CN108861423A - 基于plc的皮带运输机电气控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PLC的皮带运输机电气控制系统，包括工业相机、皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块、皮带运输机工作数据采集模块和PLC控制模块。本发明利用机器视觉技术，结合计算机图像处理和识别技术，实现了皮带运输机异物及皮带撕裂的检测，对于保障皮带运输机安全运行有着重要的意义；通过传感器组实现了机头驱动电机和机尾驱动电机状态数据的采集，然后基于这些状态数据进行皮带运输机控制命令的输出，进一步保证了运行的安全性，同时可以及时的发现系统的故障，智能化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及异物及皮带运输机电气控制系统，具体涉及一种基于PLC的皮带运输机电气控制系统。
背景技术
目前，国内外针对长距离、大运量的皮带运输机的异物及皮带撕裂检测的诸多传统监测系统，传统方法多采用人工巡检的方式，劳动强度大，且存在漏检等问题。针对目前缺乏有效的带式输送机异物及皮带撕裂检测设备和监测手段，如何使长距离带式输送机异物及皮带撕裂实时监测，监测保护装置高效、可靠、稳定地运行，是关系到带式输送机安全生产的重大问题。
同时，皮带运输机的运行命令都是直接通过人为经人机交互模块进行输入执行，很容易使得皮带运输机超负荷工作，从而带来安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PLC的皮带运输机电气控制系统，利用机器视觉技术，结合计算机图像处理和识别技术，实现了皮带运输机异物及皮带撕裂的检测，对于保障皮带运输机安全运行有着重要的意义，同时可以根据电机的工作状态进行皮带运输机控制命令的输出，智能化程度高。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
基于PLC的皮带运输机电气控制系统，包括：
工业相机，安装在所述皮带运输机上方，用于以采集皮带运输机在空载和负载情况下的图像数据，并将采集到的图像数据传输到皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块；
皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块，用于根据工业相机采集到的图像数据完成裂缝目标以及异物目标的检测和识别；
皮带运输机工作数据采集模块，用于通过传感器组进行皮带运输机的机头驱动电机和机尾驱动电机状态数据的采集；
PLC控制模块，采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元，利用皮带运输机工作数据采集模块所采集到的数据，生成短期皮带运输机安全情况预报信息，发送到对应的数据库进行储存，并发送到人机交互模块进行显示，并用于根据短息预测单元的预测结果以及皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块的监测结果进行报警模块的启闭，同时输出相应的应急控制命令；还用于根据人机交互模块所输入的控制命令，基于皮带运输机工作数据采集模块所采集到的数据进行皮带运输机运行控制命令的输出。
优选地，所述皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块包括：
图像预处理模块，采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理；
图像分割模块，采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；
异物目标检测模块，基于连通分量外接矩形的长宽比进行异物的形状识别，完成异物目标的检测；
皮带裂缝目标检测模块，基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声，完成裂缝目标的检测。
优选地，所述传感器组由若干传感器构成，且每个传感器内均自带北斗模块。
优选地，所述传感组至少包括：
辐射传感器，用于检测机头驱动电机和机尾驱动电机的发热以及放电情况；
湿度传感器，用于检测机头驱动电机和机尾驱动电机周围空气的湿度情况；
电压采集模块，用于检测机头驱动电机和机尾驱动电机的输入电压和输出电压数据；
声与振动传感模块，用于进行机头驱动电机和机尾驱动电机机械结构系统及间隙放电的故障情况；
表面电位变化或感应电流的检测模块，用于进行机头驱动电机和机尾驱动电机内部绝缘的完好程度数据；
磁光效应检测模块，用于机头驱动电机和机尾驱动电机电流以及周围磁场的数据的采集；
