[发明专利]张力机远程协同控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种张力机远程协同控制系统，其特征在于包括：

一台工业控制计算机，用于运行编程软件、组态软件，并将计算机操作面板的各种数字量、模拟量信息指令传送至主控PLC，并将PLC发送过来的信息转化成可视面板上的图形和数值；

一台主控PLC，用于将操作面板的各种数字量、模拟量信息转换为控制信号通过PROFIBUS总线传与张力机控制柜，并将张力机控制柜传来的信号运算转换为显示信号传给工业控制计算机组态显示，对多台张力机数据进行分析并分别传送控制数据；

张力机控制柜，用于接收主控PLC传来的控制信号，通过PLVC内部程序转换成直接控制信号传递给张力机上的控制器，同时接收张力机上的传感器信号，通过PLVC内部程序转换成数字信号传递给主控PLC，张力机控制柜上还设有控制开关和启动开关以适应张力机单独运行；

一套传感器和一套电子控制器，传感器用于接收张力机各工作状态参数传递给PLVC，电子控制器接收PLVC传递来的控制信号控制张力机各主要部件实现各功能；

视频监视器，视频监视器连接到设备上的摄像头，用于随时观察设备卷线情况与周围环境；

无线数据接收器，用于接收牵引机参数并传输给PLC，通过运算得出所需控制参数和开关量以达到远程控制。

2.根据权利要求1所述的张力机远程协同控制系统，其特征在于：张力机控制柜嵌套在张力机中,由一个PLVC控制系统、若干继电器、若干控制开关、油门控制模块组成，油门控制模块用于精准的控制脉冲大小和方向，控制电控油门的伸缩长度，最终达到精准控制发动机转速；

    PLVC控制系统包含：

一个油门控制系统，用于将油门设定值通过程序调节油门控制器，使油门平稳、准确的达到预设值；

一个张力PI调节系统，用于通过PLVC自带PI控制器填入动态设定值来控制先导阀压力数据传输系统；

一个数据传输系统，用于将PLVC采集传感器信号传递给总控制台，接收总控制台PLC传来的各种控制数据，经自动控制程序运算后，将控制信号发给相应执行器；

一个突发情况报警及解决系统，用于解决突发性系统问题或连线掉落问题，具体包括上位机非正常停机、总线断线、张力控制阀损坏或掉线处理、张力控制阀阀芯卡住、张力传感器故障、发动机转速传感器故障。

3. 根据权利要求1所述的张力机远程协同控制系统的控制方法，其特征在于：包括功能控制和故障处理两部分，功能控制包括发动机转速控制、张力控制、传动控制以及制动控制；故障处理包括上位机非正常停机、总线断线、张力控制阀损坏或掉线处理、张力控制阀阀芯卡住、张力传感器故障、发动机转速传感器故障，功能控制包括：

（一）单机工作时发动机转速控制

   发动机转速控制由油门电位器、阀控器、油门控制器、油门电机组成，油门电位器输出0—10V信号给阀控器，并经阀控器按比例转换成代表发动机转速的600—2400转/分，该数据代表操作者预期使发动机达到的转速，即发动机转速目标值，该值与转速传感器采集的实际发动机转速比较，实际转速若大于目标转速，阀控器将发出脉冲减油，反之加油，油门控制器起到换向作用，在脉冲间隔时的能抑制电机惯性，使电机在每个脉冲输出距离更加精准，控制转速误差为10转/分；

当外部负载变化时，会引起发动机转速变化，负载增大时会使发动机转速下降，控制程序检测到转速减小，与目标值有一个差值，此时会自动加大油门，达到预期值，这对张力机牵引工况非常适合，发动机不会熄火；

（二）联机工作时发动机转速控制

   联机工作时，发动机转速目标值由软控制面板的油门控制块给出，传到控制总站，经总线分配给各分站，此时程序会自动屏蔽下位机控制，控制过程与单机相同；

（三）单机工作时张力控制

   张力控制由张力电位器、阀控器、电控比例溢流阀、主溢流阀组成，电位器输出0—10V模拟量信号，输入到阀控器，经阀控器转换成目标值，通过函数写进控制通道，输出100—600毫安电流控制比例溢流阀阀芯开度，从而控制张力大小，引入PI调节函数，用张力压力传感器测得的压力值作为PI调节的返回值，输入到PI调节函数，该函数会自动比较目标压力与实际压力的差值，检测到后会自动调节阀芯开度，直到达到设定目标值，控制精度在5%范围内；

（四）联机工作时张力控制

联机工作时，目标值由上位机张力控制块给定，通过总线传到各机，控制过程与单机相同，在上位机控制时，又分单机控制和联机控制，在软操作面板上设有单、联机开关，当联机转换单机时，程序会将当前张力值自动传感各机，避免“跑线”；

（五）传动控制和制动控制包含在以上所有控制和以下故障处理中，当需要传动时，PLVC发出传动信号，通过数据线传输到离合器上的电子控制器，使之以闭合达到传动效果；当需要制动时，PLVC发出制动信号，通过数据线传输到制动器上的电子控制器，使之闭合以达到制动效果；

故障处理包括：

（一）上位机非正常停机、总线断线：程序自动检测到是否断线或非正常停机，当发生时，程序会立即作出反应，首先将张力在3秒时间加到最大，制动器在5秒后制动刹车，发动机在5秒后关机，此时工况相当于上位机和下位机都没有操作，程序自动运行，这样会避免因急刹车造成对制动器的冲击；下位机非正常停机，发动机会立即熄火，制动器会立即刹车，牵引机侧会因张力增大而达到设定值停止牵引；

（二）张力阀损坏或掉线处理

编程软件有检测比例溢流阀掉线的专用函数，当有一路张力阀有故障时，程序会制动切换另一路控制，避免了紧急制动对制动器的冲击，若两路都出现故障时会及时刹车；

（三）张力阀阀芯卡住处理

编程软件有检测比例溢流阀阀芯卡住的专用函数，当有一路张力阀有故障时，程序会制动切换另一路控制，程序会及时报警；

（四）张力传感器故障

通过程序进行逻辑判断张力传感器是否故障，若一路出现故障，会切换另一路作为反馈信号，并报警，这时可正常停机并处理故障；

（五）发动机转速传感器故障

程序会通过逻辑判断发动机转速传感器是否发生故障，当发生时，程序会报警，程序会同时将发动机转速固定在当前转速下，这时手动关机处理。