CN101476924B - 喂料机提升带速度控制方法及物料传送系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种喂料机提升带速度控制方法及物料传送系统，物料传送系统包括喂料机、喂料机提升带、计量管、电子皮带秤；计量管包括第一标记元件、第二标记元件；当物料自第一标记元件到达第二标记元件时，通过一变频器调节喂料机提升带的速度；喂料机提升带的速度与变频器的频率成正比；该变频器的频率

。为使物料始终控制在计量管的中位，该方法还包括微调提升带速度的步骤。本发明对喂料机提升带的速度进行自适应控制，能使提升带的速度基本保持匀速，避免了因速度大起大落对提升带机械部分的伤害，同时还降低了能耗。本发明把物料始终控制在计量管的中位，能稳定物料密度，从而提高加香、加料和掺配的精度。

Description

喂料机提升带速度控制方法及物料传送系统

技术领域

本发明属于机械控制技术领域，涉及一种速度控制方法，尤其涉及一种喂料机提升带速度控制方法；此外，本发明还涉及利用该喂料机提升带速度控制方法的物料传送系统。

背景技术

为了稳定电子皮带秤的流量，作为现有技术的一种技术方案，在电子皮带秤的前面安装一台计量管和喂料机，如图1所示。

喂料机提升带的速度是由计量管上的三个光电管控制的，通过控制提升带的速度来保持计量管内始终有物料，从而稳定电子皮带秤的流量，达到精确加工的目的。

计量管内的料位的高低是通过三个光电管控制喂料机提升带的速度来完成的，在正常生产时光电管和喂料机提升带的速度关系为：

■当料位低于光电管L₁时，喂料机提升带高速运行；

■当料位高于光电管L₁且低于L₂时，喂料机提升带中速运行；

■当料位高于光电管L₂且低于L₃时，喂料机提升带低速运行；

■当料位高于光电管L₃时，喂料机提升带停止运行；

(注：也有三个光电管对应二个速度，这里以三个速度为例。)

从上面光电管与提升带速度的关系中可以看出，三个光电管对应了提升带的三个高、中、低速度。高、中速是在计量管内缺料或料不到中位的情况下使用，低速是在物料到达计量管中位的情况下使用，是一个正常运行的速度。

显然计量管中的物料始终保持在中位，说明提升带的低速输送物料的能力正好匹配电子皮带秤的流量，因此确定提升带的低速就显得非常重要。提升带的速度是在调试某个流量时确定的，而实际情况是电子皮带秤的流量是随着产量的变化或掺配比例的变化而变化的，这样提升带的低速输送物料的能力就不能匹配电子皮带秤的其他流量。

举一个简单的例子，如提升带低速输送物料的能力对应的是电子皮带秤5000kg/h流量，当电子皮带秤的流量有±1000kg/h的变化时，显然提升带的低速输送物料的能力就有±1000kg/h误差，因此这种控制模式会造成如下几个问题：

1、提升带速度与电子皮带秤的流量不匹配，计量管料位就会大起大落，引起物料密度变化，造成电子皮带秤瞬时流量波动，从而影响了加香、加料、加水和掺配的精度和均匀度，速度严重失匹还会造成计量管堵塞，影响生产。

2、提升带速度相对于电子皮带秤流量偏快，就会造成设备频繁启停，影响设备的使用寿命，同时增加了能耗。

另外，为了解决提升带低速能适应电子皮带秤流量变化这个问题，有人提出一种用光栅传感器代替三个光电管的方案。光栅传感器就是在一个规定的长度里集成了n个光电管，当n较大时，此时计量管的料位变化就是一个连续的输出信号，把位式控制变成了连续控制。此时控制系统把计量管上的光栅和提升带形成一个闭环系统，通过PID控制将计量管的料位始终控制在中位。这种做法是改变了原来的硬件配置，其中增加了光栅和A/D转换，这样做成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种对喂料机提升带的速度进行自适应控制的控制方法。

另外，本发明提供利用该喂料机提升带速度控制方法的物料传送系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种喂料机提升带速度控制方法，应用于物料传送系统；该物料传送系统包括喂料机、喂料机提升带、计量管、电子皮带秤；所述计量管包括第一标记元件、第二标记元件，所述第一标记元件位于第二标记元件的下方；当物料自第一标记元件到达第二标记元件时，通过一变频器调节喂料机提升带的速度；喂料机提升带的速度与变频器的频率成正比；该变频器的频率

其中，Q为电子皮带秤的流量。

作为本发明的一种优选方案，所述方法包括微调提升带速度的步骤，具体包括：判断物料是否高于所述第二标记元件，若物料高于所述第二标记元件，略微降低提升带变频器的驱动频率；若物料低于所述第二标记元件，略微提高提升带变频器的驱动频率。

