CN111331734B - 一种混凝土骨料自动寻仓补料系统 - Google Patents

一种混凝土骨料自动寻仓补料系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土骨料自动寻仓补料系统。包括：砂石原料系统、混凝土生产系统、带式输送机运输系统和控制系统；砂石原料系统包括各原料存放场、出口端均布设给料机、出料输送带；带式输送机运输系统包括出料带式输送机、长距离带式输送机；混凝土生产系统包括混凝土生产设备和存储系统，存储系统包括根据混凝土加工需要设置的各原料仓，各原料仓顶设移动式布料小车；本发明基于传感技术和PLC的控制技术相结合，采集骨料运输量、骨料仓料位、自动分析和控制补仓量、补仓时间和补仓顺序，给料机自动切换给料品种，布料小车自动进行寻仓补料，实现多种级配骨料从骨料场到骨料储料仓的连续输送、达到优化补仓系统控制，提高控制水平的目的。

Description

一种混凝土骨料自动寻仓补料系统
技术领域
本发明涉及一种混凝土骨料自动寻仓补料系统及其运行控制方法，尤其适用于长距离带式输送机运输多种级配混凝土骨料，属于机械工程与自动化领域。
背景技术
大型混凝土生产系统，砂石骨料用量大，骨料级配品种多，骨料补仓是实现系统大规模连续生产的关键环节，一般采用带式输送机运输骨料实现砂石骨料生产到混凝土产品全机械化自动控制。
通常，混凝土生产系统骨料储料仓离砂石系统较远，砂石骨料从砂石系统料场地垄到混凝土生产系统料仓需经过多条带式输送机长距离输送。传统的骨料补仓系统存在以下问题：
自动化程度不高，混凝土系统骨料仓料位、补仓量控制由人工完成，运行人员要巡回监视各骨料仓中的料位情况，根据仓位情况进行骨料补仓。
为避免混仓，一种骨料补仓完成后才能进行下一种骨料运输，不能实现骨料连续输送，不同级配骨料在补仓时存在大量的等待间隙时间，骨料运输能力和料仓容量得不到充分利用，甚至会因操作失误而造成砂石料混料、骨料仓仓满溢料等恶性事件。
骨料仓运行环境较恶劣，粉尘大、噪声大，生产时操作频繁，劳动强度很大，易出现机械伤害事故。
发明内容
本发明要解决的问题就是针对以上不足提供一种混凝土骨料自动寻仓补料系统及其运行控制方法。本发明将基于传感技术和PLC的控制技术相结合，采集骨料运输量、骨料仓料位、自动分析和控制补仓量、补仓时间和补仓顺序，给料机自动切换给料品种，料卸料小车自动进行寻仓补料，实现多种级配骨料从砂石加工系统骨料场到混凝土系统骨料储料仓连续输送、达到优化补仓系统控制方式，提高自动化控制水平的目的。
本发明通过以下技术方案实现：
混凝土骨料自动寻仓补料系统，包括：砂石原料系统、混凝土生产系统、带式输送机运输系统和控制系统；
砂石原料系统包括根据混凝土加工需要设置的各原料存放场，各原料存放场出口端均布设给料机，各给料机与出料输送带匹配用于将各原料输送至带式输送机运输系统的长距离带式输送机；
带式输送机运输系统包括出料带式输送机、长距离带式输送机，带式输送机运输系统用于实现各原料由砂石原料系统至混凝土生产系统的物流输送；
混凝土生产系统包括混凝土生产设备和存储系统，存储系统包括根据混凝土加工需要设置的各原料仓，各原料仓顶设移动式布料小车；
控制系统包括数据信号采集系统、现场PLC和中控PLC控制系统。
所述数据信号采集系统包括：出料输送带、长距离带式输送机设置的用于检测皮带运行速度的速度传感器；出料输送带出口端设置的皮带称重仪；各原料仓中设置的用于获取料仓原料容积和重量的料位传感器；各原料仓位设小车位置传感器和限位装置用于控制小车行走仓位和检测反馈小车位置。
所述根据混凝土加工需要设置的各原料存放场至少包括特大石料、大石料、中石料、小石料、米石料和砂料场；所述根据混凝土加工需要设置的各原料仓包括与各原料场对应的特大石仓、大石仓、中石仓、小石仓、米石仓和砂仓。
