CN113830569A - 堆料控制方法及堆料系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了堆料控制方法及堆料系统。堆料控制方法，包括步骤A，系统信息设置；步骤B：堆料自动控制；该方法使用拍照设备、高度传感器和压力传感器，可以获取料场堆料实时信息，并传送至PLC进行计算，识别料堆物料信息，PLC自动控制堆料机行走、旋转、放料和停止放料，放料现场无需留置工作人员，降低了人力成本，提高了安全系数。堆料系统包括堆料机和堆料控制系统，堆料机包括行走机构、悬臂皮带机、尾车皮带机、旋转机构和俯仰机构，堆料控制系统包括PLC和数据获取装置。具有回转、俯仰堆料功能，能够实现两侧堆料；可远程操作，实现人不上机操控，安全性能高。

Description

堆料控制方法及堆料系统
技术领域
本发明涉及堆料装置及堆料工艺。
具体地说，是涉及堆料控制方法及堆料系统。
背景技术
堆料机是港口散状物料连续作业常用的重要设备，目前，堆料机通常采用就地操作，手动堆料作业或半自动堆料作业的方式，堆料方式自动化程度差，需要在堆料作业现场实时查看堆料进度，堆料机的臂架来回转动，料流流量大，危险指数较高，现场安全隐患较多，人力成本较高。
并且用于堆集煤炭的堆料机目前存在一些问题，如：一、仅具备单侧堆料的性能，不能两侧堆料；二、依靠人员上机现场操作，安全性低；三、缺少相应的抑尘除尘装置，环保性能低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种提升工艺的堆料控制方法。
本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：
堆料控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，系统信息设置：
A1、建立位置坐标系；
根据堆料场内的位置信息，沿堆料机行走方向，设定行走起始点和行走终止点，以行走起始点为坐标原点，建立坐标系，将堆料场内垛位逐一编号，并将垛位编号和位置信息一一对应后，存储垛位编号和位置信息至PLC；
A2、修正堆料参数；
数据获取装置获取堆料场地内每个垛位的实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息，并将所获取的信息更新存储至PLC；
A3、设定堆料信息；
事先在PLC内设置物料编码机制，对需要堆料的物料信息进行编码，并在堆料前将物料编码录入PLC，然后根据A1和A2所获取的信息，计算每个垛位所对应的堆料高度上限值Hmax和堆料重力上限值Gmax，并在PLC内进行设定；
步骤B：堆料自动控制：
B1、堆料准备；
PLC发送指令，行走机构和旋转机构启动，堆料机移动至第一个垛位后停止，俯仰机构启动，将堆料机调整至堆料位置，然后数据获取装置被触发并再次获取实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息，然后将所获取的信息传送至PLC；
B2、堆料判断；
PLC接收实时信息并进行判断，如果所获取高度信息0< H<Hmax或重力信息0< G<Gmax时，则需要进一步判断该垛位是否需要堆料，执行B3操作；如果所获取的重力信息G=0且高度信息H=0时，则判定该垛位需要堆料，执行B4操作；
B3、堆料进一步判断；
当0< H<Hmax或0< G<Gmax，则该垛位已有物料，将实时获取的物料编码信息与本次需要堆料的物料编码信息比对，如果完全一致，则判定可进行堆料，执行B4操作；如果不完全一致，则判定不能堆料，执行B5操作；
B4、堆料；
