CN102862830A

CN102862830A - 对中料斗自动对中控制方法及其控制系统

Info

Publication number: CN102862830A
Application number: CN2012103968528A
Authority: CN
Inventors: 赵勇; 周泉; 毛亿; 黄强; 罗昆
Original assignee: Tidfore Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Tidfore Engineering Co., Ltd.
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: CN102862830B

Abstract

对中料斗自动对中控制方法及其控制系统，控制系统具有检测对中料斗与垂直方向夹角的第一角度检测仪；检测臂架俯仰角度的第二角度检测仪；PLC；驱动对中料斗旋转的驱动装置；角度检测仪与PLC、PLC与驱动装置采用模拟信号或总线协议通讯方式连接；控制方法包括以下步骤：检测出臂架俯仰角度和对中料斗与垂直方向的夹角状态；俯仰角度和对中料斗夹角状态数据输入PLC；PLC对输入数据进行解码并计算对中料斗与垂直方向的目标夹角，将目标夹角与其当前夹角进行比较；根据比较结果向PLC发送控制指令；PLC根据接收到的控制指令来操作对中料斗的驱动装置，使当前夹角与目标夹角相等。

Description

对中料斗自动对中控制方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种堆料机的对中料斗自动对中的控制方法；本发明还涉及对中料斗自动对中的控制系统。

背景技术

混匀堆料机是一种常用的工程机械，是应用散装物料贮料场的一种高效率连续作业的大型装卸设备，通常与取料机配合使用，混匀堆运各种矿石原料，实现物料在料场的堆放与运输。混匀堆料机的主要特点是能够将各种矿石原料混合均匀堆运到料场，工作时要求悬臂梁在任何俯仰角度位置时，悬臂梁头部处的卸料漏斗口始终保持对应料场中心。CN2356976Y公开了一种混匀堆料机，包括堆料臂、对中料斗和铰点，所说的堆料机设有料斗对中控制装置，该装置包括与铰点同心并固定安装的齿块，齿块与小齿轮啮合，与小齿轮的轴心成90°并固定在其轴上的摇杆，摇杆另一端与推杆铰接，推杆另一端与摆杆一端铰接，摆杆中间安装有与其垂直的中心轴，摆杆另一端与钢丝绳一端连接，钢丝绳另一端与对中料斗连接。

由于过去应用的物料对中装置是采用一对特殊的开式齿轮传动，其中一个齿轮带动摆杆机构摆动，摆杆机构的另一端牵动摇杆机构利用四连杆原理通过钢丝绳牵动悬臂梁头部处的卸料漏斗摆动，实现对中功能，性能基本满足使用要求。但整个机构相当复杂，零部件及主体钢结构加工件繁多，钢结构局部位置需开孔避让，安装空间大，且现场安装难度及工作量也大。特别是每台设备因俯仰铰点及俯仰角度的不同而需要从新设计，因此大大增加了设计、制造及安装的工作量及难度。

CN101937249A公开了一种堆料检测控制方法及系统，该方法包括：利用激光扫描仪对料堆和从堆料机的抛料滚筒抛出的料流进行激光扫描；实时采集扫描数据；实时从控制堆料机的PLC读取所述PLC的状态数据；对所述扫描数据进行解码并结合PLC的状态数据建立关于料堆和从堆料机的抛料滚筒抛出的料流的点的空间坐标；在空间坐标中分离料堆和从堆料机的抛料滚筒抛出的料流的轮廓；利用料堆的轮廓来识别料堆的波峰；计算堆料机的大臂上的抛料滚筒与料堆的波峰之间的距离，并根据计算结果向PLC发送对所述堆料机的控制指令；所述PLC根据接收到的控制指令来对所述堆料机的操作。利用本发明提供的方法和系统，能够实时和精确地判断出堆料机的大臂和料堆的距离，可以实现堆料机的全自动堆料作业，但仍不能完成堆料机对中料斗的自动对中。

发明内容

为了解决现有混匀堆料机对中技术的不足。一方面，本发明的目的在于提供混匀堆料机对中料斗自动对中控制方法。可以实现混匀堆料机出料斗的实时自动对中。

为了解决上述技术问题，本发明提供的混匀堆料机对中料斗自动对中控制方法，包括以下步骤：

1)利用角度检测仪检测出臂架俯仰角度和对中料斗与垂直方向的夹角状态；

2) 角度检测仪检测出的臂架俯仰角度和对中料斗与垂直方向的夹角状态数据输入PLC；

3）所述PLC对所述检测数据进行解码并计算所述混匀堆料机的对中料斗与垂直方向的目标夹角，并将对中料斗与垂直方向的目标夹角与其当前夹角进行比较；并根据比较结果向所述PLC发送对所述混匀堆料机对中料斗的控制指令；

