CN109896249A - 一种联合储库起重机自动配料系统 - Google Patents

Abstract

一种联合储库起重机自动配料系统，包括以下步骤：1）给控制系统给定生产配料参数；2）起重机机构在控制系统的控制下从卸料池抓取物料至放料仓；3）放料仓中的物料进入配料秤，由配料秤将放料仓的物料供给配料带；配料带上一定时间内物料的各元素含量被监测，该元素含量数据信号反馈至控制系统，配料秤根据反馈信号调节供料速度，起重机机构根据配料秤的放料速度调控抓料方案。

Description

一种联合储库起重机自动配料系统

技术领域

本发明属于先进制造与自动化领域，具体涉及建材、冶金等行业的联合储库起重机自动配料系统。

背景技术

申请公布号为CN106040422A的中国专利公开了一种用于选矿的配料库，包括储存格和配料仓，在储存库和储存格之间对应设置抓斗桥式起重机，在储存格和配料仓之间设有另一个抓斗桥式起重机，在配料仓的一侧设有活化料斗，活化料斗的出料端配合连接定量给料机，定量给料机的出料端对应配合皮带输送机。该类现有装置需要由专业操作人员在驾驶室中对运行系统进行控制，运行机构的自动化程度一直停留在较低的水平。又由于采用转子串电阻调速、摩擦式制动器等落后的传动方式，存在控制精度差、能耗高、噪音大等缺点，随着未来工厂和仓储自动化、高效化理念的兴起，这种起重机的性能已无法满足生产和安全要求，尤其是在联合储库复杂无序的工艺环境中，起重机自动控制技术的研究更是势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术中存在的自动化水平不高、传动方式落后、控制精度低等的不足，而提供的一种全自动的采用变频调速与制动、含三维建模系统和物料在线检测与反馈系统的联合储库起重机自动配料系统。

一种联合储库起重机自动配料系统，包括以下步骤：

1）给控制系统给定生产配料参数；

2）起重机机构在控制系统的控制下从卸料池抓取物料至放料仓；

3）放料仓中的物料进入配料秤，由配料秤将放料仓的物料供给配料带；

配料带上一定时间内物料的各元素含量被监测，该元素含量数据信号反馈至控制系统，配料秤根据反馈信号调节供料速度，起重机机构根据配料秤的放料速度调控抓料方案。

上述起重机机构包括起重机配料系统，起重机配料系统设置在起重机上，起重机配料系统接收控制系统的控制指令，起重机机构的各项操作由起重机配料系统控制。

上述起重机机构包括起重机、物料抓取机构，在起重机机构的调控方案中，放料仓中物料的高度反馈给起重机配料系统，并通过起重机配料系统控制起重机机构的移动以及物料抓取机构从卸料池中的抓取从而调节放料仓中料位的波动。

上述卸料池内部以及内部物料的轮廓扫描及建模数据反馈给起重机配料系统，以使起重机配料系统形成对起重机机构的控制方案。

包括若干卸料池，卸料池与卸料池之间通过设有挡墙，每个卸料池均通过3D激光扫描仪对卸料池内部以及内部物料的轮廓进行扫描及建模。

在配料带上物料中各元素含量被监测并被反馈至控制系统后，控制系统将反馈的物料中的元素含量与初始的给定生产配料参数进行对比，若某一物料含量过高则通过控制系统降低该物料对应的配料秤单位时间供料量，若某一物料含量过低则通过控制系统增加该物料对应的配料秤单位时间供料量。

上述物料抓取机构包括与起重机连接的抓斗，抓斗在垂直方向升降，抓斗升降电机加装轴编码器，通过变频器控制，实现垂直方向定位。

上述起重机包括起重机大车、以及起重机小车，抓斗升降电机安装在起重机小车上，并跟随随小车运动；抓斗开闭电机加装轴编码器，通过变频器控制，抓斗起升钢丝绳上安设两个荷重传感器，可获取每一次抓取物料的重量。

