基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法及系统

权利要求书： 1.一种基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法，其特征在于，所述刮板输送机配置有N台电机和N台变频器，且N台电机与N台变频器一一对应连接，所述方法包括如下步骤：

获取第n台所述变频器发送的第n台所述电机的启动电流In，其中n＝1,2，……N；

若第n台电机的启动电流In和第(n+1)台电机的启动电流In+1均在预设电流值范围内，则：

根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节，以使任意两台电机之间的启动电流均处于平衡状态；

根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节的步骤包括：

所述预设平衡误差在[-A％，A％]范围内：

若(In-In+1)/In+1≥A％，则降低第n台电机的启动电流In；

若(In-In+1)/In+1≤-A％，则降低第(n+1)台电机的启动电流In+1；

所述预设平衡误差在[-A％，A％]范围内的步骤中，8≤A≤12。

2.根据权利要求1所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法，其特征在于，还包括如下步骤：

若第n台电机的启动电流In不在预设电流值范围内，则：

关停所述刮板输送机。

3.根据权利要求2所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法，其特征在于：

若第n台电机的启动电流In大于预设电流值范围的上限值，则发出第n台电机过载的提示信号；

若第n台电机的启动电流In小于预设电流值范围的下限值，则发出第n台电机无法启动的提示信号。

4.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后，执行权利要求1-3任一项所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法。

5.一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行权利要求1-3任一项所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法。

6.一种基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡系统，其特征在于，包括：

PLC监控模块；

N台电机和N台变频器一一对应的连接；

所述PLC监控模块与N台变频器通信连接，所述PLC监控模块用于扫描N台变频器，获取第n台所述变频器发送的第n台所述电机的启动电流In，其中n＝1,2，……N；若第n台电机的启动电流In和第(n+1)台电机的启动电流In+1均在预设电流值范围内，则：根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节，以使任意两台电机之间的启动电流均处于平衡状态；其中，所述预设平衡误差在[-A％，A％]范围内：

若(In-In+1)/In+1≥A％，则降低第n台电机的启动电流In；

若(In-In+1)/In+1≤-A％，则降低第(n+1)台电机的启动电流In+1；

所述预设平衡误差在[-A％，A％]范围内的步骤中，8≤A≤12。

7.根据权利要求6所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡系统，其特征在于，还包括：

差值计算器，其第一输入端输入标准启动电流，其第二输入端输入实际电流，其输出端输出第一电流与第二电流的差值；

PID控制器，其输入端接收所述差值计算器输出的差值，其输出端经过数模转换单元向变频器输出控制信号；

电流传感器，用于检测电机的启动电流，所述电流传感器检测的启动电流经数模转换单元转换后输入至所述差值计算器的第二输入端。

8.根据权利要求6或7所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡系统，其特征在于：

所述PLC监控模块通过通讯接口与所述变频器连接，所述PLC监控模块远程控制与调节所述变频器的启动频率。

说明书： 基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法及系统技术领域

本发明涉及刮板输送机电机控制技术领域，特别涉及一种基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法及系统。

背景技术

刮板输送机是指用刮板链牵引，在槽内运送散料的输送机。现阶段，随着刮板输送机运输距离变长，负载分布不均，在多电机使用的情况下容易造成电机输出功率不平衡，导致部分电机故障不启动，进而导致刮板输送机发生过载停机，这严重影响了煤矿及其他领域的产能。同时，当输送量较小时，刮板输送机多处于轻载或空载状态，多电机的使用会造成设备和电能的浪费，增加了企业生产的投入成本。

因此，需要提出一种多电机使用情况时的刮板输送机的电机控制方式以克服上述问题。

发明内容

本发明旨在一种基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法及系统，以解决多电机运行过程中功率不平衡的问题。

针对上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

本发明一部分实施例提供一种基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法，所述刮板输送机配置有N台电机和N台变频器，且N台电机与N台变频器一一对应连接，所述方法包括如下步骤：

