CN105425641B - 配料的预设值调整方法和搅拌站配料控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配料的预设值调整方法及系统，能根据预设值G₁、在前落差值L、当前落差值L’和实际值G₂，更新在后的落差值L”，并据此反馈调节精称阀门的关闭时间，形成闭环控制，如此反复调节，使得下料量的实际值G₂等于预设值G₁，确保配料精确无误。进一步地，该配料的预设值调整方法及系统，尤其适用于搅拌站配料控制方法及其系统中，以提高其精称阶段的配料精准性，提高生产效率和质量，并降低生产成本。

Description

配料的预设值调整方法和搅拌站配料控制方法及其系统

技术领域

本发明涉及搅拌设备的控制领域，特别涉及一种配料的预设值调整方法和搅拌站配料控制方法及其系统。

背景技术

配料过程的精确性关系到产品的质量、成本和效率等。以混凝土搅拌站中的配料过程为例，为提高配料的精确性、确保混凝土质量，其投料设备通常包括粗称和精称两个阀门，进而将配料过程分为粗称和精称两个阶段。以投放2000KG的物料为例，通常先开启粗称阀门，投料1800KG，再启用精称阀门，使其每次抖动投料20KG，分10次抖动共投料200KG，来完成整个配料称量过程。在该示例中，前续粗称阶段，预设值为1800KG，由于基数较大使得误差相对值较小，几乎可以忽略；但是在后续精称阶段，每次抖动的配料预设值为20KG，由于基数小使得误差相对值较大，尤其是精称阀门在接收关闭指令到完全关闭的过程中，还需要一段过渡时间，这段时间内投入的物料无法精确预估，且相对于20KG的预设值而言，无法忽略，导致投料过程不可避免的存在较大误差。

因此，如何考虑阀门在接收关闭指令到完全关闭这段过渡时间内的投料量落差值，使实际投料量趋近于预设值，是目前配料称量过程中亟待解决的一个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种配料的预设值调整方法和搅拌站配料控制方法及其系统，以解决如何考虑阀门在接收关闭指令到完全关闭这段时间内的投料量落差值，使实际投料量趋近于预设值的技术问题。

一方面，本发明提供一种配料的预设值调整方法，其特征在于，包括步骤：

获取所投物料的预设值(G₁)、落差值(L)，所述落差值(L)为投料开关从接收关闭指令到完全关闭的这段时间，继续投料的预估值；

发出指令控制所述投料开关启动，开始投料；

当所述所投物料等于所述预设值(G₁)减去所述落差值(L，L”，L”)时，发出指令控制所述投料开关关闭；

当所述投料开关完全关闭时，称量所述所投物料的实际值(G₂)；

判断所述实际值(G₂)是否等于所述预设值(G₁)，若所述实际值(G₂)等于所述预设值(G₁)，则结束；若所述实际值(G₂)不等于所述预设值(G₁)，则根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，确定实际的当前落差值(L’)，并根据所述预设值(G₁)、在前落差值(L)、当前落差值(L’)和所述实际值(G₂)，更新在后落差值(L”)；

根据在后落差值(L”)，返回所述发出指令控制所述投料开关启动，开始投料的步骤，直至所述实际值(G₂)等于所述预设值(G₁)结束。

进一步地，所述根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，确定实际的当前落差值(L’)，并根据所述预设值(G₁)、在前落差值(L)、当前落差值(L’)和所述实际值(G₂)，更新在后落差值(L”)的步骤包括：

