CN107381086A - 一种移动落矿车自动落料控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种移动落矿车自动落料控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动落矿车自动落料控制系统及其控制方法，包括人机界面、PLC、移动落矿车、轨道、储矿仓、行程开关、称重传感器，储矿仓呈直线分布，轨道安装在储矿仓上方，行程开关安装在轨道上，一个行程开关对应一个储矿仓，相邻行程开关之间的距离不大于移动落矿车的长度；储矿仓周围装有称重传感器；PLC用于接收行程开关及称重传感器的信号，标记出需要落料的储矿仓，向移动落矿车发送移动、落料、停料命令，并将检测状态在人机界面上显示。本发明利用PLC自动控制移动落矿车，操作简单方便，解决了手动操作疏忽忘记补料造成工艺中断产生的损失，满足生产需要，节省人力资源，实现无人化生产，自动手动两种模式根据需要选择使用。

Description

一种移动落矿车自动落料控制系统及其控制方法
技术领域
本专利涉及自动化控制系统领域，具体涉及一种自动检测铜尾矿仓重量进而进行自动落料的移动落矿车控制系统及其控制方法。
背景技术
移动落矿车作为一种物料输送设备在工业上得到了广泛的认可和应用，它作为一种物料输送设备能提高生产力，解放劳动力，但是现阶段移动落矿车的控制方式还是比较落后，没有把移动落矿车的工作方式优化到最佳。
目前常用的移动落矿车控制方式之一，移动落矿车工作现场配一台操作箱，或者一只控制手柄，上面有若干按钮，如前进，后退，停止，落料，停料等，通过人工观察移动落矿车的位置，人为判断移动落矿车要到达需要落料的料仓位置是应该前进还是倒退，然后按下相应的按钮使移动落矿车运动。到达位置后，按下停止按钮，移动落矿车停止运动，然后按下落料按钮，移动落矿车开始落料，然后人工观察判断料仓料位或者仓重量达到工艺要求时，按下停料按钮，移动落矿车停止落料。这样一种现场人工操作的移动落矿车落料流程就完成了。
另一种移动落矿车的控制方式，通过现场人机界面直接点击需要加料的仓，移动落矿车自动移动到相应位置，然后点击落料，移动落矿车开始落料，观察料位或者仓重量，满足工艺要求时，点击停料，移动落矿车停止落料。这样一种半自动的移动落矿车落料流程就完成了。
以上两种移动落矿车的落料操作方式都或多或少的加入了人工判定介入因素，没有实现真正的自动化，没有完全的提高生产力，解放劳动力。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术传统移动落矿车落料存在的费时费工的问题，本发明提供一种移动落矿车自动落料控制系统。
本发明的另一目的是提供一种移动落矿车自动落料控制方法。
技术方案：一种移动落矿车自动落料控制系统，包括人机界面、PLC、移动落矿车、轨道、储矿仓、行程开关、称重传感器，储矿仓与行程开关均为若干个且数量相同，若干个储矿仓呈直线分布，轨道安装在储矿仓上方，行程开关安装在轨道上，且一个行程开关位于一个储矿仓的正上方，相邻行程开关之间的距离不大于移动落矿车的长度；移动落矿车内装有电机，所述电机用于驱动移动落矿车在轨道上移动；储矿仓周围装有称重传感器；人机界面上包括多种组态，PLC与人机界面信号连接，PLC用于接收行程开关及称重传感器的信号并向移动落矿车的电机发送命令信号。
进一步的，还包括移动落矿车控制柜，移动落矿车与PLC的信号线在所述移动落矿车控制柜中连接，行程开关与PLC的信号线也在所述移动落矿车控制柜中连接。
进一步的，所述轨道两端均安装有限位开关，所述限位开关与PLC的信号线在移动落矿车控制柜中连接。
进一步的，每个储矿仓的周围安装四个称重传感器，所述四个称重传感器间隔均匀分布，称重传感器的信号线与PLC的信号线在移动落矿车控制柜中连接。
进一步的，所述人机界面上有手动按钮，所述手动按钮用于控制移动落料车前进、后退或停止以及控制落料或停料。
一种移动落矿车自动落料控制方法，包括以下步骤：
(1)启动系统电源，选择工作模式是自动模式还是手动模式，若为手动模式，则手动操作人机界面上的手动按钮操控移动落矿车前进或后退；若为自动模式，则执行步骤(2)；
(2)PLC设置落料重量阈值和停料重量阈值，每个储矿仓周围的称重传感器将检测到的重量信号通过网络或光纤输入PLC；
