一种料罐车与热料罐智能电源、信号对接系统的制作方法

本发明涉及一种智能对接插座，具体是一种料罐车与热料罐智能电源、信号对接系统。

背景技术：

化工厂的保温料罐由于物料保温运输的需要，在保温料罐的接料口及卸料口设计有电动液压平板阀，在接料时要通过电机驱动液压缸打开阀门，料接满后要关闭阀门保温，并且通过料罐车将其运输到吊装口，由行车将其吊运到卸料口，然后又打开保温料罐的下阀门开始卸料，这样保温料罐的电机及电动液压平板阀到位或者打开信号不可能有一个固定电源或者固定信号传输装置，就必须有一个即能够自动接通、又能够自动分离的智能对接插座。其二化工厂灰尘大，腐蚀性强，一般插座上去很快就会由于腐蚀性，导致信号触点接触不良。其三化工厂热供料系统都是在室外工作，风吹雨淋，因此要求对接插座不但要保证电源及信号导通，还要能够满足露天工作。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种料罐车与热料罐智能电源、信号对接系统，既解决了自动闭合接通电机电源及信号传输问题，又能实现自动分离及信号检测判断，还解决了灰尘阻尼及腐蚀性问题。该系统还包括双冗余手动插座及双冗余平板阀到位检测开关，为保温料罐自动供料创造了良好条件；

本发明所采用的技术方案是：

一种料罐车与热料罐智能电源、信号对接系统，包括主机部分、信号检测部分、控制部分、手动插座部分、所述主机部分包括触摸屏TCP7062P、PLC控制器PLCS7-200、操作按钮XB2BA31C1-6、模式转换转换开关XD2-PA14、报警器、信号隔离继电器RXM2LB2P7+RXZE1M21-12、控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M21-6、接触器NLC1-D16M7C1-6；

触摸屏TCP7062P、操作按钮XB2BA31C1-6、模式转换转换开关XD2-PA14、报警器分别连接PLC控制器PLCS7-200；

PLC控制器PLCS7-200分别连接信号隔离继电器RXM2LB2P7+RXZE1M21-12、控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M21-6、接触器NLC1-D16M7C1-6。

所述信号检测部分包括动触头导电刷B-10Z0-14、导电铜排、排插前进/离开信号检测开关LJ30A3-15、阀门到位检测开关LJ30A3-15、行程开关LXK3-20S/B；

所述控制部分包括推杆电机TGA-30W、阀门电机、液压缸、平板阀；

所述手动插座部分包括信号线缆、控制线缆、插头、插座。主机部分通过信号隔离继电器RXM2LB2P7+RXZE1M21-12、控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M21-6与信号检测部分相连；

主机部分通过接触器NLC1-D16M7C1-6与控制部分相连；手动插座部分通过信号线缆、控制线缆分别与信号检测部分、控制部分相连；

所述动触头导电刷B-10Z0-14安装在料罐车上，导电铜排、阀门电机、排插前进/离开信号检测开关LJ30A3-15、阀门到位检测开关LJ30A3-15安装在料罐上，手动插座部分与动触头导电刷B-10Z0-14、导电铜排0#-14#并联。

在料罐上按照120°均布有3个定位座,对应的料罐车上布置有3个定位销；确保了料罐每次都降落在料罐车上的同一个位置,为实现电源、信号插座准确对接创造了重要条件。

在料罐的导电铜排上呈∩型安装有防雨罩,在对接插座上也安装有∩型防雨罩。

所述插排前进操作按钮XB2BA31C1、插排缩回操作按钮XB2BA31C2、上阀门关操作按钮XB2BA31C3、上阀门开操作按钮XB2BA31C4、下阀门关操作按钮XB2BA31C5、下阀门开操作按钮XB2BA31C6、模式转换转换开关XD2-PA14与PLC控制器PLCS7-200相连；

所述PLC控制器PLCS7-200通过信号检测隔离继电器RXM2LB2P7+RXZE1M2与信号检测部分的动触头导电刷B-10Z0-8相连。

所述导电铜排的1#-8#铜片分别与上阀门关检测开关1-LJ30A3-15、上阀门关检测开关2-LXK3-20S/B、上阀门开检测开关1-LJ30A3-15、上阀门开检测开关2-LXK3-20S/B、下阀门关检测开关1-LJ30A3-15、下阀门关检测开关2-LXK3-20S/B、下阀门开检测开关1-LJ30A3-15、下阀门开检测开关2-LXK3-20S/B分别相连；所述导电铜排的0#-14#铜片前后串联。