上述起重机大车横向运动，起重机小车纵向运动，起重机大车电机和制动器使用变频器控制，并且加装光编码尺定位，起重机大车轨道上每间隔一定距离预设定点器件，定点校验起重机大车位置，采用分段打点、绝对坐标与相对坐标形成初精结合的定位方式，消除累计误差，实现横向精准定位；起重机小车电机和制动器使用变频器控制，并且加装光编码尺定位，同时在放料仓进料口的中心位置安装定点器件进行纵向定点校验。

上述放料仓上方安装雷达料位仪与视频监控器，雷达料位仪实时监测放料仓物料高度，并将料位信息反馈给控制系统，控制起重机启停，同时配合雷达料位仪系统定期校核放料仓高度，使放料仓高度始终控制在合理值，防止堵料及空仓影响生产。

采用上述技术方案，能带来以下技术效果：

采用上述系统，连续生产时，由DCS控制系统给定具体各类生产原料、辅料成分含量，即生产配料参数，起重机配料系统根据生产配料方案自动从卸料池准确抓取物料至放料仓，再由配料秤将放料仓物料供给配料皮带，配料皮带上的元素分析仪分析元素含量，将信号反馈至DCS控制系统，配料秤根据反馈信号调节供料速度，起重机根据配料秤放料速度调控抓料方案。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中起重机大车的结构示意图；

图3为本发明中起重机抓斗结构示意图；

图4为本发明中配料带结构示意图；

图5为本发明中卸料池、放料仓分布图；

图6为本发明中卸料池物料三维轮廓图；

图7为本发明的系统控制流程图；

图8为本发明中起重机小车的结构示意图。

具体实施方式

一种联合储库起重机自动配料系统，包括以下步骤：

1）给控制系统6给定生产配料参数；

2）起重机机构1在控制系统6的控制下从卸料池2抓取物料至放料仓3；

3）放料仓3中的物料进入配料秤4，由配料秤4将放料仓3的物料供给配料带5；

配料带5上一定时间内物料的各元素含量被监测，该元素含量数据信号反馈至控制系统6，配料秤4根据反馈信号调节供料速度，起重机机构1根据配料秤4的放料速度调控抓料方案。

所述起重机机构1包括起重机配料系统8，起重机配料系统8设置在起重机9上，起重机配料系统8接收控制系统6的控制指令，起重机机构1的各项操作由起重机配料系统8控制。

所述起重机机构1包括起重机9、物料抓取机构7，在起重机机构1的调控方案中，放料仓3中物料的高度反馈给起重机配料系统8，并通过起重机配料系统8控制起重机机构1的移动以及物料抓取机构7从卸料池2中的抓取从而调节放料仓3中料位的波动。

所述卸料池2内部以及内部物料的轮廓扫描及建模数据反馈给起重机配料系统8，以使起重机配料系统8形成对起重机机构1的控制方案。

包括若干卸料池2，卸料池2与卸料池之间通过设有挡墙，每个卸料池2均通过3D激光扫描仪21对卸料池2内部以及内部物料的轮廓进行扫描及建模。

在配料带5上物料中各元素含量被监测并被反馈至控制系统6后，控制系统6将反馈的物料中的元素含量与初始的给定生产配料参数进行对比，若某一物料含量过高则通过控制系统6降低该物料对应的配料秤4单位时间供料量，若某一物料含量过低则通过控制系统6增加该物料对应的配料秤4单位时间供料量。

所述物料抓取机构7包括与起重机9连接的抓斗13，抓斗13在垂直方向升降，抓斗升降电机131加装轴编码器，通过变频器控制，实现垂直方向定位。

所述起重机9包括起重机大车、以及起重机小车，抓斗升降电机131安装在起重机小车12上，并跟随随小车12运动；抓斗开闭电机132加装轴编码器，通过变频器控制，抓斗起升钢丝绳133上安设两个荷重传感器134，可获取每一次抓取物料的重量。

