CN105417213A - 一种节能型重载布料车高精度定位系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型重载布料车高精度定位系统及其控制方法，涉及输送机械技术领域；本发明的一种节能型重载布料车高精度定位系统包括行走定位系统和电气控制系统，所述行走定位系统包括布料车、导轨、料仓、定位装置；所述布料车包括车架、卸料装置、输送装置、电机；所述卸料装置包括卸料器、液压站、同步阀、雷达料位计；所述定位装置包括接近开关、挡铁、旋转编码器；所述电气控制系统包括工控机、PLC控制器、变频器。本发明实现了物料输送过程中布料的全自动化，可调节卸料流量，操作方便，定位精确，可靠性高，杜绝了安全隐患；通过优化布料车的运行路径节约了能耗，降低了工人的劳动强度。

Description

一种节能型重载布料车高精度定位系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种节能型重载布料车高精度定位系统及其控制方法，属于输送机械自动控制技术领域，用于矿山、煤矿、冶金、码头皮带输送机的节能型重载自动布料车。

背景技术

目前市场上大多数布料车的运行依赖工人手动操作，自动化程度低，效率低，布料过程直接受到工人的专业素质和技术水平的影响；且因布料车具有大惯性的特点而不能精确、可靠停车，使得布料过程中存在很多安全隐患。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种工作效率高、定位精度高、运行稳定、节能、安全的节能型重载布料车高精度定位系统及其控制方法。

本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明一种节能型重载布料车高精度定位系统，它包括行走定位系统和电气控制系统，所述行走定位系统包括布料车、导轨一、导轨二、两个料仓(即料仓一、料仓二，还可为一个或两个以上料仓。)、定位装置；所述导轨一、导轨二平行架设在料仓的上方，布料车在导轨一、导轨二上往复运动；

所述布料车包括车架、卸料装置、输送装置、电机；所述车架包括顶部横梁一、纵梁一、竖梁一、竖梁二、纵梁二、底部横梁一、竖梁三、电机支撑架、中部纵梁、斜梁一、底部纵梁一、斜梁二、底部纵梁二、竖梁四、底部横梁二、竖梁五、底部纵梁三、竖梁六、顶部横梁二；所述顶部横梁一、顶部横梁二、底部横梁一、底部横梁二都与导轨一、导轨二平行；所述斜梁一、斜梁二与导轨一、导轨二的水平夹角为13度～20度(最佳16.5度)；所述顶部横梁一与斜梁一连接，所述顶部横梁二与斜梁二连接；所述顶部横梁一与顶部横梁二之间设置相互平行的纵梁一、纵梁二；斜梁一与斜梁二之间设置相互平行的中部纵梁、底部纵梁一；所述底部横梁一与底部横梁二的两个端部分别连接相互平行的底部纵梁二、底部纵梁三，并构成矩形框架位于底部右侧部，所述底部横梁一与底部横梁二向右延伸部分别与斜梁一和斜梁二连接；所述底部横梁一与底部横梁二的左端部分别通过上部向左的一段横梁连接竖梁一、竖梁六，所述竖梁一、竖梁六的上部分别连接顶部横梁一与顶部横梁二；所述底部横梁一与底部横梁二的左侧1/6～1/4处分别设有竖梁二、竖梁五，竖梁二、竖梁五的上方分别与顶部横梁一与顶部横梁二相接；所述所述底部横梁一与底部横梁二的右侧1/6～1/4处分别设有竖梁三、竖梁四，其上方分别与斜梁一、斜梁二相接；

所述卸料装置包括卸料器、液压站、同步阀、雷达料位计；所述卸料器安装在车架的前端；卸料器包括三通卸料斗、两个仓门、液压缸一、Y形接头一、扇形侧板一、扇形侧板二、弧形止料板、Y形接头二、液压缸二、液压缸三、液压缸四；

所述三通卸料斗的顶端与滚筒一的顶端间距为滚筒一的半径，所述三通卸料斗与滚筒一的间距为滚筒一的半径，仓门安装在三通卸料斗的下料口处，仓门由弧形止料板和扇形侧板二构成，所述液压缸一的推杆通过Y型接头与扇形侧板连接；液压缸二通过Y形接头二与扇形侧板二连接，所述液压缸一、液压缸二、液压缸三、液压缸四沿三通卸料斗的四个方向分布，并分别与四个方向的Y形接头连接；

