CN102615710B - 一种配料计量的方法、配重控制器、系统及混凝土搅拌站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种配料计量方法，包括以下步骤：配重控制器接收重量传感器测得的称量斗初始重量G1，并控制下料器开始向称量斗投放配重物料；配重控制器计算计量速度V并存储；当接收到重量传感器测得的称量斗重量为G＝G1+M-L时，配重控制器控制下料器停止向称量斗投放配重物料；配重控制器接收下料器斗门完全关闭时重量传感器测得的称量斗重量G3，并计算调整后的配重的落差值L’；配重控制器根据本次计量及上一次计量的计量速度、调整后的配重的落差值确定修正落差值L”，以用于下一次计量。另外，本发明还提供了一种实现上述方法的配重控制器、配料计量系统和混凝土搅拌站。本发明有利于避免外界因素对计量结果造成的偏差，提高计量的精确度。

Description

一种配料计量的方法、配重控制器、系统及混凝土搅拌站

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种配料计量方法、配重控制器、系统及混凝土搅拌站。

背景技术

混凝土是一种将砂石、水、粉状添加剂、液体添加剂等原料按照一定的比例计量、搅拌而成的广泛用于建筑的材料。混凝土的质量往往影响整个建筑工程的质量。虽然影响混凝土质量的因素很多，但生产过程中的准确配重物料是关键。现有混凝土配重物料有采用递增加料的方式，这种配重物料方式不仅时间长而且操作过程复杂，其设备也需采用独立的物料斗和称量斗，结构复杂，体积庞大，制造成本高，不利于运输和现场安装，目前只在施工规模较大的施工现场使用。因而目前也出现了采用减量配重物料的计量方式和设备，克服了上述一些困难。

混凝土搅拌站控制的核心部分就是精确快速地配料计量，而目前减量配料的计量方式和设备都无法实现精确快速地计量，因此有必要找到一种更为精确的计量方式以准确配重物料。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种配料计量方法及系统，配重物料实现更为精确的配料计量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种配料计量方法，包括以下步骤：配重控制器接收重量传感器测得的称量斗初始重量G1，并向下料器发出指令开始向称量斗投放配重物料；配重控制器计算投放配重物料过程中的配重物料的计量速度V并存储所述计量速度V；当配重控制器接收到重量传感器测得的称量斗重量G为称量斗初始重量G1加上配料目标值M与落差值L之差时，即G=G1+M-L，配重控制器控制下料器停止向称量斗投放配重物料；当下料器斗门完全关闭时，配重控制器接收重量传感器测得的称量斗重量G3，并根据下料器斗门完全关闭时量斗重量G3计算调整后的配重的落差值L’；配重控制器根据所述本次计量的计量速度V及存储的上一次计量的计量速度V’、所述调整后的配重的落差值L’确定修正落差值L”，以用于下一次计量。

本发明还提供了一种配重控制器，包括输入装置、存储装置、输出装置和控制装置，所述输入装置用于接收重量传感器测得的称重斗初始重量G1，所述控制装置用于在输入装置接收的称重斗初始重量G1后控制所述输出装置向下料器发出指令开始向称量斗投放配重物料；所述控制装置还用于计算投放配重物料过程中的配重物料的计量速度V，所述存储装置用于存储所述计量速度V；当所述控制装置判断所述输入装置接收的重量传感器测得的称重斗重量G为称量斗初始重量G1加上配重物料目标值M与落差值L之差时，即G=G1+M-L，所述控制装置用于控制所述输出装置向下料器发送停止投放配重物料的指令；所述输入装置还用于接收所述称量斗的斗门完全关闭时称量斗的重量G3；所述控制装置还用于根据所述斗门完全关闭时称量斗的重量G3计算调整后的配重的落差值L’；所述控制装置还用于根据所述计量速度V及所述存储装置存储的上一次计量的计量速度V’、所述调整后的配重的落差值L’确定修正落差值L”；所述存储装置还用于存储所述修正落差值L’’以用于下一次计量。

本发明还提供了一种配料计量系统，包括用于投放配重物料的下料器、用于接收所述下料器投放的配重物料和称量配重物料的称量斗以及用于控制这个配料计量过程的配重控制器，所述配重控制器为上述配重控制器。