4)所述PLC根据接收到的控制指令来操作所述对中料斗的驱动装置，使所述对中料斗与垂直方向的当前夹角与目标夹角相等。

进一步地，所述的对中料斗自动对中控制方法，所述步骤3）中，通过以下计算式来计算对中料斗与臂架的目标夹角：

其中：a为对中料斗与垂直方向的目标夹角；L为臂架俯仰铰点到料堆中心的水平距离，R为对中料斗与臂架的铰接点到臂架俯仰铰接点的距离，b₀为臂架处于初始位置时对中料斗与臂架的铰接点与臂架俯仰铰接点连线与水平线的夹角；b₁为臂架俯仰角度：俯仰后臂架对中料斗与臂架的铰接点与臂架俯仰铰接点连线与所述臂架处于初始位置时该连线的夹角；r为对中料斗的落料点到旋转铰点的距离；L按以下公式计算得出：

a₀为对中料斗与垂直方向的初始夹角。

另一方面，本发明的目的在于提供混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统。可以实现混匀堆料机出料斗的实时自动对中。

为了解决上述技术问题，本发明提供的混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统，具有检测对中料斗与垂直方向夹角的第一角度检测仪；检测臂架俯仰角度的第二角度检测仪；PLC；驱动所述对中料斗绕其与臂架铰接点旋转的驱动装置；所述角度检测仪与PLC、PLC与驱动装置采用模拟信号或总线协议通讯方式连接。

进一步，混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统的角度检测仪为角度传感器。

进一步，混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统的驱动装置为电液推杆，所述电液推杆的第一端与臂架铰接、第二端与对中料斗铰接。电液推杆是一种机、电、液一体化的新型柔性传动机构，它以执行机构（油缸）、控制机构（液压控制阀组）和动力源（油泵电机等到）组成，为本领域公知技术。

进一步，混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统，还具有第一端与所述电液推杆第二端连接、第二端与对中料斗铰接的行程放大装置。

在不冲突的情况下上述改进方案可单独或组合实施。

本发明中，对中料斗与垂直方向夹角为对中料斗同臂架连接的铰接点和对中料斗落料点之间的连线与铅垂线（垂直方向）之间的夹角。

本发明的有益效果是：混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统采用角度检测仪精确的检测对中料斗与垂直方向夹角和臂架俯仰角度，通过PLC计算和控制对中料斗的旋转角度。能够在臂架俯仰的任意角度，实时保证对中料斗落料点精确地对准料堆中心。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，整套装备占用空间小，部件少，故障率低，且容易安装、检修和维护，成本低。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是实施例的角度和距离示意图；

图4是实施例PLC控制原理示意图；

图5是实施例控制方法的流程图。

具体实施方式

如图1、图2所示的混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统，具有对中料斗1；检测对中料斗1与垂直方向夹角的第一角度传感器；检测臂架俯仰角度的第二角度传感器；PLC；驱动所述对中料斗1绕其与臂架铰接轴3旋转的电液推杆5；行程放大装置4，所述电液推杆5的第一端与臂架铰接、第二端与行程放大装置4的第一端连接，行程放大装置4的第二端与对中料斗1铰接。所述第一角度传感器、第二角度传感器与PLC；PLC与驱动装置采用模拟信号通讯方式连接。

行程放大装置可以将电液推杆的伸、缩行程放大或缩小到设定的倍数，以减少因为行程太小或太大而带来的定位精度误差，降低对电动推杆定位精度的要求，同时又能满足对对中料斗旋转角度的高精度控制。在其它实施例中，也可不需要行程放大装置4，电液推杆5的第二端直接与对中料斗1铰接。

在其它实施例中，所述第一角度传感器、第二角度传感器与PLC；PLC与驱动装置也可采用总线协议通讯方式连接。

在其它实施例中，电液推杆5也可替换为采用电气、液压、气动或电液传动机构的驱动装置，只要通过接收PLC控制指令，驱动对中料斗1绕其与臂架铰接轴3旋转，即可实施本发明的构思，达到同样的技术效果。

如图3所示，本发明中，臂架俯仰运动的轨迹为圆弧，其圆心为臂架与回转平台的俯仰铰点2（参见图1和图2），半径R为臂架与对中料斗的铰接点3和臂架的俯仰铰点2之间的距离；对中料斗的运行轨迹为圆弧，其圆心为臂架与对中料斗的铰接点3，半径r为臂架与对中料斗的旋转铰接点3到对中料斗落料点6之间的距离；对中料斗落料点的运动轨迹为垂直于水平面的直线。臂架的俯仰铰点2到料堆中心的水平距离为L；臂架处于初始位置时对中料斗旋转铰接点与臂架俯仰铰接点连线与水平线的夹角为b₀；对中料斗与垂直方向的初始夹角为a₀；臂架俯仰后，对中料斗与垂直方向的目标夹角为a；对中料斗旋转铰接点与臂架俯仰铰接点连线与臂架处于水平位置时该连线的夹角为b₁。臂架俯仰铰点2到料堆中心的水平距离L按以下公式计算得出：

