CN110171722B - 圆形煤场堆取料机刮板取料流量稳定控制方法和装置 - Google Patents

圆形煤场堆取料机刮板取料流量稳定控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了圆形料场堆取料机刮板取料流量控制方法和装置，该方法包括：分别获取刮板电机电流与料场堆积角度；利用预设函数关系根据所述刮板电机电流值与所述料场堆积角度计算所述堆取料机的当前瞬时取料流量，所述预设函数关系用于表征所述瞬时取料流量与所述料场堆积角度、所述刮板电流的对应关系；利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量进行反馈调节。本发明通过公开圆形料场堆取料机刮板取料流量控制方法和装置，根据料场堆积角度和电机电流的变化对目标瞬时取料流量进行自动计算和自动调节，使得目标瞬时取料流量接近实际瞬时取料流量情况，能够让取料机瞬时取料流量稳定，提高作业效率。

Description

圆形煤场堆取料机刮板取料流量稳定控制方法和装置
技术领域
本发明涉及物料输送系统与设备智能化领域，具体涉及到圆形料场堆取料机刮板取料流量稳定控制方法和装置。
背景技术
在圆形料场内，物料的截面是一个圆锥形，在取料作业时，取料臂架贴近物料圆锥表面的内侧，通过刮板刮取物料进入料场中心的取料料斗内，并通过传送皮带运出料场，刮板的吃料深度直接影响取料瞬时流量，为保证取料流量的稳定性，操作人员通过按钮启停控制刮板下降深度，可以通过视频监控来增加或减少刮板吃料深度，达到取料量稳定的目的。然而，由于物料自身的流动性，如果料场内物料较多时，堆积高度较高，即使刮板插入物料很浅，实际取料量也会比较大；如果料场内物料较少时，堆积高度较低，这时需要刮板插入物料很深才能实现与堆积较高的物料堆吃料相同的取料量。此种情况，需要操作人员实时观察煤堆堆积高度，操作设备以改变吃料深度，这种作业方式对操作人员的工作经验要求高，劳动负荷大。如果长时间工作导致身体疲劳而精力不集中或者操作人员经验不足，都会导致操作不准确，使取料量时大时小，影响作业稳定性和效率。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题如何提高取料的稳定性和效率。
根据第一方面，本发明实施例提供了圆形料场堆取料机刮板取料流量稳定控制方法，其特征在于，包括：分别获取刮板电机电流值与料场堆积角度；利用预设函数关系根据所述刮板电机电流值与所述料场堆积角度计算所述堆取料机的当前瞬时取料流量，所述预设函数关系用于表征所述瞬时取料流量与所述料场堆积角度、所述刮板电流的对应关系；利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量进行反馈调节。
可选地，所述利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量进行反馈调节，包括：利用所述比较结果进行P/PI/PID/PD运算调节当前刮板吃料深度。
可选地，所述预设函数关系包括：E＝mI+nα+k；其中，E为当前瞬时取料流量，I为刮板电机电流，α为料场堆积角度，m、n、k均为测定常数。
可选地，所述PI运算的函数关系式包括：
Figure BDA0002057664590000021
其中，Yk：目标刮板吃料深度，Yk-1：当前刮板吃料深度，Kb：比例积分，Ek：目标瞬时取料流量，Ek-1：当前瞬时取料流量，Ti：积分时间。
可选地，所述利用所述反馈调节进行P/PI/PID/PD运算，调节当前刮板吃料深度包括：判断所述当前刮板吃料深度是否小于目标刮板吃料深度；当所述当前刮板吃料深度小于所述目标刮板吃料深度时，将所述当前刮板吃料深度调节至所述目标刮板吃料深度。
可选地，当所述目标吃料深度大于预设吃料深度时，以所述当前刮板吃料深度取料。
根据第二方面本发明实施例还提供了圆形料场堆取料机刮板取料流量稳定控制技术装置，包括：获取单元，用于分别获取刮板电机电流与料场堆积角度；计算单元，用于根据利用预设的取料瞬时流量与料场堆积角度、刮板电流的对应函数关系根据所述刮板电机电流值与所述料场堆积角度计算所述堆取料机的当前瞬时取料流量；所述预设函数关系用于表征所述瞬时取料流量与所述料场堆积角度、所述刮板电流的对应关系；反馈单元，用于根据利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量进行反馈调节。
根据第三方面本发明实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行第一方面所述的圆形料场堆取料机刮板取料流量稳定控制技术方法。
