CN111650900A - 一种散料物流智能管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及本发明涉及一种散料物流智能管控系统，包括上位机、数据处理单元、无线通讯装置、数据库及节点设备PLC；所述节点设备PLC通过无线通讯装置与上位机及数据处理单元通讯；数据库包括与料场中不同作业区域一一对应的多个数据存储单元，每个数据存储单元存储有对应区域的物料信息；上位机用于生成作业指令，并将作业指令发送至数据处理单元；数据处理单元得到目标作业区域，并将作业指令发送至所述目标作业区域对应的节点设备PLC；节点设备PLC用于根据作业指令及目标作业区域对应的物料信息，自动定位待作业的料堆，进行自动作业。本发明降低了设备操作人员和中控室生产调度人员的工作强度，使得整个料场物流生产的控制和管理更加智能和规范。

Description

一种散料物流智能管控系统

技术领域

本发明涉及固体颗粒散状物料的料场物流管控领域，尤其涉及一种散料物流智能管控系统。

背景技术

目前散装物料料场的物流系统记录物料的数据信息从采样、称重到记录都是依靠人工手动记录或者手动输入，料场数据信息不能及时、准确的更新。同时对于料厂内各个节点设备的控制都是通过操作人员在设备或中控室对设备进行手动操作。

同时中控室的生产调度员在安排对不同物料进行堆料或取料作业时同时只是根据各料仓的种类进行物流生产安排，这就会导致料场中部分区域利用不合理，经常出现个别料区超量或限制，而且由于没有完备的料场数据信息，也会导致各个节点设备在作业时因为料区料量不足或超量不得不变更料区进行作业，从而中断物流作业。

各个节点设备(刮板取料机)的操作方式一般是操作员在设备上进行联动操作或者半自动操作，其中联动操作状态下，刮板机是可以一键式启动，各个机构根据运行关系先后自动启动，但是整个作业过程需要操作员对设备一直进行操作，这就导致操作人员的工作强度大，而且目前料场多为封闭料场，作业环境比较恶劣。

半自动操作是操作人员可以通过触摸屏设定刮板取料机的作业区间，设定完毕后刮板机根据设定好的参数在指定区域内自动作业，这种方式虽然可以有效的降低操作人员的工作强度，但是仍然需要操作人员在设备上，工作环境恶劣。半自动模式下，操作人员先是要手动找到要作业区域，并且将刮板取料机的刮板位置对准作业的切入点，再通过设定料堆的另一边界来实现刮板取料机的半自动运行。这样就会导致作业误差比较大，不能保证作业效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种散料物流智能管控系统，以降低设备操作人员和中控室生产调度人员的工作强度，解决由于人为原因造成的误操作或者是信息误统计等问题，使得整个料场的物流生产的控制和管理更加智能和规范。

本发明提供了一种散料物流智能管控系统，包括上位机、数据处理单元、无线通讯装置、数据库及用于控制料场各节点设备作业的节点设备PLC；所述节点设备PLC通过所述无线通讯装置与所述上位机及数据处理单元通讯；

所述数据库包括与料场中不同作业区域一一对应的多个数据存储单元，每个所述数据存储单元存储有对应区域的物料信息；所述物料信息包括物料种类、物料密度、自然安息角、区间坐标、料堆高度、料堆边界、料堆重量；

所述上位机用于生成作业指令，并将所述作业指令发送至所述数据处理单元；所述作业指令包括作业方式、物料种类、作业量，所述作业方式包括堆料作业及取料作业；

所述数据处理单元用于根据所述作业指令获取所述数据库中与待作业物料种类相关联的物料信息，并将待作业的作业量与所述数据库中的堆料重量数据进行对比、分析和计算，得到目标作业区域，并将所述作业指令发送至所述目标作业区域对应的节点设备PLC；

所述节点设备PLC用于根据所述作业指令及目标作业区域对应的物料信息，自动定位待作业的料堆，进行自动作业。

进一步地，所述节点设备包括刮板取料机和堆料小车。

进一步地，所述无线通讯装置为无线通讯电台。

进一步地，所述上位机还用于将所述物料种类、物料密度、自然安息角信息输入至所述数据库中进行存储。

进一步地，所述节点设备编码器数据与料场坐标系相对应。

进一步地，该系统还包括用于采集料场料堆重量的料堆检测装置，所述料堆检测装置为安装于系统皮带上的电子皮带秤或安装于节点设备上的激光盘煤仪，所述料堆检测装置通过所述无线通讯装置与所述上位机及数据处理单元通讯。