所述起重机大车11横向运动，起重机小车12纵向运动，起重机大车11电机和制动器使用变频器控制，并且加装光编码尺定位，起重机大车11轨道上每间隔一定距离预设定点器件，定点校验起重机大车11位置，采用分段打点、绝对坐标与相对坐标形成初精结合的定位方式，消除累计误差，实现横向精准定位；起重机小车12电机和制动器使用变频器控制，并且加装光编码尺定位，同时在放料仓3进料口的中心位置安装定点器件进行纵向定点校验。

所述放料仓3上方安装雷达料位仪与视频监控器31，雷达料位仪31实时监测放料仓3物料高度，并将料位信息反馈给控制系统6，控制起重机9启停，同时配合雷达料位仪31系统定期校核放料仓3高度，使放料仓3高度始终控制在合理值，防止堵料及空仓影响生产。

如图1所示，一种联合储库起重机配料系统工艺流程图，它由多台桥式起重机、多个联合储库卸料池2、与卸料池2其对应的放料仓3、多个配料秤4及配料皮带5组成。连续生产时，由DCS控制系统发送物料配料信号，起重机自动从泊车位置启动、定向移至抓取点、下降抓斗13、精确抓取物料、提升抓斗13、移向放料仓3、投料，然后重复动作即投料或返回泊车位置，起重机抓料方案根据DCS控制系统配料信号自动调控；放料仓3将物料供给配料秤4，配料秤4传输速度根据生料系统配料信号自动调节；各配料秤4将物料输送至配料皮带5，配配料皮带5将物料输送至粉磨系统进行生产；

图2所示为起重机大车、小车结构示意图。大车11横向运动，小车12纵向运动。大车11电机和制动器使用变频器控制，并且加装光编码尺定位，大车11轨道上每间隔10m预设定点器件，定点校验大车11位置，采用分段打点、绝对坐标与相对坐标形成初精结合的定位方式，消除累计误差，实现横向精准定位；小车12电机和制动器使用变频器控制，并且加装光编码尺定位，同时在放料仓3进料口的中心位置安装定点器件进行纵向定点校验；

图3所示为抓斗结构示意图，抓斗13在垂直方向升降。抓斗升降电机131加装轴编码器，通过变频器控制，实现垂直方向定位，抓斗升降电机131安装在小车12上，跟随随小车12运动；抓斗开闭电机132加装轴编码器，通过变频器控制。抓斗起升钢丝绳133上安设两个荷重传感器134，可获取每一次抓取物料的重量；

图4所示为配料皮带结构示意图，配料皮带5物料进入粉磨系统前安装跨带式元素分析仪51，测量配料皮带5上的各类物料，精确分析出各元素含量以及相关的质量控制参数，将物料成分信号反馈至整个DCS控制系统，DCS控制系统再根据反馈的信号调节配料秤4供料速度，调控起重机抓料方案；

图5为卸料池、放料仓分布图，卸料池2之间物料由挡墙间隔，防止物料相互掺渗，每个卸料池2顶部固定安设3D激光扫描仪21，3D激光扫描仪以约180度广角范围对联合储库卸料池2进行高频率扫描系统，系统模拟建立联合储库物料三维坐标及其轮廓，坐标区间代表卸料池2物料种类；放料仓3上方安装型号为FMR250的雷达料位仪与型号为TF1T-4M的视频监控器31，雷达料位仪31实时监测放料仓3物料高度，并将料位信息反馈给DCS控制系统（西门子SIMATIC PCS7），控制起重机启停，同时配合雷达料位仪31系统定期校核放料仓3高度，使放料仓3高度始终控制在合理值，防止堵料及空仓影响生产，视频监控器31主要方便远程操控人员识别放料仓3进料口“架桥”现象，避免空仓影响生产；

