CN111665813A - 自动装矿控制系统和控制方法 - Google Patents

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马永林
赵炯亮
周育
沈庆阳
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Abstract

本发明属于冶金矿山设备控制技术领域，尤其是涉及一种自动装矿控制系统和控制方法，自动装矿控制系统其特征在于包括称重模块、车辆定位模块、料位检测模块和视频监控模块、分别与所述的称重模块、车辆定位模块、料位检测模块和视频监控模块相连接的放矿控制模。本发明使矿车在行进过程中完成装矿，同时通过在传统的装矿过程中增加检测仪表和定位传感器，根据矿车行进位置实时控制放矿闸门的开关，避免漏矿，提高装矿的效率，提高装矿的精准度，同时，将现场工人解放出来，避免恶劣生产环境对工人身体健康造成不利影响。

Description

自动装矿控制系统和控制方法
技术领域
本发明属于冶金矿山设备控制技术领域，尤其是涉及一种自动装矿控制系统和控制方法。
背景技术
电机车自动装矿流程连接着生产、销售和贸易结算等环节，通常具有生产效率要求高、无人化生产要求高、贸易结算精度要求高等需求，是矿山生产的重中之重。但现场通常采用定点装矿，即在固定位置安装静态轨道衡，让矿车停在静态轨道衡上开始放矿，当本节矿车装到指定重量（一般为50t）后停止装矿，然后启动电机车，让下一节车厢停在静态轨道衡上进行装矿，如此进行，直到装满整列矿车，装矿期间，由于下料口的尺寸和车厢的尺寸不匹配，会出现装矿不均匀的情况，某些地方会形成很大的堆积角，有时还会冒矿，由于需要贸易结算，装车需保证一定的精度，一般一节矿车的装矿量为49.5t-50.5t之间，这就需要有工人在现场指导电机车位置微调，使装矿尽量均匀且在合理的装矿范围内，如果出现冒矿，还得工人用铁锹将散落的矿粉装回矿车，效率极其低下，而且现场粉尘大，对工人身体健康造成不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效率的自动装矿控制系统和控制方法，提高装矿的效率，节省装矿时间，降低职业病发生率，提高安全生产水平。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
本发明的自动装矿控制系统，其特征在于包括称重模块、车辆定位模块、料位检测模块和视频监控模块、分别与所述的称重模块、车辆定位模块、料位检测模块和视频监控模块相连接的放矿控制模块，
所述的称重模块包括设置在装车矿槽下方的动态轨道衡，设置在补矿槽下方的静态轨道衡，
所述的车辆定位模块包括设置在装车矿槽下料口下方、且位于电机车停留位置下方的一组光电开关，每组光电开关包括一个发射传感器和一个接收传感器，
所述的料位检测模块包括设置在所述装车矿槽顶部的雷达料位计Ⅰ，设置在所述装车矿槽放矿口前后的雷达料位计Ⅱ，
所述的视频监控模块包括高清网络摄像头、监视器和硬盘录像机，
所述的放矿控制模块包括上位机和与此上位机相连接的下位机，所述的上位机包括工控机、显示器和操作台，所述的视频监控模块与所述的工控机相连接，所述的下位机包括控制器单元、I/O单元、通讯单元和供电单元，所述的通讯单元与所述的工控机相连接，所述的I/O单元分别与所述的动态轨道衡、静态轨道衡、车辆定位模块、料位检测模块和气动闸阀信号相连接。
所述的动态轨道衡安装在中间的装车矿槽的下方。
所述的I/O单元通过电缆分别与所述的动态轨道衡、静态轨道衡、车辆定位模块、料位检测模块和气动闸阀信号相连接。
一种自动装矿控制系统的控制方法，其特征在于采用动态装矿和静态补矿相结合的方式，通过不停车的连续的动态装矿进行粗装，高效率的完成绝大部分的装矿任务，再通过静态补矿的方式进行精装，使装矿误差控制在允许范围内，保证贸易结算的装车精度。
本发明的优点：
本发明的自动装矿控制系统和控制方法，使矿车在行进过程中完成装矿，同时通过在传统的装矿过程中增加检测仪表和定位传感器，根据矿车行进位置实时控制放矿闸门的开关，避免漏矿，提高装矿的效率，提高装矿的精准度，同时，将现场工人解放出来，避免恶劣生产环境对工人身体健康造成不利影响。
附图说明
图1为本发明电机车自动装矿示意图。
图2为本发明自动装矿控制系统结构图。
图3为本发明自动装矿控制方法逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1、2和3所示，本发明的自动装矿控制系统，其特征在于包括称重模块、车辆定位模块、料位检测模块和视频监控模块、分别与所述的称重模块、车辆定位模块、料位检测模块和视频监控模块相连接的放矿控制模块，
所述的称重模块包括设置在装车矿槽1下方的动态轨道衡5，设置在补矿槽9下方的静态轨道衡8，
所述的车辆定位模块包括设置在装车矿槽1下料口下方、且位于电机车2停留位置下方的一组光电开关6，每组光电开关6包括一个发射传感器和一个接收传感器，
所述的料位检测模块包括设置在所述装车矿槽1顶部的雷达料位计Ⅰ7，设置在所述装车矿槽1放矿口前后的雷达料位计Ⅱ4，
所述的视频监控模块包括高清网络摄像头10、监视器和硬盘录像机，
