技术所存在的问题。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术提供的带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制系统，包括传感系统，PLC控制箱以及工控机；所述传感系统设置于带式输送机中间桁架的履带车，对带式输送机履带车上的两条履带的速度，轴向，纵向和角度的偏移量进行数据采集；所述传感系统与PLC控制箱连接，将所采集的数据传输给PLC控制箱；所述PLC控制箱与工控机连接，将数据传输给工控机进行计算后得到控制逻辑；所述工控机与PLC控制箱连接，将得到的控制逻辑发送给PLC控制箱；所述PLC控制箱与带式输送机履带车驱动变频电机连接，根据控制逻辑控制带式输送机履带车的速度。
[0011]进一步地，所述传感系统包括速度传感器，位移传感器以及偏角传感器；所述速度传感器分别设置于中间桁架履带车左右履带的驱动变频电机上；所述位移传感器以及偏角传感器设置于中间桁架的履带车上。
[0012]进一步地，所述工控机根据带式输送机履带车左右履带的速度以及轴向，纵向和角度三个自由度L，W以及θ上的运动方程计算出T
c
、v
1c
和v
2c
的值，满足以下方程式：
[0013][0014][0015]其中，T为初始设定的一个PLC闭环控制时间，为固定值；v
10
和v
20
分别为履带车左右履带速度的初始值，该初始值一般由驱动左右两条履带的变频电机的转速获取；v
1c
和v
2c
为速度控制过程的转折点，对应的时间点为T
c
；
[0016]在v1(t)和v2(t)表示的速度控制函数下，利用履带车转向理论可得到履带车的旋转角速度函数：
[0017][0018]B为履带车左右履带间距，由此进一步得到三个自由度上的偏移函数L(t)，W(t)，θ(t)，
[0019][0020][0021][0022]L0、W0和θ0为三个自由度上的偏差初始值，在实际情况中，偏角θ的值很小，为了便于式(8)(9)的积分运算，对sec(θ(τ))和sin(θ(τ))进行泰勒展开后略去二次项和二次以上的项，可以得到：
[0023][0024][0025]将式(1)和(2)代入式(4)(7)(8)，并令θ(t)、L(t)、W(t)在设定时间点T的值θ(T)、L(T)、W(T)等于0，即三个自由度上的偏差在设定的PLC闭环控制时间点T的值回归到0，得到三个方程，求解即可得到三个未知量T
c
、v
1c
和v
2c
的值。
[0026]进一步地，所述工控机计算得到三个未知量T
c
、v
1c
和v
2c
的值后，即可的到PLC控制所需的速度控制函数v1(t)和v2(t)，并传输给PLC控制箱，所述PLC控制箱执行履带车左右履带的速度控制函数v1(t)和v2(t)，即可使得中间桁架履带车同步跟随机头架和机尾架履带车。
[0027]为了达到上述目的，本专利技术提供的带式输送机履带底座同步跟随闭环控制方法，包括：
[0028](1)采集中间桁架履带车左右两条履带的速度值，及中间桁架履带车左右两条履带相对于两侧机架履带车的轴向，横向以及角度的偏移量数值；
[0029](2)根据速度值和偏移量值进行计算，形成中间桁架履带车两条履带的速度控制指令；
[0030](3)通过速度控制指令对中间桁架履带车两条履带的速度进行控制；
[0031](4)重复步骤(1)～(3)，对中间桁架履带车左右两条履带的速度值，轴向，横向以及角度的偏移量数值进行循环的实时采集计算，根据每一次计算结果同步对中间桁架履带车的两条履带速度进行闭环控制，直至中间桁架履带车的轴向，横向以及角度的偏移量数值为0为止。
[0032]6、根据权利要求5所述的带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制方法，其特征在于，通过速度传感器，位移传感器以及偏角传感器对履带车履带的速度以及轴向，纵向，角度的偏移量进行采集。
[0033]7、根据权利要求5所述的带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制方法，其特征在于，通过工控机内部的计算模块计算出中间桁架履带车两条履带的速度控制指令。
[0034]本方案提供的带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制系统及方法，其通过PLC闭环控制履带车的运动使其与中间桁架在三个自由度上的偏差重新回到0，提高了履带同步跟随运行的可靠性。
附图说明
[0035]以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。
[0036]图1为露天煤矿履带底座式横向移置式输送机的结构示意图；
[0037]图2为露天煤矿履带底座式横向移置式输送机的结构俯视图；
[0038]图3为本方案中履带底座的结构俯视图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制系统，其特征在于，包括传感系统，PLC控制箱以及工控机；所述传感系统设置于带式输送机中间桁架的履带车，对带式输送机履带车上的两条履带的速度，轴向，纵向和角度的偏移量进行数据采集；所述传感系统与PLC控制箱连接，将所采集的数据传输给PLC控制箱；所述PLC控制箱与工控机连接，将数据传输给工控机进行计算后得到控制逻辑；所述工控机与PLC控制箱连接，将得到的控制逻辑发送给PLC控制箱；所述PLC控制箱与带式输送机履带车驱动变频电机连接，根据控制逻辑控制带式输送机履带车的速度。2.根据权利要求1所述的带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制系统，其特征在于，所述传感系统包括速度传感器，位移传感器以及偏角传感器；所述速度传感器分别设置于中间桁架履带车左右履带的驱动变频电机上；所述位移传感器以及偏角传感器设置于中间桁架的履带车上。3.根据权利要求1所述的带式输送机履带底座同步跟随PLC闭环控制系统，其特征在于，所述工控机根据带式输送机履带车左右履带的速度以及轴向，纵向和角度三个自由度L，W以及θ上的运动方程计算出T
c
、v
1c
和v
2c
的值，满足以下方程式：的值，满足以下方程式：其中，T为初始设定的一个PLC闭环控制时间，为固定值；v
10
和v
20
分别为履带车左右履带速度的初始值，该初始值一般由驱动左右两条履带的变频电机的转速获取；v
1c
和v
2c
为速度控制过程的转折点，对应的时间点为T
c
；在v1(t)和v2(t)表示的速度控制函数下，利用履带车转向理论可得到履带车的旋转角速度函数：B为履带车左右履带间距，由此进一步得到三个自由度上的偏移函数L(t)，W(t)，θ(t)，B为履带车左右履带间距，由此进一步得到三个自由度上的偏移函数L(t)，W(t)，θ(t)，B为履带车左右履带间距，由此进一步得到三个自由度上的偏移函数L(t)，W(t)，θ(t)，L0、W0和θ0为三个自由度上的偏差初...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏振华，邱冶，
申请(专利权)人：中煤科工集团上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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