密炼机供电系统及密炼机的制作方法

1.本实用新型涉及供电技术领域，尤其涉及一种密炼机供电系统及密炼机。


背景技术：

2.大重型密炼机广泛的应用于橡胶等材料的炼制、混练等，随着电力电子技术的飞速发展，高压变频器加入密炼机控制系统中，高压密炼机控制系统的组成包括多种开关柜(包括进线柜、预充柜和变频器柜等)。现代工业需要更高的效率和更新颖的自动化技术，减少人力成本，保证设备到现场可及时投入使用，减少设备体积。大功率高压密炼机通常是需要配置进线综保柜和高压预充柜等附带设备，通过综保柜实现线路保护，采用高压预充柜能够有效解决励磁涌流冲击问题，最终采用高压变频装置实现对负载电机的控制，整个控制系统各个柜子间联锁紧密且复杂。在现场调试过程中需要额外增加dcs控制，增加硬件接线及控制柜，人力、物力投入及设备体积大大提高，无法满足部分客户使用要求；设备投入使用后，操作步骤繁琐，需要考虑断路器和接触器状态逻辑，容易误操作，引发危险。
3.上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种密炼机供电系统及密炼机，旨在解决现有技术中密炼机操作过程十分繁琐，容易出现误操作的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出一种密炼机供电系统，所述密炼机供电系统包括：plc控制器、高压进线单元以及预充单元；
6.所述plc控制器分别与所述高压进线单元、预充单元以及变频器的控制芯片连接，所述高压进线单元和所述预充单元分别通过所述变频器与电机连接；
7.所述plc控制器，用于在接收到启动信号时，输出预充信号至所述控制芯片，以使所述控制芯片导通所述预充单元与所述变频器之间的预充回路；
8.所述plc控制器，还用于输出旁路信号至所述变频器的控制芯片，以使所述变频器的控制芯片旁路所述预充单元与所述变频器之间的预充回路；
9.所述高压进线单元，用于在所述预充回路旁路时，将电源电压输出至所述变频器。
10.可选地，所述高压进线单元包括：断路器；
11.其中，所述断路器的输入端与高压电源连接，所述断路器的输出端与所述plc控制器以及所述变频器连接，所述断路器的控制端与所述plc控制器连接。
12.可选地，所述高压进线单元还包括：第一开关和第二开关；
13.其中，所述第一开关的一端与所述plc控制器的上电信号输出端连接，另一端与所述断路器的控制端连接；所述第二开关的一端与所述plc控制器的下电信号输出端连接，另一端与所述断路器的控制端连接。
14.可选地，所述第一开关包括：第一线圈和第一触点；所述第二开关包括：第二线圈
和第二触点；
15.其中，所述第一线圈的一端与所述plc控制器的电源端连接，另一端与所述plc控制器的上电信号输出端连接，所述第一触点的两端与所述断路器的上电信号端口连接；
16.所述第二线圈的一端与所述plc控制器的电源端连接，另一端与所述plc控制器的下电信号输出端连接，所述第二触点的两端与所述断路器的下电信号端口连接。
17.可选地，所述预充单元包括：第一接触器、第二接触器以及降压电阻；
18.其中，所述第一接触器的输入端与所述断路器的输出端以及所述第二接触器的输入端连接，所述第一接触器的输出端与所述降压电阻的第一端连接，所述第二接触器的输出端与所述降压电阻的第二端以及所述变频器的输入端连接，所述第一接触器和第二接触器的控制端与所述plc控制器连接。
19.可选地，所述预充单元还包括：第三开关和第四开关；
20.其中，所述第三开关的一端与所述plc控制器的预充信号输出端连接，所述第三开关的另一端与所述变频器的控制芯片连接，所述第四开关的一端与所述plc控制器的旁路信号输出端连接，所述第四开关的另一端与所述变频器的控制芯片连接。
21.可选地，所述第三开关包括：第三线圈和第三触点；所述第四开关包括：第四线圈和第四触点；
22.其中，所述第三线圈的一端与所述plc控制器的电源端连接，另一端与所述plc控制器的预充信号输出端连接，所述第三触点的两端与所述变频器的控制芯片的合闸信号端口连接；
23.所述第四线圈的一端与所述plc控制器的电源端连接，另一端与所述plc控制器的旁路信号输出端连接，所述第四触点的两端与所述变频器的控制芯片的分闸信号端口连接。
24.可选地，所述plc控制器上设有通信接口；
