CN103241521B - 一种皮带运行控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种皮带运行控制系统及其控制方法，特别是针对皮带运行过程中的撒料以及打滑控制。该系统包括PLC，PLC的输出端分别连接至声光报警器以及皮带的电机，PLC的输入端分别与接近开关I、接近开关II、工控机连接，接近开关I与接近开关II分别设置于皮带的主动辊筒和从动辊筒处，工控机与摄像头连接，摄像头设置于动态检测区域。本发明对皮带打滑和容易撒料的区域进行动态检测，如果出现故障，程序会自动发送故障信号给PLC，PLC会对现场相应的皮带进行自动停机或声光报警。工业控制更准确及时。摄像头、工控机、PLC都是工厂常规使用设备，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种皮带运行控制系统，具体涉及一种皮带运行控制系统及其控制方法。
背景技术
在冶金、发电、煤炭等行业，物料的皮带传送是非常普遍的工业流程，有些工厂经过数十个转运站可以将物料传送到几千米以外。皮带传送对现场设备要求较高，一旦中间环节的某个皮带出现停机或者打滑，后续皮带必须马上停止运行，否则物料会堆积在故障皮带上，如果发现不及时，可能会造成整个工厂的全线停产，带来巨额经济损失。
现在的工业控制领域，为了节约人力成本，同时受制于现场恶劣的粉尘环境，会设立中央控制室，工人在操作员站对所有的皮带进行集中控制和运行监视。在实际使用过程当中常会遇到以下两个问题：
1）传统皮带打滑检测装置结构复杂，检修维护比较繁琐，并且在恶劣的工业环境下无法保证其工作可靠性。
2）传统工业控制无法对皮带撒料做出自动判断，一般情况下，工厂会在比较重要的皮带上安装摄像头，将皮带运行的实时影像传送到操作员站，但是视频监控和工业控制为两套单独的系统。工人通过监视器对皮带运行进行监视，皮带的撒料通过人眼来判断。在现场监控设备较多的情况下，常会出现误判。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种皮带运行控制系统及其控制方法，特别是针对皮带运行过程中的撒料以及打滑控制。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种皮带运行控制系统，包括PLC，PLC的输出端分别连接至声光报警器以及皮带的电机，PLC的输入端分别与接近开关I、接近开关II、工控机连接，所述接近开关I与接近开关II分别设置于皮带的主动辊筒和从动辊筒处，所述工控机与摄像头连接，所述摄像头设置于动态检测区域。
所述动态检测区域设置于易撒料的区域。
上述皮带运行控制系统的控制方法，具体步骤如下：
1）将易撒料的区域设置为动态检测区域，皮带启动运行，同时进行步骤2）和步骤3）；
2）记下皮带的主动辊筒转动一周的时间T以及从动辊筒转动一周的时间t，倘若t-T大于阈值I，且延时时间到，则进入步骤8），倘若t-T不大于阈值I，程序结束；
3）每秒采集一张视频图像，每3秒一组，根据采集时间的先后顺序将3张视频图像分别存入缓存A、缓存B、缓存C，进入步骤4）；
4）在当前秒采集到新的视频图像，将其与C内的视频图像进行像素对比，倘若像素差异大于阈值II，则判定为皮带撒料，进入步骤6）；倘若不大于阈值II，则判定为皮带未撒料，进入步骤5）；
5）将B内的视频图像覆盖A内的视频图像、C内的视频图像覆盖B内的视频图像、步骤4）中采集的新的视频图像覆盖C内的视频图像，返回步骤4）；
6）工控机将撒料信号发送至PLC，PLC控制声光报警器延时发出撒料警告，将步骤4）中采集的新的视频图像与A内的视频图像进行像素对比，倘若像素差异不大于阈值III，则判定为皮带轻微撒料，返回步骤5）；倘若像素差异大于阈值III，则判定为皮带严重撒料，进入步骤7）；
7）记录下出现严重撒料的次数，倘若3秒内连续3次出现严重撒料，则进入步骤8）；倘若否，返回步骤5）；
8）PLC控制皮带停止运行。
所述步骤1）中，皮带启动运行后，电机带动主动辊筒转动，主动辊筒通过皮带带动从动辊筒转动。