本发明实施例具有如下有益效果：本发明提供了圆形料场堆取料机刮板取料流量稳定控制方法和装置，该方法包括分别获取刮板电机电流与料场堆积角度；利用预设函数关系根据所述刮板电机电流值与所述料场堆积角度计算所述堆取料机的当前瞬时取料流量，所述预设函数关系用于表征所述瞬时取料流量与所述料场堆积角度、所述刮板电流的对应关系；利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量进行反馈调节。如此设置，首先，根据料场堆积角度和电机电流的变化对目标瞬时取料流量进行自动计算和自动调节，使得目标瞬时取料流量接近实际瞬时取料流量情况，能够让取料机瞬时取料流量稳定，提高作业效率。其次，通过利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量进行反馈调节，不断地调整瞬时流量，进一步让取料机瞬时取料流量稳定，稳定高效取料，实现全程自动化控制，极大地节省了人力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本实施例圆形料场堆取料机刮板取料流量控制方法的示意图；
图2示出了本实施例圆形料场堆取料机刮板取料流量控制装置的示意图；
图3是本发明实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于物料具有流动性，物料堆积的高低直接影响刮板插入物料的深度，经发明人研究发现，由于物料堆积越高，倾斜角度越大，即使刮板插入物料很浅，电流很小，但是实际取料量会很大；而如果料场内物料较少时，堆积高度很低，倾斜角度较小，甚至为水平或者负角度，这时物料往料斗方式流动性较差，甚至是往外侧流动，这时需要刮板插入物料很深才能实现与高角度时浅吃料相同的取料量，基于上述研究，发明明人发现影响刮板取料瞬时量的两个因素是刮板吃料深度和物料堆积角度。为此，发明人提供了一种圆形料场堆取料机刮板取料流量控制方法，以控制取料机刮板瞬时取料流量的稳定，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
S1.分别获取刮板电机电流与料场堆积角度。在取料机工作时，工作系统通过监测电流装置获取具体的电流，取料臂两端设有多个多角度红外测定装置，用以获取料场堆积的瞬时角度，不断地把角度数据传输到工作系统中，从而不断得到刮板电机电流I，料场堆积角度α的数值。
在取料机工作过程中，料场物料的堆积角度会不断减小，刮板吃料深度会随着料场物料的堆积角度的改变而不断改变，从而刮板电机电流不断改变。因此，刮板吃料深度越大，当前瞬时取料流量越大；刮板吃料深度越大，刮板电机电流越大。在刮板电机电流不变时，也就是刮板吃料深度不变时，料场堆积角度越大，当前瞬时取料流量越大。
有益效果：本实施例通过分别获取刮板电机电流与料场堆积角度，根据料场堆积角度和电机电流的变化对目标瞬时取料流量进行自动计算和自动调节，使得目标瞬时取料流量接近实际瞬时取料流量情况，能够让取料机瞬时取料流量稳定，提高作业效率。
S2.利用预设函数关系根据所述刮板电机电流值与所述料场堆积角度计算所述堆取料机的当前瞬时取料流量，所述预设函数关系用于表征所述瞬时取料流量与所述料场堆积角度、所述刮板电流的对应关系。
本实施例中，预设函数关系式:E＝mI+nα+k。其中，E为当前瞬时取料流量，I为刮板电机电流，α为料场堆积角度，m、n、k均为测定常数。在测试过程中发现，由于料场堆积角度变化对当前瞬时取料流量是有影响的，并且刮板电机电流对当前瞬时取料流量也是有影响的，在整个过程中当前瞬时取料流量是不断波动不断变化的，与目标瞬时取料流量有一定的差值。因此在整个过程分段改变参数，可以将当前瞬时取料流量接近目标瞬时取料流量，m、n、k是在测试过程中在现场测试所得到的。
在本实施例中，料场堆积角从40°到0°，每5°改变一次，40°到35°可得到n1，35°～0°分别得到n2～n8。角度系数确定后，再确定电流系数m，在相同角度时，分别得到对应n1～n8的m1～m8和k1～k8。从而得到相对稳定的当前瞬时流量。
有益效果：本实施例通过以上标定得到的参数，计算得出的瞬时取料量基本等于实际瞬时取料流量情况，能够让取料机瞬时取料流量稳定，提高作业效率。
在本实施例中，对预设函数关系式及标定方法并不做限定，预设函数关系式及标定的方法并不限于此，本领域技术人员可以根据实际情况确定，本实施例只是举例说明。