所述输送装置包括皮带、压辊、托辊组、滚筒一和滚筒二，所述皮带从压辊下方进入，穿过托辊组的上表面，先后绕过滚筒一和滚筒二；

所述电机安装在车架上的电机支撑架上，所述电机支撑架位于底部横梁一与底部纵梁二相接处的内侧或其相接处的上方，所述电机输出轴的一侧还安装有旋转编码器；

所述液压站设置在车架的顶部横梁二外侧的支撑架上，且位于导轨一的同侧；所述液压站的侧面设置有同步阀；

所述雷达料位计设置在布料车顶部横梁一外侧的延伸支架上，且位于导轨二的同侧；雷达料位计测量的物料上表面与其所在位置的间距称为料位。

所述定位装置包括负向限位挡铁、正向减速挡铁一、负向爬行挡铁一、正向爬行挡铁一、负向减速挡铁一、负向限位接近开关、负向减速接近开关、负向爬行接近开关、正向爬行接近开关、正向减速接近开关、正向限位接近开关、正向减速挡铁二、负向爬行挡铁二、正向爬行挡铁二、负向减速挡铁二、正向限位挡铁、旋转编码器；各接近开关均安装在布料车顶部横梁二外侧的延伸支架上；各挡铁均通过支架安装在料仓的边沿，且靠近导轨一的一侧；限位挡铁包括负向限位挡铁和正向限位挡铁；标记减速和停车位置的挡铁包括正向减速挡铁一、负向爬行挡铁一、正向爬行挡铁一、负向减速挡铁一、正向减速挡铁二、负向爬行挡铁二、正向爬行挡铁二、负向减速挡铁二；所述正向减速挡铁一、负向爬行挡铁一、正向爬行挡铁一、负向减速挡铁一位于料仓一靠近导轨一侧的中部；正向减速挡铁二、负向爬行挡铁二、正向爬行挡铁二、负向减速挡铁二位于料仓二的中部。

优选的，所述标记减速、停车位置的挡铁组数与料仓数目相同，如料仓数目为九时，设置九组标记减速、停车位置的挡铁，即九个正向减速挡铁、九个负向减速挡铁、九个负向爬行挡铁、九个正向爬行挡铁。

优选的，所述电气控制系统包括工控机、PLC控制器、变频器、旋转编码器、雷达料位计、同步阀、接近开关，工控机通过以太网传输信号给PLC控制器，PLC控制器又传输信号给变频器、旋转编码器、雷达料位计、同步阀和接近开关。

优选的，所述斜梁一、斜梁二与导轨一、导轨二的水平夹角为16.5度。

优选的，所述雷达料位计设置在布料车顶部横梁一外侧的延伸支架上，且位于导轨二的同侧；雷达料位计测量的物料上表面与其所在位置的间距称为料位。

优选的，所述车架各部分的横梁、竖梁、纵梁的数目为若干，根据需要增加或延伸。

优选的，所述滚筒一架设在车架的顶部横梁一与顶部横梁二之间，滚筒二设置在底部横梁一与底部横梁二之间，且滚筒二与电机的间距为滚筒二的半径。

使用上述的节能型重载布料车高精度定位系统的控制方法，包括以下步骤：

①上位机操作：在所述工控机上选择物料种类，编制料仓序号，设定料位参考值和仓门的开度，开启自动模式，布料车上电；

②布料车运行路径规划：料仓一、料仓二都有三种状态：未使用、故障、已使用；系统运行过程中，有两种模式，一种为自动模式，一种为手动模式，手动模式只在系统安装调试时使用，平时系统只在自动模式下工作，在自动模式下，PLC控制器默认所有未使用状态的料仓为目标料仓，即需要卸料的料仓，并由PLC控制器自动规划布料车运动路线，在自动模式下，操作员从未使用状态的料仓中选择部分料仓作为目标料仓，并由PLC控制器自动规划布料车运动路线；

手动选择目标料仓后，PLC控制器根据目标料仓在布料车前后两侧的分布情况，计算两侧最末端目标料仓与布料车之间的距离，并将距离较短的一侧设置为布料车启动后的运行方向，位于该方向的目标料仓卸料完成后，布料车再沿反方向运行继续卸料；

若未手动选择料仓，则PLC控制器将所有未使用的料仓标记为目标料仓，根据目标料仓在布料车两侧的分布情况，计算两侧最末端目标料仓与布料车之间的距离，并将距离较短的一侧设置为布料车启动后的运行方向，位于该方向的目标料仓卸料完成后，布料车再沿反方向运行继续卸料；

③布料车启动：PLC控制器通过变频器控制电机的运行；在布料车行程的区间内向对应的料仓内卸料都是有效的，这个区间为这个料仓的有效区域；布料车启动前，首先判断其位置是否在某个目标料仓的有效区域内，若在有效区域内，仓门打开；若不在有效区域内，仓门保持关闭状态；