PLC发送指令，悬臂皮带机和尾车皮带机启动，堆料机执行堆料操作，数据获取装置实时获取实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息，并传送给PLC，PLC实时判断，当H=Hmax或G=Gmax任意之一达成时，则判定堆料完成并停止堆料，然后执行B5操作；
B5、执行下一次堆料准备；
当堆料完成或不能堆料时，PLC发送指令，行走机构和旋转机构启动，使堆料机移动至下一个垛位后停止，重复B1-B5操作，直至全部垛位上堆料完成。
一种具体优化方案，步骤A1将堆料机左侧的垛位分别编号为l1，l2……ln，在堆料机右侧的垛位分别编号为r1，r2，r3……rn。
一种具体优化方案，每个垛位上分别对应设有拍摄设备、高度传感器、压力传感器和无线信号传输模块，并且对应垛位编号，拍摄设备编号lp1，lp2……lpn，rp1，rp2……rpn，高度传感器编号lh1，lh2……lhn，rh1，rh2……rhn，对应压力传感器编号lg1，lg2……lgn，rg1，rg2……rgn，拍摄装备、高度传感器和压力传感器三者通过信号传输线与无线信号传输模块连接，无线信号传输模块与PLC以无线方式连接。
一种具体优化方案，重复步骤B5操作中，堆料机的移动顺序为l1、r1、l2、r2……ln、rn。
一种具体优化方案，步骤A2中，根据实时图像信息计算料堆的实时高度H1，根据高度信息计算料堆实时高度H2，将计算的料堆高度H1和H2进行比对，当数据一致时判定设备正常使用，当数据不一致时，对重新获取实际高度H并与高度H1和H2进行比对，选用数值正确的设备继续使用，并对数据出现错误的设备及时进行修理。
通过冗余设计，提供备选功能，防止机器损坏影响工程进度。
一种具体优化方案，步骤B4中，PLC根据获取的实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息计算俯仰机构的摆动幅度，并发送指令给俯仰机构，俯仰机构按指令执行。
本发明所提供的一种堆料机自动堆料控制系统及自动堆料控制方法，使用拍照设备、高度传感器和压力传感器，可以获取料场堆料实时信息，并传送至PLC进行计算，识别料堆物料信息，PLC自动控制堆料机行走、旋转、放料和停止放料，放料现场无需留置工作人员，降低了人力成本，提高了安全系数。
本发明的另一目的在于提供一种提升工艺的堆料系统。
本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：
堆料系统，其特征在于：包括堆料机和堆料控制系统，堆料机包括行走机构、悬臂皮带机、尾车皮带机、旋转机构和俯仰机构，堆料控制系统包括PLC和数据获取装置；
数据获取装置包括拍摄设备、高度传感器、压力传感器和无线信号传输模块，拍摄设备和高度传感器位于垛位外侧的中心位置，压力传感器位于垛位中心位置的地下，拍摄装备、高度传感器和压力传感器三者通过信号传输线与无线信号传输模块连接，无线信号传输模块与PLC以无线方式连接；
PLC通过无线和/或有线的方式控制行走机构、悬臂皮带机、尾车皮带机、旋转机构和俯仰机构的启停。
一种具体优化方案，悬臂皮带机下部通过旋转机构和俯仰机构设置于行走机构上，悬臂皮带机上部进料端与尾车皮带机上部出料端连接，尾车皮带机下部通过车轮组支撑于行走机构上；
行走机构包括行走轨道、行走台车、行走驱动装置，行走驱动装置驱动行走台车沿行走轨道往复移动，行走驱动装置包括行走电机和减速机；
悬臂皮带机包括臂架、悬臂输送带、悬臂托辊、悬臂驱动装置，悬臂托辊转动设置于臂架上侧，悬臂托辊数量至少为两个，悬臂输送带传动设置于多个悬臂托辊上，悬臂驱动装置包括悬臂电机，悬臂电机与其中一个悬臂托辊传动连接；
尾车皮带机包括尾架、尾车输送带、尾车托辊、尾车改向辊、地面托辊、尾车驱动装置，尾车输送带传送设置于尾车托辊、尾车改向辊、地面托辊上，尾车托辊、尾车改向辊转动设置于尾架上方，尾车输送带通过尾车改向辊改向至地面，尾车驱动装置包括尾车电机，尾车电机与地面托辊传动连接；