(3)PLC将其中一个储矿仓周围的称重传感器测得的重量相加得到该储矿仓的重量，若储矿仓的重量大于或等于所述落料重量阈值，则继续判断下一个储矿仓；若储矿仓的重量小于落料重量阈值，将该储矿仓做标记信号，执行步骤(4)；
(4)行程开关将检测结果通过网络或光纤输入PLC，PLC判断被标记的储矿仓是否位于移动落矿车的前进方向，若是，则向移动落矿车发送命令信号，控制电机转动，使移动落矿车前进；若不是，则向移动落矿车发送命令信号，控制电机反转，使移动落矿车后退；
(5)实时监测行程开关的检测信号，当位于被标记的储矿仓上方的行程开关被触发时，PLC向移动落矿车发送停止信号，电机停止工作，移动落矿车停止移动；延时若干秒后，PLC向移动落矿车发送落料信号，开始落料；
(6)实时接收被标记储矿仓的重量，并将储矿仓的重量与卸料重量阈值相比较，当储矿仓的重量达到停料重量阈值时，PLC输出停料指令给移动落矿车，并取消储矿仓的标记信号；
(7)继续检测下一个储矿仓的重量，重复执行步骤(3)至(6)。
进一步的，在一个时间段内最多标记一个储矿仓，当存在被标记的储矿仓时，若有另外需要落料的储矿仓，PLC将另外需要落料的储矿仓记录下来，等到正在被标记的储矿仓取消标记信号后再将另外需要落料的储矿仓进行标记信号。
进一步的，PLC可以对不同的储矿仓设置不同的落料重量阈值和停料重量阈值。
进一步的，PLC将检测并加和计算得到的每个储矿仓的实时重量以及被标记的储矿仓上传至人机界面中显示；PLC将设置的落料重量阈值和停料重量阈值也在人机界面中显示，且可以手动输入更改落料重量阈值和/或停料重量阈值。
有益效果：本发明提供的一种移动落矿车自动落料控制系统及其控制方法，解决了传统移动落矿车运行时的费时费工问题，利用PLC控制系统自动控制移动落矿车操作简单方便，解决了生产中由于操作人员疏忽忘记补料造成工艺中断产生的损失，能够完全满足现场生产需要，节省人力资源，实现无人化生产；当遇到紧急或特殊情况时，也可以随时切换到手动工作模式，有工作人员在人机界面上进行操作控制移动落矿车。
附图说明
图1为移动落矿车自动落料控制系统的原理图；
图2为移动落矿车自动落料控制方法的方法流程图；
图3为人机界面窗口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例列举的是铜尾矿的落料，移动落矿车自动落料控制系统，包括人机界面(HMI)1、可编程逻辑控制系统(PLC)2、移动落矿车3、轨道4、储矿仓5、行程开关6、称重传感器7，本实施例中的储矿仓5与行程开关6均为五个，也可以根据需要设置其他个数，但一个储矿仓5对应一个行程开关6，五个储矿仓5呈直线分布一字排开，轨道4安装在储矿仓5上方，行程开关6安装在轨道4上，且一个行程开关6位于一个储矿仓5的上开口的中心位置的正上方，相邻行程开关6之间的距离不大于移动落矿车3的长度；移动落矿车3内装有电机，所述电机用于驱动移动落矿车3在轨道4上移动，移动落矿车3前进、后退、停止、落料、停料命令均由移动落料柜8接至的PLC发出；储矿仓5周围装有称重传感器7；人机界面1上包括多种组态，PLC与人机界面1之间通过网络或光纤连接，PLC用于接收行程开关6及称重传感器7的信号并向移动落矿车3的电机发送命令信号。其中，相邻两个行程开关6之间的距离不大于移动落矿车3的长度，可以保证无论移动落矿车3位于轨道4上何处，至少有一个行程开关可以被触发，以此检测移动落矿车5所处的位置。
关于图1中的移动落矿车控制柜8，移动落矿车3与PLC的信号线在所述移动落矿车控制柜8中连接，行程开关6与PLC的信号线也在所述移动落矿车控制柜中连接。移动落矿车控制柜8将所有需要连接的信号线设置在柜内，不会使现场因各种线路而杂乱，也方便维护。
所述轨道4两端均安装有限位开关9，所述限位开关9与PLC的信号线在移动落矿车控制柜8中连接。限位开关9的作用是防止移动落矿车3移出轨道4，限制其在轨道4上移动。
本实施例的每个储矿仓5的周围安装四个称重传感器7，所述四个称重传感器7间隔均匀分布在储矿仓5的四周，称重传感器7的信号线与PLC的信号线在移动落矿车控制柜8中连接。当然也可以安装其他个数的称重传感器7，储矿仓的重量即为其周围所有称重传感器7的测得重量之和。采用四个分别在前后左右四个位置，可以避免仅适用一个称重传感器且料在储矿仓中位置有偏造成的测量误差。