④卸料控制：布料车正向运行过程中，PLC控制器通过计算布料车经过的正向减速挡铁的数目来确定料仓编号；布料车负向运行过程中，PLC控制器通过计算布料车经过的负向减速挡铁的数目来确定料仓编号；当布料车进入到某个料仓的有效区域内时，两个仓门打开；PLC控制器通过同步阀调节仓门的开度；

⑤定位控制：将皮带运行方向定义为正向，与皮带运行方向相反的方向定义为负向；当布料车正向运行，接近目标料仓一时，正向减速接近开关靠近正向减速挡铁一，布料车开始减速；正向爬行接近开关靠近负向爬行挡铁一时，布料车以低速运行；当负向爬行接近开关靠近负向爬行挡铁一时，正向爬行接近开关靠近正向爬行挡铁一，PLC控制器同时接收到两个爬行接近开关的高电位信号，控制变频器将电机频率降低至0Hz，并通过旋转编码器校准停车位置；

当布料车负向运行，接近目标料仓一时，负向减速接近开关靠近负向减速挡铁一，布料车开始减速；负向爬行接近开关靠近正向爬行挡铁一时，布料车以低速运行；当正向爬行接近开关靠近正向爬行挡铁一时，负向爬行接近开关靠近负向爬行挡铁一，PLC控制器同时接收到两个爬行接近开关的高电位信号，控制变频器将电机频率降低至0Hz，并通过旋转编码器校准停车位置；

⑥更新运行路径：PLC控制器通过雷达料位计传送的距离信息确定料位，当料位接近参考值时，改写该料仓状态，更新目标料仓列表，并规划运行路径；

⑦仓门状态控制：若下一个目标料仓与当前料仓相邻，则卸料器的仓门保持开启状态；若下一个目标料仓与当前料仓不相邻，则仓门在穿过当前料仓的有效区域后关闭；若布料车运行至下一个目标仓位的过程中经过已使用的料仓，则在此料仓的有效区域内，仓门打开以防卸料器内积累的物料溢出。

上述的节能型重载布料车高精度定位系统的控制方法，还包括以下步骤：⑧根据目标料仓的数目确定上述③～⑦步骤的循环次数。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

①PLC控制器自动优化布料车的运动路径，能够有效减少布料车往复运动的路程，从而提高布料效率，节约能耗；

②通过一对接近开关与一对挡铁的动态配合定位法及旋转编码器校准定位的方式保障重型卸料车准确、可靠地停车；

③布料车通过编码器识别料仓有效区域，在一定区间内移动卸料，充分利用料仓的有效空间，使得料仓内物料分布均匀；

④人字形结构设计的卸料器使得物料从布料车的两侧落下，配合布料车移动卸料，避免了堆料的情况；卸料器的仓门开度可在线调节，以控制物料流量。

附图说明

图1是节能型重载布料车高精度定位系统实施例的立体结构示意图；

图2是节能型重载布料车高精度定位系统实施例的俯视图；

图3是节能型重载布料车高精度定位系统实施例的主视图；

图4是节能型重载布料车车架的立体结构示意图；

图5是卸料器的立体结构示意图；

图6是卸料器的俯视图；

图7是本发明电气控制系统的原理示意图。

图中标号说明：

卸料器1、滚筒一2、皮带3、车架4、电机5、旋转编码器6、压辊7、负向限位挡铁8、正向减速挡铁一9、负向爬行挡铁一10、正向爬行挡铁一11、负向减速挡铁一12、负向限位接近开关13、负向减速接近开关14、负向爬行接近开关15、正向爬行接近开关16、正向减速接近开关17、正向限位接近开关18、同步阀19、正向减速挡铁二20、负向爬行挡铁二21、正向爬行挡铁二22、负向减速挡铁二23、正向限位挡铁24、导轨一25、导轨二26、料仓二27、雷达料位计28、液压站29、料仓一30、滚筒二31、托辊组32、三通卸料斗101、液压缸一102、Y形接头一103、扇形侧板一104、扇形侧板二105、弧形止料板106、Y形接头二107、液压缸二108、液压缸三109、液压缸四110、顶部横梁一401、纵梁一402、竖梁一403、竖梁二404、纵梁二405、底部横梁一406、竖梁三407、电机支撑架408、中部纵梁409、斜梁一410、底部纵梁一411、斜梁二412、底部纵梁二413、竖梁四414、底部横梁二415、竖梁五416、底部纵梁三417、竖梁六418、顶部横梁二419。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，这些描述只是具体实施方式的一种，是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的主要设计思路。

如图1至图7所示。

本发明一种节能型重载布料车高精度定位系统，它包括行走定位系统和电气控制系统，所述行走定位系统包括布料车、导轨一25、导轨二26、料仓(图1中为两个料仓，即料仓一30、料仓二27，也可为若干料仓)、定位装置；所述导轨一25、导轨二26平行架设在料仓的上方，布料车在导轨一25、导轨二26上往复运动；