所述PLC控制器PLCS7-200通过控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M2与接触器NLC1-D16M7C1-6与推杆电机TGA-30W、上阀门电机关触头导电刷B-10Z10、上阀门电机开触头导电刷B-10Z11、下阀门电机关触头导电刷B-10Z12、下阀门电机开触头导电刷B-10Z13分别相连。

所述导电铜排的10#-13#铜片分别上阀门电机、下阀门电机相连。

所述手动插座部分插头部分的1-16插针的16根线缆分别与动触头导电刷B-10Z1-13相连；插座部分的1-16插孔的12根线缆分别与导电铜排的1#-13#铜片相连。

在平板阀的固定支架上布置有两个开到位开关：1个接近开关,1个行程限位器；和两个关到位开关：1个接近开关,1个行程限位器；信号感应板与导向杆连接，当平板阀移动时, 导向杆会带动信号感应板一起移动,去驱动开到位开关或者关到位检测开关。

该对接插座还包括固定支架、推杆电机，固定支架固定在料罐车车台上，固定支架上安装有推杆电机、动触头导电刷B-10Z0-14；导电铜排安装在料罐上；

对接插座的动触头固定板、绝缘板、出线板、∧型轴承与推杆电机相连,推杆电机固定在固定支架上,固定支架上有∧型滑轨,推杆电机推动动触头导电刷B-10Z0-14可以在∧型滑轨来回运动。

动触头导电刷B-10Z0-14采用了石墨触头,并且采用扭力弹簧结构,动触头与导电铜排的0#-14#铜片接触时，在PLC程序延时控制下，通过扭力使动触头与导电铜排产生摩擦接触。

本发明一种料罐车与热料罐智能电源、信号对接系统，有益效果如下：

1.实现了料罐车与料罐电源及信号的自动/手动对接。

2.实现了动触头与导电铜排的自动除氧化,确保了信号对接的可靠对接。

3.实现了对接插座行走自动除尘,防止对接插座行走被灰尘或者物料卡住而阻挡插座行走。

4.自动检测各个触点闭合状态,实现了所有触头可靠接触。

5.后备手动插座,当自动对接插座故障时,可以通过人工手动插座保证阀门电机的打开和关闭。

6.防尘防雨,可以确保插座露天使用。

7.料罐精确定位,可以确保每次料罐都落在同一个位置上,为对接插座的动触头与导电铜排精确对位提供了保证。

8.平板阀到位信号双冗余检测,确保信号检测的可靠性。

附图说明

图1为本发明系统的硬件连接原理图。

图2为本发明系统的安装示意图。

图3为本发明系统的动触头结构示意图。

图4为本发明系统的行走机构结构示意图。

图5为本发明系统的各个触点闭合状态自动检测过程图。

图6为本发明系统的导电铜排的防雨设计示意图。

图7为本发明系统的对接插座的防雨设计示意图。

图8为本发明系统的双冗余开关在平板阀上的安装示意图。

其中：

图2中：1-料罐车车台，2-热料罐，3-推杆电机，4-固定支架，5-触头排固定板，6-导电铜排，7-动触头，8-绝缘板，9-出线板，10-滑轨，11-定位柱，12-到位开关感应杆，13-油缸，14-阀门电机，15-吊耳。

图3中：16-石墨触头，17-扭力弹簧，18-固定座。

图4中：19-∧型轴承。

图6中：20-定位座，21-定位销，22-防雨罩，23-导电铜片。

图7中：24-导向轴承，25-固定框架，26-防水罩。

图8中：27-开到位接近开关，28-开到位行程开关，29-感应板，30-关到位接近开关，31-关到位行程开关，32-导向杆，33-液压缸，34-平板阀固定支架，35-平板阀。

具体实施方式

一种料罐车与热料罐智能电源、信号对接系统，由五部分组成即：PLCS7-200主机部分、信号检测部分、控制部分、手动插座部分、料罐定位及防雨装置等辅助部分所组成；原理图1所述。

平时对接插座的动触头部分安装在料罐车上,导电铜排部分与阀门电机、检测开关安装在料罐上，与动触头和导电铜排并联的有一个手动插座。热料罐智能电源、信号对接插座在料罐车上的安装示意图如图2所示。

