CN114253304A - 机制砂含水量的控制方法及装置、系统、制砂设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机制砂含水量的控制方法及装置、系统、制砂设备，该方法包括：获取成品机制砂的当前重量值以及所述成品机制砂所需含水量的流量目标值；监测所述成品机制砂含水量的当前流量值；根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂的含水量到达所述流量目标值。通过本发明，解决了相关技术中机制砂含水量控制不精确的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及制砂领域，具体而言，涉及一种机制砂含水量的控制方法及装置、系统、制砂设备。
背景技术
目前，随着天然砂资源的日益枯竭、采掘逐渐禁止，机制砂越来越多地应用到建筑、工程领域取代天然砂。在应用过程中，判断机制砂品质好坏的一个重要指标即机制砂含水量的多少；在制备混凝土时，在每方混凝土加水量一定时，机制砂含水量的波动会降低混凝土的强度和寿命，因此，机制砂在使用之前需要对其含水量进行控制。
通常，制砂楼(即机制砂制造设备)的成品砂含水量控制，通过监控制砂机的电流，调整水阀开启、关闭的循环时间，电流越小，开启时间越短，关闭时间越长；电流越大，开启时间越长，关闭时间越短直到常开。检测含水率通过对烘干前试样质量采样，烘干后试样质量采样，通过计算得出含水率。而由于成品砂含水量控制精度低，电磁阀频繁开启易造成损坏，含水率检测繁琐，需要多次采样并对物料烘干处理等原因导致存在机制砂含水量控制不准确的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出了一种机制砂含水量控制方法及装置、系统、制砂设备、存储介质，以至少解决相关技术中机制砂含水量控制不精确的技术问题。
本发明第一方面，提供了一种机制砂含水量的控制方法，包括：获取成品机制砂的当前重量值以及所述成品机制砂含水量的流量目标值；监测所述成品机制砂含水量的当前流量值；根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂的含水量到达所述流量目标值。
可选的，所述获取成品机制砂的当前重量值以及所述成品机制砂含水量的流量目标值包括：通过称重传感器采集所述成品机制砂的当前重量值；为所述成品机制砂设定目标含水率；基于所述当前重量值和所述目标含水率计算所述成品机制砂含水量的流量目标值。
可选的，在监测所述成品机制砂含水量的当前流量值之前，所述方法还包括：确定所述比例溢流阀的最小阀口开度、所述最小阀口开度对应的第一给水量、最大阀口开度以及所述最大阀口开度对应的第二给水量；依据所述比例溢流阀的阀口开度与给水量之间的第一对应关系，利用所述最小阀口开度、所述第一给水量、所述最大阀口开度以及所述第二给水量计算所述流量目标值对应的目标阀口开度；依据所述流量目标值对应的目标阀口开度调节比例溢流阀的阀口开度，并向所述成品机制砂中注水。
可选的，所述根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度包括：计算所述当前流量值与所述流量目标值之间的误差；利用所述误差、增益系数、积分系数及微分系数建立与所述成品机制砂含水量之间的第二对应关系；利用所述第二对应关系，通过调节所述增益系数、所述积分系数及所述微分系数，得到所述误差对应的流量补偿值；依据所述流量补偿值调节所述比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂含水量到达所述流量目标值。
本发明第二方面，还提供了一种机制砂含水量的控制装置，包括：获取模块，用于获取成品机制砂的当前重量值以及所述成品机制砂含水量的流量目标值；监测模块，用于监测所述成品机制砂含水量的当前流量值；第一调节模块，用于根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂的含水量到达所述流量目标值。
可选的，所述获取模块包括：采集单元，用于通过称重传感器采集所述成品机制砂的当前重量值；设定单元，用于为所述成品机制砂设定目标含水率；第一计算单元，用于基于所述当前重量值和所述目标含水率计算所述成品机制砂含水量的流量目标值。
