Разработка системы управления конвейерами на платформе «Arduino» - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Разработка системы управления конвейерами на платформе «Arduino»

Макухин О.С. 1, Левщанов Р.В. 2, Абдрахманов Е.М. 2
1Карагандинский государственный технический университет
2Карагандинский государственный технический университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение. В современных конструкциях конвейеров применяются электрические и гидравлические системы, и во многих случаях работы этих систем взаимообусловлены как по порядку включения, так и по значениям параметров систем. Перспективны системы, обладающие в этих условиях универсальностью и взаимозаменяемостью. При этом применение программируемых элементов резко расширяется, а их цифровизация позволяет упростить эти решения. Конструкция конвейеров усложняется. Наряду с известными конструкциями с поворотом става в плоскости нормальной плоскости транспортирования, неотвратимо появляются системы обеспечивающие поворот става в плоскости транспортирования. Все это приводит к необходимости периодического удлинения длины конвейерного става и его тяговых органов (цепи, канаты, ленты) при поворотах, так что величина изменения длины может достигать 1 м и более. А это, наряду с порядком включения систем и исполнения параметрических режимов, ставит новые задачи и для систем автоматизации натяжения этих элементов.

Комплексы автоматизированного управления. В данной работе выполнен перенос основных элементов управления конвейерами применяющихся в комплексе автоматизированного управления конвейерами АУК.1М на аппаратную платформу «Arduino», с целью дальнейшего их использования при создании системы управления конвейерами на базе платформы «Arduino».

Комплекс АУК.1М предназначен для управления и контроля работы стационарных и полу стационарных не разветвленных конвейерных линий, состоящих из ленточных и скребковых конвейеров с числом конвейеров до 10.
Комплекс АУК.1М обеспечивает выполнение следующих основных функций и операций управления:

последовательный автоматический пуск конвейеров, включенных в линию, в порядке, обратном направлению движения грузопотока, с необходимой выдержкой времени между пусками отдельных приводов (режим автоматизированного управления — «АВТ»).

дозапуск с пульта управления части конвейерной линии с подачей предупредительного звукового сигнала без отключения работающих конвейеров;

автоматическое отключение привода конвейера при срабатывании средств защиты и контроля (срабатывание концевого элемента, заштыбовка, пробуксовка и др.) и соответственно отключение всех конвейеров, работающих в режиме АВТ и подающих груз на аварийный конвейер;

оперативную остановку конвейерной линии с пульта управления при работе в режиме АВТ и аварийную остановку каждого конвейера линии (при работе в местном режиме) воздействием на цепи аварийного отключения;

прекращение пуска из любой точки конвейерной линии воздействием на цепи аварийного отключения конвейера;

местное управление с кнопок блока управления БУ каждым линейным и концевым блоком конвейера без блокировки с предыдущим конвейером;

работу одиночного конвейера, не входящего в состав конвейерной линии, без пульта управления ПУ, с выполнением всех требований предпусковой сигнализации и контроля.

Выдержки времени, с:
— на отключение конвейера при заштыбовке, не уже пределов 1-3. 
— на включение реле скорости, не более 5.
— на отключение реле скорости, настраиваемая, не уже пределов 2-5. 
— на включение аварийного реле (контроль времени запуска конвейера), не уже пределов 5-25. 
— на запуск конвейерной линии, настраиваемая, не уже пределов 20-90. 
Продолжительность предупредительного звукового сигнала, с, не менее 6

На платформу «Arduino», будут перенесены функции следующих устройств работающих на базе комплекса АУК.1М.

Выключатель кабель-тросовый ктв-2.


Выключатель кабель-тросовый предназначен для экстренного прекращения пуска и экстренной остановки конвейерных приводов, в т. ч. Грузо-людских и транспортных канатных дорог из любого места технологической линии в шахтах, в т. ч. опасных по газу и пыли.

Датчик контроля схода ленты   ксл-2.

 

 

 Датчик КСЛ-2 предназначен для контроля аварийного схода в сторону конвейерной ленты и выдачи сигнала (путем замыкания или размыкания своего контакта) в систему дистанционного или автоматизированного управления.

3) Д атчик контроля скорости   дкс датчик

Предназначен для получения электрического сигнала, используемого при контроле движения и скорости ленты ленточного конвейера 

Сигнализатор звуковой взрывобезопасный   сзв

Предназначен для подачи звуковых сигналов в устройствах автоматизации конвейерных линий, стволовой сигнализации, в схемах сигнализации на подземных погрузочных и разгрузочных пунктах.