旋转机构包括旋转平台，旋转轴承、旋转齿圈、旋转齿轮和旋转驱动装置，旋转驱动装置驱动旋转齿轮转动，旋转齿轮与旋转齿圈外齿圈啮合，旋转齿圈内周侧与旋转轴承外周侧固定连接，旋转轴承外周转动侧与行走台车固定连接，旋转轴承内周转动侧与旋转平台固定连接，旋转平台上部通过塔架与臂架铰接，旋转驱动装置包括旋转电机，旋转电机与旋转齿轮传动连接；
俯仰机构包括俯仰液压缸，俯仰液压缸一端与旋转平台铰接，俯仰液压缸另外一端与臂架铰接，俯仰液压缸的数量至少两个且两两对称设置于臂架两侧。
一种具体优化方案，PLC分别与行走电机、悬臂电机、尾车电机、旋转电机和俯仰液压缸无线控制连接或有线控制连接。
一种具体优化方案，悬臂皮带机上端设有头罩和短溜筒，悬臂皮带机和尾车皮带机转接处采用密闭溜槽和导料槽，在导料槽的进、出口设橡胶帘。
通过上述配套除尘装置，有效提升环保性能。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：
一、具有回转、俯仰堆料功能，能够实现两侧堆料；
二、具有远程操作控制功能，能够实现人不上机操控，安全性能高；
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1是本发明堆料机的结构示意图。
附图2是本发明的堆料机的状态示意图。
附图3是本发明堆料系统俯视向结构示意图。
附图4是本发明垛位及数据获取装置分布示意图。
附图5是本发明堆料控制方法流程图。
附图6是本发明堆料控制系统的结构原理图。
图中：1-行走机构；2-悬臂皮带机；3-尾车皮带机；4-旋转机构；5-俯仰机构；6-头罩；7-短溜筒；8-密闭溜槽；9-导料槽。
具体实施方式
实施例1：如图1-6所示，堆料控制方法，包括以下步骤：
步骤A，系统信息设置：
A1、建立位置坐标系；
根据堆料场内的位置信息，沿堆料机行走方向，设定行走起始点和行走终止点，以行走起始点为坐标原点，建立坐标系，将堆料场内垛位逐一编号，并将垛位编号和位置信息一一对应后，存储垛位编号和位置信息至PLC；
A2、修正堆料参数；
数据获取装置获取堆料场地内每个垛位的实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息，并将所获取的信息更新存储至PLC；
A3、设定堆料信息；
事先在PLC内设置物料编码机制，对需要堆料的物料信息进行编码，并在堆料前将物料编码录入PLC，然后根据A1和A2所获取的信息，计算每个垛位所对应的堆料高度上限值Hmax和堆料重力上限值Gmax，并在PLC内进行设定；
步骤B：堆料自动控制：
B1、堆料准备；
PLC发送指令，行走机构1和旋转机构4启动，堆料机移动至第一个垛位后停止，俯仰机构5启动，将堆料机调整至堆料位置，然后数据获取装置被触发并再次获取实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息，然后将所获取的信息传送至PLC；
B2、堆料判断；
PLC接收实时信息并进行判断，如果所获取高度信息0< H<Hmax或重力信息0< G<Gmax时，则需要进一步判断该垛位是否需要堆料，执行B3操作；如果所获取的重力信息G=0且高度信息H=0时，则判定该垛位需要堆料，执行B4操作；
B3、堆料进一步判断；
当0< H<Hmax或0< G<Gmax，则该垛位已有物料，将实时获取的物料编码信息与本次需要堆料的物料编码信息比对，如果完全一致，则判定可进行堆料，执行B4操作；如果不完全一致，则判定不能堆料，执行B5操作；
B4、堆料；
PLC发送指令，悬臂皮带机2和尾车皮带机3启动，堆料机执行堆料操作，数据获取装置实时获取实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息，并传送给PLC，PLC实时判断，当H=Hmax或G=Gmax任意之一达成时，则判定堆料完成并停止堆料，然后执行B5操作；