所述人机界面1上有手动按钮，所述手动按钮用于控制移动落料车前进、后退或停止以及控制落料或停料。手动模式可以在紧急或特殊情况下使用，先选择手动模式，然后根据需要控制移动落料车移动、停止、落料、停料等一系列操作。
如图2所示，移动落矿车自动落料控制方法，包括以下步骤：
(1)启动系统电源，选择工作模式是自动模式还是手动模式，若为手动模式，则手动操作人机界面上的手动按钮操控移动落矿车前进或后退；若为自动模式，则执行步骤(2)；
(2)PLC设置落料重量阈值和停料重量阈值，设置的重量阈值和停料重量阈值在人机界面上显示，每个储矿仓周围的称重传感器将检测到的重量信号通过网络或光纤输入PLC；
(3)PLC将其中一个储矿仓周围的称重传感器测得的重量相加得到该储矿仓的重量，若储矿仓的重量大于或等于所述落料重量阈值，则继续判断下一个储矿仓；若储矿仓的重量小于落料重量阈值，将该储矿仓做标记信号，人机界面上相应的储矿仓对应的灯亮起，执行步骤(4)；
(4)行程开关将检测结果通过网络或光纤输入PLC，根据被触发的行程开关就可以得到移动落矿车所在的位置，PLC判断被标记的储矿仓是否位于移动落矿车的前进方向，若是，则向移动落矿车发送命令信号，控制电机转动，使移动落矿车前进；若不是，则向移动落矿车发送命令信号，控制电机反转，使移动落矿车后退；
(5)实时监测行程开关的检测信号，当位于被标记的储矿仓上方的行程开关被触发时，PLC向移动落矿车发送停止信号，电机停止工作，移动落矿车停止移动；延时2秒后，PLC向移动落矿车发送落料信号，开始落料，也可以根据实际情况调整延时的时间；延时的目的是为了避免落矿车在停止移动后或因为惯性还没有停稳就开始落料导致料洒出储矿仓。
(6)实时接收被标记储矿仓的重量，并将储矿仓的实时重量在人机界面上显示，并将储矿仓的重量与卸料重量阈值相比较，当储矿仓的重量达到停料重量阈值时，PLC输出停料指令给移动落矿车，并取消储矿仓的标记信号；
(7)继续检测下一个储矿仓的重量，重复执行步骤(3)至(6)。
在一个时间段内最多标记一个储矿仓，当存在被标记的储矿仓时，若有另外需要落料的储矿仓，PLC将另外需要落料的储矿仓记录下来，等到正在被标记的储矿仓取消标记信号后再将另外需要落料的储矿仓进行标记信号。这样可以使各进程相互独立，不会因为其他需要落料的储矿仓而间断正在进行的进程。
PLC可以对不同的储矿仓设置不同的落料重量阈值和停料重量阈值，在人机界面上可以手动输入设定阈值。
如图3所示，人机界面通过与PLC之间的信号传输，可以显示各种组态供工作人员查看。PLC将检测并加和计算得到的每个储矿仓的实时重量、行程开关的状态以及被标记的储矿仓上传至人机界面中显示；PLC将设置的落料重量阈值和停料重量阈值也在人机界面中显示，且可以手动输入更改落料重量阈值和/或停料重量阈值。
通过PLC程序编程使移动落矿车自动落料流程达到以下效果：首先在HMI分别设置一下五个铜尾矿仓的落料重量阈值和停料重量阈值，当按下自动按钮后，PLC系统经过编程后通过分别比较五个铜尾矿仓和实时重量和落料重量阈值，当检测到其中一个仓的实时重量小于落料重量时，这个仓需要移动落矿车落料，PLC系统内部会为这个仓做标记信号，这个标记信号与PLC检测到的移动落矿车的实时位置信号作比较。当移动落矿车的实时位置在做了标记信号的铜尾矿仓的前进方向时，PLC系统会输出一个前进开关量信号到移动落矿车控制柜。当移动落矿车的实时位置在做了标记信号的铜尾矿仓的后退方向时，PLC系统会输出一个后退开关量信号到移动落矿车控制柜。移动落矿车接收到PLC系统发过来的前进或者后退命令后，开始做出相应的动作，当移动落矿车运行到做了标记信号的铜尾矿仓时，会触碰到铜尾矿仓正上方的行程开关，PLC系统检测到这个行程开关的信号时，会发出停止信号并延时2秒发出落料信号给移动落矿车控制柜，移动落矿车接收到停止信号后会停止运动，然后延时2秒落料到铜尾矿仓。
经过落料，铜尾矿仓的实时重量在不断上涨，当铜尾矿仓的实时重量达到先前在HMI设置的停料重量阈值时，PLC系统会输出停料信号到移动落矿车控制柜，移动落矿车接收到停料信号后停止下料，并取消铜尾矿仓的标记信号，等待下一个铜尾矿仓的自动落料请求。这样一个完整的移动落矿车自动落料流程就完成了。