进一步地，所述数据处理单元还用于根据料堆检测装置的检测数据计算、更新所述数据库中的料堆重量数据。

进一步地，所述数据处理单元还用于：

基于所述堆料小车上料位计的测量数据获取料堆高度数据，根据堆料小车运动轨迹及物料的自然安息角数据获取料堆边界数据，并将所述堆料高度数据及堆料边界数据存储于相应的数据存储单元中，用于供所述节点设备PLC控制刮板取料机定位料堆和自动取料时调用；

根据刮板取料机作业过程中刮板下放的角度和取料区间数据更新该区域料堆高度和料堆边界数据。

进一步地，所述数据库中每个所述数据存储单元还存储有各节点设备在该存储区域的历史作业数据，所述历史作业数据包括作业时间、作业状态和作业量数据。

进一步地，所述节点设备PLC通过交换机与所述无线通讯装置通讯。

借由上述方案，通过散料物流智能管控系统，具有如下技术效果：

1)通过建立完备的料场信息数据库，可以及时、准确的采集、计算料场中料堆的分布情况、剩余总量等信息。

2)通过智能算法进行数据处理，让整个物流系统中各节点设备更加智能化，不仅实现了设备无人值守，并且还将无人值守的控制功能扩大到管理功能上，让操作人员和生产调度人员合二为一，大大降低了整个系统的人员配置要求。

3)通过简单的生产作业下单操作就可以实现自动派单给相应的设备，同时设备还可以自动对相应的料堆进行精准作业。

4)大大降低了设备操作人员和中控室生产调度人员的工作强度，解决了由于人为原因造成的误操作或者是信息误统计等问题，使得整个料场的物流生产的控制和管理更加智能和规范，系统皮带与各节点设备的数据通讯更加及时准确，控制连锁更加智能和稳定。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明散料物流智能管控系统的结构示意图。

图中标号：

1-上位机；2-数据处理单元；3-无线通讯装置；4-交换机；5-刮板取料机；6-堆料小车；7-电子皮带秤；8-料堆存储区域；9-料堆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1所示，本实施例提供了一种散料物流智能管控系统，包括上位机1(工控机)、数据处理单元2、无线通讯装置3、数据库及用于控制料场各节点设备作业的节点设备PLC；节点设备PLC通过无线通讯装置3与上位机1及数据处理单元通讯2。本实施例中，节点设备刮板取料机5和堆料小车6，无线通讯装置3采用无线通讯电台。通过Modbus Poll通讯连接，使数据处理单元2和上位机2可以读取或更新数据库的数据。

数据库包括与料场中不同作业区域(料堆存储区域8)一一对应的多个数据存储单元，每个数据存储单元存储有对应区域的物料信息；物料信息包括物料种类、物料密度、自然安息角、区间坐标、料堆高度、料堆边界、料堆重量。

上位机1用于生成作业指令，并将作业指令发送至述数据处理单元2；作业指令包括作业方式、物料种类、作业量，作业方式包括堆料作业及取料作业；

数据处理单元2用于根据作业指令获取数据库中与待作业物料种类相关联的物料信息，并将待作业的作业量与数据库中的堆料重量数据进行对比、分析和计算，得到目标作业区域，并将作业指令发送至目标作业区域对应的节点设备PLC；

节点设备PLC用于根据作业指令及目标作业区域对应的物料信息，自动定位待作业的料堆9，进行自动作业。在各节点设备PLC中加入远程控制程序段和自动作业(位置给定、对比、执行)的程序段，将数据处理单元计算出的目标作业区域的位置数据结果发送到各节点设备PLC中的指定存储位，节点设备PLC将目标作业区域位置数据与设备自身编码器的位置数据进行对比分析、计算，以自动控制设备的前进/后退、抬起/落下等作业操作，从而实现自动作业的功能。

该散料物流智能管控系统通过对料场建立标准信息数据库，将卸料点的来料种类、来料量或者料仓需要进料的种类和进料量写入到系统中并读取数据库中存储相应物料种类的数据存储单元中的数据，再经过数据处理单元进行数据分析、对比和计算自动给出要作业的目标区域，并将该区域的位置数据与各节点设备的位置数据进行对比分析，将作业区域的位置数据、启动方式信息发送给最优的节点设备PLC，节点设备PLC根据接收的信息将设备自动运行到目标区域，并自动启动设备进行作业，降低了设备操作人员和中控室生产调度人员的工作强度，解决了由于人为原因造成的误操作或者是信息误统计等问题，使得整个料场的物流生产的控制和管理更加智能和规范。

