基于PID 控制的输送带跑偏调整控制系统的应用研究

2020-08-21马刚

机械管理开发 2020年7期

马刚

（晋煤集团赵庄二号井安全监察部，山西长子 046600）

引言

随着对输送机的物料输送效率和稳定性的要求不断提升，特别是随着长距离、大运量、高带速带式输送机的广泛应用[1]，输送带在运行过程中的跑偏现象愈加严重。经分析，一方面是由于输送带的接头位置长短不均衡使输送带两侧受力不一致而导致的，另一方面则是输送带运行过程中两侧的摩擦力大小不一致而导致，特别是当输送带内存在大量动张力冲击作用时，跑偏现象会更加严重，不仅严重影响到了输送机的运行稳定性而且给输送机的安全运行带来了较大的隐患。本文在对影响输送机跑偏的因素进行详细分析的基础上提出了一种新的输送带跑偏调整控制系统[2]，能够根据输送带的偏位情况自动对托辊组进行调整，实现对输送带的纠偏，根据试验验证表明了该控制系统能够有效地对输送带的偏位情况进行调整，调节精度高、可靠性好，极大提升了带式输送机工作时的稳定性和可靠性。

1 防跑偏系统结构

根据带式输送机工作时产生跑偏的原因，结合托辊调整的具体结构形式，本文提出了一种新的基于PID 控制的带式输送机跑偏调整控制系统，该控制系统的整体结构如图1 所示。

由图1 可知，在该防跑偏控制系统中，托辊组下侧设置一组螺杆调整控制器，由变频驱动电机对螺杆的运动进行调节，在输送带的两侧设置有输送带跑偏位置监测系统，实时对输送带的跑偏量进行监测，并将监测结果返回到控制中心中，由控制中心内的PID 控制器等对跑偏量进行分析，输出调整控制量，控制驱动电机对螺杆控制器进行调整，实现对输送带偏位量的调节，从而确保输送带在整个运动过程中的防跑偏控制。

图1 防跑偏系统结构示意图

2 带式输送机的跑偏位置监测系统

该输送带防跑偏控制系统实现输送带防跑偏的基础在于对输送带运行过程中的偏位量进行精确监测，因此为了确保对输送带跑偏量的监控，本文提出了一种新的具有高度可靠性和精确性的防跑偏位置监控系统，其整体结构如图2 所示。

图2 防跑偏监控系统结构示意图

由图2 可知，在该防跑偏监控系统中，设置了一组四连杆控制设备[3]，实现将输送带在横向方向上的位移变化量的放大处理，从而能够提高对输送带偏位量的高精度监测，当输送带在运行过程中向图示箭头方向偏位时，通过四连杆机构将其运动传输到左侧的位移传感器上，通过对两个时间段内的位移变化情况的分析，即可获取在该时间段内输送带的偏位量。该监测系统能够根据输送带在运行过程中的运行速度和跑偏量自动对其单位时间内的跑偏情况进行判断，实现在最短时间内的数据更新判断，为系统的调节分析奠定基础。

3 PID 控制原理

PID 控制技术是比例- 积分- 微分控制的简称，是一种具有高适应性的闭环自动控制技术，利用反馈控制的原理实现对机构的连续跟踪控制，具有稳定性好、可靠性高、反馈控制调节精确的优点[4]。在该带式输送机的输送带跑偏调整控制系统中，将输送带的跑偏量作为反馈控制信号，与螺杆驱动电机的控制量相对应，系统根据监控系统所获取的输送带的跑偏量直接调出相应的调整量，并发出信号给驱动电机，控制驱动电机的运行，实现对螺杆的调整。改变输送带和托辊组两侧的摩擦力，使输送带向着正常的方向移动，通过在这个运行过程中连续不断地对输送带的偏位情况进行检测，就可以确保输送带在运行过程中的稳定性，极大降低了出现撒料、输送带磨损的可能性，确保了输送机系统的稳定工作，PID 控制原理如图3 所示。