还设有手动控制移动落矿车功能，当按下HMI上的手动按钮时，系统自动切换为手动控制，操作员可以通过观察HMI监控画面上五个仓的实时重量，发现实时重量过低时，通过点击HMI监控画面上的相应按钮给铜尾矿仓落料、停料，也可以根据移动落料车的位置手动操作前进或后退使落料车到达需要落料的铜尾矿仓。

Claims (9)

1.一种移动落矿车自动落料控制系统，其特征在于，包括人机界面、PLC、移动落矿车、轨道、储矿仓、行程开关、称重传感器，储矿仓与行程开关均为若干个且数量相同，若干个储矿仓呈直线分布，轨道安装在储矿仓上方，行程开关安装在轨道上，且一个行程开关位于一个储矿仓的正上方，相邻行程开关之间的距离不大于移动落矿车的长度；移动落矿车内装有电机，所述电机用于驱动移动落矿车在轨道上移动；储矿仓周围装有称重传感器；人机界面上包括多种组态，PLC与人机界面信号连接，PLC用于接收行程开关及称重传感器的信号并向移动落矿车的电机发送命令信号。
2.根据权利要求1所述的移动落矿车自动落料控制系统，其特征在于，还包括移动落矿车控制柜，移动落矿车与PLC的信号线在所述移动落矿车控制柜中连接，行程开关与PLC的信号线也在所述移动落矿车控制柜中连接。
3.根据权利要求2所述的移动落矿车自动落料控制系统，其特征在于，所述轨道两端均安装有限位开关，所述限位开关与PLC的信号线在移动落矿车控制柜中连接。
4.根据权利要求2所述的移动落矿车自动落料控制系统，其特征在于，每个储矿仓的周围安装四个称重传感器，所述四个称重传感器间隔均匀分布，称重传感器的信号线与PLC的信号线在移动落矿车控制柜中连接。
5.根据权利要求1或2所述的移动落矿车自动落料控制系统，其特征在于，所述人机界面上有手动按钮，所述手动按钮用于控制移动落料车前进、后退或停止以及控制落料或停料。
6.一种移动落矿车自动落料控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)启动系统电源，选择工作模式是自动模式还是手动模式，若为手动模式，则手动操作人机界面上的手动按钮操控移动落矿车前进或后退；若为自动模式，则执行步骤(2)；
(2)PLC设置落料重量阈值和停料重量阈值，每个储矿仓周围的称重传感器将检测到的重量信号通过网络或光纤输入PLC；
(3)PLC将其中一个储矿仓周围的称重传感器测得的重量相加得到该储矿仓的重量，若储矿仓的重量大于或等于所述落料重量阈值，则继续判断下一个储矿仓；若储矿仓的重量小于落料重量阈值，将该储矿仓做标记信号，执行步骤(4)；
(4)行程开关将检测结果通过网络或光纤输入PLC，PLC判断被标记的储矿仓是否位于移动落矿车的前进方向，若是，则向移动落矿车发送命令信号，控制电机转动，使移动落矿车前进；若不是，则向移动落矿车发送命令信号，控制电机反转，使移动落矿车后退；
(5)实时监测行程开关的检测信号，当位于被标记的储矿仓上方的行程开关被触发时，PLC向移动落矿车发送停止信号，电机停止工作，移动落矿车停止移动；延时若干秒后，PLC向移动落矿车发送落料信号，开始落料；
(6)实时接收被标记储矿仓的重量，并将储矿仓的重量与卸料重量阈值相比较，当储矿仓的重量达到停料重量阈值时，PLC输出停料指令给移动落矿车，并取消储矿仓的标记信号；
(7)继续检测下一个储矿仓的重量，重复执行步骤(3)至(6)。
7.根据权利要求6所述的移动落矿车自动落料控制方法，其特征在于，在一个时间段内最多标记一个储矿仓，当存在被标记的储矿仓时，若有另外需要落料的储矿仓，PLC将另外需要落料的储矿仓记录下来，等到正在被标记的储矿仓取消标记信号后再将另外需要落料的储矿仓进行标记信号。
8.根据权利要求6或7所述的移动落矿车自动落料控制方法，其特征在于，PLC可以对不同的储矿仓设置不同的落料重量阈值和停料重量阈值。
9.根据权利要求6或7所述的移动落矿车自动落料控制方法，其特征在于，PLC将检测并加和计算得到的每个储矿仓的实时重量以及被标记的储矿仓上传至人机界面中显示；PLC将设置的落料重量阈值和停料重量阈值也在人机界面中显示，且可以手动输入更改落料重量阈值和/或停料重量阈值。
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