正常工作时,手动插头、插座放在一旁分开不用，行车把料罐通过三个定位装置(沿料罐360°范围，120度1个)放到料罐车上,确保了每次导电铜排都落在料罐车上的同一个位置，然后工作人员通过PLC自动/手动启动推杆电机，将动触头插排自动推到导电铜排总成上，当所有触点都与导电铜排闭合以后,推杆电机自动停止工作,这个时候工作人员就可以启动阀门电机控制按钮,通过PLCS7-200打开或者关闭阀门电机，料罐上阀门到位信号就可以通过对接插座到达PLCS7-200形成自动闭合控制回路。当料罐接满料子以后PLCS7-200又自动/手动启动推杆电机将动触头插排缩回到原来位置，这个时候行车就可以将料罐吊走,到电石炉去执行下一道工序。

防雨罩一部分呈∩型安装在导电铜排总成上方,另外一部分安装在动触头总成上,这样就实现了插座的自动对接及自动分离，确保料罐阀门开闭自如及防尘防雨。

当对接插座故障时,工作人员可以停止对接插座工作,使用手动插座将动触头部分信号与导电铜排部分信号连接,为PLCS7-200控制提供条件。

PLCS7-200主机部分主要有TCP7062P触摸屏、PLCS7-200、各种操作控制按钮XB2BA31C1-6、模式转换开关XD2-PA14、报警器，信号检测隔离继电器,RXM2LB2P7+RXZE1M21-12、控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M21-6、接触器NLC1-D16M7C1-6等组成。

信号检测部分主要有：插排动触头导电刷（碳刷）B-10Z0-14总成、导电铜排铜片总成、插排前进/离开信号检测开关LJ30A3-15、阀门到位检测开关LJ30A3-15、行程开关LXK3-20S/B等组成。

控制部分主要有：推杆电机TGA-30W,阀门电机、液压缸、平板阀等组成。

手动插座TE016由信号线缆、控制线缆、插头、插座等组成。

料罐定位及防雨装置等辅助部分由料罐定位孔及料罐车定位销组成，防雨装置由导电铜排防雨罩及对接插座防雨罩组成;

工作过程：

工作时，当行车将料罐通过定位孔放在料罐车上后，模式转换开关XD2-PA14切换在手动状态或者自动状态，在手动状态时，首先操作人员按动插排前进控制按钮XB2BA31C1，S7-200PLC在程序控制下输出控制信号给控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M2，控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M2驱动推杆电机接触器NLC1-D16M7C接通推杆电机TGA-30W电源，推杆电机TGA-30W前进，直到动触头导电刷（碳刷）B-10Z0-14与导电铜排的0#-14#铜片全部闭合，动触头导电刷（碳刷）B-10Z0与导电铜排的0#铜片，动触头导电刷（碳刷）B-10Z0-14与导电铜排的0#-14#铜片接触良好以后，推杆电机TGA-30W在PLCS7-200程序控制下，才自动停止前进，然后操作人员按动阀门电机控制按钮XB2BA31C3，打开上阀门，阀门到位后阀门到位检测开关LJ30A3-15或者行程开关LXK3-20S/B闭合，PLC接到信号后切断阀门电机电源，热料罐开始接料。

当料罐接满以后，操作人员在按动插排缩回按钮XB2BA31C2，S7-200PLC在程序控制下输出控制信号给控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M2，控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M2驱动推杆电机反转接触器，NLC1-D16M7C推杆电机TGA-30W反转，插排缩回，直到插排缩回检测开关LJ30A3-15检测到缩回到位信号以后，S7-200PLC在程序控制下输出控制信号切断推杆电机TGA-30W电源，推杆电机TGA-30W停止工作；此时操作人员再去启动料罐车前进，当料罐车达到吊装口时自动停止前进；行车将料罐吊运走进入下一个工序；当行车又将空罐通过定位孔放在料罐车上时又进入下一个工作循环,周而复始。