根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，计算当前落差值(L’)和误差值(E)；

根据所述当前落差值(L’)和所述在前落差值(L)，计算落差偏离值(H)；

根据所述误差值(E)和所述落差偏离值(H)，确定落差系数(X)；

根据所述当前落差值(L’)、所述误差值(E)和所述落差系数(X)，更新所述在后落差值(L”)。

进一步地，所述根据所述误差值(E)和所述落差偏离值(H)，确定落差系数(X)的步骤，包括：

预先将所述误差值(E)和所述落差偏离值(H)划分为若干等级，对应每个等级存储对应落差系数(X)的查找表，根据所述查找表确定所述落差系数(X)。

进一步地，所述根据所述当前落差值(L’)、所述误差值(E)和所述落差系数(X)，更新所述在后落差值(L”)的步骤的公式具体为：L”＝L’+X*E。

另一方面，本发明提供一种搅拌站配料控制方法，将上述任意的，配料的预设值调整方法，用于搅拌站配料的精称阶段。

另一方面，本发明还提供一种配料的预设值调整系统，包括输入装置(100)、控制装置(200)、称量装置(300)、执行装置(400)；

所述输入装置(100)，与所述控制装置(200)连接，用于获取所投物料的预设值(G₁)和落差值(L)，并发送至所述控制装置，所述落差值(L)为投料开关从接收关闭指令到完全关闭的这段时间，继续投料的预估值；

所述执行装置(400)，用于发出指令控制所述投料开关启动，开始投料，当所述所投物料等于所述预设值(G₁)减去所述落差值(L、L’、L”)时，发出指令控制所述投料开关关闭；

所述称量装置(300)，与所述控制装置(200)连接，用于当所述投料开关完全关闭时，称量所述所投物料的实际值(G₂)，并发送至所述控制装置(200)；

所述控制装置(200)，与所述输入装置(100)、所述称量装置(300)和所述执行装置(400)连接，用于根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，确定实际的当前落差值(L’)，并根据所述预设值(G₁)、在前落差值(L)、当前落差值(L’)和所述实际值(G₂)，更新在后落差值(L”)；

所述执行装置(400)，还用于再次发出指令控制所述投料开关启动，开始投料，直至所述实际值(G₂)等于所述预设值(G₁)。

进一步地，所述控制装置包括：

第一计算模块，用于根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，计算所述当前落差值(L’)；

第二计算模块，用于根据所述预设值(G₁)和所述实际值(G₂)，计算误差值(E)；

第三计算模块，用于根据所述当前落差值(L’)和所述在前落差值(L)，计算落差偏离值(H)；

确定模块，用于根据所述误差值(E)和所述落差偏离值(H)，确定落差系数(X)；

更新模块，用于根据所述当前落差值(L’)、所述误差值(E)和所述落差系数(X)，更新所述在后落差值(L”)；

修正模块，用于根据所述实际值(G₂)和所述在后落差值(L”)，修正所述启闭时间。

进一步地，所述确定模块，包括：

存储单元，用于预先存储所述误差值(E)、所述落差偏离值(H)与所述落差系数(X)的查找表；

调用单元，用于根据所述误差值(E)、所述落差偏离值(H)，调用所述查找表确定所述落差系数(X)。

进一步地，所述更新模块所用的公式具体为：L”＝L’+X*E。

另一方面，本发明还提供一种搅拌站配料控制系统，包括上述任意的配料的预设值调整系统。

本发明提供的配料的预设值调整方法及系统，能根据预设值G₁、在前落差值L、当前落差值L’和实际值G₂，更新在后的落差值L”，并据此反馈调节精称阀门的关闭时间，形成闭环控制，如此反复调节，使得下料量的实际值G₂等于预设值G₁，确保配料精确无误。进一步地，该配料的预设值调整方法及系统，尤其适用于搅拌站配料控制方法及其系统中，以提高其精称阶段的配料精准性，提高生产效率和质量，并降低生产成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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为本发明配料的预设值调整方法的一个实施例的流程图；

图2为本发明配料的预设值调整方法的另一个实施例的流程图；

图3为本发明配料的预设值调整方法的一个实施例的子流程图；

图4为本发明配料的预设值调整系统的一个实施例的结构图；

图5为本发明配料的预设值调整系统的一个实施例的控制装置的子结构图；

图6为本发明配料的预设值调整系统的一个实施例的确定模块的子结构图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为详述本发明的技术思想，下面以混凝土搅拌站的配料过程为例，进行详细说明。根据背景技术的问题分析，本发明提供一种配料的预设值调整方法，以期将每次抖动所投的物料调整至预设值，如图1所示，具体包括步骤：