在本实施例中，上位机1还用于将物料种类、物料密度、自然安息角信息输入至数据库中进行存储(管理员通过上位机进行手动输入或修改)。每个料堆存储区域存储的物料种类需要管理员通过上位机1进行手动输入，并且要将物料种类字符串编译，例如：杨迪(000)、澳矿(001)、巴卡(010)、煤粉(011)、铁矿石(100)、PB(101)等等，这么做的目的是，当生产操作人员输入作业指令时，上位机1可以根据物料种类的字符直接读取到存储在相应数据存储单元中的料堆的数据，再根据作业量的对比计算，系统会根据计算结果中最接近作业指令中要完成的作业量，自动选择要作业的区域，并且将相应区域的数据库信息发送给该区域所在的系统皮带和节点设备的PLC。

在本实施例中，通过对料场进行测绘并建立料场坐标系并将刮板取料机5和堆料小车6的编码器数据与料场坐标系相对应。

在本实施例中，该系统还包括用于采集料场料堆重量的料堆检测装置，料堆检测装置为安装于系统皮带上的电子皮带秤7或安装于节点设备上的激光盘煤仪，料堆检测装置通过无线通讯装置3与上位机1及数据处理单元2通讯。

在本实施例中，数据处理单元2还用于根据料堆检测装置的检测数据计算、更新数据库中的料堆重量数据。根据作业指令状态字中作业方式：堆料/取料(0/1)，来触发料堆检测装置(电子皮带秤或激光盘煤仪)对该区域数据库中的数据进行料堆料量的计算，其中堆料状态下，设备对所在料堆存储区域的作业量，通过电子皮带秤或激光盘煤仪来获取，将测量的数据累加到数据库中该区域存储单元中“物料重量”上，相反取料状态下，数据库中该区域存储单元中“物料重量”会减去设备作业时测量的料堆数据，这样就实现了料场数据的自动采集、计算和更新。

在本实施例中，数据处理单元2还用于：

基于堆料小车6上料位计的测量数据获取料堆高度数据，根据堆料小车运动轨迹及物料的自然安息角数据获取料堆边界数据，并将堆料高度数据及堆料边界数据存储于相应的数据存储单元中，用于供节点设备PLC控制刮板取料机定位料堆和自动取料时调用；

根据刮板取料机5作业过程中刮板下放的角度和取料区间数据更新该区域料堆高度和料堆边界数据。

在本实施例中，数据库中每个数据存储单元还存储有各节点设备在该存储区域的历史作业数据，该历史作业数据包括作业时间、作业状态和作业量数据。

在本实施例中，节点设备PLC通过交换机4与无线通讯装置3通讯。

本实施例中，根据A、B、C、D四个料条中七个料堆存储区域8在数据库中建立28个数据存储单元，其中除了包括每个料堆存储区域的边界数据、料堆种类、料堆密度、自然安息角、料堆高度、料堆重量、料堆边界等物料数据信息，还包括各节点设备在该区域的历史作业数据，例如“X#刮板取料机的作业时间”、“X#刮板取料机的刮板高度”、“X#刮板取料机的取料量”、“X#堆料小车作业时间”、“X#堆料小车的堆料高度”、“X#堆料小车的堆料区间”、“X#堆料小车的堆料量”等，确保所有节点设备的操作可追踪、历史故障可查询、运行数据可监控等功能。物料数据信息可通过安装在系统皮带的电子皮带秤或者安装在节点设备上的激光盘煤仪采集得到或基于采集的数据计算得到。

中控室操作人员根据卸料点来料的种类和来料量或料仓需要进料种类和进料量在上位机1中输入要卸料或取料的种类和料量，并在上位机以字符串形式生成一个作业指令，作业指令中包括：作业方式(堆料/取料)、物料种类、物料重量等信息。

上位机1将作业指令发送给数据处理单元2服务器，数据处理单元2根据作业指令读取数据库中符合要作业的物料种类的数据库信息，并根据要作业的物料重量(作业量)与数据库中的堆料重量数据进行对比、分析和计算，自动计算出最符合本次作业的作业区域，并且计算出的作业区域的区间坐标、料堆高度、料堆边界等数据，根据作业指令中作业方式数据计算出要作业的节点设备，然后将这些数据以状态字和字符串的方式发送给相应节点设备PLC中。

