基于PID的皮帶輸送機尾部自動調整監控系統

李美龍

（山西煤炭運銷集團錦瑞煤業有限公司， 山西 呂梁 033000）

引言

隨著皮帶輸送機不斷向長距離、高帶速、大運量的方向發展，輸送機在運行過程中的靈活性受到了極大的限制，而機尾自移裝置作為皮帶輸送機的一個重要組成部分，在提升皮帶輸送機運行靈活性和穩定性方面具有重要的作用?，F有的輸送機機尾自移裝置主要包括機頭、機身和尾部三個部分，在自移裝置的機頭處設置有調節角架，角架上設置有調節托輥組，通過對托輥組的調節來實現跟隨皮帶輸送機的移動，滿足不同地形條件下的物料運輸需求，但目前對于機尾自移裝置角度的調整仍然需要依靠井下作業人員進行調控的方式，需要多人配合在井下狹窄的地形環境下調整，不僅勞動強度大、調整效率低，而且還極易導致調節角架的變形，影響自移裝置的工作可靠性[1]。

1 機尾自移監控系統主體概述

該皮帶輸送機尾部自動調整監控系統的核心實質上是對尾部自動調整機械結構及控制系統的監測，該皮帶輸送機的尾部自動調整系統以液壓控制系統為核心，因此，該監控系統主要采用行程傳感器、壓力傳感器、視頻監控設備等對該調整裝置工作過程中的動作情況進行監控，將各類監測數據傳輸到以PLC為核心監控系統中，實現對皮帶輸送機尾部自動調整的遠程監測和控制，該皮帶輸送機機尾的調整流程[2]如圖1所示。

由圖1可知，當控制人員發出前移的控制指令后，控制中心發出動作指令，控制執行油缸的活塞桿伸出，使尾部調整系統的導軌推向地面，此時整個皮帶輸送機尾部自動調節裝置的重量均集中在了與地面接觸的導軌上，當行程限位開關發出到位的動作信號后，系統將控制執行油缸的活塞桿停止動作，系統進入到保壓狀態，然后系統整體再控制推移電磁換向閥的閥芯進行換向，系統向推移執行油缸內供油，推動滾輪的滾動運行，進而推動整個皮帶輸送機尾部調整系統的向前運動，在這個過程中位移傳感器和壓力傳感器等會對調整機構的動作情況和系統壓力變化情況進行監控，確保調整的精確性和安全性。

圖1 輸送機尾部自移動作流程示意圖

2 輸送機尾部自移監控系統硬件結構

皮帶輸送機的尾部自移監控系統的硬件結構主要由各類檢測電路、監控單元、電磁閥控制電路、數據輸出與控制通信接口等構成，該監控系統硬件結構的核心在于STM32單片機系統，主要用于根據各類動作指令來控制電磁閥的換向和動作時間，實現精確控制機尾自移裝置的精確動作，滿足調整裝置在各類工況下的動作。位移傳感器和傾角傳感器主要用于對調整裝置動作過程中的姿態情況進行監控并對執行情況進行閉環反饋調節，對尾部自動調整裝置的動作精確性和及時性進行監控，閉環反饋調節的優點在于能夠不斷的對系統動作情況進行監控，并與數據庫內的調整狀態信號進行不斷的對比、修正，實現對輸送機尾部自動調整裝置動作情況的監控，滿足高精度遠程調節與控制的需求，該輸送機尾部自動調整監控系統的硬件結構如圖2所示[3]。

圖2 輸送機尾部自動調整監控系統硬件結構示意圖

3 自動監控系統的PID控制原理

PID控制主要包括比例控制、積分控制和微分控制三部分構成。系統的比例控制主要用于加快系統對信號激勵的響應速度，降低系統在調整過程中的誤差，比例常數越大，系統的響應速度就越快，但易產生超調現象，因此需合理制定比例系數。積分調節主要是用于降低系統在應用過程中的靜態誤差，積分環節的調整精度與時間常數有關，時間常數越大系統的調整時間越長，調節精度就越低。微分環節主要用于改善該調整監控系統的調整穩定性和動態特性，能夠有效的反應出輸送機尾部自動調整裝置在工作過程中的偏差變化情況，能夠及時將該偏差變動量反饋給PLC控制系統，是整個閉環反饋的核心，有效的提升整個調整控制系統的數據調節精確性，該調整監控系統的PID控制流程如圖3所示[4]。

圖3 輸送機尾部自動調整監控系統PID控制流程

圖中：r（k）表示輸入數據信號，e（k）表示調整后的輸出信號，u（k）表示經 PID數據修正后的信號，u（t）表示數據放大后的比例放大信號，y（t）表示調整完成后的控制信號。

4 結論

1）皮帶輸送機尾部自動調整監控系統的核心實質上是對尾部自動調整機械結構及控制系統的監測，以PLC為核心監控系統中，實現對皮帶輸送機尾部自動調整的遠程監測和控制；

2）皮帶輸送機的尾部自移監控系統的硬件結構主要由各類檢測電路、監控單元、電磁閥控制電路、數據輸出與控制通信接口等構成，能夠實現對輸送機尾部自動調整裝置動作情況的監控，滿足高精度遠程調節與控制的需求；

3）PID控制主要是主要包括比例控制、積分控制和微分控制三部分構成，夠有效提升整個調整控制系統的數據調節精確性。