S3.利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量进行反馈调节。在实际工作过程中，利用上述步骤得到当前瞬时取料流量Ek-1，将目标瞬时流量Ek与当前瞬时取料流量Ek-1进行对比，然后利用所述比较结果通过P/PI/PID/PD运算来反馈调节当前刮板吃料深度，即判断所述当前刮板吃料深度是否小于目标刮板吃料深度，当当前刮板吃料深度小于目标刮板吃料深度时，将当前刮板吃料深度调节至所述目标刮板吃料深度。当目标吃料深度大于预设吃料深度时，以当前刮板吃料深度取料。
在本实施例中采用PI运算进行举例说明。
PI运算的函数关系式包括：
Figure BDA0002057664590000071
其中，Yk：目标刮板吃料深度，Yk-1：当前刮板吃料深度，Kb：比例积分，Ek：目标瞬时取料流量，Ek-1：当前瞬时取料流量，Ti：积分时间。
反馈调节具体过程：判断当前刮板吃料深度Yk-1是否小于目标刮板吃料深度Yk，当当前刮板吃料深度Yk-1小于目标刮板吃料深度Yk时，将当前刮板吃料深度Yk-1调节至所述目标刮板吃料深度Yk。，当当前刮板吃料深度Yk-1大于目标刮板吃料深度Yk时，以当前刮板吃料深度Yk-1取料。为防止调速过程中发生刮板吃料过深超过允许深度，避免产生电机堵转的情况，可用公式Ymax＝Kmax·E进行说明，当目标吃料深度大于预设吃料深度时，预设吃料深度也就是最大深度输出值，以当前刮板吃料深度取料。Ymax为限定的最大深度输出值，Kmax为最大比例积分，会根据不同的取料角度和流量，调试过程中现场标定。
根据以上公式进行编程，并输入PLC系统后，把目标瞬时取料流量设定为控制目标，将当前瞬时取料流量设定为输入值，刮板吃料深度是输出值，并且以总线通讯的方式，例如Profibus，以刮板俯仰电机变频器作为输出端，通过变频器的方向变化(上升或下降)来控制吊挂刮板臂架的钢丝绳长度变化来控制刮板的吃料深度，形成有效的闭环控制。
通过利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量通过PI进行反馈调节，不断地调整瞬时流量，进一步让取料机瞬时取料流量稳定，稳定高效取料，实现全程自动化控制，极大地节省了人力。
在本实施例中，对PI运算公式和最大深度输出值并不做限定，本领域技术人员可以根据需要确定，本实施例只是举例说明。
综上所述，本发明实施例的有益效果：本发明提供了圆形料场堆取料机刮板取料流量稳定控制方法，该方法包括分别获取刮板电机电流与料场堆积角度；利用预设函数关系根据所述刮板电机电流值与所述料场堆积角度计算所述堆取料机的当前瞬时取料流量，所述预设函数关系用于表征所述瞬时取料流量与所述料场堆积角度、所述刮板电流的对应关系；利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量进行反馈调节。如此设置，首先，对目标瞬时取料流量与料场堆积角度变化和电机电流之间的关系作出调整，使得目标瞬时取料流量接近实际瞬时取料流量情况，能够让取料机瞬时取料流量稳定，提高作业效率。其次，通过利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量通过PI进行反馈调节，不断地调整瞬时流量，进一步让取料机瞬时取料流量稳定，稳定高效取料，实现全程自动化控制，极大地节省了人力。
本发明实施例还提供了圆形料场堆取料机刮板取料流量控制装置，如图2所示，该装置可以包括：
获取单元10，用于分别获取刮板电机电流与料场堆积角度；
计算单元20，用于根据利用预设的取料瞬时流量与料场堆积角度、刮板电流的对应函数关系根据所述刮板电机电流值与所述料场堆积角度计算所述堆取料机的当前瞬时取料流量；所述预设函数关系用于表征所述瞬时取料流量与所述料场堆积角度、所述刮板电流的对应关系；
反馈单元30，用于根据利用目标瞬时取料流量对所述当前取料瞬时流量进行反馈调节。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括一个或多个处理器41以及存储器42，图3中以一个处理器41为例。
该电子设备还可以包括：输入装置43和输出装置44。
处理器41、存储器42、输入装置43和输出装置44可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