S100：获取所投物料的预设值G₁(即：每次抖动期望投入的物料20KG，该具体数值可根据实际需要设定)和操作人员凭经验根据物料的密度、精称阀门的开口离下方称量斗的距离、开口的横截面积、下料速度等所预估确定的精称阀门从接收关闭指令到完全关闭的这段过渡时间中，将继续投料的落差值L——设为2KG。

S200：发出指令控制精称阀门启动，开始投料；S300：当所投物料等于预设值G₁减去落差值L，即18KG时，发出指令控制精称阀门关闭；S400：当精称阀门完全关闭时，称量所投物料的实际值G₂。

此时，S500：若实际值G₂等于预设值G₁，则说明操作人员预估确定的精称阀门从接收关闭指令到完全关闭的这段过渡时间中，继续投料的落差值L准确无误，至此可结束该配料的预设值调整过程。若实际值G₂不等于预设值G₁，则说明操作人员预估确定的精称阀门从接收关闭指令到完全关闭的这段过渡时间中，继续投料的落差值L并不准确，因此需要步骤S600：根据实际值G₂、预设值G₁和落差值L，确定实际下落的当前落差值L’等于G₂-G₁+L，并根据预设值G₁、在前落差值L、当前落差值L’和实际值G₂，更新在后落差值L”，进而返回上述步骤，根据更新的在后落差值L”，再次发出指令控制精称阀门启动，开始投料，直至实际值G₂等于预设值G₁，才结束该配料的预设值调整过程。

在该实施例中，配料的预设值调整方法，能根据预设值G₁、在前落差值L、当前落差值L’和实际值G₂，更新在后落差值L”，并据此反馈调节精称阀门的关闭时间，形成闭环控制，如此反复调节，使得下料量的实际值G₂等于预设值G₁，确保配料精确无误。具体的，若实际值G₂大于预设值G₁则说明预估的落差值L过小，使得在需要关闭精称阀门时，未及时关闭，所以需要减小精称阀门的开启时间和开度、减小物料下落的时间和横截面积；若实际值G₂小于预设值G₁，则说明预估的落差值L过大，在还不需要关闭精称阀门时，已提前发出了关闭指令，所以需要增大精称阀门的开启时间和开度、增加物料下落的时间和横截面积。更为具体的，可通过调节脉冲信号，以调节电磁阀的通断时间，进而控制精称阀门的启闭时间和开度。

优选的，如图2所示，为避免每次预设值改变时，均需要进行上述配料的预设值调整方法的每项步骤，可针对配料设备增设存储设备，该调整方法在使得实际值G₂等于预设值G₁的步骤之后，还包括步骤S700：对应存储预设值G₁与修正的在后落差值L”，以备下次需要配备相应预设值的物料时，直接调取该查找表使用，方便快捷。

优选的，如图3所示，步骤S600，包括：

S610：根据实际值G₂、预设值G₁和落差值L，计算当前落差值L’＝G₂-G₁+L和误差值E＝G₂-G₁；

S620：根据当前落差值L’和在前落差值L，计算落差偏离值H。具体为，取当前落差值L’与前一次的落差值L之间的差值，或在经过了多次试验后，取当前落差值L’与前几次的落差值L的平均值之间的差值。