本发明还提供了一种混凝土搅拌站，包括上述配料计量系统。

本发明的有益效果在于，通过计算投放配重物料过程中的计量速度，并根据本次计量与上一次计量的计量速度，在调整落差值的基础上修正落差值，以用于下一次配料计量，使得配料计量的落差值根据计量速度得到实时的调整，因而大大提高了配料计量的精确度。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，其中：

图1为本发明实施例的一种计量方法的流程图；

图2为本发明实施例的一种配重控制器的结构框图；

图3为本发明实施例的一种计量系统的结构框图。

具体实施方式

在工程机械领域，尤其是混凝土计量领域，为了更为准确地计量配重物料，计量配重物料并非一次完成，每次计量一部分，下一次的计量根据上一次计量的结果进行调节，以使得称量的结果接近目标值，发明人在实现本发明的过程中发现，精确计量的关键就在于准确的计算出计量落差值。由于下料器的斗门从开始关闭到斗门完全关闭的时间过程，不能瞬间实现，因此导致的实际称量值与目标称量值之间的差值称作所述计量落差值。实际计量过程中，影响计量落差值变化的因素有很多，较为准确的计算出落差值是解决配重物料计量准确的一个重要因素。

本发明实施例提供了一种配料计量方法，利用配重时物料的计量速度对计量落差进行修正。配料计量方法实施该配料计量方法的设备包括有下料器、称量斗和配重控制器，下料器在配重控制器的控制下通过斗门向称量斗投放配重物料。斗门设置在下料器下方，通过斗门的开关实现投放配重物料的启动与停止。称量斗内设有重量传感器以称量出称量斗的重量。下面就称量一部分配重物料的过程进行详细介绍，其具体流程如图1所示，包括以下步骤：

S101.配重控制器接收重量传感器测得的称量斗初始重量G1，并向下料器发出指令开始向称量斗投放配重物料；

在下料器开始向称量斗投放配重物料之后，配重传感器不断接重量传感器测得的称量斗重量。可选的，配重控制器可以每隔1秒接收到该重量传感器每隔1秒检测一次的称量斗重量。

S103.配重控制器计算投放配重物料过程中的配重物料的计量速度V并存储所述计量速度V；

具体而言，配重控制器内设有速度计算设备，当配重控制器接收到重量传感器测得的称量斗重量为G=G1+M-L-m时，速度计算设备控制配重控制器读取重量传感器测得的称量斗重量g，并在t秒后控制配重控制器读取重量传感器测得的称量斗重量g’，然后配重控制器计算配重时物料的计量速度V=(g’-g)/t，下面详细介绍M、L和m。

具体的，所述M为配重物料的重量的目标值，L为配重物料的重量的落差值，m为投放物料过程中为计算计量速度而设置时间段起点时称量斗重量与斗门开始关闭时称量斗重量的差值。配重控制器预先存储了操作人员预设的配重物料的重量的目标值M和落差值L，其中，落差值L的产生则是因为下料器从收到停止投放物料的控制命令使斗门开始关闭到斗门完全关闭有一个时间过程，不能瞬间实现，因而需要在投放的物料到达目标值之前一定量的时候发出停止投放物料的指令，以提前关闭斗门，从而使得斗门完全关闭时，投放的物料值更接近目标值M。因此，这个落差值L就是从斗门开始关闭到完全关闭过程中投放的物料的重量，也可以称作停止投放物料的提前量或者关门提前量。由于，m的取值决定了速度计算设备控制配重控制器读取重量传感器测得的称量斗重量的时间起点，而计量速度V是从下料器开始投放物料到停止投放物料这一过程中的计量速度，因而m必须小于M-L，且根据下料器投放经验，m至少大于30kg才有利于实现瞬间内连续读取重量传感器测量的称量斗重量，则m的取值范围为30kg<m<M-L，在本实施例中，m取值为40kg。从下料器开始投放物料到停止投放物料这一过程中的瞬间速度较为准确，故t的取值不宜过长，根据经验1s<t<3s较为合适，在本实施例中，t取值2s。因此本实施例中，当配重控制器接收到重量传感器测得的称量斗重量为G=M-L+G1-40kg时，速度计算设备控制配重控制器读取重量传感器测得的称量斗重量g，并在2s后控制配重控制器读取重量传感器测得的称量斗重量g’，故物料计量速度V=(g’-g)/2。