所述步骤2）的具体步骤为：
21）主动辊筒每转一周，接近开关I向PLC发送一次脉冲信号，前一个脉冲信号开始计时，到下一个脉冲信号发出，记为主动辊筒转动一周的时间T；
22）从动辊筒每转一周，接近开关II向PLC发送一次脉冲信号，前一个脉冲信号开始计时，到下一个脉冲信号发出，记为从动辊筒转动一周的时间t。
所述步骤3）中，通过工控机的视频采集卡采集现场摄像头的视频图像。
所述步骤6）中，工控机通过CP5611通讯卡向PLC发出撒料信号。
本发明的工作原理：
在皮带正常运行不打滑的情况下，皮带电机带动主动辊筒，主动辊筒带动皮带，皮带带动从动辊筒，主动辊筒与从动辊筒线速度相同。皮带打滑为主动辊筒与皮带之间发生滑动，此时主、从动辊筒的线速度出现较大差值。在主、从动辊筒上分别安装一个接近开关，每转动一周，给PLC发送一次脉冲信号，实时的记录下主、从动辊筒转动一周所用时间，当两个时间之差发生较大改变时，可以判定皮带打滑。
本发明将视频图像的动态检测技术应用于工业控制领域，通过工控机的视频采集卡采集现场摄像头的视频图像，并在容易撒料的区域进行动态检测。当皮带撒料时，摄像头所截取到的画面中动态检测区域会有料堆积，与之前正常画面的动态检测区域相比，像素会发生改变，将当前画面与前一秒的画面进行对比，像素差超过较小的阈值（阈值II），认为撒料，工控机发送撒料信号给PLC，PLC控制声光报警器发出报警，否则为不撒料。判定出皮带撒料后，将当前画面与3秒前的画面进行对比，像素差超过较大的阈值（阈值III），则认为已经发生严重撒料，连续3秒判断出现严重撒料，直接通过PLC停止皮带运行。
本发明的有益效果是，本发明用于判定皮带打滑，电气、机械结构简单，便于检修维护，且能较广泛的适应各种恶劣工业环境。判断皮带撒料方面，使用了视频动态检测技术。初次判断为撒料后，会进行二次判断。设置两个阈值（阈值II和阈值III）来区分轻微撒料和严重撒料。并且，该判定方法不容易受光线等外围因素的影响。本发明对皮带打滑和容易撒料的区域进行动态检测，如果出现故障，程序会自动发送故障信号给PLC，PLC会对现场相应的皮带进行自动停机或声光报警。工业控制更准确及时。摄像头、工控机、PLC都是工厂常规使用设备，成本低廉。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的流程图；
其中1.摄像头，2.工控机，3.PLC，4.声光报警器，5.接近开关I，6.接近开关II，7.电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
如图1所示，本发明包括PLC3，PLC3的输出端分别连接至声光报警器4以及皮带的电机7，PLC3的输入端分别与接近开关I5、接近开关II6、工控机2连接，接近开关I5与接近开关II6分别设置于皮带的主动辊筒和从动辊筒处，工控机2与摄像头1连接，摄像头1设置于动态检测区域，动态检测区域设置于易撒料的区域。
如图2所示，上述皮带运行控制系统的控制方法，具体步骤如下：
1）将易撒料的区域设置为动态检测区域，皮带启动运行，同时进行步骤2）和步骤3）；
2）记下皮带的主动辊筒转动一周的时间T以及从动辊筒转动一周的时间t，倘若t-T大于阈值I，且延时时间到，则进入步骤8），倘若t-T不大于阈值I，程序结束；
3）每秒采集一张视频图像，每3秒一组，根据采集时间的先后顺序将3张视频图像分别存入缓存A、缓存B、缓存C，进入步骤4）；
4）在当前秒采集到新的视频图像，将其与C内的视频图像进行像素对比，倘若像素差异大于阈值II，则判定为皮带撒料，进入步骤6）；倘若不大于阈值II，则判定为皮带未撒料，进入步骤5）；
5）将B内的视频图像覆盖A内的视频图像、C内的视频图像覆盖B内的视频图像、步骤4）中采集的新的视频图像覆盖C内的视频图像，返回步骤4）；
6）工控机2将撒料信号发送至PLC3，PLC3控制声光报警器4延时发出撒料警告，将步骤4）中采集的新的视频图像与A内的视频图像进行像素对比，倘若像素差异不大于阈值III，则判定为皮带轻微撒料，返回步骤5）；倘若像素差异大于阈值III，则判定为皮带严重撒料，进入步骤7）；