可选的，所述装置还包括：确定模块，用于在所述监测模块监测所述成品机制砂含水量的当前流量值之前，确定所述比例溢流阀的最小阀口开度、所述最小阀口开度对应的第一给水量、最大阀口开度以及所述最大阀口开度对应的第二给水量；计算模块，用于依据所述比例溢流阀的阀口开度与给水量之间的第一对应关系，利用所述最小阀口开度、所述第一给水量、所述最大阀口开度以及所述第二给水量计算所述流量目标值对应的目标阀口开度；第二调节模块，用于依据所述流量目标值对应的目标阀口开度调节比例溢流阀的阀口开度，并向所述成品机制砂中注水。
可选的，所述第一调节模块包括：第二计算单元，用于计算所述当前流量值与所述流量目标值之间的误差；建立单元，用于利用所述误差、增益系数、积分系数及微分系数建立与所述成品机制砂含水量之间的第二对应关系；确定单元，用于依据所述第二对应关系，通过调节所述增益系数、所述积分系数及所述微分系数，得到所述误差对应的流量补偿值；调节单元，用于依据所述流量补偿值调节所述比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂含水量到达所述流量目标值。
本发明第三方面，还提供了一种机制砂的含水量的控制系统，所述系统包括称重传感器、流量传感器以及上位机，其中，所述称重传感器，与上位机之间通讯连接，用于测量所述成品机制砂的当前重量值；并将所述当前重量值上传至所述上位机；所述流量传感器，用于采集所述成品机制砂含水量的当前流量值；并将所述当前流量值上传至所述上位机；所述上位机，包括：获取模块，用于获取所述当前重量值以及所述成品机制砂所需含水量的流量目标值；监测模块，用于监测所述成品机制砂含水量的当前流量值；第一调节模块，用于根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂的含水量到达所述流量目标值。
本发明第四方面，还提供了一种制砂设备，所述制砂设备包括上述机制砂含水量的控制系统。
本发明第五方面，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
本发明第六方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项装置实施例中的步骤。
本发明实施例提供的机制砂含水量的控制方法，确定成品机制砂的当前重量值以及成品机制砂所需含水量的流量目标值；然后实时监测所述成品机制砂含水量的当前流量值；根据流量目标值与所述当前流量值之间的误差有效调节比例溢流阀的阀口开度，进而实现调整给水量，使得所述成品机制砂的含水量到达所述流量目标值，从而实现成品砂含水率稳定在设定值。通过本发明，解决了相关技术中机制砂含水量控制不精确的技术问题，有效地减少了认为监控与操作，提高了机制砂含水量控制的准确性和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是根据本发明实施例提供的一种机制砂含水量的控制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例提供的一种机制砂含水量的控制系统的结构框图；
图3是根据本发明实施例提供的一种机制砂含水量的控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。
为了解决相关技术存在的技术问题，在本实施例中提供了一种机制砂含水量的控制方法。下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
图1是根据本发明实施例提供的一种机制砂含水量的控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，获取成品机制砂的当前重量值以及成品机制砂含水量的流量目标值；
在本案的一个可选的实施例中，上述步骤S102具体包括：通过称重传感器采集成品机制砂的当前重量值；为成品机制砂设定目标含水率；基于当前重量值和目标含水率计算成品机制砂含水量的流量目标值。
在本实施例中，配置称重传感器，由配置称重传感器测量成品机制砂的重量，比如，当前出料量为Z；然后为当前重量值的成品机制砂设定含水率目标配比Y(即上述目标含水率)，则成品机制砂的流量目标值Lin＝Y×Z。
步骤S104，监测成品机制砂含水量的当前流量值；
在本案的一个可选的实施例中，在上述步骤S104之前，确定比例溢流阀的最小阀口开度、最小阀口开度对应的第一给水量、最大阀口开度以及最大阀口开度对应的第二给水量；依据比例溢流阀的阀口开度与给水量之间的第一对应关系，利用最小阀口开度、第一给水量、最大阀口开度以及第二给水量计算流量目标值对应的目标阀口开度；依据流量目标值对应的目标阀口开度调节比例溢流阀的阀口开度，并向成品机制砂中注水。