获取第n台所述变频器发送的第n台所述电机的启动电流In，其中n＝1,2，……N；

若第n台电机的启动电流In和第(n+1)台电机的启动电流In+1均在预设电流值范围内，则：

根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节，以使任意两台电机之间的启动电流均处于平衡状态。

本发明另一部分实施例所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法，根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节的步骤包括：

所述预设平衡误差在[-A％，A％]范围内：

若(In-In+1)/In+1≥A％，则降低第n台电机的启动电流In；

若(In-In+1)/In+1≤-A％，则降低第(n+1)台电机的启动电流In+1。

本发明另一部分实施例所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法：

所述预设平衡误差在[-A％，A％]范围内的步骤中，8≤A≤12。

本发明另一部分实施例所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法，还包括如下步骤：

若第n台电机的启动电流In不在预设电流值范围内，则：

关停所述刮板输送机。

本发明另一部分实施例所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法：

若第n台电机的启动电流In大于预设电流值范围的上限值，则发出第n台电机过载的提示信号；

若第n台电机的启动电流In小于预设电流值范围的下限值，则发出第n台电机无法启动的提示信号。

本发明一部分实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后，执行以上任一项方案所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法。

本发明一部分实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行以上任一项方案所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法。

本发明一部分实施例还提供一种基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡系统，包括：

PLC监控模块；

N台电机和N台变频器一一对应的连接；

所述PLC监控模块与N台变频器通信连接，所述PLC监控模块用于扫描N台变频器，获取第n台所述变频器发送的第n台所述电机的启动电流In，其中n＝1,2，……N；若第n台电机的启动电流In和第(n+1)台电机的启动电流In+1均在预设电流值范围内，则：根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节，以使任意两台电机之间的启动电流均处于平衡状态。

本发明另外一些实施例中所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡系统，还包括：

差值计算器，其第一输入端输入标准启动电流，其第二输入端输入实际电流，其输出端输出第一电流与第二电流的差值；

PID控制器，其输入端接收所述差值计算器输出的差值，其输出端经过数模转换单元向变频器输出控制信号；

电流传感器，用于检测电机的启动电流，所述电流传感器检测的启动电流经数模转换单元转换后输入至所述差值计算器的第二输入端。

本发明另外一些实施例中所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡系统：

所述PLC监控模块通过通讯接口与所述变频器连接，所述PLC控制器远程控制与调节所述变频器的启动频率。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本发明提供的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法及系统，通过获取第n台所述变频器发送的第n台所述电机的启动电流In，根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节，以使任意两台电机之间的启动电流均处于平衡状态，保证刮板输送机的多电机启动后功率平衡，实现多电机同步功率输出，保证了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优点，其中:

图1为本发明实施例所述的刮板输送机的硬件连接关系示意图；

图2为本发明一个实施例所述基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法的流程图；

图3为本发明另一个实施例所述基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法的流程图；

图4为本发明另一个实施例所述基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法的流程图；

图5为本发明一个实施例所述基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡系统的控制信号流示意图；

图6为本发明一个实施例所述执行基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法的电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法，其中，如图1所示，所述刮板输送机配置有N台变频器101和N台电机102，且N台电机102与N台变频器101一一对应连接，一般情况下，N≥3，如图2所示，所述方法包括如下步骤：

S101：获取第n台所述变频器发送的第n台所述电机的启动电流In，其中n＝1,2，……N；

S102：判断第n台电机的启动电流In和第(n+1)台电机的启动电流In+1是否均在预设电流值范围内，若是则执行步骤S103。

S103：根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节，以使任意两台电机之间的启动电流均处于平衡状态。其中，当n＝N时，则根据(IN-I1)/I1与预设平衡误差值之间的关系对第N台电机和第一台电机的启动电流进行调节。