工作过程中要求臂架俯仰铰点2到料堆中心的水平距离L为恒定量，因此，通过以下计算式：

来计算对中料斗与臂架的目标夹角。

如图4和图5所示，当混匀堆料机运行之前，处于初始状态时，PLC控制器接收检测对中料斗1与垂直方向夹角的第一角度传感器和检测臂架俯仰角度的第二角度传感器输出的模拟量信号，将第一角度传感器的模拟量信号进行信号处理换算成为对中料斗与垂直方向的初始夹角a₀和将第二角度传感器的模拟量信号进行信号处理换算成为臂架与水平线初始夹角b₀，臂架俯仰铰点2到料堆中心的水平距离L按以下公式计算得出：

当混匀堆料机臂架俯仰角度调整后，PLC控制器接收检测对中料斗1与垂直方向夹角的第一角度传感器和检测臂架俯仰角度的第二角度传感器输出的模拟量信号，将第一角度传感器的模拟量信号进行信号处理换算成为对中料斗与垂直方向的当前夹角a1和将第二角度传感器的模拟量信号进行信号处理换算成为臂架对中料斗与臂架的铰接点与臂架俯仰铰接点连线与所述初始状态时该连线的夹角b₁，PLC通过以下计算式：

来计算对中料斗与臂架的目标夹角a；然后对比目标夹角a和当前夹角a1，当a1﹦a时，PLC输出控制信号，使控制开关K1和K2均断开，电磁阀YV1和YV2失电，电液推杆停止运动；如果a1﹤a，PLC输出控制信号，使控制开关K1接通K2断开，电磁阀YV1通电，YV2失电，液压油推动电液推杆伸出，使对中料斗围绕其旋转铰接点3按图示2所示顺时针方向旋转，从而使a1不断变大，a1变大后，重复上述步骤，直至a1﹦a，达到目标值后控制开关K1和K2均断开，YV1和YV2失电，电液推杆停止运动；如果a1﹥a，PLC输出控制信号，使控制开关K2接通K1断开，使电磁阀YV2通电，YV1失电，液压油推动电液推杆缩回，使对中料斗围绕其旋转铰接点3按图2所示逆时针方向旋转，从而使a1不断变小，a1变小后，重复上述步骤，直至a1﹦a，达到目标值后控制开关K1和K2均断开，YV1和YV2失电，电液推杆停止运动。在电液推杆伸出或缩回过程中PLC控制器不断接收对中料斗角度检测装置的输出信号，换算出对中料斗与垂直方向的当前夹角a1并不断与a进行比较，重复前述步骤，直至当前夹角a1与目标夹角a相等。

显然，本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种混匀堆料机对中料斗自动对中控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的对中料斗自动对中控制方法，其特征在于：所述步骤3）中，通过以下计算式来计算对中料斗与臂架的目标夹角：

Figure 2012103968528100001DEST_PATH_IMAGE001

其中：a为对中料斗与垂直方向的目标夹角；L为初始位置时臂架俯仰铰接点到料堆中心的水平距离，R为对中料斗与臂架的铰接点到臂架俯仰铰接点的距离，b₀为臂架处于初始位置时对中料斗与臂架的铰接点与臂架俯仰铰接点连线与水平线的夹角；b₁为臂架俯仰角度：俯仰后臂架对中料斗与臂架的铰接点与臂架俯仰铰接点连线与所述臂架处于初始位置时该连线的夹角；r为对中料斗的落料点到旋转铰点的距离；L按以下公式计算得出：

a₀为对中料斗与垂直方向的初始夹角。

3.一种混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统，其特征在于：具有检测对中料斗与垂直方向夹角的第一角度检测仪；检测臂架俯仰角度的第二角度检测仪；PLC；驱动所述对中料斗绕其与臂架铰接点旋转的驱动装置；所述角度检测仪与PLC、PLC与驱动装置采用模拟信号或总线协议通讯方式连接。

4.根据权利要求3所述的混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统，其特征在于：所述角度检测仪为角度传感器。

5.根据权利要求3所述的混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统，其特征在于：所述驱动装置为电液推杆，所述电液推杆的第一端与臂架铰接、第二端与对中料斗铰接。

6.根据权利要求5所述的混匀堆料机对中料斗自动对中控制系统，其特征在于：还具有第一端与所述电液推杆第二端连接、第二端与对中料斗铰接的行程放大装置。