作为本发明的一种优选方案，所述第二标记元件位于计量管的中部，第一标记元件位于计量管的中下部。

作为本发明的一种优选方案，所述方法定时比较物料在计量管中与所述标记元件的位置关系，判断物料是否自第一标记元件到达第二标记元件。

作为本发明的一种优选方案，所述计量管包括三个标记元件，自下而上分别为第一光电管、第二光电管、第三光电管；所述方法包括：判断物料在计量管中是否自第一标记元件到达第二标记元件的步骤。

一种物料传送系统，包括喂料机、喂料机提升带、计量管、电子皮带秤；所述计量管包括第一标记元件、第二标记元件，所述第一标记元件位于第二标记元件的下方；所述系统包括提升带速度调节单元，用以调节提升带的速度；当物料自第一标记元件到达第二标记元件时，通过一变频器调节喂料机提升带的速度；喂料机提升带的速度与变频器的频率成正比；该变频器的频率

其中，Q为电子皮带秤的流量。

作为本发明的一种优选方案，所述提升带速度调节单元判断物料是否高于所述第二标记元件，若物料高于所述第二标记元件，略微降低提升带变频器的驱动频率；若物料低于所述第二标记元件，略微提高提升带变频器的驱动频率。

作为本发明的一种优选方案，所述第二标记元件位于计量管的中部，第一标记元件位于计量管的中下部。

作为本发明的一种优选方案，提升带速度调节单元定时比较物料在计量管中与所述第二标记元件的位置关系，判断物料是否高于所述第二标记元件。

作为本发明的一种优选方案，所述计量管包括三个标记元件，自下而上分别为第一光电管、第二光电管、第三光电管；所述提升带速度调节单元判断物料在计量管中是否自第一标记元件到达第二标记元件。

本发明的有益效果在于：本发明对喂料机提升带的速度进行自适应控制，能使提升带的速度基本保持匀速，避免了因速度大起大落对提升带机械部分的伤害，同时还降低了能耗。本发明把物料始终控制在计量管的中位，能稳定物料密度，从而提高加香、加料和掺配的精度。这种设计思想不仅成本低廉，同时适用于对老设备的改造；因为本发明不要增加任何硬件，只需添加一个程序功能块就能实现。

附图说明

图1为物料传送系统的组成示意图。

图2为提升带变频器驱动频率/速度与电子皮带秤流量之间的函数关系图。

图3为提升带速度自适应控制方法的流程图。

图4为计量管料位走势图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

本发明通过改进现有的物料传送系统，在不改变原来的硬件配置前提下，即只用三个光电管(当然也可以只用一个位于计量管的中部位置的标记元件L2、及L2下方的标记元件L1)来达到光栅控制的效果，让提升带的速度自动适应电子皮带秤的流量变化，并使计量管的料位始终保持在中位。

本发明揭示一种喂料机提升带速度控制方法，应用于物料传送系统；该物料传送系统包括喂料机、喂料机提升带、计量管、电子皮带秤。所述计量管包括第一标记元件、第二标记元件，所述第一标记元件位于第二标记元件的下方。

所述系统还包括提升带速度调节单元，用以调节提升带的速度；当物料自第一标记元件(第一光电管L1)到达第二标记元件(第二光电管L2)时(可参考图1)，通过一变频器调节喂料机提升带的速度。喂料机提升带的速度与变频器的频率成正比；该变频器的频率与所述喂料机提升带的流量成正比。提升带变频器输出频率

其中，Q为电子皮带秤的流量。通过该改进，使提升带速度由“阶跃式变化”变为现在的“微变或匀速”；因此可避免因速度大起大落对提升带机械部分的伤害，同时还可降低能耗。

而后，通过控制提升带速度的精度，使计量管的料位始终保持在中位。

本发明自适应控制方法是通过以下二个关键设计思想来实现的。

【提升带自适应低速的计算】

传统的控制模式当物料到达计量管中位后(物料遮住光电管)，中位光电管L₂给出提升带的速度是由调试时确定的，当电子皮带秤的流量发生变化时，其低速就不能适应新的流量。

请参阅图1，新的控制模式当物料从L1达到计量管中位L₂时，引入了电子皮带秤流量Q这个变量(电子皮带秤流量Q是本领域技术人员根据现有技术可以获取到的)，并把提升带的速度与电子皮带秤的流量形成一个函数关系，使提升带的速度能与电子皮带秤的流量进行随动，图2为它们之间的函数关系。

其中，Q为电子皮带秤设定流量，f/V为提升带变频器输出频率/提升带的速度。

当物料从L1达到计量管中位L₂时，就用上面的函数计算出提升带变频器的驱动频率，这个频率的速度正好匹配电子皮带秤的流量，我们称这个速度为提升带的理论低速，这是提升带自适应控制的第一个关键设计思想。