B5、执行下一次堆料准备；
当堆料完成或不能堆料时，PLC发送指令，行走机构1和旋转机构4启动，使堆料机移动至下一个垛位后停止，重复B1-B5操作，直至全部垛位上堆料完成。
步骤A1将堆料机左侧的垛位分别编号为l1，l2……ln，在堆料机右侧的垛位分别编号为r1，r2，r3……rn。
每个垛位上分别对应设有拍摄设备、高度传感器、压力传感器和无线信号传输模块，并且对应垛位编号，拍摄设备编号lp1，lp2……lpn，rp1，rp2……rpn，高度传感器编号lh1，lh2……lhn，rh1，rh2……rhn，对应压力传感器编号lg1，lg2……lgn，rg1，rg2……rgn，拍摄装备、高度传感器和压力传感器三者通过信号传输线与无线信号传输模块连接，无线信号传输模块与PLC以无线方式连接。
重复步骤B5操作中，堆料机的移动顺序为l1、r1、l2、r2……ln、rn。
步骤A2中，根据实时图像信息计算料堆的实时高度H1，根据高度信息计算料堆实时高度H2，将计算的料堆高度H1和H2进行比对，当数据一致时判定设备正常使用，当数据不一致时，对重新获取实际高度H并与高度H1和H2进行比对，选用数值正确的设备继续使用，并对数据出现错误的设备及时进行修理。
步骤B4中，PLC根据获取的实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息计算俯仰机构5的摆动幅度，并发送指令给俯仰机构5，俯仰机构5按指令执行。
实际使用时，还可以在每个垛位上放置位置传感器，利用悬臂皮带机触发位置传感器，然后启动该垛位的数据获取装置；当然，也可以将数据获取装置利用电源开关控制起闭，并设置成常开模式。
本发明使用拍照设备、高度传感器和压力传感器，可以获取料场堆料实时信息，并传送至PLC进行计算，识别料堆物料信息，PLC自动控制堆料机行走、旋转、放料和停止放料，放料现场无需留置工作人员，降低了人力成本，提高了安全系数。
实施例2：如附图1-6所示，堆料系统，包括堆料机和堆料控制系统，堆料机包括行走机构1、悬臂皮带机2、尾车皮带机3、旋转机构4和俯仰机构5，堆料控制系统包括PLC和数据获取装置。
数据获取装置包括拍摄设备、高度传感器、压力传感器和无线信号传输模块，拍摄设备和高度传感器位于垛位外侧的中心位置，压力传感器位于垛位中心位置的地下，拍摄装备、高度传感器和压力传感器三者通过信号传输线与无线信号传输模块连接，无线信号传输模块与PLC以无线方式连接。
PLC通过无线和/或有线的方式控制行走机构1、悬臂皮带机2、尾车皮带机3、旋转机构4和俯仰机构5的启停。
悬臂皮带机2下部通过旋转机构4和俯仰机构5设置于行走机构1上，悬臂皮带机2上部进料端与尾车皮带机3上部出料端连接，尾车皮带机3下部通过车轮组支撑于行走机构1上。
行走机构1包括行走轨道、行走台车、行走驱动装置，行走驱动装置驱动行走台车沿行走轨道往复移动，行走驱动装置包括行走电机和减速机。
悬臂皮带机2包括臂架、悬臂输送带、悬臂托辊、悬臂驱动装置，悬臂托辊转动设置于臂架上侧，悬臂托辊数量至少为两个，悬臂输送带传动设置于多个悬臂托辊上，悬臂驱动装置包括悬臂电机，悬臂电机与其中一个悬臂托辊传动连接。
尾车皮带机3包括尾架、尾车输送带、尾车托辊、尾车改向辊、地面托辊、尾车驱动装置，尾车输送带传送设置于尾车托辊、尾车改向辊、地面托辊上，尾车托辊、尾车改向辊转动设置于尾架上方，尾车输送带通过尾车改向辊改向至地面，尾车驱动装置包括尾车电机，尾车电机与地面托辊传动连接。
旋转机构4包括旋转平台，旋转轴承、旋转齿圈、旋转齿轮和旋转驱动装置，旋转驱动装置驱动旋转齿轮转动，旋转齿轮与旋转齿圈外齿圈啮合，旋转齿圈内周侧与旋转轴承外周侧固定连接，旋转轴承外周转动侧与行走台车固定连接，旋转轴承内周转动侧与旋转平台固定连接，旋转平台上部通过塔架与臂架铰接，旋转驱动装置包括旋转电机，旋转电机与旋转齿轮传动连接。