所述布料车包括车架4、卸料装置、输送装置、电机5；所述车架4包括顶部横梁一401、纵梁一402、竖梁一403、竖梁二404、纵梁二405、底部横梁一406、竖梁三407、电机支撑架408、中部纵梁409、斜梁一410、底部纵梁一411、斜梁二412、底部纵梁二413、竖梁四414、底部横梁二415、竖梁五416、底部纵梁三417、竖梁六418、顶部横梁二419；所述顶部横梁一401、顶部横梁二419、底部横梁一406、底部横梁二415都与导轨一25、导轨二26平行；所述斜梁一410、斜梁二412与导轨一25、导轨二26的水平夹角为13度～20度(最佳16.5度)；所述顶部横梁一401与斜梁一410连接，所述顶部横梁二419与斜梁二412连接；所述顶部横梁一401与顶部横梁二419之间设置相互平行的纵梁一402、纵梁二405；斜梁一410与斜梁二412之间设置相互平行的中部纵梁409、底部纵梁一411；所述底部横梁一406与底部横梁二415的两个端部分别连接相互平行的底部纵梁二413、底部纵梁三417，并构成矩形框架位于底部右侧部，所述底部横梁一406与底部横梁二415向右延伸部分别与斜梁一410和斜梁二412连接；所述底部横梁一406与底部横梁二415的左端部分别通过上部向左的一段横梁连接竖梁一403、竖梁六418，所述竖梁一403、竖梁六418的上部分别连接顶部横梁一401与顶部横梁二419；所述底部横梁一406与底部横梁二415的左侧1/6～1/4处分别设有竖梁二404、竖梁五416，竖梁二404、竖梁五416的上方分别与顶部横梁一401与顶部横梁二419相接；所述所述底部横梁一406与底部横梁二415的右侧1/6～1/4处分别设有竖梁三407、竖梁四414，其上方分别与斜梁一410、斜梁二412相接；

所述卸料装置包括卸料器1、液压站29、同步阀19、雷达料位计28；所述卸料器1安装在车架4的前端；卸料器1包括三通卸料斗101、两个仓门、液压缸一102、Y形接头一103、扇形侧板一104、扇形侧板二105、弧形止料板106、Y形接头二107、液压缸二108、液压缸三109、液压缸四110；

所述三通卸料斗101的顶端与滚筒一2的顶端间距为滚筒一2的半径，所述三通卸料斗101与滚筒一2的间距为滚筒一2的半径，仓门安装在三通卸料斗的下料口处，仓门由弧形止料板106和扇形侧板二105构成，所述液压缸一102的推杆通过Y型接头103与扇形侧板104连接；液压缸二108通过Y形接头二107与扇形侧板二105连接，所述液压缸一102、液压缸二108、液压缸三109、液压缸四110沿三通卸料斗101的四个方向分布，并分别与四个方向的Y形接头连接；

所述输送装置包括皮带3、压辊7、托辊组32、滚筒一2和滚筒二31，所述皮带3从压辊7下方进入，穿过托辊组32的上表面，先后绕过滚筒一2和滚筒二31；

所述电机5安装在车架4上的电机支撑架408上，所述电机支撑架408位于底部横梁一406与底部纵梁二413相接处的内侧或其相接处的上方，所述电机5输出轴的一侧还安装有旋转编码器6；所述旋转编码器为绝对型旋转编码器。

所述液压站29设置在车架4的顶部横梁二419外侧的支撑架上，且位于导轨一25的同侧；所述液压站29的侧面设置有同步阀19；

所述电机5采用西门子1LG0107变频调速电机。

所述雷达料位计28设置在布料车顶部横梁一401外侧的延伸支架上，且位于导轨二26的同侧；雷达料位计28测量的物料上表面与其所在位置的间距称为料位。所述雷达料位计采用西门子4线制24GHzFMCW雷达物位变送器SITRANSLR460。