Реализация управления конвейером на базе платформы «Arduino».

В нижеприведенном коде написанном на языке программирования платформы «Arduino», который в свою очередь основан на C/C++ реализован элемент управления конвейером позволяющий осуществлять запуск конвейера, остановку с помощью кнопки, остановку при срабатывании одного из концевых элементов и запуск аварийной сигнализации.

В качестве условного представления концевых элементов применяются кнопки через которые на вход контроллера в активированном состоянии кнопки приходит 5 в т е сигнал High. Реле 1 включает двигатель конвейера, реле 2 предупредительную и аварийную сигнализации.

Схема подключения элементов

/*В первом блоке команд были заданы переменные, названы соответственно элементам управления чью функцию они выполняют и им был присвоен номер выхода на плате платформы «Arduino»,. */

Intstart= 4; //кнопка пуска(S1)

intktv = 5; // концевик №1(S2)

intksl= 6; // концевик №2(S3)

intstop = 7; // стоповая кнопка(S4)

intdvigatel = 7; // реле №1 двигатель конвейера

intsignal = 8 // реле №2 сигнализация

/* В блоке команд «voidsetup()» выполнены настройки назначающие выходам на плате соответствующим переменным к которым они присвоены.

/* В следующем блоке команд «voidloop()» выполнены команды которые будут повторяться по циклу на протяжении всего времени работы программы.

На базе платформы Arduino можно собрать систему контроля скорости движения ленты, который будет в зависимости от показаний на аналоговом входе останавливать ленту в случае ее порыва или пробуксовки барабана. Так же этот элемент выводит показания напряжения на экран. В дальнейшем на базе этого элемента можно реализовать вывод скорости движения ленты на экран.

Измерение напряжения на аналоговых входах Arduino производится при помощи АЦП с разрешением 10 бит, что соответствует коду от 0 до 1023, полученное значение мы преобразуем в скорость при помощи коэффициента. Опорным напряжением в данном случае будет напряжение питания платы Arduino.На вход А0 необходимо подавать измеряемое напряжение, при помощи делителя напряжения на резисторах можно расширить диапазон измеряемого напряжения, а при помощи коэффициента установить нужное значениенапряжения, главное чтобы напряжение непосредственно на входе

Схема подключения элементов.

А0 не превышало напряжение питания +5 В.

На этом же принципе можно выводить значение скоростидвижения ленты по факту измеряя выходное постоянное напряжение генератора постоянного тока, однако для этого требуется произвести дополнительные исследования зависимости выходного напряжения применяемого датчика скорости от скорости движения конвейера, после чего произведя соответствующую настройку и внеся необходимые изменения в код программы можно использовать ее для вывода значения скорости на экран дисплея.

Э лементы контроля для поворотных систем. Усложнение конструкции конвейеров и применение гидравлических элементов с встроенными датчиками давления позволяет расширить системы управления повысить её уровень универсальности и особенно при наличии процедур обработки данных, позволяющих дифференцировать составляющие элементы суммарных процессов.

Схема полноразмерного макета основных рештаков поворотного конвейера

С хема работы и параметры датчика

Литература

Жетесова Г.С., Бейсембаев К.М., Мендикенов К.К., Телиман И.В., Акижанова Ж.Т.Моделирование работы скребкового конвейера в зоне поворота. Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 108–117. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-108-117

Бейсембаев К.М., Мендикенов К.К., Малыбаев Н.С., Нокина Ж.Н., Левщанов Р.В., Макухин О.С.  Разработка элементов регистрирующей системы в научно-исследовательской работе магистрантов. Журнал "Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований". - 2019. - № 7, с. 100-105

 Бейсембаев К.М., Решетникова О.С., Акижанова Ж.Т., Абдрахманов Е.М., Лапушкин А.А., Макухин О.С. Робототехника, образование и ресурсосберегающие технологии, Журнал "Научное обозрение. Педагогические науки". - 2019. - № 1 с.10-15  

Заключение

Усложнение и возрастание функций конвейеров приводит к необходимости универсализации системы управления конвейерами. Наряду с известными разрабатываются конструкции с поворотом става в плоскости нормальной плоскости транспортирования. При этом современные конвейера осуществляют свои функции и подвижны в 3 D пространстве, что ставит новые задачи для систем их управления. В тоже время усложнение конструкций и функций конвейера и создание процессных зависимостей в аналитическом и табличном виде позволяет сводить эти системы за счет режимной обработки регистрируемых процессов к многозначно регистрирующим интеллектуальным элементам.

Просмотров работы: 55