S105.当配重控制器接收到重量传感器测得的称量斗重量为G=G1+M-L时，配重控制器控制下料器停止向称量斗投放配重物料；

S107.当下料器斗门完全关闭时，配重控制器接收重量传感器测得的称量斗重量G3，并根据下料器斗门完全关闭时量斗重量G3计算调整后的配重的落差值L’；

具体而言，由于下料器收到停止投放物料的控制命令后使斗门从开始关闭到完全关闭需要一段时间，因此下料器斗门完全关闭之前，称量斗重量在这段时间内仍然会增加，配重控制器接收重量传感器测得下料器斗门完全关闭时称量斗的重量G3，则可计算出投放的配重物料实际值为G3-G1，此时配重控制器计算投放的配重物料实际值与目标值的误差Error=G3-G1-M。然后根据该误差Error来调整配重的落差值，计算公式为：L’=L+Error，其中调整后的落差值为L’，因而配重控制器内的落差值修改为调整后的落差值L’，也就是说，如果误差为正（实际值大于目标值），则说明需要增大落差值，即加大停止投放物料的提前量；如果误差为负（实际值小于目标值），则说明需要减小落差值，减少停止投放物料的提前量；

S109.配重控制器根据所述本次计量的计量速度V及存储的上一次计量的计量速度V’、所述调整后的配重的落差值L’确定修正落差值L”，以用于下一次计量。

具体而言，由于计量时物料落下的速度，是影响关门提前量的一个重要因素，计量速度越快，则需要更早的发出关门指令，因此同理于需要更大的计量落差值。从计量落差值产生的原理可以得出，计量落差值与计量速度是成正比的关系，计量速度越大，计量落差值越大，反之，计量落差值越小。因而，将调整后的落差值L’根据计算公式L’/L”=V’/V，计算得出修正后的落差值L’’=L’·V/V’，其中，V’为上一次的配重的计量速度，V为本次配重计算得出的计量速度，该修正后的落差值L’’即作为下一次配重的落差值进入下一次配料计量，以使得下一次配料计量更为准确。

上述配料计量方法实施例通过计算投放配重物料过程中的计量速度，并根据本次计量与上一次计量的计量速度，在调整落差值的基础上修正落差值，以用于下一次配料计量，使得配料计量的落差值根据计量速度得到实时的调整，因而大大提高了配料计量的精确度。

本发明还提供了一种配重控制器，如图2所示，包括接收外部信号的输入装置201，发出执行指令的输出装置205，存储数据的存储装置207以及处理数据的控制装置203。所述输入装置输出端与存储装置输入端连接，将接收的信号传送到存储装置保存；所述存储装置的输出端与控制装置输入端连接，供控制装置调用数据；所述控制装置输出端与输出装置输出端连接，以发送控制指令。

输入装置201，用于接收预设由经验决定的配重物料目标值和落差值，并读取重量传感器测得的称量斗重量，该设备可与上位机或触摸屏等硬件设备连接，以方便接收输入的预设值。

存储装置207，用于存储输入装置201输入的数据和控制装置203运算的数据以供调用。

输出装置205，用于向执行机构发出控制装置203发送的指令，在本实施例中控制下料器向称量斗投放配重物料，则该设备可与执行机构相连以执行指令。

控制装置203，用于控制配料计量过程，并发送控制指令至输出装置205，具体包括比较设备2031，用于比较输入装置201输入的称量斗中投放的物料重量是否达到目标值与落差值的差值；速度计算设备2032，用于在比较装置2031判断称量斗中投放的物料重量距离目标值与落差值的差值相差m（30<m<M-L）时，开始通过输入装置201接收重量传感器测得的称量斗重量，并在t(1<t<3)秒后通过输入装置201接收重量传感器测得的称量斗重量，来计算配重时物料的计量速度；补偿落差值设备2033，用于计算投放的配重物料实际值与目标值的误差，以调整落差值；修正落差值设备2034，用于根据所述速度计算设备2032计算的本次计量的计量速度及存储于存储装置207的上一次计量的计量速度、所述补偿落差值设备2033调整后的配重的落差值确定修正落差值。