S630：根据误差值E和落差偏离值H，确定落差系数X。具体的，参照表1所示，根据物料的密度、精称阀门开口离称量斗的距离、横截面积、下料速度等分别预先确定误差值E和落差偏离值H的第一阈值和第二阈值，其中第一阈值大于第二阈值，据此将误差值E和落差偏离值H分别划分为较大的负数(选取negative big的首字母NB表示)、绝对值小于第一阈值但大于第二阈值的中型的负数(NM)、绝对值小于第二阈值的较小的负数(NS)、0(ZO)、绝对值小于第二阈值的较小的正数(PS)、绝对值小于第一阈值但大于第二阈值的中型的正数(PM)和绝对值大于第一阈值的较大的正数(PB)，共7个等级，并通过预先存储第一阈值、第二阈值和对应的查找表，根据实际的误差值E和落差偏离值H，调取查找表确定一一对应的落差系数X。值得注意的，误差值E和落差偏离值H的具体等级划分个数以及划分原则，可根据所投物料的实际情况和现场工况设备确定。进一步地，为符合现场实际，针对实际工况选定较为理想的等级划分和落差系数X的确定，可通过matlab仿真现场工况，以进一步提高该配料的预设值调整方法的准确性。

S640：根据当前落差值L’、误差值E和落差系数X，更新在后落差值L”。

表1 落差系数X与绝对误差、落差偏移值之间的对应关系表

其中，横轴为绝对误差、竖直为落差偏移值，表中取值为落差系数

在该实施例中，给出了更新在后落差值L”的一个具体实施例，该方式通过对落差值的模糊控制算法，进行推算预估，使预估更新的在后落差值L”不断逼近实际落差值，进一步提高配料过程的精准性。更为优选的，通过对误差值E和落差偏离值H划分等级，从而分档确定落差系数X，能进一步在误差值E较大时，提高修正速度，在误差值E较小时，避免震荡。

更为具体的，步骤S640中，更新在后落差值(L”)的公式具体为：

L”＝L’+X*E

值得注意的，上述提出的配料的预设值调整方法，仅以混凝土搅拌站的配料过程作解释说明，该具体实施例并不对其应用范围作任何限定，精称阀门可替换为任何其它形式的投料开关，应用于其它配料过程。

另一方面，以混凝土搅拌站的配料过程为例，本发明还提供一种搅拌站配料控制方法，将上述任意的配料的预设值调整方法，用于搅拌站配料的精称阶段。优选的，该搅拌站配料控制方法，包括粗称阶段和精称阶段。在粗称阶段，开启粗称阀门进行大剂量的配料，在精称阶段分多次设定预设值，进行配料，本发明的预设值调整方法，应用于该已设定预设值的配料过程中，不断修正落差值，以确定精称阀门的启闭时间和开度，使每次抖动下料的实际值等于预设值，再进行多次抖动下料。

另一方面，如图4所示，本发明还提供一种配料的预设值调整系统，包括输入装置100、控制装置200、称量装置300和执行装置400，具体的以搅拌站配料控制系统为例，该配料的预设值调整系统，可应用于其精称阶段。更为具体的，输入装置100可具体为键盘、鼠标、触控面板等，其可与控制装置200集成设置。称量装置300可具体为称量斗，其通过压力传感器等感测所投物料的重量。执行装置400可具体为脉冲发生器，其发出设定频率的脉冲信号控制电磁阀的导通时间，进而控制精称阀门的启闭时间和开度，以控制每次抖动所投物料的投放量的实际值等于预设值。

具体的，输入装置100，与控制装置200连接，用于获取所投物料的预设值G₁和落差值L，并发送至控制装置200。其中，落差值L为精称阀门从接收关闭指令到完全关闭的这段时间，继续投料的预估值。执行装置400，与控制装置200连接，用于发出指令控制投料开关启动，开始投料，当所投物料等于预设值G₁减去落差值L时，发出指令控制投料开关关闭。称量装置300，与控制装置200连接，用于当投料开关完全关闭时，称量所投物料的实际值G₂，并发送至控制装置200。控制装置200，与输入装置100、称量装置300和执行装置400连接，用于根据实际值G₂、预设值G₁和落差值L确定实际的当前落差值L’，并根据预设值G₁、在前落差值L、当前落差值L’和实际值G₂，更新在后落差值L”，据此修正精称阀门的启闭时间，并将修正后的启闭时间发送至执行装置400。执行装置400，还用于根据修正后的启闭时间，再次发出指令控制投料开关启动，开始投料，直至实际值G₂等于预设值G₁。