图6为VIUscan的3D激光扫描仪21扫描轮廓图，扫描数据由起重机配料系统处理后传给DCS控制系统进行库区物料建模；

图7为联合储库起重机自动配料系统控制流程图，由DCS控制系统给定具体各类生产原料、辅料成分含量，即生产配料参数，起重机配料系统根据生产配料方案自动从卸料池2准确抓取物料至放料仓3，再由配料秤4将放料仓3物料供给配料皮带5。同时放料仓3上方雷达料位仪定期反馈放料仓3料位高度并通过控制起重机工作控制料位波动。配料皮带5上的元素分析仪51分析元素含量，将信号反馈至DCS控制系统，配料秤4根据反馈信号调节供料速度，起重机根据配料秤4放料速度调控抓料方案。

采用上述手段，连续生产时，由DCS控制系统（型号为西门子SIMATIC PCS7）给定具体各类生产原料、辅料成分含量，即生产配料参数；联合储库起重机自动配料系统（型号为CABSGSN）接收DCS控制系统配料信号，并根据卸料池2物料分布检测系统3D激光扫描仪21（型号为VIUscan的3D激光扫描仪）的扫描数据以及库区起重机的位置，给最近的起重机发出抓取物料最高点的作业指令；起重设备根据指令自动跑起重机大车11、起重机小车12，配合起重机大车11、起重机小车12的绝对值编码器与定点校验装置准确运行到第一个目标位置；起重机大车11、起重机小车12机构行走到位，抓斗13自动下降开闭斗进行物料抓取，抓斗13的荷重传感器134（型号为MTWM），获取每一次抓取物料的重量，抓斗13配合编码盘（型号为HOHNER serie10）准确下降到指令位置；抓斗13自动上升到安全高度，自动开闭斗放料进入放料仓3完成后，起重机大车11、起重机小车12自动运行到下一个目标位置；物料由抓斗13转入放料仓3后，放料仓3由底部配料秤4配料，配料秤4执行联合储库起重机自动配料系统所接收的DCS控制系统配料指令，根据实时检测物料重量自动调节其电机（型号为VARVEL）转速，满足单位时间内定量给配料皮带5供料的要求；每隔4小时放料仓3上方的雷达料位仪31（型号为FMR250）将监测的料位情况反馈至起重机控制系统，若因为配料秤4精度误差或抓斗13荷重传感器134误差造成放料仓3的料位波动超过一定范围，起重机自动配料系统发送指令通过控制抓斗13抓取料量保持放料仓3料位在起重机配料系统设置的范围，防止料位过高堵料，料位过低影响生产；配料秤4将放料仓3的物料输送至配料皮带5后，配料皮带5上的元素分析仪51（型号为Thermo Scientific）分析元素含量，将信号反馈至DCS控制系统，DCS控制系统将反馈的物料含量信号与初始配料指令进行对比，某一物料含量过高则向起重机配料系统发出指令降低该物料对应的配料秤4单位时间供料量，某一物料含量过低则向起重机配料系统发出指令增加该物料对应的配料秤4单位时间供料量，起重机根据配料秤4放料料速度调控抓料方案。重复第以上动作，循环完成指令，使粉磨系统按配料要求连续稳定生产。以上过程任一环节出现故障或其它异常情况，起重机配料系统均将故障信号反馈给DCS控制系统，DCS控制系统给起重机配料系统发出作业指令，起重机大车11、起重机小车12、抓斗13运动至指定位置，停止取料，配料秤4停止运转。非连续生产或其它特殊情况下，DCS控制系统手动发送作业指令至起重机配料系统控制起重机动作。

Claims (10)

1.一种联合储库起重机自动配料系统，其特征在于,包括以下步骤：

1）给控制系统（6）给定生产配料参数；

2）起重机机构（1）在控制系统（6）的控制下从卸料池（2）抓取物料至放料仓（3）；

3）放料仓（3）中的物料进入配料秤（4），由配料秤（4）将放料仓（3）的物料供给配料带（5）；

配料带（5）上一定时间内物料的各元素含量被监测，该元素含量数据信号反馈至控制系统（6），配料秤（4）根据反馈信号调节供料速度，起重机机构（1）根据配料秤（4）的放料速度调控抓料方案。