该配重控制器具体工作过程如下：预置配重物料目标值M和落差值L后，输入装置201接收重量传感器测得的称量斗初始重量G1，此时控制装置203控制输出装置205向下料器发出指令开始向称量斗投放配重物料；然后比较设备2031判断称量斗中投放的物料重量距离目标值与落差值的差值相差m（30<m<M-L）时，即G=G1+M-L-m，速度计算设备2032开始通过输入装置201接收重量传感器测得的称量斗重量g，并在t(1<t<3)秒后通过输入装置201接收重量传感器测得的称量斗重量g’，计算投放配重物料过程中的配重物料的计量速度V=(g’-g)/t，并存储于存储装置207内；比较设备2031经过运算发现重量传感器测得的称量斗重量为G=G1+M-L时，控制装置203控制输出装置205向下料器发出指令停止向称量斗投放配重物料；当下料器斗门完全关闭时，输入装置201接收重量传感器测得称量斗重量G3；然后由补偿落差值设备2033计算投放的配重物料实际值G3-G1与目标值M的误差Error=G3-G1-M，将落差值调整为L’=L+Error；最后修正落差值设备2034根据速度计算设备2032计算的本次计量的计量速度V及存储于存储装置207的上一次计量的计量速度V’、补偿落差值设备2033调整后的配重的落差值L’来确定修正落差值L”=L’·V/V’，并存储于存储装置207用于下一次计量。

上述配重控制器通过速度计算设备2032计算投放配重物料过程中的计量速度，并利用修正落差值设备2034根据本次计量与上一次计量的计量速度，在调整落差值的基础上来修正落差值，以用于下一次配料计量，使得配料计量的落差值根据计量速度得到实时的调整，因而大大提高了配料计量的精确度。

本发明还提供了一种配料计量系统，具体实施例如图3所示，包括用于投放配重物料的下料器301、用于接住和称量配重物料的称量斗303以及用于控制这个配料计量过程的配重控制器305。

所述下料器301位于称量斗302上方，使投放的配重物料可以落入称量斗302内。下料器包括斗门3011和驱动电机3012，所述驱动电机3012与配重控制器305线路连接，在配重控制器305的控制下，驱动电机3012的带动斗门3011实现开闭，以开启下料器301或停止下料器301。由于从开启到关闭或者从关闭到开启，必然会经历一个过程，这就造成在计量过程中存在计量落差。

所述称量斗303包括重量传感器3031，用于检测称量斗303的重量（包含称量斗毛重和称量斗内配重物料的重量），在本实施例中，该重量传感器3031为压力传感器，当然还可以是其他能够测得重量的传感装置。该重量传感器3031与配重控制器305线路连接，配重控制器305每隔1秒实时读取重量传感器3031测得的称量斗303的重量。该称量斗303将传统的物料承接功能和称量功能结合为一体，简化了设备构造，减小了体积，节约了成本。

所述配重控制器305的结构已经在上面部分做了详细描述，此处不在赘述。

该配料计量系统在配重控制器305的控制下，下料器301和称量斗303实现配料计量方法，并配合完成整个减量配料计量过程。

上述配料计量系统在配重控制器的控制下，通过计算投放配重物料过程中的计量速度，并根据本次计量与上一次计量的计量速度，在调整落差值的基础上修正落差值，以用于下一次配料计量，使得配料计量的落差值根据计量速度得到实时的调整，因而大大提高了配料计量的精确度。

本发明的实施例还提供了一种混凝土搅拌站，包括上述的配料计量系统，此处不再赘述。

上述混凝土搅拌站的配料计量系统在配重控制器的控制下，通过计算投放配重物料过程中的计量速度，并根据本次计量与上一次计量的计量速度，在调整落差值的基础上修正落差值，以用于下一次配料计量，使得配料计量的落差值根据计量速度得到实时的调整，因而大大提高了配料计量的精确度。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化，均属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种配料计量方法，其特征在于，包括以下步骤：

配重控制器接收重量传感器测得的称量斗初始重量G1，并向下料器发出指令开始向称量斗投放配重物料；

配重控制器计算投放配重物料过程中的配重物料的计量速度V并存储所述计量速度V；

当配重控制器接收到重量传感器测得的称量斗重量G为称量斗初始重量G1加上配料目标值M与落差值L之差时，即G=G1+M-L，配重控制器控制下料器停止向称量斗投放配重物料；