优选的，如图5所示，控制装置200包括：

第一计算模块210，用于根据预设值G₁、实际值G₂和落差值L，计算当前落差值L’＝G₂-G₁+L；

第二计算模块220，用于根据预设值G₁和实际值G₂，计算误差值E＝G₂-G₁；

第三计算模块230，用于根据当前落差值L’和在前落差值L，计算落差偏离值H；

确定模块240，用于根据误差值E和落差偏离值H，确定落差系数X；

更新模块250，用于根据当前落差值L’、误差值E和落差系数X，更新在后落差值L”；

修正模块260，用于根据实际值G₂和在后落差值L”，修正精称阀门的启闭时间。

更为优选的，如图6所示，确定模块240，包括：

存储单元241，用于预先存储误差值E、落差偏离值H与落差系数X的查找表；

调用单元242，用于根据误差值E、落差偏离值H，调用查找表确定落差系数X。

更为优选的，更新模块250所用的公式具体为：L”＝L’+X*E。

上述配料的预设值调整系统与上述配料的预设值调整方法对应，其技术特征的组合和技术效果在此不再赘述。类似的，该配料的预设值调整系统，仅以混凝土搅拌站的配料过程作解释说明，该具体实施例并不对其应用范围作任何限定，精称阀门可替换为任何其它形式的投料开关，应用于其它配料过程中。在该配料的预设值调整系统应用于搅拌站的配料控制系统中时，可应用于其精称阶段，优选的该系统还包括存储装置，以对应不同的预设值存储相应的修正的在后落差值L”，以备后续使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种配料的预设值调整方法，其特征在于，包括步骤：

获取所投物料的预设值(G₁)、落差值(L)，所述落差值(L)为投料开关从接收关闭指令到完全关闭的这段时间，继续投料的预估值；

发出指令控制所述投料开关启动，开始投料；

当所述所投物料等于所述预设值(G₁)减去所述落差值(L，L’，L”)时，发出指令控制所述投料开关关闭；

当所述投料开关完全关闭时，称量所述所投物料的实际值(G₂)；

判断所述实际值(G₂)是否等于所述预设值(G₁)，若所述实际值(G₂)等于所述预设值(G₁)，则结束；若所述实际值(G₂)不等于所述预设值(G₁)，则根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，确定实际的当前落差值(L’)，并根据所述预设值(G₁)、在前落差值(L)、当前落差值(L’)和所述实际值(G₂)，更新在后落差值(L”)；

根据在后落差值(L”)，返回所述发出指令控制所述投料开关启动，开始投料的步骤，直至所述实际值(G₂)等于所述预设值(G₁)结束；

其中，确定实际的当前落差值(L’)的步骤的公式具体为：当前落差值(L’)＝实际值(G₂)-预设值(G₁)+落差值(L)；

更新所述在后落差值(L”)的步骤的公式具体为：在后落差值(L”)＝当前落差值(L’)+落差系数(X)*误差值(E)，即：E＝G₂-G₁。

2.根据权利要求1所述的配料的预设值调整方法，其特征在于，所述根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，确定实际的当前落差值(L’)，并根据所述预设值(G₁)、在前落差值(L)、当前落差值(L’)和所述实际值(G₂)，更新在后落差值(L”)的步骤包括：

根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，计算当前落差值(L’)和误差值(E)；

根据所述当前落差值(L’)和所述在前落差值(L)，计算落差偏离值(H)；

根据所述误差值(E)和所述落差偏离值(H)，确定落差系数(X)；

根据所述当前落差值(L’)、所述误差值(E)和所述落差系数(X)，更新所述在后落差值(L”)；

其中，根据所述预设值(G₁)和所述实际值(G₂)，计算误差值(E)，即：E＝G₂-G₁；

所述根据所述当前落差值(L’)和所述在前落差值(L)，计算落差偏离值(H)，具体为：取所述当前落差值(L’)与前一次的所述落差值(L)之间的差值，或在经过了多次试验后，取所述当前落差值(L’)与前几次的所述落差值(L)的平均值之间的差值。