所述各原料仓中设置的料位传感器采用雷达波料位检测仪；雷达波料位检测仪测量原料仓骨料料位，并将数据实时传送给现场PLC，现场PLC与中控PLC采用光纤通讯，采集数据写入中控PLC数据块DB1，通过运算程序功能块FC2计算出每个原料仓存料、需补仓量数据写入DB1，并按周期2s实时更新；控制系统读取数据块DB1料位和运输量数据，与上位机通讯，经过运算，在上位机人机界面显示每种骨料料位、需补仓量、已补仓量、预估补仓时间，用于控制系统逻辑变量控制。
所述出料输送带设置的动态电子皮带称重仪和速度传感装置，用于测量出料输送带输送量和运输速度，并将监测数据实时传送给现场PLC，现场PLC与中控PLC采用光纤通讯，采集数据写入中控PLC数据块DB1，通过运算程序功能块FC2计算出每种骨料累计输送量、瞬时输送量数据写入DB1，并按周期2s实时更新，用于控制系统逻辑变量控制。
所述各原料仓位设小车位置传感器和限位装置用于监测和控制布料小车位置，通过读取DB1输送量数据和存储量数据和逻辑控制程序，实现布料小车自动寻仓，并将监测信号写入中控PLC数据块DB2。
所述各原料存放场出口端布设的给料机采用变频器控制，变频器运输数据包括运行信号、频率、功率、电流通过总线传送给现场PLC，现场PLC与中控PLC采用光纤通讯，将采集数据写入中控PLC数据块DB2，控制系统通过读取数据DB1输送量瞬时值，DB2变频器运行频率，通过比较运算程序，自动调高或调低变频器给料频率，实现给料量与带式输送机运输能力相匹配。
所述带式输送机通过现场PLC采集带式输送机沿线保护装置信号、设备备妥状态、启停状态、电流大小、温度、压力等数据，采集数据写入中控PLC数据块DB2，用于系统逻辑控制和安全保护；带式输送机沿线还设拉绳开关、跑偏开关、料斗堵料开关、防撕裂开关安全保护装置，控制系统通过读取数据块DB2带式输送机安全保护装置状态和设备运行数据，通过逻辑控制程序，实现带式输送机安全保护、按顺序启停功能。
本发明控制方法和原理是：
生产运行中，料位检测仪实时采集混凝土生产系统原料仓的料位，检测值送入现场PLC模拟量模块，由现场PLC进行模拟量处理及逻辑运算，并在上位机实时显示骨料罐料位情况。当某种物料料位下降到设定的低限时，由中控PLC发出要料信号提示需进行骨料补料，在自动寻仓补料操作界面，上位机根据原料仓料位情况分析计算出每个原料仓存量、需补料量和预估补仓时间，并根据补料量的大小确定补料顺序，操作员可对补料量和顺序进行人工干预，操作人员确认后按确定的顺序和给定值自动进行寻仓补料。
①逻辑控制
原料仓仓顶设带行走装置布料小车向每种原料仓供料，每个仓位设仓位感应装置，按骨料补仓顺序精确控制布料小车在每种原料仓的卸料位置，骨料输送过程由PLC系统进行逻辑控制，开始自动补料运行指令后，布料小车按确定补仓顺序移动布料小车至相应的骨料仓位，检测补仓卸料位置和地垄放料仓门信号一一对应，满足条件后，带式输送机开始进行补料，确保骨料输送品种准确对应，避免混仓。
②补仓量控制
成品骨料输送线始端设电子动态称量装置，带式输送机设速度监测传感装置、终端骨料仓设料位检测仪，每种骨料运输量由PLC根据地垄放料仓门信号读取称量装置数据并计算每种骨料补料累加值，并根据料位信号实时更新需补仓量，当每种骨料累计值达到设定值和高位值后，关闭该种骨料地垄仓门并按补仓顺序延时切换到下一骨料进行补料。
③补仓时间控制
骨料补仓时间由PLC根据运行数据进行计算分析，并根据运输距离、运输量和需补仓量实时更新。每种骨料补仓时间主要由补仓量、带速、运输量、安全间隔时间组成。即：
t＝Qa/Qm 3600+l1/v1+l2/v2+l3/v3+l4/v4+l5/v5+△t
式中t—补仓时间，单位：秒s；
Qa—补仓量，单位：吨t；
Qm—物料流量，单位：吨/小时t/h；
L1、L2、L3、L4、L5—带式输送机的长度，单位：米m；
V1、V2、V3、V4、V5—带速，单位：米/秒m/s；
△t—安全间隔时间，根据现场经验确定，保证骨料不混仓，一般取5s；
一种骨料运输量累计值达到仓位高位后，给料机按补仓顺序自动切换至下一种骨料给料，布料小车根据该种骨料剩余运输时间延时将卸料小车切换至下一种骨料对应的仓位。