所述定位装置包括负向限位挡铁8、正向减速挡铁一9、负向爬行挡铁一10、正向爬行挡铁一11、负向减速挡铁一12、负向限位接近开关13、负向减速接近开关14、负向爬行接近开关15、正向爬行接近开关16、正向减速接近开关17、正向限位接近开关18、正向减速挡铁二20、负向爬行挡铁二21、正向爬行挡铁二22、负向减速挡铁二23、正向限位挡铁24、旋转编码器6；各接近开关均安装在布料车顶部横梁二419外侧的延伸支架上；各挡铁均通过支架安装在料仓的边沿，且靠近导轨一25的一侧；限位挡铁包括负向限位挡铁8和正向限位挡铁24；标记减速和停车位置的挡铁包括正向减速挡铁一9、负向爬行挡铁一10、正向爬行挡铁一11、负向减速挡铁一12、正向减速挡铁二20、负向爬行挡铁二21、正向爬行挡铁二22、负向减速挡铁二23；所述正向减速挡铁一9、负向爬行挡铁一10、正向爬行挡铁一11、负向减速挡铁一12位于料仓一30靠近导轨一25侧的中部；正向减速挡铁二20、负向爬行挡铁二21、正向爬行挡铁二22、负向减速挡铁二23位于料仓二27的中部。

所述标记减速、停车位置的挡铁组数与料仓数目相同，如料仓数目为九时，设置九组标记减速、停车位置的挡铁，即九个正向减速挡铁、九个负向减速挡铁、九个负向爬行挡铁、九个正向爬行挡铁。

所述电气控制系统包括工控机、PLC控制器、变频器、旋转编码器、雷达料位计、同步阀、接近开关，工控机通过以太网传输信号给PLC控制器，PLC控制器又传输信号给变频器、旋转编码器、雷达料位计、同步阀和接近开关。

PLC控制器采用西门子S7-200SMART控制器；变频器采用力士乐Fb系列变频器。

所述斜梁一410、斜梁二412与导轨一25、导轨二26的水平夹角为16.5度。

所述雷达料位计28设置在布料车顶部横梁一401外侧的延伸支架上，且位于导轨二26的同侧；雷达料位计28测量的物料上表面与其所在位置的间距称为料位。

所述车架4各部分的横梁、竖梁、纵梁的数目为若干，根据需要增加或延伸。

所述滚筒一2架设在车架的顶部横梁一401与顶部横梁二419之间，滚筒二31设置在底部横梁一406与底部横梁二415之间，且滚筒二31与电机5的间距为滚筒二的半径。

本发明的一种节能型重载布料车高精度定位控制系统的工控机与PLC控制器之间通过以太网通信，操作员在工控机上给出控制指令，操作指令通过以太网传送至PLC控制器，PLC控制器接收并处理工控机的控制指令，按照控制指令控制变频器、旋转编码器、雷达料位计、同步阀和接近开关；PLC控制器与旋转编码器之间通过DP进行通信，旋转编码器通过DP总线将位置信息传送至PLC控制器；PLC控制器的输出端子与变频器和同步阀连接，PLC控制器输出启停指令和多段速指令变频器；雷达料位计和接近开关连接PLC控制器的输入端子，雷达料位计将实时采集的料位信息传送至PLC控制器；当挡铁靠近接近开关，并进入接近开关的测量范围内时，接近开关输出高电位信号给PLC控制器。

使用上述的节能型重载布料车高精度定位系统的控制方法，包括以下步骤：

①上位机操作：操作员在工控机的控制界面上选择物料种类，编制料仓序号，设定料位参考值和仓门的开度，开启自动模式，布料车上电；

②布料车运行路径规划：料仓(本实施例中为两个料仓，即料仓一30、料仓二27)都有三种状态：未使用、故障、已使用；系统运行过程中，有两种模式，一种为自动模式，一种为手动模式，手动模式只在系统安装调试时使用，平时系统只在自动模式下工作。

在自动模式下，PLC控制器默认所有未使用状态的料仓为目标料仓，即需要卸料的料仓，并由PLC控制器自动规划布料车运动路线，在自动模式下，操作员从未使用状态的料仓中选择部分料仓作为目标料仓，并由PLC控制器自动规划布料车运动路线；

手动选择目标料仓后，PLC控制器根据目标料仓在布料车前后两侧的分布情况，计算两侧最末端目标料仓与布料车之间的距离，并将距离较短的一侧设置为布料车启动后的运行方向，位于该方向的目标料仓卸料完成后，布料车再沿反方向运行继续卸料；

若未手动选择料仓，则PLC控制器将所有未使用的料仓标记为目标料仓，根据目标料仓在布料车两侧的分布情况，计算两侧最末端目标料仓与布料车之间的距离，并将距离较短的一侧设置为布料车启动后的运行方向，位于该方向的目标料仓卸料完成后，布料车再沿反方向运行继续卸料；

③布料车启动：PLC控制器通过变频器控制电机5的运行；电机运行频率在1s内由0Hz加速到20Hz；在布料车行程的区间内向对应的料仓内卸料都是有效的，这个区间为这个料仓的有效区域；布料车启动前，首先判断其位置是否在某个目标料仓的有效区域内，若在有效区域内，仓门打开；若不在有效区域内，仓门保持关闭状态；