1)、料罐车与热料罐电源、信号插座自动/手动对接的实现：

工作时，当行车将料罐通过定位孔放在料罐车上后，模式转换开关XD2-PA14切换在手动状态或者自动状态，在手动状态时，首先操作人员按动插排前进控制按钮XB2BA31C1，S7-200PLC在程序控制下输出控制信号给控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M2，控制继电器RXM2LB2P7+RXZE1M2驱动推杆电机接触器NLC1-D16M7C接通推杆电机TGA-30W电源，推杆电机TGA-30W前进，直到动触头导电刷（碳刷）B-10Z0-14与导电铜排的0#-14#铜片全部闭合，动触头导电刷（碳刷）B-10Z0与导电铜排的0#铜片，动触头导电刷（碳刷）B-10Z0-14与导电铜排的0#-14#铜片接触良好以后，推杆电机TGA-30W在PLCS7-200程序控制下才自动停止前进，从而实现了料罐车与热料罐电源、信号插座自动/手动的对接;

2)、动触头与导电铜排的自动除氧化功能：

动触头结构示意图如图3所示。动触头主要是由石墨触头(导电刷)、扭力臂、扭力弹簧、固定座等组成,工作时,在推杆电机的推动下,动触头石墨触头(导电刷)向导电铜片推进,当动触头石墨触头(导电刷)压向导电铜片时,PLC会给推杆电机一个延时,这时动触头石墨触头(导电刷)会继续向前推进,动触头石墨触头(导电刷)在导电铜片上由于弹簧的扭力通过扭力臂的作用传导到触头石墨触头(导电刷),会对导电铜片产生一个摩擦力,这个摩擦力会将导电铜片上的灰尘或者氧化层摩擦掉,周而复始,导电铜片上始终不会形成氧化,从而确保触头石墨触头(导电刷)与导电铜片接触良好;

3)、对接插座行走自动除尘过程：

对接插座行走机构结构示意图4所示。对接插座行走轴承是∧型结构,导轨也是∧型结构,灰尘落下来以后会沿着∧型角铁落到地上,不会对对接插座行走产生阻力,如果有大一些的颗粒落在角铁上,也会由于∧型轴承将其压到地面上,而形不成阻力;

4)、各个触点闭合状态自动检测过程：

从图5可知,到位检测开关安装在动触头及导电铜片的两边,最前与最后一个,工作时,当推杆电机将动触头推向导电铜片时,只有导电铜排的0#铜片和导电铜排的14#铜片都与动触头闭合了,就会向PLC送去一个闭合信号,PLC接到0与14闭合信号会再经过延时才会停止推杆电机工作,这样导电铜排的0#铜片和导电铜排的14#铜片都与动触头紧紧闭合了,中间的触头也就不会有接触不良情况出现;

5)、双冗余后备手动插座：

由图5还可以看到,在动触头与导电铜片的回路里接有手动插座,正常工作时,手动插座分开放在旁边不用,当自动插座故障时,操作人员可以将手动插座插上,就可以完成电源、信号接通,可以应急使用,保证生产线不停产;

6)、插座露天防雨功能的实现：

A.导电铜排的防雨设计如图6所示：

B.对接插座的防雨设计如图7所示。

7)、料罐精确定位功能的实现：

由图6可知,在料罐上没隔120°设计有一个定位座,在料罐车上对应位置设计有定位销,当行车每一次将料罐放到料罐车上时,定位座都会落进定位销,这样就可以保证导电铜排始终在同一个位置,从而保证对接插座对接的准确性;

8)、平板阀到位信号双冗余检测设计：

在平板阀的感应板前后各安装2个开关,一个接近开关,一个行程限位器,四个开关的信号通过对接插座的触点分别送到PLCS7-200进行采集;信号感应板安装在平板阀的导向杆上,导向杆与平板阀连接,工作时平板阀会随着液压缸推动做前后开闭运动;正常工作时,S7-200默认接近开关信号,如果接近开关故障,则认行程限位器开关信号,并且给出接近开关故障报警指示;

当平板阀打开时,信号感应板会跟着导向杆向开到位开关方向运动,当开到位接近开关动作,就会向PLCS7-200发出平板阀已经开到位信号,PLCS7-200在程序控制下就会立即切断平板阀电机电源,平板阀停止动作;

当平板阀关闭时,信号感应板会跟着导向杆向关到位开关方向运动,当关到位接近开关动作,就会向PLCS7-200发出平板阀已经关到位信号,PLCS7-200在程序控制下就会立即切断平板阀电机电源,平板阀停止动作;双冗余开关在平板阀上的安装示意图如图8所示。