本实施例提供的以上方案，通过获取第n台所述变频器发送的第n台所述电机的启动电流In，根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节(其中，n+1≤N)，以使任意两台电机之间的启动电流均处于平衡状态，保证刮板输送机的多电机启动后功率平衡，实现多电机同步功率输出，保证了生产效率，降低了生产成本。

优选地，结合图3所示，以上方案中的步骤S103中，所述预设平衡误差在[-A％，A％]范围内：(In-In+1)/In+1≥A％，则降低第n台电机的启动电流In；若(In-In+1)/In+1≤-A％，则降低第(n+1)台电机的启动电流In+1。在一些优选的方案中，所述预设平衡误差在[-A％，A％]范围内的步骤中，8≤A≤12，较佳地A＝10。在具体实现时：

假定N台电机分别编号为1#、2#、3#、……、N#,其对应的启动电流分别为I1、I2、I3、……、In。通过对获得的N个启动电流进行比较：

设置预设平衡误差为10％，当(I1-I2)/I2≥10％时，自动调低I1，当(I1-I2)/I2≤-10％时，自动调低I2；当(I2-I3)/I3≥10％时，自动调低I2，当(I2-I3)/I3≤-10％时，自动调低I3；同理依次对其他电机的启动电流进行调整，直到进行完IN和I1的比较后，一次完整的比较过程结束。

以上方案中，通过对电机的启动电流进行循环扫描，将监测的启动电流值综合进行比较，始终保持相邻两台电机的启动电流的差值误差保持在10％的误差范围内，保证电机启动时不会出现因某台电机启动电流过大而过载的现象；还能避免电机的启动电流过小，启动功率就小，导致电机无法启动，刮板输送机不能正常开启的情况。

基于上述方案，在一些实施例中的方案中，如图3所示，以上方法还包括如下步骤：

S104：若第n台电机的启动电流In不在预设电流值范围内，则关停所述刮板输送机。

S105：若第n台电机的启动电流In大于预设电流值范围的上限值，则发出第n台电机过载的提示信号。

S106：若第n台电机的启动电流In小于预设电流值范围的下限值，则发出第n台电机无法启动的提示信号。

其中提示信号可以通过闪烁的指示灯、扬声器播放语音等方式来实现。以上方案，既能实现多电机平稳启动，又能实现多电机启动后功率平衡，保证刮板输送机平稳启动直至平稳运行。

本发明一部分实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后，执行以上任一项实施例所述的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法。

本发明一部分实施例还提供一种基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡系统，如图5所示，包括PLC监控模块200，结合图1所示，其还包括N台电机102和N台变频器101，变频器101和电机102一一对应的连接。所述PLC监控模块200与N台变频器101通信连接，所述PLC监控模块200用于扫描N台变频器101，获取第n台所述变频器101发送的第n台所述电机102的启动电流In，其中n＝1,2，……N；若第n台电机的启动电流In和第(n+1)台电机的启动电流In+1均在预设电流值范围内，则：根据(In-In+1)/In+1与预设平衡误差值之间的关系对第n台电机和第(n+1)台电机的启动电流进行调节，以使任意两台电机之间的启动电流均处于平衡状态。

如图5所示，上述系统还包括差值计算器201，其第一输入端输入标准启动电流(PLC监控模块200控制输出)，其第二输入端输入实际电流，其输出端输出第一电流与第二电流的差值。PID控制器202，其输入端接收所述差值计算器201输出的差值，其输出端经过数模转换单元203向变频器101输出控制信号；变频器101按照与所述标准启动电流对应的频率工作，理论上电机102在变频器101的控制下会按照标准的启动电流工作。但是在实际工作过程中，可能会出现启动电流变高或者变低的情况。在这种情况下，电流传感器204，用于检测电机102的启动电流，所述电流传感器204检测的启动电流经模数转换单元205转换后输入至所述差值计算器201的第二输入端。由此，完成了PID控制器的闭环控制，