当下料器斗门完全关闭时，配重控制器接收重量传感器测得的称量斗重量G3，并根据下料器斗门完全关闭时量斗重量G3计算调整后的配重的落差值L’；

配重控制器根据所述本次计量的计量速度V及存储的上一次计量的计量速度V’、所述调整后的配重的落差值L’确定修正落差值L”，以用于下一次计量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正落差值L”=L’·V/V’。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配重控制器计算投放配重物料过程中的配重物料的计量速度V具体包括，

配重控制器根据一个时间段t的称量斗重量变化值来计算所述配重物料的计量速度V，所述时间段t的起点为称量斗重量G=G1+M-L-m时，称量斗重量为g，所述时间段t的终点时称量斗重量为g’，即所述计量速度V=(g’-g)/t，其中，m为投放物料过程中为计算计量速度而设置时间段起点时称量斗重量与斗门开始关闭时称量斗重量的差值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，30kg<m<M-L。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，1s<t<3s。

6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述计算调整后的落差值L’的步骤包括：

配重控制器计算投放的配重物料实际值为G3-G1；

配重控制器计算投放的配重物料实际值G3-G1与目标值M的误差Error=G3-G1-M；

配重控制器调整落差值为L’=L+Error。

7.一种配重控制器，包括输入装置、存储装置、输出装置和控制装置，其特征在于；

所述输入装置用于接收重量传感器测得的称重斗初始重量G1，所述控制装置用于在输入装置接收的称重斗初始重量G1后控制所述输出装置向下料器发出指令开始向称量斗投放配重物料；

所述控制装置还用于计算投放配重物料过程中的配重物料的计量速度V，所述存储装置用于存储所述计量速度V；

当所述控制装置判断所述输入装置接收的重量传感器测得的称重斗重量G为称量斗初始重量G1加上配重物料目标值M与落差值L之差时，即G=G1+M-L，所述控制装置用于控制所述输出装置向下料器发送停止投放配重物料的指令；

所述输入装置还用于接收所述称量斗的斗门完全关闭时称量斗的重量G3；

所述控制装置还用于根据所述斗门完全关闭时称量斗的重量G3计算调整后的配重的落差值L’；

所述控制装置还用于根据所述计量速度V及所述存储装置存储的上一次计量的计量速度V’、所述调整后的配重的落差值L’确定修正落差值L”；

所述存储装置还用于存储所述修正落差值L’’以用于下一次计量。

8.根据权利要求7所述的配重控制器，其特征在于，所述控制装置包括速度计算设备，用于根据一个时间段t的称量斗重量变化值来计算所述配重物料的计量速度V，所述时间段t的起点为称量斗重量G=G1+M-L-m时，称量斗重量为g，所述时间段t的终点时称量斗重量为g’，即所述计量速度V=(g’-g)/t，其中，m为投放物料过程中为计算计量速度而设置时间段起点时称量斗重量与斗门开始关闭时称量斗重量的差值。

9.根据权利要求7所述的配重控制器，其特征在于，所述控制装置包括修正落差值设备，用于根据所述计量速度V及所述存储装置存储的上一次计量的计量速度V’、所述调整后的配重的落差值L’将落差值修正为L’’=L’·V/V’。

10.根据权利要求7所述的配重控制器，其特征在于，所述控制装置包括补偿落差值设备，用于计算投放的配重物料实际值G3-G1，进而计算投放的配重物料实际值与目标值的误差Error=G3-G1-M，将落差值L调整为L’=L+Error。

11.根据权利要求7至10任一所述的配重控制器，其特征在于，所述控制器装置包括比较设备，用于比较输入装置输入的称量斗中投放的物料重量G-G1是否达到目标值与落差值的差值M-L，以便输出装置向下料器发送停止投放配重物料的指令以及速度计算设备计算计量速度。

12.一种配料计量系统，包括用于投放配重物料的下料器、用于接收所述下料器投放的配重物料和称量配重物料的称量斗以及用于控制这个配料计量过程的配重控制器，其特征在于，所述配重控制器为权利要求7至11任一所述的配重控制器。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述称量斗设有重量传感器，所述重量传感器与配重控制器线路连接，用于向配重控制器发送测得的称量斗重量。

14.一种混凝土搅拌站，包括配料计量系统，其特征在于，所述配料计量系统为权利要求12或13所述的系统。

Images