俯仰机构5包括俯仰液压缸，俯仰液压缸一端与旋转平台铰接，俯仰液压缸另外一端与臂架铰接，俯仰液压缸的数量至少两个且两两对称设置于臂架两侧。
PLC分别与行走电机、悬臂电机、尾车电机、旋转电机和俯仰液压缸无线控制连接或有线控制连接。具体的，可在行走电机、悬臂电机、尾车电机、旋转电机和俯仰液压缸上设置无线信号接收器，并连接电子开关控制上述元器件的开启和关闭。
悬臂皮带机2上端设有头罩6和短溜筒7，悬臂皮带机2和尾车皮带机3转接处采用密闭溜槽8和导料槽9，在导料槽9的进、出口设橡胶帘。
通过上述配套除尘装置，有效提升环保性能。
本发明具有回转、俯仰堆料功能，能够实现两侧堆料；具有远程操作控制功能，能够实现人不上机操控，安全性能高。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.堆料控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，系统信息设置：
A1、建立位置坐标系；
根据堆料场内的位置信息，沿堆料机行走方向，设定行走起始点和行走终止点，以行走起始点为坐标原点，建立坐标系，将堆料场内垛位逐一编号，并将垛位编号和位置信息一一对应后，存储垛位编号和位置信息至PLC；
A2、修正堆料参数；
数据获取装置获取堆料场地内每个垛位的实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息，并将所获取的信息更新存储至PLC；
A3、设定堆料信息；
事先在PLC内设置物料编码机制，对需要堆料的物料信息进行编码，并在堆料前将物料编码录入PLC，然后根据A1和A2所获取的信息，计算每个垛位所对应的堆料高度上限值Hmax和堆料重力上限值Gmax，并在PLC内进行设定；
步骤B：堆料自动控制：
B1、堆料准备；
PLC发送指令，行走机构和旋转机构启动，堆料机移动至第一个垛位后停止，俯仰机构启动，将堆料机调整至堆料位置，然后数据获取装置被触发并再次获取实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息，然后将所获取的信息传送至PLC；
B2、堆料判断；
PLC接收实时信息并进行判断，如果所获取高度信息0< H<Hmax或重力信息0< G<Gmax时，则需要进一步判断该垛位是否需要堆料，执行B3操作；如果所获取的重力信息G=0且高度信息H=0时，则判定该垛位需要堆料，执行B4操作；
B3、堆料进一步判断；
当0< H<Hmax或0< G<Gmax，则该垛位已有物料，将实时获取的物料编码信息与本次需要堆料的物料编码信息比对，如果完全一致，则判定可进行堆料，执行B4操作；如果不完全一致，则判定不能堆料，执行B5操作；
B4、堆料；
PLC发送指令，悬臂皮带机和尾车皮带机启动，堆料机执行堆料操作，数据获取装置实时获取实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息，并传送给PLC，PLC实时判断，当H=Hmax或G=Gmax任意之一达成时，则判定堆料完成并停止堆料，然后执行B5操作；
B5、执行下一次堆料准备；
当堆料完成或不能堆料时，PLC发送指令，行走机构和旋转机构启动，使堆料机移动至下一个垛位后停止，重复B1-B5操作，直至全部垛位上堆料完成。
2.根据权利要求1所述的堆料控制方法，其特征在于：步骤A1将堆料机左侧的垛位分别编号为l1，l2……ln，在堆料机右侧的垛位分别编号为r1，r2，r3……rn。