25.其中，所述plc控制器通过所述通信接口与所述变频器的控制芯片连接。
26.可选地，所述密炼机供电系统还包括：采集电路和多功能显示表；
27.所述采集电路分别与所述变频器、所述电机以及所述多功能显示表连接；
28.所述采集电路，用于对电机的输入电流、工作电流、工作电压和电机转速进行采集，并将采集到的所述输入电流、工作电流、工作电压和电机转速发送至所述多功能显示表进行显示。
29.为实现上述目的，本实用新型还提出一种密炼机，所述密炼机包括上述的密炼机供电系统。
30.本实用新型提供了一种密炼机供电系统及密炼机，该密炼机供电系统包括plc控制器、高压进线单元以及预充单元；所述plc控制器分别与所述高压进线单元、预充单元以及变频器的控制芯片连接，所述高压进线单元和所述预充单元分别通过所述变频器与电机连接；所述plc控制器，用于在接收到启动信号时，输出预充信号至所述控制芯片，以使所述控制芯片导通所述预充单元与所述变频器之间的预充回路；所述plc控制器，还用于输出旁路信号至所述变频器的控制芯片，以使所述变频器的控制芯片旁路所述预充单元与所述变频器之间的预充回路；所述高压进线单元，用于在所述预充回路旁路时，将电源电压输出至所述变频器。本实用新型通过plc控制器直接接收高压进线单元输出的电源电压以及变频
器输出的电压信号直接控制密炼机电机的上电过程，避免人为操作容易出现误操作。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
32.图1是本实用新型密炼机供电系统第一实施例的结构示意图；
33.图2为本实用新型密炼机供电系统第二实施例中提出的电机上电结构的电路原理图；
34.图3为本实用新型密炼机供电系统第二实施例中提出的plc控制器结构的电路原理图。
35.附图标号说明：
36.标号名称标号名称10plc控制器v高压电源20高压进线单元qf断路器30预充单元km1～km2第一至第二接触器r1第一电阻t变压器ch0～ch3信号采集端口rs485通信接口-k1～-k4第一至第四线圈k1-k4第一至第四触点
37.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
38.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
41.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
42.参照图1，图1为实用新型密炼机供电系统第一实施例提出的电路结构示意图。基
于图1提出本实用新型密炼机供电系统的第一实施例。
43.如图1所示，在本实施例中，所述密炼机供电系统包括：所述密炼机供电系统包括：plc控制器10、高压进线单元20以及预充单元30；
44.所述plc控制器10分别与所述高压进线单元20、预充单元30以及变频器的控制芯片连接，所述高压进线单元20和所述预充单元30分别通过所述变频器与电机连接。
45.应理解的是，在密炼机的电机上电、下电等操作过程中，由于电机通过上电过程变频器需要为电机提供合适频率的电压。在上电过程中，变频器需要从空闲状态切换至工作状态，在直接切换的情况下，变频器可能会发生励磁涌流冲击，因此，在密炼机的电机上电时，需要先对变频器进行预充电，从而避免励磁涌流冲击对电机上电过程造成影响。此外，由于预充过程的引入导致电机上电过程还需要对预充启动以及截止进行控制。非专业的工作人员很容易出现误操作引发危险。
46.需要说明的是，密炼机通常需要高压供电，因此在密炼机使用场合内通常设有高压进线柜或进线综保柜；而变频器预充时，同样也需要设置高压预充柜；变频器运行时需要对变频器的工作参数、工作流程等进行控制，因此在密炼机场合内还可以设置变频器控制柜。plc控制器10是用于对密炼机的电机上电过程进行控制的器件。该plc控制器10可以时h3u系列控制器，例如h3u-1616-xa控制器。该plc控制器10可以集成设置在所述变频器控制柜内。高压进线单元20是用于为输出高压的电源电压为电机进行供电的单元。该高压进行单元20可以设置在高压进线柜或进线综保柜内，将高压接入系统。预充单元30是用于对变频器进行预充，使变频器逐渐启动避免发生励磁涌流冲击的单元。该预充单元30可以设置在所述高压预充柜内，通过高压预充柜与变频器控制柜的连接线将预充单元30与逆变器之间建立连接。
