CN106452429A - 一种基于虚拟脉冲的贮柜储料量计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟脉冲的贮柜储料量计算方法及系统，用一台变频器驱动电机带动输送底带转动输送贮柜储料，所述方法是：采集变频器的频率参数，根据公式S=V.t计算出输送底带的移动总长度和输送底带当前移动长度，并由贮柜储料量的总量与输送底带移动总长度送出的实际脉冲总数相等的原理产生与储料总量相同的虚拟脉冲数总数，根据输送底带当前移动长度计算出移出的虚拟脉冲数进而得到当前的贮柜储料量；本发明通过变频器驱动电机对贮柜底带速度的控制，利用虚拟脉冲计算底带送出的物料，灵活实现贮柜底带的调速及贮柜储料量的计算，降低了设备成本及维护费用，精确度高。

Description

一种基于虚拟脉冲的贮柜储料量计算方法及系统

技术领域

本发明涉及烟草制药加工中的贮柜储料量统计，特别涉及一种基于虚拟脉冲的贮柜储料量计算方法及系统。

背景技术

在当前烟草行业中，贮柜是最常见的存料设备。贮柜状态在不同批次生产之间起到了承上启下的作用，由于贮柜状态是在贮柜出料段生成，所以贮柜出料对于贮柜状态的改变至关重要。提到贮柜出料,贮柜底带脉冲的采集以及它的数据准确性是最为重要的，底带脉冲的总数设定和当前出料脉冲数直接决定了当前贮柜的出料量和存料量的计算以及贮柜状态(0：空，1：进料，2：存储，3：出料，4：空)的判断。

贮柜储料量通常通过以下公式计算得出：

总脉冲数是指贮柜底带把整柜物料出完采集的脉冲总数，这是一个固定不变的数值。当前贮柜底带脉冲采集一般采用旋转编码器或者接近开关检测。

此种方法不足之处:(1)要在设备上安装接近开关或编码器等检测元器件，还需要采集脉冲信号，增加了费用成本、脉冲计数精度低、检测元器件需要经常维护等缺点；(2).采用编码器采集脉冲时，电路干扰、贮柜震动，都会使旋转编码器出现误动作信号；(3).采用接近开关采集脉冲时，由于底带运行时处于拉紧状态，当中途停车时，可能恢复原状，这样可能导致脉冲误采集。以上原因都会导致贮柜出料量计算不准确。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于虚拟脉冲的贮柜储料量计算方法及系统，利用PLC控制器和电机的频器驱动产生的虚拟脉冲控制实现对贮柜储料量的计算。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于虚拟脉冲的贮柜储料量计算方法，用一台变频器驱动电机带动输送底带转动输送贮柜储料，所述方法是：采集变频器的频率参数，根据公式S＝V.t计算出输送底带的移动总长度和输送底带当前移动长度，并由贮柜储料的总量与输送底带移动总长度送出的实际脉冲总数相等的原理产生与储料总量相同的虚拟脉冲数总数，根据输送底带当前移动长度计算出移出的虚拟脉冲数进而得到当前的贮柜储料量；其中：V＝w.r＝60n.r＝60.60f/p.r＝2πr.f/p，极对数为P，变频器频率f，运行转速n，运行角速度为w，电机轴的半径为r。

方案进一步是：述虚拟脉冲数总数和根据输送底带当前移动长度计算出移出的虚拟脉冲数进而得到当前的贮柜储料量的产生过程是：首先产生虚拟脉冲并确定虚拟脉冲总数，再由当前输送底带移动长度计算出底带移动长度包含的虚拟脉冲数，最后得到当前的贮柜储料量，

其中：

所述产生虚拟脉冲并确定虚拟脉冲总数的过程是：

根据表达式即推出

S＝2πR/P.S1，

由积分原理可知，底带驱动电机的运行频率即变频器频率f和时间t的乘积无限累加即可得出底带在时间t内移动的距离：

S1＝f1.t1+f2.t2+……+fn.tn

根据一个虚拟脉冲对应运送一个储料所需的底带移动长度设定一个步长S＝L1，当f累计到L1时，产生一个虚拟方波的上升沿，当f累加到2.L1时，可以产生拟一个虚拟方波的下降沿，以次类推，即可得出一系列的连续的虚拟方波的上升沿、下降沿，进而得到虚拟脉冲数，然后根据贮柜储料量的总量与输送底带移动总长度送出的实际脉冲总数相等确定虚拟脉冲总数；

所述由当前输送底带移动长度计算出底带移动长度包含的虚拟脉冲数的过程是：由设定的步长而得到一个虚拟脉冲对应的输送底带移动长度，将当前输送底带移动长度除以一个虚拟脉冲对应的输送底带移动长度，进而得到当前输送底带移动长度包含的虚拟脉冲数。