3.根据权利要求2所述的堆料控制方法，其特征在于：每个垛位上分别对应设有拍摄设备、高度传感器、压力传感器和无线信号传输模块，并且对应垛位编号，拍摄设备编号lp1，lp2……lpn，rp1，rp2……rpn，高度传感器编号lh1，lh2……lhn，rh1，rh2……rhn，对应压力传感器编号lg1，lg2……lgn，rg1，rg2……rgn，拍摄装备、高度传感器和压力传感器三者通过信号传输线与无线信号传输模块连接，无线信号传输模块与PLC以无线方式连接。
4.根据权利要求2或3所述的堆料控制方法，其特征在于：重复步骤B5操作中，堆料机的移动顺序为l1、r1、l2、r2……ln、rn。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的堆料控制方法，其特征在于：步骤A2中，根据实时图像信息计算料堆的实时高度H1，根据高度信息计算料堆实时高度H2，将计算的料堆高度H1和H2进行比对，当数据一致时判定设备正常使用，当数据不一致时，对重新获取实际高度H并与高度H1和H2进行比对，选用数值正确的设备继续使用，并对数据出现错误的设备及时进行修理。
6.根据权利要求1-4任一权利要求所述的堆料控制方法，其特征在于：步骤B4中，PLC根据获取的实时图像信息、实时高度信息和实时重力信息计算俯仰机构的摆动幅度，并发送指令给俯仰机构，俯仰机构按指令执行。
7.堆料系统，其特征在于：包括堆料机和堆料控制系统，堆料机包括行走机构、悬臂皮带机、尾车皮带机、旋转机构和俯仰机构，堆料控制系统包括PLC和数据获取装置；
数据获取装置包括拍摄设备、高度传感器、压力传感器和无线信号传输模块，拍摄设备和高度传感器位于垛位外侧的中心位置，压力传感器位于垛位中心位置的地下，拍摄装备、高度传感器和压力传感器三者通过信号传输线与无线信号传输模块连接，无线信号传输模块与PLC以无线方式连接；
PLC通过无线和/或有线的方式控制行走机构、悬臂皮带机、尾车皮带机、旋转机构和俯仰机构的启停。
8.根据权利要求7所述的堆料系统，其特征在于：悬臂皮带机下部通过旋转机构和俯仰机构设置于行走机构上，悬臂皮带机上部进料端与尾车皮带机上部出料端连接，尾车皮带机下部通过车轮组支撑于行走机构上；
行走机构包括行走轨道、行走台车、行走驱动装置，行走驱动装置驱动行走台车沿行走轨道往复移动，行走驱动装置包括行走电机和减速机；
悬臂皮带机包括臂架、悬臂输送带、悬臂托辊、悬臂驱动装置，悬臂托辊转动设置于臂架上侧，悬臂托辊数量至少为两个，悬臂输送带传动设置于多个悬臂托辊上，悬臂驱动装置包括悬臂电机，悬臂电机与其中一个悬臂托辊传动连接；
尾车皮带机包括尾架、尾车输送带、尾车托辊、尾车改向辊、地面托辊、尾车驱动装置，尾车输送带传送设置于尾车托辊、尾车改向辊、地面托辊上，尾车托辊、尾车改向辊转动设置于尾架上方，尾车输送带通过尾车改向辊改向至地面，尾车驱动装置包括尾车电机，尾车电机与地面托辊传动连接；
旋转机构包括旋转平台，旋转轴承、旋转齿圈、旋转齿轮和旋转驱动装置，旋转驱动装置驱动旋转齿轮转动，旋转齿轮与旋转齿圈外齿圈啮合，旋转齿圈内周侧与旋转轴承外周侧固定连接，旋转轴承外周转动侧与行走台车固定连接，旋转轴承内周转动侧与旋转平台固定连接，旋转平台上部通过塔架与臂架铰接，旋转驱动装置包括旋转电机，旋转电机与旋转齿轮传动连接；
俯仰机构包括俯仰液压缸，俯仰液压缸一端与旋转平台铰接，俯仰液压缸另外一端与臂架铰接，俯仰液压缸的数量至少两个且两两对称设置于臂架两侧。
9.根据权利要求8所述的堆料系统，其特征在于：PLC分别与行走电机、悬臂电机、尾车电机、旋转电机和俯仰液压缸无线控制连接或有线控制连接。
10.根据权利要求7-9任一权利要求所述的堆料系统，其特征在于：悬臂皮带机上端设有头罩和短溜筒，悬臂皮带机和尾车皮带机转接处采用密闭溜槽和导料槽，在导料槽的进、出口设橡胶帘。
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