本发明有益性：本发明基于传感技术和PLC的控制技术相结合，采集骨料运输量、骨料仓料位、自动分析和控制补仓量、补仓时间和补仓顺序，给料机自动切换给料品种，布料小车自动进行寻仓补料，实现多种级配骨料从砂石加工系统骨料场到混凝土系统骨料储料仓连续输送、达到优化补仓系统控制方式，提高自动化控制水平的目的。
附图说明
图1是本发明骨料智能寻仓补料系统工艺流程示意图；
图2是本发明自动补仓控制系统原理图；
图3是本发明自动补仓控制系统操作界面图。
图中，1是砂石原料系统，2是带式输送机运输系统，3是混凝土生产系统，11是特大石料，12是大石料，13是中石料，14是小石料，15是米石料，16是砂料，17是出料输送带，18是给料机，19是皮带称重仪，21是长距离带式输送机，22是速度传感器，31是特大石仓，32是大石仓，33是中石仓，34是小石仓，35是米石仓，36是砂仓，37是布料小车，38是位置传感器，39是料位传感器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图。
如图所示，骨料智能寻仓补料系统，它由现场生产设施和控制系统组成。生产设施包括混凝土生产系统原料仓、砂石系统成品料场和地垄给料装置，带式输送机，移动式小车等设备，控制系统包括数据信号采集系统、现场PLC和中控PLC控制系统。数据采集用于检测现场生产数据和原料仓储量，信号采集用于监测设备位置、运行状况、安全保护等，控制系统对采集数据和信号进行运算和逻辑控制，在远程集控室实现骨料运输量与补仓量智能匹配，布料小车自动寻仓，多种骨料连续输送等功能。
骨料罐料位数据采集。原料仓仓顶安装雷达波料位检测仪，测量骨料罐料位，并将监测数据实时传送给现场PLC系统，现场PLC与中控PLC采用光纤通讯，采集数据写入中控PLC数据块DB1，PLC通过运算程序功能块FC2计算出每个骨料罐存料、需补仓量等数据写入DB1，并按周期2s实时更新。用于控制系统逻辑变量控制。
输送量数据采集。带式输送机始端设动态电子皮带称重仪和速度传感器，测量带式输送机输送量和运输速度，并将监测数据实时传送给现场PLC系统，现场PLC与中控PLC采用光纤通讯，采集数据写入中控PLC数据块DB1，PLC通过运算程序功能块FC2计算出每种骨料累计输送量、瞬时输送量等数据写入DB1，并按周期2s实时更新。用于控制系统逻辑变量控制。
卸料小车信号采集。原料仓仓顶布置移动式布料小车,仓位感应和限位装置，监测和控制布料小车位置，并将监测信号写入中控PLC数据块DB2。用于控制系统实现布料小车自动寻仓控制。
给料机运行数据采集。砂石系统成品料场地垄设给料机，采用变频器控制，变频器运输数据(运行信号、频率、功率、电流等)通过总线传送给现场PLC通讯，现场PLC与中控PLC采用光纤通讯，将采集数据写入中控PLC数据块DB2。用于远程控制给料机给料量与带式输送机运输能力相匹配。
带式输送机运行数据采集。PLC采集带式输送机沿线保护装置信号、设备备妥状态、启停状态、电流大小、温度、压力等数据，采集数据写入中控PLC数据块DB2。用于系统逻辑控制和安全保护。
补仓量及补仓顺序控制。PLC控制系统读取数据块DB1料位和运输量数据，与上位机通讯，经过编程运算，在上位机人机界面显示每种骨料料位，需补仓量、已补仓量、预估补仓时间。补仓顺序可由程序根据需补仓量大小自动确定，也可人工干预确定，当一种骨料运输量累计值达到骨料罐高位时，给料机自动按补仓顺序切换到下一种骨料给料，如图3所示。
卸料小车自动寻仓控制。一种骨料补仓量满后，给料机自动按补仓顺序切换到下一种骨料给料，控制程序通过计算带式输送机的运行时间，卸料小车行走时间，保证不混料安全间隔时间，延时将卸料小车切换至下一种骨料仓位，程序通过读取数据DB2仓位信号，控制和监测卸料小车行走位置。确保运输骨料不混仓，实现骨料换仓过程中带式输送机连续输送骨料。
给料机给料量控制。控制系统通过读取数据DB1输送量瞬时值，DB2变频器运行频率，通过比较运算程序，自动调高或调低变频器给料频率，实现给料量与带式输送机运输能力相匹配，从而提高系统生产效率和运行安全。