2.根据权利要求1所述的联合储库起重机自动配料系统，其特征在于：所述起重机机构（1）包括起重机配料系统（8），起重机配料系统（8）设置在起重机（9）上，起重机配料系统（8）接收控制系统（6）的控制指令，起重机机构（1）的各项操作由起重机配料系统（8）控制。

3.根据权利要求2所述的联合储库起重机自动配料系统，其特征在于：所述起重机机构（1）包括起重机（9）、物料抓取机构（7），在起重机机构（1）的调控方案中，放料仓（3）中物料的高度反馈给起重机配料系统（8），并通过起重机配料系统（8）控制起重机机构（1）的移动以及物料抓取机构（7）从卸料池（2）中的抓取从而调节放料仓（3）中料位的波动。

4.根据权利要求1至3其中之一所述的联合储库起重机自动配料系统，其特征在于：所述卸料池（2）内部以及内部物料的轮廓扫描及建模数据反馈给起重机配料系统（8），以使起重机配料系统（8）形成对起重机机构（1）的控制方案。

5.根据权利要求4所述的联合储库起重机自动配料系统，其特征在于：包括若干卸料池（2），卸料池（2）与卸料池之间通过设有挡墙，每个卸料池（2）均通过3D激光扫描仪（21）对卸料池（2）内部以及内部物料的轮廓进行扫描及建模。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的联合储库起重机自动配料系统，其特征在于：在配料带（5）上物料中各元素含量被监测并被反馈至控制系统（6）后，控制系统（6）将反馈的物料中的元素含量与初始的给定生产配料参数进行对比，若某一物料含量过高则通过控制系统（6）降低该物料对应的配料秤（4）单位时间供料量，若某一物料含量过低则通过控制系统（6）增加该物料对应的配料秤（4）单位时间供料量。

7.根据权利要求3所述的联合储库起重机自动配料系统，其特征在于：所述物料抓取机构（7）包括与起重机（9）连接的抓斗（13），抓斗（13）在垂直方向升降，抓斗升降电机（131）加装轴编码器，通过变频器控制，实现垂直方向定位。

8.根据权利要求7所述的联合储库起重机自动配料系统，其特征在于：所述起重机（9）包括起重机大车、以及起重机小车，抓斗升降电机（131）安装在起重机小车（12）上，并跟随随小车（12）运动；抓斗开闭电机（132）加装轴编码器，通过变频器控制，抓斗起升钢丝绳（133）上安设两个荷重传感器（134），可获取每一次抓取物料的重量。

9.根据权利要求3或7或8所述的联合储库起重机自动配料系统，其特征在于：所述起重机大车（11）横向运动，起重机小车（12）纵向运动，起重机大车（11）电机和制动器使用变频器控制，并且加装光编码尺定位，起重机大车（11）轨道上每间隔一定距离预设定点器件，定点校验起重机大车（11）位置，采用分段打点、绝对坐标与相对坐标形成初精结合的定位方式，消除累计误差，实现横向精准定位；起重机小车（12）电机和制动器使用变频器控制，并且加装光编码尺定位，同时在放料仓（3）进料口的中心位置安装定点器件进行纵向定点校验。

10.根据权利要求1或2或3或5或7或8所述的联合储库起重机自动配料系统，其特征在于：所述放料仓（3）上方安装雷达料位仪与视频监控器（31），雷达料位仪（31）实时监测放料仓（3）物料高度，并将料位信息反馈给控制系统（6），控制起重机（9）启停，同时配合雷达料位仪（31）系统定期校核放料仓（3）高度，使放料仓（3）高度始终控制在合理值，防止堵料及空仓影响生产。