④卸料控制：布料车正向运行过程中，PLC控制器通过计算布料车经过的正向减速挡铁的数目来确定料仓编号；布料车负向运行过程中，PLC控制器通过计算布料车经过的负向减速挡铁的数目来确定料仓编号；当布料车进入到某个料仓的有效区域内时，两个仓门打开；PLC控制器通过同步阀19调节仓门的开度；

⑤定位控制：将皮带3运行方向定义为正向，与皮带3运行方向相反的方向定义为负向；当布料车正向运行，接近目标料仓一30时，正向减速接近开关16靠近正向减速挡铁一9，PLC控制器控制布料车的运行频率由20Hz降低至10Hz，布料车开始减速；正向爬行接近开关16靠近负向爬行挡铁一10时，布料车以5Hz的频率运行，布料车以低速运行；当负向爬行接近开关15靠近负向爬行挡铁一10时，正向爬行接近开关16靠近正向爬行挡铁一11，PLC控制器同时接收到两个爬行接近开关的高电位信号，控制变频器将电机频率降低至0Hz，并通过旋转编码器6校准停车位置；

当布料车负向运行，接近目标料仓一30时，负向减速接近开关17靠近负向减速挡铁一12，PLC控制器控制布料车的运行频率由20Hz降低至10Hz，布料车开始减速；负向爬行接近开关15靠近正向爬行挡铁一11时，布料车以5Hz的频率低速运行；当正向爬行接近开关16靠近正向爬行挡铁一11时，负向爬行接近开关15靠近负向爬行挡铁一10，PLC控制器同时接收到两个爬行接近开关的高电位信号，控制变频器将电机频率降低至0Hz，并通过旋转编码器6校准停车位置；

⑥更新运行路径：PLC控制器通过雷达料位计28传送的距离信息确定料位，当料位接近参考值时，改写该料仓状态，更新目标料仓列表，并规划运行路径；

⑦仓门状态控制：若下一个目标料仓与当前料仓相邻，则卸料器的仓门保持开启状态；若下一个目标料仓与当前料仓不相邻，则仓门在穿过当前料仓的有效区域后关闭；若布料车运行至下一个目标仓位的过程中经过已使用的料仓，则在此料仓的有效区域内，仓门打开以防卸料器内积累的物料溢出。

上述的节能型重载布料车高精度定位系统的控制方法，还可以包括以下步骤：

⑧根据目标料仓的数目确定上述③～⑦步骤的循环次数。

Claims (10)

1.一种节能型重载布料车高精度定位系统，其特征是，它包括行走定位系统和电气控制系统，所述行走定位系统包括布料车、导轨一(25)、导轨二(26)、两个料仓、定位装置；所述导轨一(25)、导轨二(26)平行架设在料仓的上方，布料车在导轨一(25)、导轨二(26)上往复运动；

所述布料车包括车架(4)、卸料装置、输送装置、电机(5)；所述车架(4)包括顶部横梁一(401)、纵梁一(402)、竖梁一(403)、竖梁二(404)、纵梁二(405)、底部横梁一(406)、竖梁三(407)、电机支撑架(408)、中部纵梁(409)、斜梁一(410)、底部纵梁一(411)、斜梁二(412)、底部纵梁二(413)、竖梁四(414)、底部横梁二(415)、竖梁五(416)、底部纵梁三(417)、竖梁六(418)、顶部横梁二(419)；所述顶部横梁一(401)、顶部横梁二(419)、底部横梁一(406)、底部横梁二(415)都与导轨一(25)、导轨二(26)平行；所述斜梁一(410)、斜梁二(412)与导轨一(25)、导轨二(26)的水平夹角为13度～20度；所述顶部横梁一(401)与斜梁一(410)连接，所述顶部横梁二(419)与斜梁二(412)连接；所述顶部横梁一(401)与顶部横梁二(419)之间设置相互平行的纵梁一(402)、纵梁二(405)；斜梁一(410)与斜梁二(412)之间设置相互平行的中部纵梁(409)、底部纵梁一(411)；所述底部横梁一(406)与底部横梁二(415)的两个端部分别连接相互平行的底部纵梁二(413)、底部纵梁三(417)，并构成矩形框架位于底部右侧部，所述底部横梁一(406)与底部横梁二(415)向右延伸部分别与斜梁一(410)和斜梁二(412)连接；所述底部横梁一(406)与底部横梁二(415)的左端部分别通过上部向左的一段横梁连接竖梁一(403)、竖梁六(418)，所述竖梁一(403)、竖梁六(418)的上部分别连接顶部横梁一(401)与顶部横梁二(419)；所述底部横梁一(406)与底部横梁二(415)的左侧1/6～1/4处分别设有竖梁二(404)、竖梁五(416)，竖梁二(404)、竖梁五(416)的上方分别与顶部横梁一(401)与顶部横梁二(419)相接；所述所述底部横梁一(406)与底部横梁二(415)的右侧1/6～1/4处分别设有竖梁三(407)、竖梁四(414)，其上方分别与斜梁一(410)、斜梁二(412)相接；