在本实施例中，所述变频器101采用带有PLC控制的变频器；所述PLC监控模块200选用西门子公司的S7-200，通过S7-200通讯接口与变频器通讯接口连接，执行相应的通讯协议，所述PLC监控模块200进行远程控制变频器101的启动频率。利用PLC监控模块实现对变频器控制；PLC控制的优点是能够对刮板输送机的N台变频器实现集中控制，通过选择最优算法，对N台变频器的启动电流及频率进行在线监测，通过监测反馈的数据，进行比较。进一步地，利用PID控制器实现变频调速和功率平衡控制；PID利用其闭环控制模式，实现对多电机的功率平衡控制。利用以上系统对刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡过程包括：

步骤一：PLC监控模块读取来自N台变频器的N台电机的启动电流。

步骤二：PLC监控模块对获得的N个启动电流进行判断。若PLC监控模块监测到异常的电机启动电流，即启动电流过大或过小，且无法调整，则对系统进行停机，确保系统的安全可靠运行。

步骤三：PLC监控模块对获得的N个启动电流进行比较。当(I1-I2)/I2≥A％时，PLC监控模块自动调低I1，当(I1-I2)/I2≤-A％时，PLC监控模块自动调低I2；当(I2-I3)/I3≥A％时，PLC监控模块自动调低I2，当(I2-I3)/I3≤-A％时，PLC监控模块自动调低I3；同理依次对电机的启动电流进行，直到进行完IN和I1的比较后，一次完整的比较过程结束。

以上方案中，PLC监控模块循环扫描，将监测的电流值进行比较，始终将用于比较的启动电流中较大的电流调节至10％的误差范围内，保证电机启动时不会出现因某台电机启动电流过大而过载的现象；但电机的启动电流过小，启动功率就小，会导致电机无法启动，刮板输送机不能正常开启。因此，本方案优选PID控制算法，既能实现多电机平稳启动，又能实现多电机启动后功率平衡，保证刮板输送机平稳启动直至平稳运行。

图6为本申请一实施例中一种执行基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法的电子设备600的硬件结构示意图，包括：

至少一个处理器620；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器604；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行以实现上述任意一项实施例所记载的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法。

参照图6，该电子设备600可以包括以下一个或多个组件：处理组件602，存储器604，电源组件606，多媒体组件608，音频组件610，输入/输出(I/O)的接口612，传感器组件614，以及通信组件616。

处理组件602通常控制电子设备600的整体操作。处理组件602可以包括一个或多个处理器620来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件602可以包括一个或多个模块，便于处理组件602和其他组件之间的交互。例如，处理组件602可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件608和处理组件602之间的交互。

存储器604被配置为存储各种类型的数据以支持电子设备600的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备600上操作的任何应用程序或方法的指令，如文字，图片，视频等。存储器604可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件606为电子设备600的各种组件提供电源。电源组件606可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备600生成、管理和分配电源相关联的组件。

多媒体组件608包括在电子设备600和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件608还可以包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备600处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件610被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件610包括一个麦克风(MIC)，当电子设备600处于操作模式，如报警模式、记录模式、语音识别模式和语音输出模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器604或经由通信组件616发送。在一些实施例中，音频组件610还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口612为处理组件602和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件614包括一个或多个传感器，用于为电子设备600提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件614可以包括声音传感器。另外，传感器组件614可以检测到电子设备600的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为电子设备600的显示器和小键盘，传感器组件614还可以检测电子设备600或电子设备600的一个组件的运行状态，电子设备600方位或加速/减速和电子设备600的温度变化。传感器组件614可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件614还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件614还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器，物料堆积厚度传感器或温度传感器。

通信组件616被配置为使电子设备600提供和其他设备以及云平台之间进行有线或无线方式的通信能力。电子设备600可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件616经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件616还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，电子设备600可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述任一实施例所记载的基于刮板输送机多回路变频器的功率自动平衡方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。