一种实现所述方法的系统，包括储料贮柜和与储料贮柜连接的输送底带，输送底带由一个电机带动，一个变频器连接控制电机，一个含有虚拟脉冲产生与计算功能的控制器与变频器连接采集变频器的频率信号，控制器连接有输出设备，输出设备输出储料贮柜储料量信息。

方案进一步是：所述控制器是PLC控制器。

本发明的有益效果是：通过变频器驱动电机对贮柜底带速度的控制，利用虚拟脉冲计算底带送出的物料，灵活实现贮柜底带的调速及贮柜储料量的计算，本发明与原来通过传感器采集脉冲方式相比，降低了设备成本及维护费用，只通过电机、变频器等参数实现了虚拟脉冲，计算出贮柜储料量等参数，精确度高。

下面结合附图和实施例对发明作一详细描述。

附图说明

图1为实施本方法的系统结构图。

具体实施方式

实施例1：

一种基于虚拟脉冲的贮柜储料量计算方法，用一台变频器驱动电机带动输送底带转动输送贮柜储料，其中：贮柜储料的总量与输送底带送出的实际脉冲总数相等，贮柜储料量百分比等于脉冲总数减去当前接收的脉冲数量然后除以脉冲总数，也就是贮柜储料量百分比等于输送底带的移动总长度减去输送底带当前移动的长度然后除以移动总长度；所述方法是：采集变频器的频率参数，根据公式S＝V.t计算出输送底带的移动总长度和输送底带当前移动长度，并由贮柜储料量的总量与输送底带移动总长度送出的实际脉冲总数相等的原理产生与储料总量相同的虚拟脉冲数总数，根据输送底带当前移动长度计算出移出的虚拟脉冲数进而得到当前的贮柜储料量；也就是预先通过测量输送底带输送完贮柜储料量总量的总长度，从而又由总长度以及虚拟脉冲数总数，划分出每一个料占有的输送底带行走长度；其中：V＝w.r＝60n.r＝60.60f/p.r＝2πr.f/p，极对数为P，变频器频率f，运行转速n，运行角速度为w，电机轴的半径为r。

实施例中：所述虚拟脉冲数总数和根据输送底带当前移动长度计算出移出的虚拟脉冲数进而得到当前的贮柜储料量的产生过程是：首先产生虚拟脉冲并确定虚拟脉冲总数，再由当前输送底带移动长度计算出底带移动长度包含的虚拟脉冲数，最后得到当前的贮柜储料量，

其中：

所述产生虚拟脉冲并确定虚拟脉冲总数的过程是：

根据表达式即推出

S＝2πR/P.S1，

由积分原理可知，底带驱动电机的运行频率即变频器频率f和时间t的乘积无限累加即可得出底带在时间t内移动的距离：

S1＝f1.t1+f2.t2+……+fn.tn

根据输送底带输送完全部储料的移动总长度，以及一个虚拟脉冲对应运送一个储料所需的底带移动长度设定一个步长S＝L1，当f累计到L1时，产生一个虚拟方波的上升沿，当f累加到2.L1时，可以产生拟一个虚拟方波的下降沿，以次类推，即可得出一系列的连续的虚拟方波的上升沿、下降沿，进而得到虚拟脉冲数，然后根据贮柜储料量的总量与输送底带移动总长度送出的实际脉冲总数相等确定虚拟脉冲总数；

所述由当前输送底带移动长度计算出底带移动长度包含的虚拟脉冲数的过程是：由设定的步长而得到一个虚拟脉冲对应的输送底带移动长度，将当前输送底带移动长度除以一个虚拟脉冲对应的输送底带移动长度，进而得到当前输送底带移动长度包含的虚拟脉冲数。

对于虚拟脉冲更进一步的说明如下：

(1)底带运行t时间后，设定底带移动的距离为S，则贮柜的存料量为

底带在运行时，受到下游设备的连锁控制，所以底带运行是间断而且频繁启停的；底带电机采用的是变频控制，变频器本身有加速时间、减速时间，所以底带运行时速度是变化的(即底带的运行频率是变化的)；可以说底带的运行是断断续续的。

底带移动长度公式：

S＝V.t

我们根据底带电机的级对数为P，运行频率f，运行转速n，运行角速度为w，电机轴的半径为r，可以计算出电机的线速度V：

V＝w.r＝60n.r＝60.60f/p.r＝2πr.f/p

如果我们在时间t上对底带运行线速度V取积分，即可得出底带在不同的线速度下、在不同时间段内的面积，此面积即是底带在时间段t内移动的距离S：

综合上述公式可以得出，底带在时间段t内走过的距离S:

(2)虚拟脉冲的设计

根据表达式即推出

S＝2πR/P.S1，

由积分原理可知，底带电机的运行频率f和时间t的乘积无限累加即可得出底带在时间t内移动的距离：

S1＝f1.t1+f2.t2+……+fn.tn

这里我们将时间t统一取100ms，即

S1＝(f1+f2+……+fn).100ms

针对上述的f累加，根据输送底带输送完全部储料的移动总长度，及一个虚拟脉冲对应运送一个储料所需的底带移动长度设定一个步长L1，当f累计到L1时，可以通过PLC程序产生一个虚拟方波的上升沿，当f累加到2.L1时，可以产生拟一个虚拟方波的下降沿，以次类推，即可得出一系列的连续的虚拟方波的上升沿、下降沿，这也就是我们需要的虚拟脉冲N:

根据公式：

进而计算出贮柜储料量等参数。

实施例2：

本实施例为实现实施例1所述方法的系统，如图1所示，所述系统包括储料贮柜1和与储料贮柜连接的输送底带2，输送底带由一个电机3带动，一个变频器4连接控制电机，一个含有虚拟脉冲产生与计算功能的控制器5与变频器连接采集变频器的频率信号，控制器连接有输出设备，输出设备输出储料贮柜储料量信息。

实施例中贮柜底带通过链条或皮带与驱动电机的输出端连接。变频器和控制器通过现场总线通讯，控制器向变频器发出调速命令。所述控制器采用的是PLC控制器，驱动电机、变频器和PLC控制器均采用现有装置实现，可从市场上购得。

工作时，贮柜底带由驱动电机驱动，驱动电机由变频器控制，变频器根据PLC控制器的控制命令，调节驱动电机的速度。PLC控制器通过编写程序并根据驱动电机、变频器的相关参数，产生虚拟脉冲，根据虚拟脉冲数目，计算出贮柜底带的移动距离和储料量等具体数据。系统不安装脉冲采集传感器，成本低、免维护。数据计算精度高。

Claims (4)

1.一种基于虚拟脉冲的贮柜储料量计算方法，用一台变频器驱动电机带动输送底带转动输送贮柜储料，其特征在于，所述方法是：采集变频器的频率参数，根据公式S＝V.t计算出输送底带的移动总长度和输送底带当前移动长度，并由贮柜储料量的总量与输送底带移动总长度送出的实际脉冲总数相等的原理产生与储料总量相同的虚拟脉冲数总数，根据输送底带当前移动长度计算出移出的虚拟脉冲数进而得到当前的贮柜储料量；其中：V＝w.r＝60n.r＝60.60f/p.r＝2πr.f/p，极对数为P，变频器频率f，运行转速n，运行角速度为w，电机轴的半径为r。

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述虚拟脉冲数总数和根据输送底带当前移动长度计算出移出的虚拟脉冲数进而得到当前的贮柜储料量的产生过程是：首先产生虚拟脉冲并确定虚拟脉冲总数，再由当前输送底带移动长度计算出底带移动长度包含的虚拟脉冲数，最后得到当前的贮柜储料量，其中：

所述产生虚拟脉冲并确定虚拟脉冲总数的过程是：

根据表达式即推出

S＝2πR/P.S1，

由积分原理可知，底带驱动电机的运行频率即变频器频率f和时间t的乘积无限累加即可得出底带在时间t内移动的距离：

S1＝f1.t1+f2.t2+……+fn.tn

根据一个虚拟脉冲对应运送一个储料所需的底带移动长度设定一个步长S＝L1，当f累计到L1时，产生一个虚拟方波的上升沿，当f累加到2.L1时，可以产生拟一个虚拟方波的下降沿，以次类推，即可得出一系列的连续的虚拟方波的上升沿、下降沿，进而得到虚拟脉冲数，然后根据贮柜储料量的总量与输送底带移动总长度送出的实际脉冲总数相等确定虚拟脉冲总数；

所述由当前输送底带移动长度计算出底带移动长度包含的虚拟脉冲数的过程是：由设定的步长而得到一个虚拟脉冲对应的输送底带移动长度，将当前输送底带移动长度除以一个虚拟脉冲对应的输送底带移动长度，进而得到当前输送底带移动长度包含的虚拟脉冲数。

3.一种实现权利要求1所述方法的系统，包括储料贮柜和与储料贮柜连接的输送底带，输送底带由一个电机带动，其特征在于，一个变频器连接控制电机，一个含有虚拟脉冲产生与计算功能的控制器与变频器连接采集变频器的频率信号，控制器连接有输出设备，输出设备输出储料贮柜储料量信息。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器是PLC控制器。