【提升带自适应控制的精度】

理论低速与实际低速可能有一个误差，误差虽然不大，但运行时间一长误差累积还是会造成计量管的料位超出L₃或低于L₁。一个光电管只能对应一个速度，如何使计量管的料位不探高摸底，始终保持在的中位，本发明的控制方法解决了这个控制精度问题。

请参阅图3，该方法的核心就是通过改变提升带的驱动频率，让物料在计量管中位主动波动寻中，来达到自适应控制的精度，这是提升带自适应控制的第二个关键设计思想。提升带驱动频率的变化幅度f_Δ为零点几赫兹到几赫兹，因此提升带的速度变化范围很小，而计量管的料位始终保持在中位，如图4所示。物料传送系统可通过所述提升带速度调节单元来实现，若物料高于所述第二标记元件，略微降低提升带变频器的驱动频率；若物料低于所述第二标记元件，略微提高提升带变频器的驱动频率。

图4中物料波动的幅度和斜率的大小可以通过调整定时时间T和频率增量f_Δ来解决，图中频率平均值可取代该流量时的理论低速，其精度比理论低速更高。

由此可得，提升带的自适应控制＝提升带自适应低速的计算+物料在计量管中位主动波动寻中。

通过以上改进，本发明对喂料机提升带的速度进行自适应控制，能使提升带的速度基本保持匀速或微变，避免了因速度大起大落对提升带机械部分的伤害，同时还降低了能耗。本发明把物料始终控制在计量管的中位，能稳定物料密度，从而提高加香、加料和掺配的精度。这种设计思想不仅成本低廉，同时适用于对老设备的改造；因为本发明不要增加任何硬件，只需添加一个程序功能块就能实现。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。

Claims (10)

1.一种喂料机提升带速度控制方法，应用于物料传送系统；该物料传送系统包括喂料机、喂料机提升带、计量管、电子皮带秤；电子皮带秤的前面安装计量管和喂料机，喂料机提升带位于喂料机内；其特征在于：

所述计量管包括第一标记元件、第二标记元件，所述第一标记元件位于第二标记元件的下方；

当物料自第一标记元件到达第二标记元件时，通过一变频器调节喂料机提升带的速度；喂料机提升带的速度与变频器的频率成正比；

该变频器的频率

其中，Q为电子皮带秤的流量。

2.根据权利要求1所述的喂料机提升带速度控制方法，其特征在于：

所述方法包括微调提升带速度的步骤，具体包括：

判断物料是否高于所述第二标记元件，若物料高于所述第二标记元件，略微降低提升带变频器的驱动频率；若物料低于所述第二标记元件，略微提高提升带变频器的驱动频率。

3.根据权利要求1所述的喂料机提升带速度控制方法，其特征在于：

所述第二标记元件位于计量管的中部，第一标记元件位于计量管的中下部。

4.根据权利要求1所述的喂料机提升带速度控制方法，其特征在于：

所述方法定时比较物料在计量管中与所述标记元件的位置关系，判断物料是否自第一标记元件到达第二标记元件。

5.根据权利要求1所述的喂料机提升带速度控制方法，其特征在于：

所述计量管包括三个标记元件，自下而上分别为第一光电管、第二光电管、第三光电管；

所述方法包括：判断物料在计量管中是否自第一标记元件到达第二标记元件的步骤。

6.一种物料传送系统，包括喂料机、喂料机提升带、计量管、电子皮带秤；电子皮带秤的前面安装计量管和喂料机，喂料机提升带位于喂料机内；其特征在于：

所述计量管包括第一标记元件、第二标记元件，所述第一标记元件位于第二标记元件的下方；

所述系统包括提升带速度调节单元，用以调节喂料机提升带的速度；当物料自第一标记元件到达第二标记元件时，通过一变频器调节喂料机提升带的速度；喂料机提升带的速度与变频器的频率成正比；

该变频器的频率

其中，Q为电子皮带秤的流量。

7.根据权利要求6所述的物料传送系统，其特征在于：

所述提升带速度调节单元判断物料是否高于所述第二标记元件，若物料高于所述第二标记元件，略微降低提升带变频器的驱动频率；若物料低于所述第二标记元件，略微提高提升带变频器的驱动频率。

8.根据权利要求6所述的物料传送系统，其特征在于：

所述第二标记元件位于计量管的中部，第一标记元件位于计量管的中下部。

9.根据权利要求6所述的物料传送系统，其特征在于：

提升带速度调节单元定时比较物料在计量管中与所述第二标记元件的位置关系，判断物料是否高于所述第二标记元件。

10.根据权利要求6所述的物料传送系统，其特征在于：

所述计量管包括三个标记元件，自下而上分别为第一光电管、第二光电管、第三光电管；

所述提升带速度调节单元判断物料是否自第一标记元件到达第二标记元件。

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