47.在具体实施中，所述plc控制器10可以在接收到启动信号时，输出上电信号至所述高压进线单元20，使所述高压进线单元20输出电源电压；所述plc控制器10在接收到所述高压进线单元输出的电源电压时，输出预充信号至所述变频器的控制芯片，以使所述变频器的控制芯片确定是否需要预充，并在需要进行预充时反馈预充合闸信号至所述预充单元30；所述预充单元30可以在接收到所述预充合闸信号时，对所述变频器进行预充；所述plc控制器10输出旁路信号至所述变频器的控制芯片，以使所述变频器的控制芯片在预充完成时反馈预充分闸信号至所述预充单元30；所述预充单元30在接收所述预充分闸信号时，停止预充，使所述高压进线单元20将所述电源电压输出至所述变频器，完成电机上电。
48.其中，plc控制器10在输出启动信号之后，还需要实时检测高压进线单元20是否能够正常的输出电源电压，并且在高压进线单元20可以正常输出电源电压时，确定高压进线单元20可以正常工作。同理，在高压进线单元20无法正常输出电源电压时，高压进线单元20无法未密炼机提供电压，此时后续上电步骤均无任何意义。因此，plc控制器在接收到电压进线单元20输出的电源电压之后才会输出预充信号。变频器的控制芯片在接收到预充信号时，可以对变频器的状态进行检测，在所述变频器确定需要进行预充时，输出预充合闸信号至预充单元30，此时预充单元30可以为变频器进行预充。变频器控制芯片可以检测变频器是否存在电压信号输出或输出的电压信号是否达到不会出现励磁涌流冲击的需求确定变频器是否需要进行预充。此外，plc控制器在接收到电机输出的电压信号并且电压信号的电压值为满足需求的预设电压时，plc控制器还可以输出旁路信号至变频器的控制芯片，该控
制芯片在确定变频器当前状态可以正常输出时，反馈预充分闸信号控制预充电路30停止预充，此时高压进线单元20输出的电源电压直接输入至所述变频器。
49.可以理解的是，启动信号是控制密炼机启动的信号。该启动信号在密炼机启动的第一步内控制高压进线单元20输出电源电压。电源电压是高压进线柜内连接的高压电源输出的电压。预充信号是用于控制变频器芯片对变频器是否需要预充进行检测的信号。预充合闸信号是用于控制预充单元30启动为所述变频器进行预充的信号。旁路信号是用于控制变频器芯片对变频器预充是否完成进行检测的信号。预充分闸信号是用于控制预充单元30停止为所述变频器进行预充的信号。电压信号是经过变频器进行调频后可直接输入至密炼机电机的电压。
50.本实施例提供了一种密炼机供电系统，该密炼机供电系统包括plc控制器、高压进线单元以及预充单元；所述plc控制器分别与所述高压进线单元、预充单元以及变频器的控制芯片连接，所述高压进线单元和所述预充单元分别通过所述变频器与电机连接；所述plc控制器，用于在接收到启动信号时，输出预充信号至所述控制芯片，以使所述控制芯片导通所述预充单元与所述变频器之间的预充回路；所述plc控制器，还用于输出旁路信号至所述变频器的控制芯片，以使所述变频器的控制芯片旁路所述预充单元与所述变频器之间的预充回路；所述高压进线单元，用于在所述预充回路旁路时，将电源电压输出至所述变频器。本实施例通过plc控制器直接接收高压进线单元输出的电源电压以及变频器输出的电压信号直接控制密炼机电机的上电过程，避免人为操作容易出现误操作。
51.参照图2，图2为本实用新型密炼机供电系统第二实施例提出的电路结构示意图。基于上述密炼机供电系统的第一实施例，提出本实用新型密炼机供电系统的第二实施例。
52.在本实施例中，所述高压进线单元20包括：断路器qf；
53.其中，所述断路器qf的输入端与高压电源v连接，所述断路器qf的输出端与所述plc控制器10以及所述变频器连接，所述断路器qf的控制端与所述plc控制器10连接。
54.参照图2，所述断路器qf可以控制高压电源v的电压正常输出与截止。在断路器qf截止时，高压电源v无法将电源电压通过所述断路器qf输出至所述变频器。在具体实施中，plc控制器10可以通过输出启动信号或截止信号对所述断路器qf的导通过截止状态进行控制。
55.在本实施例中，所述高压进线单元20还包括：第一开关和第二开关；
56.其中，所述第一开关的一端与所述plc控制器10的上电信号输出端连接，另一端与所述断路器的控制端连接；所述第二开关的一端与所述plc控制器10的下电信号输出端连接，另一端与所述断路器的控制端连接。