3.根据权利要求2所述的配料的预设值调整方法，其特征在于，所述根据所述误差值(E)和所述落差偏离值(H)，确定落差系数(X)的步骤，包括：

预先将所述误差值(E)和所述落差偏离值(H)划分为若干等级，对应每个等级存储对应落差系数(X)的查找表，根据所述查找表确定所述落差系数(X)。

4.一种搅拌站配料控制方法，其特征在于，将权利要求1-3任意一项所述的配料的预设值调整方法，用于搅拌站配料的精称阶段。

5.一种配料的预设值调整系统，其特征在于，包括输入装置(100)、控制装置(200)、称量装置(300)、执行装置(400)；

所述输入装置(100)，与所述控制装置(200)连接，用于获取所投物料的预设值(G₁)和落差值(L)，并发送至所述控制装置，所述落差值(L)为投料开关从接收关闭指令到完全关闭的这段时间，继续投料的预估值；

所述执行装置(400)，用于发出指令控制所述投料开关启动，开始投料，当所述所投物料等于所述预设值(G₁)减去所述落差值(L、L’、L”)时，发出指令控制所述投料开关关闭；

所述称量装置(300)，与所述控制装置(200)连接，用于当所述投料开关完全关闭时，称量所述所投物料的实际值(G₂)，并发送至所述控制装置(200)；

所述控制装置(200)，与所述输入装置(100)、所述称量装置(300)和所述执行装置(400)连接，用于根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，确定实际的当前落差值(L’)，并根据所述预设值(G₁)、在前落差值(L)、当前落差值(L’)和所述实际值(G₂)，更新在后落差值(L”)；

所述执行装置(400)，还用于再次发出指令控制所述投料开关启动，开始投料，直至所述实际值(G₂)等于所述预设值(G₁)；

其中，所述控制装置确定实际的当前落差值(L’)的公式具体为：当前落差值(L’)＝实际值(G₂)-预设值(G₁)+落差值(L)；

所述控制装置更新所述在后落差值(L”)的公式具体为：在后落差值(L”)＝当前落差值(L’)+落差系数(X)*误差值(E)，即：E＝G₂-G₁。

6.根据权利要求5所述的配料的预设值调整系统，其特征在于，所述控制装置包括：

第一计算模块，用于根据所述实际值(G₂)、所述预设值(G₁)和所述落差值(L)，计算所述当前落差值(L’)；

第二计算模块，用于根据所述预设值(G₁)和所述实际值(G₂)，计算误差值(E)；

第三计算模块，用于根据所述当前落差值(L’)和所述在前落差值(L)，计算落差偏离值(H)；

确定模块，用于根据所述误差值(E)和所述落差偏离值(H)，确定落差系数(X)；

更新模块，用于根据所述当前落差值(L’)、所述误差值(E)和所述落差系数(X)，更新所述在后落差值(L”)；

修正模块，用于根据所述实际值(G₂)和所述在后落差值(L”)，修正启闭时间；

其中，根据所述预设值(G₁)和所述实际值(G₂)，计算误差值(E)，即：E＝G₂-G₁；

所述根据所述当前落差值(L’)和所述在前落差值(L)，计算落差偏离值(H)，具体为：取所述当前落差值(L’)与前一次的所述落差值(L)之间的差值，或在经过了多次试验后，取所述当前落差值(L’)与前几次的所述落差值(L)的平均值之间的差值。

7.根据权利要求6所述的配料的预设值调整系统，其特征在于，所述确定模块，包括：

存储单元，用于预先存储所述误差值(E)、所述落差偏离值(H)与所述落差系数(X)的查找表；

调用单元，用于根据所述误差值(E)、所述落差偏离值(H)，调用所述查找表确定所述落差系数(X)。

8.一种搅拌站配料控制系统，其特征在于，包括权利要求5-7任意一项所述的配料的预设值调整系统。