光弹性效应监测模块，用于机头驱动电机和机尾驱动电机变形以及周围环境压力的数据的采集。
优选地，还包括一人机交互模块，安装在监控中心，由高性能服务器及其显示终端组成，用于对数据预处理中间过程、预测分析的结果进行图像化展示；同时用于实现数据采集模块采集到的数据、监测信息图形化、预测结果、传感器组工作状态、传感器组采集到数据的多画面同步展示。
优选地，所述报警模块包括：
语音报警模块，用于根据PLC控制器发送的控制命令发出语音报警；
短信编辑发送模块，用于根据PLC控制器发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端；发送的短信至少包括皮带运输机的型号、故障类型以及目前皮带运输机工作数据采集模块所检测到的数据。
优选地，还包括一数据识别模块，用于通过对所采集到的数据内的身份数据的识别完成各数据采集传感器工作状态的判断，若未识别到某一数据采集传感器的身份数据，则发送该数据采集传感器的代码到指定的移动终端，提醒及时进行维修更换。
本发明具有以下有益效果：
本发明利用机器视觉技术，结合计算机图像处理和识别技术，实现了皮带运输机异物及皮带撕裂的检测，对于保障皮带运输机安全运行有着重要的意义；通过传感器组实现了机头驱动电机和机尾驱动电机状态数据的采集，然后基于这些状态数据进行皮带运输机控制命令的输出，进一步保证了运行的安全性，同时可以及时的发现系统的故障，智能化程度高。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于PLC的皮带运输机电气控制系统的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于PLC的皮带运输机电气控制系统，包括：
工业相机，安装在所述皮带运输机上方，用于以采集皮带运输机在空载和负载情况下的图像数据，并将采集到的图像数据传输到皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块；
皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块，用于根据工业相机采集到的图像数据完成裂缝目标以及异物目标的检测和识别；
皮带运输机工作数据采集模块，用于通过传感器组进行皮带运输机的机头驱动电机和机尾驱动电机状态数据的采集；
人机交互模块，安装在监控中心，由高性能服务器及其显示终端组成，用于对数据预处理中间过程、预测分析的结果进行图像化展示；同时用于实现数据采集模块采集到的数据、监测信息图形化、预测结果、传感器组工作状态、传感器组采集到数据的多画面同步展示；
数据识别模块，用于通过对所采集到的数据内的身份数据的识别完成各数据采集传感器工作状态的判断，若未识别到某一数据采集传感器的身份数据，则发送该数据采集传感器的代码到指定的移动终端，提醒及时进行维修更换；
PLC控制模块，采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元，利用皮带运输机工作数据采集模块所采集到的数据，生成短期皮带运输机安全情况预报信息，发送到对应的数据库进行储存，并发送到人机交互模块进行显示，并用于根据短息预测单元的预测结果以及皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块的监测结果进行报警模块的启闭，同时输出相应的应急控制命令；还用于根据人机交互模块所输入的控制命令，基于皮带运输机工作数据采集模块所采集到的数据进行皮带运输机运行控制命令的输出。
所述皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块包括：
图像预处理模块，采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理；
图像分割模块，采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；
异物目标检测模块，基于连通分量外接矩形的长宽比进行异物的形状识别，完成异物目标的检测；
皮带裂缝目标检测模块，基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声，完成裂缝目标的检测。
优选地，所述传感器组由若干传感器构成，且每个传感器内均自带北斗模块。
所述传感组至少包括：
辐射传感器，用于检测机头驱动电机和机尾驱动电机的发热以及放电情况；
湿度传感器，用于检测机头驱动电机和机尾驱动电机周围空气的湿度情况；
电压采集模块，用于检测机头驱动电机和机尾驱动电机的输入电压和输出电压数据；
声与振动传感模块，用于进行机头驱动电机和机尾驱动电机机械结构系统及间隙放电的故障情况；
表面电位变化或感应电流的检测模块，用于进行机头驱动电机和机尾驱动电机内部绝缘的完好程度数据；