各节点设备的PLC收到作业指令后，根据状态字的信息依次自动启动设备的相应结构，然后根据字符串的数据对比，自动定位要作业的料堆，然后自动找到作业的切入点，根据料堆高度、料堆边界、自然安息角等数据对料堆进行精准的自动作业，直到人为干预停止或完成预定的作业总量后自动停止。

在本实施例中，设置料流恒定系统，通过采集电子皮带秤瞬时流量信号，结合刮板取料机行走速度模拟量信号，实现对刮板取料机取料的PID控制，达到了平稳取煤的效果。

本实施例中自动堆料作业采用定点式堆料方式，即堆料小车通过采集安装在落料臂前端的料位计信号，判断堆料高度，当料堆达到预定高度，堆料小车自动后退，当料堆再次达到预设高度，堆料小车继续后退，以此往复堆料；

本实施例中自动取料作业是刮板取料机通过读取料堆的高度来确定刮板下放的角度，根据堆料小车堆料的区间计算出料堆顶层的区间范围，从而确定第一层取料的区间位置，再通过料堆高度和不同料种的自然安息角计算出第二层的取料区间，以此类推计算，可以计算出刮板机每一层取料边界区间，从而实现刮板机的自动取料作业。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种散料物流智能管控系统，其特征在于，包括上位机、数据处理单元、无线通讯装置、数据库及用于控制料场各节点设备作业的节点设备PLC；所述节点设备PLC通过所述无线通讯装置与所述上位机及数据处理单元通讯；

所述数据库包括与料场中不同作业区域一一对应的多个数据存储单元，每个所述数据存储单元存储有对应区域的物料信息；所述物料信息包括物料种类、物料密度、自然安息角、区间坐标、料堆高度、料堆边界、料堆重量；

所述上位机用于生成作业指令，并将所述作业指令发送至所述数据处理单元；所述作业指令包括作业方式、物料种类、作业量，所述作业方式包括堆料作业及取料作业；

所述数据处理单元用于根据所述作业指令获取所述数据库中与待作业物料种类相关联的物料信息，并将待作业的作业量与所述数据库中的堆料重量数据进行对比、分析和计算，得到目标作业区域，并将所述作业指令发送至所述目标作业区域对应的节点设备PLC；

所述节点设备PLC用于根据所述作业指令及目标作业区域对应的物料信息，自动定位待作业的料堆，进行自动作业。

2.根据权利要求1所述的散料物流智能管控系统，其特征在于，所述节点设备包括刮板取料机和堆料小车。

3.根据权利要求1所述的散料物流智能管控系统，其特征在于，所述无线通讯装置为无线通讯电台。

4.根据权利要求1所述的散料物流智能管控系统，其特征在于，所述上位机还用于将所述物料种类、物料密度、自然安息角信息输入至所述数据库中进行存储。

5.根据权利要求2所述的散料物流智能管控系统，其特征在于，所述节点设备编码器数据与料场坐标系相对应。

6.根据权利要求2所述的散料物流智能管控系统，其特征在于，还包括用于采集料场料堆重量的料堆检测装置，所述料堆检测装置为安装于系统皮带上的电子皮带秤或安装于节点设备上的激光盘煤仪，所述料堆检测装置通过所述无线通讯装置与所述上位机及数据处理单元通讯。

7.根据权利要求6所述的散料物流智能管控系统，其特征在于，所述数据处理单元还用于根据料堆检测装置的检测数据计算、更新所述数据库中的料堆重量数据。

8.根据权利要求7所述的散料物流智能管控系统，其特征在于，所述数据处理单元还用于：

基于所述堆料小车上料位计的测量数据获取料堆高度数据，根据堆料小车运动轨迹及物料的自然安息角数据获取料堆边界数据，并将所述堆料高度数据及堆料边界数据存储于相应的数据存储单元中，用于供所述节点设备PLC控制刮板取料机定位料堆和自动取料时调用；

根据刮板取料机作业过程中刮板下放的角度和取料区间数据更新该区域料堆高度和料堆边界数据。

9.根据权利要求1所述的散料物流智能管控系统，其特征在于，所述数据库中每个所述数据存储单元还存储有各节点设备在该存储区域的历史作业数据，所述历史作业数据包括作业时间、作业状态和作业量数据。

10.根据权利要求1所述的散料物流智能管控系统，其特征在于，所述节点设备PLC通过交换机与所述无线通讯装置通讯。

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