7）记录下出现严重撒料的次数，倘若3秒内连续3次出现严重撒料，则进入步骤8）；倘若否，返回步骤5）；
8）PLC3控制皮带停止运行。
其中，阈值III远远大于阈值II。
步骤1）中，皮带启动运行后，电机7带动主动辊筒转动，主动辊筒通过皮带带动从动辊筒转动。
步骤2）的具体步骤为：
21）主动辊筒每转一周，接近开关I5向PLC3发送一次脉冲信号，前一个脉冲信号开始计时，到下一个脉冲信号发出，记为主动辊筒转动一周的时间T；
22）从动辊筒每转一周，接近开关II6向PLC3发送一次脉冲信号，前一个脉冲信号开始计时，到下一个脉冲信号发出，记为从动辊筒转动一周的时间t。
步骤3）中，通过工控机2的视频采集卡采集现场摄像头1的视频图像。
步骤6）中，工控机2通过CP5611通讯卡向PLC3发出撒料信号。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种皮带运行控制系统的控制方法，包括PLC，PLC的输出端分别连接至声光报警器以及皮带的电机，PLC的输入端分别与接近开关I、接近开关II、工控机连接，所述接近开关I与接近开关II分别设置于皮带的主动辊筒和从动辊筒处，所述工控机与摄像头连接，所述摄像头设置于动态检测区域；其特征在于，具体步骤如下：
1）将易撒料的区域设置为动态检测区域，皮带启动运行，同时进行步骤2）和步骤3）；
2）记下皮带的主动辊筒转动一周的时间T以及从动辊筒转动一周的时间t，倘若t-T大于阈值I，且延时时间到，则进入步骤8），倘若t-T不大于阈值I，程序结束；
3）每秒采集一张视频图像，每3秒一组，根据采集时间的先后顺序将3张视频图像分别存入缓存A、缓存B、缓存C，进入步骤4）；
4）在当前秒采集到新的视频图像，将其与C内的视频图像进行像素对比，倘若像素差异大于阈值II，则判定为皮带撒料，进入步骤6）；倘若不大于阈值II，则判定为皮带未撒料，进入步骤5）；
5）将B内的视频图像覆盖A内的视频图像、C内的视频图像覆盖B内的视频图像、步骤4）中采集的新的视频图像覆盖C内的视频图像，返回步骤4）；
6）工控机将撒料信号发送至PLC，PLC控制声光报警器延时发出撒料警告，将步骤4）中采集的新的视频图像与A内的视频图像进行像素对比，倘若像素差异不大于阈值III，则判定为皮带轻微撒料，返回步骤5）；倘若像素差异大于阈值III，则判定为皮带严重撒料，进入步骤7）；
7）记录下出现严重撒料的次数，倘若3秒内连续3次出现严重撒料，则进入步骤8）；倘若否，返回步骤5）；
8）PLC控制皮带停止运行。
2.根据权利要求1所述的皮带运行控制系统的控制方法，其特征在于，所述动态检测区域设置于易撒料的区域。
3.根据权利要求1所述的皮带运行控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤1）中，皮带启动运行后，电机带动主动辊筒转动，主动辊筒通过皮带带动从动辊筒转动。
4.根据权利要求1所述的皮带运行控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2）的具体步骤为：
21）主动辊筒每转一周，接近开关I向PLC发送一次脉冲信号，前一个脉冲信号开始计时，到下一个脉冲信号发出，记为主动辊筒转动一周的时间T；
22）从动辊筒每转一周，接近开关II向PLC发送一次脉冲信号，前一个脉冲信号开始计时，到下一个脉冲信号发出，记为从动辊筒转动一周的时间t。
5.根据权利要求1所述的皮带运行控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3）中，通过工控机的视频采集卡采集现场摄像头的视频图像。
6.根据权利要求1所述的皮带运行控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤6）中，工控机通过CP5611通讯卡向PLC发出撒料信号。
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