带式输送机逻辑控制。带式输送机沿线设拉绳开关、跑偏开关、料斗堵料开关、防撕裂开关等安全保护装置，控制系统通过读取数据块DB2带式输送机安全保护装置状态和设备运行数据，通过逻辑控制程序，实现带式输送机安全保护、按顺序启停等功能。从而减少运行人员，提高系统自动化水平，带式输送机沿线达到无人值守等功能。

Claims (5)

1.一种混凝土骨料自动寻仓补料系统，其特征在于：补料系统包括砂石原料系统、混凝土生产系统、带式输送机运输系统和控制系统；
砂石原料系统包括根据混凝土加工需要设置的各原料存放场，各原料存放场出口端均布设给料机，各给料机与出料输送带匹配用于将各原料输送至带式输送机运输系统的长距离带式输送机；
带式输送机运输系统包括出料带式输送机、长距离带式输送机，带式输送机运输系统用于实现各原料由砂石原料系统至混凝土生产系统的物流输送；
混凝土生产系统包括混凝土生产设备和存储系统，存储系统包括根据混凝土加工需要设置的各原料仓，各原料仓顶设移动式布料小车；
控制系统包括数据信号采集系统、现场PLC和中控PLC控制系统；所述数据信号采集系统包括：出料输送带、长距离带式输送机设置的用于检测皮带运行速度的速度传感器；出料输送带出口端设置的皮带称重仪；各原料仓中设置的用于获取料仓原料容积和重量的料位传感器；各原料仓位设小车位置传感器和限位装置用于控制小车行走仓位和检测反馈小车位置；其中：
所述各原料仓中设置的料位传感器采用雷达波料位检测仪；雷达波料位检测仪测量原料仓骨料料位，并将数据实时传送给现场PLC，现场PLC与中控PLC采用光纤通讯，采集数据写入中控PLC数据块DB1，通过运算程序功能块FC2计算出每个原料仓存料、需补仓量数据写入DB1，并按周期2s实时更新；控制系统读取数据块DB1料位和运输量数据，与上位机通讯，经过运算，在上位机人机界面显示每种骨料料位、需补仓量、已补仓量、预估补仓时间，用于控制系统逻辑变量控制；
所述出料输送带设置的动态电子皮带称重仪和速度传感装置，用于测量出料输送带输送量和运输速度，并将监测数据实时传送给现场PLC，现场PLC与中控PLC采用光纤通讯，采集数据写入中控PLC数据块DB1，通过运算程序功能块FC2计算出每种骨料累计输送量、瞬时输送量数据写入DB1，并按周期2s实时更新，用于控制系统逻辑变量控制。
2.根据权利要求1所述的混凝土骨料自动寻仓补料系统，其特征在于：所述根据混凝土加工需要设置的各原料存放场至少包括特大石料、大石料、中石料、小石料、米石料和砂料场；所述根据混凝土加工需要设置的各原料仓包括与各原料场对应的特大石仓、大石仓、中石仓、小石仓、米石仓和砂仓。
3.根据权利要求1所述的混凝土骨料自动寻仓补料系统，其特征在于：所述各原料仓位设小车位置传感器和限位装置用于监测和控制布料小车位置，通过读取DB1输送量数据和存储量数据和逻辑控制程序，实现布料小车自动寻仓，并将监测信号写入中控PLC数据块DB2。
4.根据权利要求1所述的混凝土骨料自动寻仓补料系统，其特征在于：所述各原料存放场出口端布设的给料机采用变频器控制，变频器运输数据包括频率、功率、电流各运行信号，运行信号通过总线传送给现场PLC，现场PLC与中控PLC采用光纤通讯，将采集数据写入中控PLC数据块DB2，控制系统通过读取数据DB1输送量瞬时值，DB2变频器运行频率，通过比较运算程序，自动调高或调低变频器给料频率，实现给料量与带式输送机运输能力相匹配。
5.根据权利要求1所述的混凝土骨料自动寻仓补料系统，其特征在于：所述带式输送机通过现场PLC 采集带式输送机沿线保护装置信号、设备备妥状态、启停状态、电流大小、温度、压力数据，采集数据写入中控PLC数据块DB2，用于系统逻辑控制和安全保护；带式输送机沿线还设拉绳开关、跑偏开关、料斗堵料开关、防撕裂开关安全保护装置，控制系统通过读取数据块DB2带式输送机安全保护装置状态和设备运行数据，通过逻辑控制程序，实现带式输送机安全保护、按顺序启停功能。
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