磁光效应检测模块，用于机头驱动电机和机尾驱动电机电流以及周围磁场的数据的采集；
光弹性效应监测模块，用于机头驱动电机和机尾驱动电机变形以及周围环境压力的数据的采集。
所述报警模块包括：
语音报警模块，用于根据PLC控制器发送的控制命令发出语音报警；
短信编辑发送模块，用于根据PLC控制器发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端；发送的短信至少包括皮带运输机的型号、故障类型以及目前皮带运输机工作数据采集模块所检测到的数据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于PLC的皮带运输机电气控制系统，其特征在于包括：
工业相机，安装在所述皮带运输机上方，用于以采集皮带运输机在空载和负载情况下的图像数据，并将采集到的图像数据传输到皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块；
皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块，用于根据工业相机采集到的图像数据完成裂缝目标以及异物目标的检测和识别；
皮带运输机工作数据采集模块，用于通过传感器组进行皮带运输机的机头驱动电机和机尾驱动电机状态数据的采集；
PLC控制模块，采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元，利用皮带运输机工作数据采集模块所采集到的数据，生成短期皮带运输机安全情况预报信息，发送到对应的数据库进行储存，并发送到人机交互模块进行显示，并用于根据短息预测单元的预测结果以及皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块的监测结果进行报警模块的启闭，同时输出相应的应急控制命令；还用于根据人机交互模块所输入的控制命令，基于皮带运输机工作数据采集模块所采集到的数据进行皮带运输机运行控制命令的输出。
2.如权利要求1所述的基于PLC的皮带运输机电气控制系统，其特征在于：所述皮带运输机异物及皮带撕裂监测模块包括：
图像预处理模块，采用双边滤波和直方图均衡化分别进行图像滤波和图像增强预处理；
图像分割模块，采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；
异物目标检测模块，基于连通分量外接矩形的长宽比进行异物的形状识别，完成异物目标的检测；
皮带裂缝目标检测模块，基于连通分量的形态学区域特征去除小面积杂点噪声，完成裂缝目标的检测。
3.如权利要求1所述的基于PLC的皮带运输机电气控制系统，其特征在于：所述传感器组由若干传感器构成，且每个传感器内均自带北斗模块。
4.如权利要求1所述的基于PLC的皮带运输机电气控制系统，其特征在于：所述传感组至少包括
辐射传感器，用于检测机头驱动电机和机尾驱动电机的发热以及放电情况；
湿度传感器，用于检测机头驱动电机和机尾驱动电机周围空气的湿度情况；
电压采集模块，用于检测机头驱动电机和机尾驱动电机的输入电压和输出电压数据；
声与振动传感模块，用于进行机头驱动电机和机尾驱动电机机械结构系统及间隙放电的故障情况；
表面电位变化或感应电流的检测模块，用于进行机头驱动电机和机尾驱动电机内部绝缘的完好程度数据；
磁光效应检测模块，用于机头驱动电机和机尾驱动电机电流以及周围磁场的数据的采集；
光弹性效应监测模块，用于机头驱动电机和机尾驱动电机变形以及周围环境压力的数据的采集。
5.如权利要求1所述的基于PLC的皮带运输机电气控制系统，其特征在于：还包括一人机交互模块，安装在监控中心，由高性能服务器及其显示终端组成，用于对数据预处理中间过程、预测分析的结果进行图像化展示；同时用于实现数据采集模块采集到的数据、监测信息图形化、预测结果、传感器组工作状态、传感器组采集到数据的多画面同步展示。
6.如权利要求1所述的基于PLC的皮带运输机电气控制系统，其特征在于：所述报警模块包括：
语音报警模块，用于根据PLC控制器发送的控制命令发出语音报警；
短信编辑发送模块，用于根据PLC控制器发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端；发送的短信至少包括皮带运输机的型号、故障类型以及目前皮带运输机工作数据采集模块所检测到的数据。
7.如权利要求1所述的基于PLC的皮带运输机电气控制系统，其特征在于：还包括一数据识别模块，用于通过对所采集到的数据内的身份数据的识别完成各数据采集传感器工作状态的判断，若未识别到某一数据采集传感器的身份数据，则发送该数据采集传感器的代码到指定的移动终端，提醒及时进行维修更换。
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