所述的放矿控制模块包括上位机和与此上位机相连接的下位机，所述的上位机包括工控机、显示器和操作台，所述的视频监控模块与所述的工控机相连接，所述的下位机包括控制器单元、I/O单元、通讯单元和供电单元，所述的通讯单元与所述的工控机相连接，所述的I/O单元分别与所述的动态轨道衡5、静态轨道衡8、车辆定位模块、料位检测模块和气动闸阀信号相连接。
所述的动态轨道衡5安装在中间的装车矿槽1的下方。
所述的I/O单元通过电缆分别与所述的动态轨道衡5、静态轨道衡8、车辆定位模块、料位检测模块和气动闸阀信号相连接。
一种自动装矿控制系统的控制方法，其特征在于采用动态装矿和静态补矿相结合的方式，通过不停车的连续的动态装矿进行粗装，高效率的完成绝大部分的装矿任务，再通过静态补矿的方式进行精装，使装矿误差控制在允许范围内，保证贸易结算的装车精度。
如图1所示，本发明的自动装矿控制系统包括称重模块、车辆定位模块、料位检测模块、放矿控制模块、视频监控模块。
所述的称重模块由动态轨道衡5和静态轨道衡8组成，动态轨道衡5用于对行进的列车进行动态称重，并根据称重信号来控制放矿气动闸阀3，当动态称重值未达到预装值时，电机车2车厢经过放矿口时允许打开放矿气动闸阀3，如果动态称重值达到预装值，则电机车2车厢经过放矿口时不允许打开放矿气动闸阀3。动态轨道衡5安装在中间的装车矿槽1下面，这样电机车2的第一节车厢和最后一节车厢行驶的距离最短，提高装矿效率。静态轨道衡8安装于补矿槽9下方，控制模块根据静态轨道衡8的数据控制下料调节闸阀11的开度，随着装矿量逐渐接近目标值，开度越小，达到目标值时停止补矿，对装矿量进行修正，以便使装矿量在允许范围内。
所述的车辆定位模块采用光电开关6，每一组光电开关由两个传感器组成，一个发射传感器，一个接收传感器，发射传感器发出的光束被接收传感器接收后变成电信号，当有物体将光束遮挡后，传感器信号就产生了从1到0的跳变。利用光电开关的这种特性对电机车2进行定位，其目的是为了检测当电机车2经过下料口的时候，是车厢位于下料口的下面还是两节车厢的连接处位于下料口的下面，从而使物料落在电机车2的车厢里，保证物料不会从电机车2的车厢连接处漏出。
所述的料位检测模块分两部分，均采用雷达料位计进行测量，一部分雷达料位计Ⅰ7安装于装车矿槽1料仓顶部，实时监测料仓料位，当料仓料位低于下限值时进行上料并报警，始终保持料仓料位在正常范围内，不至因缺料导致无法装车，从而保证电机车2装车的连续性；另一部分雷达料位计Ⅱ4安装于装车矿槽1放矿口前后，用于检测电机车2通过时车厢内的装矿高度，由于电机车2一直处于移动状态中，装矿难免会出现高低不平的情况，采用雷达料位计Ⅱ4监测放矿口附近的装矿高度，当装矿高度超过上限值时不允许放矿并报警，以免矿粉太满溢出。
所述的视频监控模块由高清网络摄像头、监视器以及硬盘录像机组成，高清网络摄像头10安装于每个放矿闸门附近，用于监控每个下料口的下料状态，监视器和硬盘录像机安装于控制室，负责为操作人员提供实时的视频监控和视频存储。
所述的放矿控制模块包括下位机和上位机，下位机由控制器单元、I/O单元、通讯单元、供电单元等组成，用电缆将上面所述的称重模块、车辆定位模块、料位检测模块与放矿控制模块的I/O单元相连，并将气动闸阀的信号与放矿控制模块的I/O单元相连，实现各种检测信号的采集，对控制器单元进行编程控制下料口闸门的开关，实现高效率的自动装矿，供电单元对控制器单元、I/O单元、通讯单元进行供电，通讯单元通过光缆与控制室的上位机相连；上位机由工控机、显示器、操作台等组成，与下位机相连构成监控系统并提供人机界面，实现远程监控电机车装矿过程。
具体实施例如图1所示，共有五个装车矿槽1，每个矿槽下面有两个下料口，下料口采用放矿气动闸阀3控制下料，电机车2由牵引机头进行牵引，低速运行进行装矿，电机车2采用移动方式进行装矿，即牵引机头牵引着电机车2车厢从一侧驶入，并从另一侧驶出，通过光电开关6实时检测电机车2车厢的位置，并根据光电开关6的状态推算出车厢号以及车厢的具体位置，从而控制下料口的放矿气动闸阀3打开或者关闭，使物料装到车厢里而不从车厢间的连接处漏出，同时根据安装于下料口附近的雷达料位计Ⅱ4的信号可以判断当前车厢内的物料高度是否超过允许值，以控制物料不会从车厢上面漏出，当最后一节车厢经过动态轨道衡5之后，电机车2反向行驶，直到第一节车厢再次经过动态轨道衡5，再进行反向，如此反复，直到各节车厢装矿量达到预装值，然后电机车2驶离装车矿槽1，并驶入补矿槽9，采用定点补矿的方式进行补矿，控制模块根据静态轨道衡8的数据控制下料调节闸阀11的开度，随着装矿量逐渐接近目标值，开度越小，达到目标值时停止补矿，电机车2向前移动一个车厢，使下一节车厢进入静态轨道衡8，重复以上过程，直到所有车厢装矿量达到要求的50t为止，装矿过程结束。整个装矿过程中，工人都可在控制室中通过高清网络摄像头10进行监视，以防出现突发状况。
通过这种高效率的自动装矿方法，使矿车在行进过程中完成装矿，同时通过在传统的装矿过程中增加检测仪表和定位传感器，根据矿车行进位置实时控制放矿闸门的开关，避免漏矿，提高装矿的效率，提高装矿的精准度，同时，将现场工人解放出来，避免恶劣生产环境对工人身体健康造成不利影响。