所述卸料装置包括卸料器(1)、液压站(29)、同步阀(19)、雷达料位计(28)；所述卸料器(1)安装在车架(4)的前端；卸料器(1)包括三通卸料斗(101)、两个仓门、液压缸一(102)、Y形接头一(103)、扇形侧板一(104)、扇形侧板二(105)、弧形止料板(106)、Y形接头二(107)、液压缸二(108)、液压缸三(109)、液压缸四(110)；

所述三通卸料斗(101)的顶端与滚筒一(2)的顶端间距为滚筒一(2)的半径，所述三通卸料斗(101)与滚筒一(2)的间距为滚筒一(2)的半径，仓门安装在三通卸料斗的下料口处，仓门由弧形止料板(106)和扇形侧板二(105)构成，所述液压缸一(102)的推杆通过Y型接头(103)与扇形侧板(104)连接；液压缸二(108)通过Y形接头二(107)与扇形侧板二(105)连接，所述液压缸一(102)、液压缸二(108)、液压缸三(109)、液压缸四(110)沿三通卸料斗(101)的四个方向分布，并分别与四个方向的Y形接头连接；

所述输送装置包括皮带(3)、压辊(7)、托辊组(32)、滚筒一(2)和滚筒二(31)，所述皮带(3)从压辊(7)下方进入，穿过托辊组(32)的上表面，先后绕过滚筒一(2)和滚筒二(31)；

所述电机(5)安装在车架(4)上的电机支撑架(408)上，所述电机支撑架(408)位于底部横梁一(406)与底部纵梁二(413)相接处的内侧或其相接处的上方，所述电机(5)输出轴的一侧还安装有旋转编码器(6)；

所述液压站(29)设置在车架(4)的顶部横梁二(419)外侧的支撑架上，且位于导轨一(25)的同侧；所述液压站(29)的侧面设置有同步阀(19)；

所述雷达料位计(28)设置在布料车顶部横梁一(401)外侧的延伸支架上，且位于导轨二(26)的同侧。

2.如权利要求1所述的节能型重载布料车高精度定位系统，其特征是，所述定位装置包括负向限位挡铁(8)、正向减速挡铁一(9)、负向爬行挡铁一(10)、正向爬行挡铁一(11)、负向减速挡铁一(12)、负向限位接近开关(13)、负向减速接近开关(14)、负向爬行接近开关(15)、正向爬行接近开关(16)、正向减速接近开关(17)、正向限位接近开关(18)、正向减速挡铁二(20)、负向爬行挡铁二(21)、正向爬行挡铁二(22)、负向减速挡铁二(23)、正向限位挡铁(24)、旋转编码器(6)；各接近开关均安装在布料车顶部横梁二(419)外侧的延伸支架上；各挡铁均通过支架安装在料仓的边沿，且靠近导轨一(25)的一侧；限位挡铁包括负向限位挡铁(8)和正向限位挡铁(24)；标记减速和停车位置的挡铁包括正向减速挡铁一(9)、负向爬行挡铁一(10)、正向爬行挡铁一(11)、负向减速挡铁一(12)、正向减速挡铁二(20)、负向爬行挡铁二(21)、正向爬行挡铁二(22)、负向减速挡铁二(23)；所述正向减速挡铁一(9)、负向爬行挡铁一(10)、正向爬行挡铁一(11)、负向减速挡铁一(12)位于料仓一(30)靠近导轨一(25)侧的中部；正向减速挡铁二(20)、负向爬行挡铁二(21)、正向爬行挡铁二(22)、负向减速挡铁二(23)位于料仓二(27)的中部。

3.如权利要求2所述的节能型重载布料车高精度定位系统，其特征是，所述标记减速、停车位置的挡铁组数与料仓数目相同。

4.如权利要求1所述的节能型重载布料车高精度定位系统，其特征是，所述电气控制系统包括工控机、PLC控制器、变频器、旋转编码器、雷达料位计、同步阀、接近开关，工控机通过以太网传输信号给PLC控制器，PLC控制器又传输信号给变频器、旋转编码器、雷达料位计、同步阀和接近开关。

5.如权利要求1所述的节能型重载布料车高精度定位系统，其特征是，所述斜梁一(410)、斜梁二(412)与导轨一(25)、导轨二(26)的水平夹角为16.5度。

6.如权利要求1所述的节能型重载布料车高精度定位系统，其特征是，所述雷达料位计(28)设置在布料车顶部横梁一(401)外侧的延伸支架上，且位于导轨二(26)的同侧。