处理器41可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器41还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器42作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的控制方法对应的程序指令/模块。处理器41通过运行存储在存储器42中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例圆形料场堆取料机刮板取料流量控制装置方法。
存储器42可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据服务器操作的处理装置的使用所创建的数据等。此外，存储器42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器42可选包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至网络连接装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置43可接收输入的数字或字符信息，以及产生与服务器的处理装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置44可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个模块存储在存储器42中，当被一个或者多个处理器41执行时，执行如图1所示的方法。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述的实施例圆形料场堆取料机刮板取料流量控制方法的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.圆形料场堆取料机刮板取料流量控制方法，其特征在于，包括：
分别获取刮板电机电流与料场堆积角度；
利用预设函数关系根据所述刮板电机电流值与所述料场堆积角度计算所述堆取料机的当前瞬时取料流量，所述预设函数关系用于表征所述当前瞬时取料流量与所述料场堆积角度、所述刮板电机电流的对应关系；
利用目标瞬时取料流量对所述当前瞬时取料流量进行反馈调节；
所述利用目标瞬时取料流量对所述当前瞬时取料流量进行反馈调节，包括：
利用所述反馈调节进行P/PI/PID/PD运算，调节当前刮板吃料深度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设函数关系包括：
E＝mI+nα+k；
其中，E为当前瞬时取料流量，I为刮板电机电流，α为料场堆积角度，m、n、k均为测定常数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PI运算的函数关系式包括：
Figure FDA0002647087660000011
其中，Yk：目标刮板吃料深度，Yk-1：当前刮板吃料深度，Kb：比例积分，Ek：目标瞬时取料流量，Ek-1：当前瞬时取料流量，Ti：积分时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述反馈调节进行P/PI/PID/PD运算，调节当前刮板吃料深度包括：
判断所述当前刮板吃料深度是否小于目标刮板吃料深度；
当所述当前刮板吃料深度小于所述目标刮板吃料深度时，将所述当前刮板吃料深度调节至所述目标刮板吃料深度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
当所述目标刮板吃料深度大于预设吃料深度时，以所述当前刮板吃料深度取料。
6.圆形料场堆取料机刮板取料流量控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于分别获取刮板电机电流与料场堆积角度；
计算单元，用于根据利用预设的取料瞬时流量与料场堆积角度、刮板电流的对应函数关系根据所述刮板电机电流值与所述料场堆积角度计算所述堆取料机的当前瞬时取料流量；所述预设函数关系用于表征所述当前瞬时取料流量与所述料场堆积角度、所述刮板电机电流的对应关系；
反馈单元，用于根据利用目标瞬时取料流量对所述当前瞬时取料流量进行反馈调节；所述利用目标瞬时取料流量对所述当前瞬时取料流量进行反馈调节，包括：利用所述反馈调节进行P/PI/PID/PD运算，调节当前刮板吃料深度。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-5任一项所述的圆形料场堆取料机刮板取料流量控制方法。
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