57.应理解的是，断路器qf可以是真空断路器，在对断路器qf进行控制时可以通过设置两个开关分别控制断路器的导通与截止。第一开关是用于控制断路器qf导通的开关，plc控制器10可以输出启动信号控制所述第一开关闭合，此时断路器qf的控制端可以接收到闭合断路器对应的信号电压，控制断路器qf闭合。第二开关是用于控制断路器qf截止的开关，同样plc控制器10可以通过输出截止信号的方式控制第二开关闭合，断路器qf可以接收到断开断路器对应的信号电压，控制断路器qf断开。
58.在本实施例中，所述第一开关包括：第一线圈-k1和第一触点k1；所述第二开关包括：第二线圈-k2和第二触点k2；
59.其中，所述第一线圈-k1的一端与所述plc控制器10的电源端连接，另一端与所述plc控制器10的上电信号输出端连接，所述第一触点k1的两端与所述断路器qf的上电信号端口连接。
60.所述第二线圈-k2的一端与所述plc控制器10的电源端连接，另一端与所述plc控制器10的下电信号输出端连接，所述第二触点k2的两端与所述断路器qf的下电信号端口连接。
61.参照图3，在本实施例中，所述plc控制器10的电源端可以为第一线圈-k1以及第二线圈-k2的一端提供高电平的电压，plc控制器10的上电信号端口以及下电信号端口可以为第一线圈-k1以及第二线圈-k2的另一端提供相应的控制信号。例如在需要控制断路器qf导通时，所述plc控制器10可以在上电信号端口输出低电平信号的上电信号，此时，第一线圈-k1处于工作状态，第一触点k1闭合，从而控制断路器qf导通；同理在需要控制断路器qf截止时，所述plc控制器10可以在下电信号端口输出低电平信号的下电信号，此时，第二线圈-k2处于工作状态，第二触点k2闭合，从而控制断路器qf截止。
62.在本实施例中，所述预充单元30包括：第一接触器km1、第二接触器km2以及降压电阻r1；
63.其中，所述第一接触器km1的输入端与所述断路器qf的输出端以及所述第二接触器km2的输入端连接，所述第一接触器km1的输出端与所述降压电阻r1的第一端连接，所述第二接触器km2的输出端与所述降压电阻r1的第二端以及所述变频器的输入端连接，所述第一接触器km1和第二接触器km2的控制端与所述plc控制器10连接。
64.参照图2，应理解的是，第一接触器km1是用于控制高压电源v对变频器进行预充的接触器。在第一接触器km1闭合时，高压电源v输出的电源电压经过降压电阻r1降压之后可以为逆变器提供预充电压进行预充。第二接触器km2为旁路接触器，在第一接触器km1闭合对变频器进行预充，使变频器处于可正常工作状态之后，第二接触器km2可以闭合，使第一接触器km1被旁路，此时高压电源v可以通过断路器qf以及第二接触器km2为变频器提供电源电压。
65.在本实施例中，所述预充单元10还包括：第三开关和第四开关；
66.其中，所述第三开关的一端与所述plc控制器10的预充信号输出端连接，所述第三开关的另一端与所述变频器的控制芯片连接，所述第四开关的一端与所述plc控制器10的旁路信号输出端连接，所述第四开关的另一端与所述变频器的控制芯片连接。
67.应理解的是，第三开关是用于控制第一接触器km1的闭合与断开状态的开关。在第一开关闭合时plc控制器10可以通过预充信号输出端输出预充信号至所述变频器的控制芯片，然后变频器的控制芯片可以根据该预充信号判断变频器是否需要预充，在所述变频器需要预充时，可以反馈预充合闸信号至所述预充单元30内的第一接触器km1的控制端，控制第一接触器km1闭合，为所述变频器进行预充。第四开关是用于控制第二接触器km2的闭合与断开状态的开关。在对变频器进行预充过程中，plc控制器10可以直接对逆变器输出的电压信号进行采集，或者通过变频器控制芯片对变频器输出的电压信号进行采集，在所述变频器输出的电压信号的电压值满足变频器的正常工作调节时，plc控制器10可以通过旁路信号输出端输出旁路信号至所述变频器的控制芯片，变频器的控制芯片可以根据该旁路信号控制第二接触器km2闭合，从而将第一接触器km1旁路。此外，在本实施例中，plc控制器10
可以在变频器预充一定的时间后直接输出旁路信号至所述变频器控制芯片，变频器控制芯片在接收到旁路信号时，对变频器输出的电压信号进行检测，在所述变频器输出的电压满足变频器正常运行时，控制第二接触器km2闭合，从而将第一接触器km1旁路。