Claims (4)

1.一种自动装矿控制系统，其特征在于包括称重模块、车辆定位模块、料位检测模块和视频监控模块、分别与所述的称重模块、车辆定位模块、料位检测模块和视频监控模块相连接的放矿控制模块，
所述的称重模块包括设置在装车矿槽下方的动态轨道衡，设置在补矿槽下方的静态轨道衡，
所述的车辆定位模块包括设置在装车矿槽下料口下方、且位于电机车停留位置下方的一组光电开关，每组光电开关包括一个发射传感器和一个接收传感器，
所述的料位检测模块包括设置在所述装车矿槽顶部的雷达料位计Ⅰ，设置在所述装车矿槽放矿口前后的雷达料位计Ⅱ，
所述的视频监控模块包括高清网络摄像头、监视器和硬盘录像机，
所述的放矿控制模块包括上位机和与此上位机相连接的下位机，所述的上位机包括工控机、显示器和操作台，所述的视频监控模块与所述的工控机相连接，所述的下位机包括控制器单元、I/O单元、通讯单元和供电单元，所述的通讯单元与所述的工控机相连接，所述的I/O单元分别与所述的动态轨道衡、静态轨道衡、车辆定位模块、料位检测模块和气动闸阀信号相连接。
2.根据权利要求1所述的自动装矿控制系统，其特征在于所述的动态轨道衡安装在中间的装车矿槽的下方。
3.根据权利要求1所述的自动装矿控制系统，其特征在于所述的I/O单元通过电缆分别与所述的动态轨道衡、静态轨道衡、车辆定位模块、料位检测模块和气动闸阀信号相连接。
4.一种自动装矿控制系统的控制方法，其特征在于采用动态装矿和静态补矿相结合的方式，通过不停车的连续的动态装矿进行粗装，高效率的完成绝大部分的装矿任务，再通过静态补矿的方式进行精装，使装矿误差控制在允许范围内，保证贸易结算的装车精度。
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