7.如权利要求1所述的节能型重载布料车高精度定位系统，其特征是，所述车架(4)各部分的横梁、竖梁、纵梁的数目为若干，根据需要增加或延伸。

8.如权利要求1所述的节能型重载布料车高精度定位系统，其特征是，所述滚筒一(2)架设在车架的顶部横梁一(401)与顶部横梁二(419)之间，滚筒二(31)设置在底部横梁一(406)与底部横梁二(415)之间，且滚筒二(31)与电机(5)的间距为滚筒二的半径。

9.使用权利要求1所述的节能型重载布料车高精度定位系统的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

①上位机操作：在所述工控机上选择物料种类，编制料仓序号，设定料位参考值和仓门的开度，开启自动模式，布料车上电；

②布料车运行路径规划：在自动模式下，PLC控制器默认所有未使用状态的料仓为目标料仓，即需要卸料的料仓，并由PLC控制器自动规划布料车运动路线，在自动模式下，操作员从未使用状态的料仓中选择部分料仓作为目标料仓，并由PLC控制器自动规划布料车运动路线；

手动选择目标料仓后，PLC控制器根据目标料仓在布料车前后两侧的分布情况，计算两侧最末端目标料仓与布料车之间的距离，并将距离较短的一侧设置为布料车启动后的运行方向，位于该方向的目标料仓卸料完成后，布料车再沿反方向运行继续卸料；

若未手动选择料仓，则PLC控制器将所有未使用的料仓标记为目标料仓，根据目标料仓在布料车两侧的分布情况，计算两侧最末端目标料仓与布料车之间的距离，并将距离较短的一侧设置为布料车启动后的运行方向，位于该方向的目标料仓卸料完成后，布料车再沿反方向运行继续卸料；

③布料车启动：PLC控制器通过变频器控制电机(5)的运行；在布料车行程的区间内向对应的料仓内卸料都是有效的，这个区间为这个料仓的有效区域；布料车启动前，首先判断其位置是否在某个目标料仓的有效区域内，若在有效区域内，仓门打开；若不在有效区域内，仓门保持关闭状态；

④卸料控制：布料车正向运行过程中，PLC控制器通过计算布料车经过的正向减速挡铁的数目来确定料仓编号；布料车负向运行过程中，PLC控制器通过计算布料车经过的负向减速挡铁的数目来确定料仓编号；当布料车进入到某个料仓的有效区域内时，两个仓门打开；PLC控制器通过同步阀(19)调节仓门的开度；

⑤定位控制：将皮带(3)运行方向定义为正向，与皮带(3)运行方向相反的方向定义为负向；当布料车正向运行，接近目标料仓一(30)时，正向减速接近开关(16)靠近正向减速挡铁一(9)，布料车开始减速；正向爬行接近开关(16)靠近负向爬行挡铁一(10)时，布料车以低速运行；当负向爬行接近开关(15)靠近负向爬行挡铁一(10)时，正向爬行接近开关(16)靠近正向爬行挡铁一(11)，PLC控制器同时接收到两个爬行接近开关的高电位信号，控制变频器将电机频率降低至0Hz，并通过旋转编码器(6)校准停车位置；

当布料车负向运行，接近目标料仓一(30)时，负向减速接近开关(17)靠近负向减速挡铁一(12)，布料车开始减速；负向爬行接近开关(15)靠近正向爬行挡铁一(11)时，布料车以低速运行；当正向爬行接近开关(16)靠近正向爬行挡铁一(11)时，负向爬行接近开关(15)靠近负向爬行挡铁一(10)，PLC控制器同时接收到两个爬行接近开关的高电位信号，控制变频器将电机频率降低至0Hz，并通过旋转编码器(6)校准停车位置；

⑥更新运行路径：PLC控制器通过雷达料位计(28)传送的距离信息确定料位，当料位接近参考值时，改写该料仓状态，更新目标料仓列表，并规划运行路径；

⑦仓门状态控制：若下一个目标料仓与当前料仓相邻，则卸料器的仓门保持开启状态；若下一个目标料仓与当前料仓不相邻，则仓门在穿过当前料仓的有效区域后关闭；若布料车运行至下一个目标仓位的过程中经过已使用的料仓，则在此料仓的有效区域内，仓门打开以防卸料器内积累的物料溢出。

10.如权利要求9所述的节能型重载布料车高精度定位系统的控制方法，其特征是，还包括以下步骤：

⑧根据目标料仓的数目确定上述③～⑦步骤的循环次数。