68.在本实施例中，所述第三开关包括：第三线圈-k3和第三触点k3；所述第四开关包括：第四线圈-k4和第四触点k4；
69.其中，所述第三线圈-k3的一端与所述plc控制器10的电源端连接，另一端与所述plc控制器10的预充信号输出端连接，所述第三触点k3的两端与所述变频器的控制芯片的合闸信号端口连接；
70.所述第四线圈-k4的一端与所述plc控制器10的电源端连接，另一端与所述plc控制器10的旁路信号输出端连接，所述第四触点k4的两端与所述变频器的控制芯片的分闸信号端口连接。
71.在本实施例中，在断路器qf闭合的情况下，所述plc控制器10的电源端可以为第三线圈-k3以及第四线圈-k4的一端提供高电平的电压，plc控制器10的上电信号端口以及下电信号端口可以为第三线圈-k3以及第四线圈-k4的另一端提供相应的控制信号。例如在需要控制第一接触器km闭合时，所述plc控制器10可以在预充信号输出端输出低电平信号的预充信号，此时，第三线圈-k3处于工作状态，第三触点k3闭合，从而控制第一接触器km1闭合；同理在需要控制第二接触器km2闭合时，所述plc控制器10可以在旁路信号输出端输出低电平信号的旁路信号，此时，第四线圈-k4处于工作状态，第四触点k4闭合，从而控制第二接触器km2闭合。
72.在本实施例中，plc控制器10在输出预充信号至变频器的控制芯片之后，变频器控制芯片可以根据变频器的当前状态确定预充信号是否有效，在预充信号有效时，可以输出预充合闸信号控制第一接触器km1合闸，为变频器进行预充，然后检测变频器输出的电压信号，在所述电压信号满足条件时，检测高压电源v输出的电源电压，并且在电源电压输出正常的情况下，根据plc控制器10输出的旁路信号控制第二接触器km2合闸，然后控制第一接触器km1分闸，完成变频器的预充过程。其中，控制芯片还可以在电压信号不满足条件或者电源电压无法正常输出的情况下，输出故障信号至所述plc控制器10，plc控制器10可以将接收到的故障信号集成后输出。
73.参照图2，在本实施例中，还可以设置变压器t，所述变压器t可以将高压电源v输出的电源电压进行电压调节，并将调节后的电源电压输出至所述变频器，为所述变频机进行预充或供电。
74.在本实施例中，所述plc控制器10上设有通信接口；
75.其中，所述plc控制器10通过所述通信接口与所述变频器的控制芯片连接。
76.参照图3，在图3中以基本rs485接口作为通信接口。plc控制器10可以通过该rs485接口与变频器控制芯片之间进行数据信号传输。例如plc控制器10可以输出预充信号或旁路信号至所述变频器控制芯片，而变频器控制芯片同样可以通过该rs485接口输出故障信号至所述plc控制器。
77.在本实施例中，所述密炼机供电系统还包括：采集电路和多功能显示表；
78.所述采集电路分别与所述变频器、所述电机以及所述多功能显示表连接。
79.应理解的是，在逆变器以及电机正常工作过程中，需要实时对变频器以及电机的
工作状态进行检测，表面变频器或电机的工作参数发生变化，对整个密炼机的工作状态造成影响。在本实施例中，采集电路是用于对变频器和电机工作是的工作参数进行采集的电路。该采集电路可以对电流、电压以及电极转速等参数进行采集。参照图3，采集电路可以使用gl-10系列芯片作为采集芯片，在该芯片正常供电的情况下，可以通过信号采集端口ch0～ch3对电机的输入电压、输入电流、电机的工作电流以及电机转速等参数进行采集。多功能显示表是用于对变频器或电机工作时的各个参数进行展示的器件。该多功能显示表可以包括电流表、电压表、转速显示表等。
80.在具体实施中，所述采集电路可以对电机的输入电流、工作电流、工作电压和电机转速进行采集，并将采集到的所述输入电流、工作电流、工作电压和电机转速发送至所述多功能显示表中对应的显示表进行显示。
81.为实现上述目的，本实用新型还提出一种密炼机，所述密炼机包括如上述的密炼机供电系统。该电路的具体结构参照上述实施例，由于本密炼机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
82.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。