在一个示例中，设定比例溢流阀最小开度时流量为L0(即上述第一给水量)，此时比例溢流阀的开度为A0(即上述最小阀口开度)，当比例溢流阀最大开度时流量为Lm(即上述第二给水量)，此时比例溢流阀的开度为Am(即上述最大阀口开度)，那么当流量目标值为Lin时，比例溢流阀开度Ain为：
优选地，通过配置上位机、PLC、流量传感器来实时监控给水流量值。
步骤S106，根据流量目标值与当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得成品机制砂的含水量到达流量目标值。
在本案的一个可选的实施例中，上述步骤S106具体包括：计算当前流量值与流量目标值之间的误差；利用误差、增益系数、积分系数及微分系数建立与成品机制砂含水量之间的第二对应关系；依据所述第二对应关系，通过调节增益系数、积分系数及微分系数，得到误差对应的流量补偿值；通过流量补偿值调节比例溢流阀的阀口开度，使得成品机制砂含水量到达流量目标值。在本实施例中，能够产生了稳定的流量，满足成品砂含水率的配比要求；根据设定的含水率比例自动调节给水量，智能化较高；能够合理调节给水量，以免造成资源浪费。
优选地，由于环境与物料等各种因素的影响，实际上测量的流量值Lx与流量目标值Lin会有误差值产生，可通过PID调节功能来实现，利用流量补偿值经过PID调后得到的流量值，作为成品机制砂的最终含水量，通过PLC的PID调节实时调整比例溢流阀的开度，使加水量始终保持合适的流量。
在本实施例的一个示例中，通过开阀电压U(t)经过PID调整，得到Lx的最终值，其中，公式如下：
其中，e(t)为Lin-Lx；KP为比例增益系数；KI为控制器的积分时间，也称积分系数；KD为控制器的微分时间，也称微分系数。
根据上述实施例，调整KP增益系数，使稳态误差减小，但不易调整过大，会使系统稳定程度变差；调整KI积分系数，增强系统的抗干扰能力，改善稳态误差，但也会使系统滞后校正；调整KD微分系数，减小超调量和调节时间，提高系统的快速性，可实现超前校正。在本实施例中，P就是比例，P约大，调节速度越快，控制当前流量值尽快达到流量目标值；D是让被控制的物理量的变化速度趋于0，当接近流量目标值后给一个反向的作用力，刹住这个变化；I是消除稳态误差，使最终的实际流量值最终可以达到流量目标值。
在得到最终的实际流量值后，将利用PID调节计算出流量补偿值，再代入上述公式(1)中，计算出需要的阀口开度。
优选地，通过非接触式微波检测技术，自动检测含水率。
本发明实施例提供的机制砂含水量的控制方法，确定成品机制砂的当前重量值以及成品机制砂所需含水量的流量目标值；然后实时监测成品机制砂含水量的当前流量值；根据流量目标值与当前流量值之间的误差有效调节比例溢流阀的阀口开度，进而实现调整给水量，使得成品机制砂的含水量到达流量目标值，从而实现成品砂含水率稳定在设定值。通过本发明，解决了相关技术中机制砂含水量控制不精确的技术问题，有效地减少了认为监控与操作，提高了机制砂含水量控制的准确性和效率。
基于上文各个实施例提供的机制砂含水量的控制方法，基于同一发明构思，在本实施例中还提供了一种机制砂含水量的控制系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图2是根据本发明实施例提供的一种机制砂含水量的控制系统的结构框图，如图2所示，该系统称重传感器21、流量传感器22以及上位机23，其中，
称重传感器21，与上位机23之间通讯连接，用于测量成品机制砂的当前重量值；并将当前重量值上传至上位机23；
配置称重传感器21，用于测量成品机制砂的重量，并通过上位机23显示当前成品砂重量。
流量传感器22，用于采集成品机制砂含水量的当前流量值；并将当前流量值上传至上位机23；可选地，通过配置上位机23、PLC、流量传感器22来实时监控给水流量值。
上位机23，包括：获取模块，用于获取当前重量值以及成品机制砂所需含水量的流量目标值；监测模块，用于监测成品机制砂含水量的当前流量值；第一调节模块，用于根据流量目标值与当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得成品机制砂的含水量到达流量目标值。
优选地，上位机23，内设可编程逻辑控制器，通过可编程逻辑控制器计算当前流量值与流量目标值之间的误差。可选地，通过PLC的PID调节该误差对应的流量补偿值，实时调整比例溢流阀的阀口开度，使加水量始终保持合适的流量。
基于上述机制砂含水量的控制系统，利用实时监测成品砂称重量，给水流量，比例溢流阀开度与目标流量进行PID运算，来实现超前调节比例溢流阀开度，从而实现成品砂含水率稳定在设定值。
优选地，本发明不限于PLC来做控制运算，可以用单片机、嵌入式系统等来实现。
根据上述实施例，可以有效控制比例溢流阀开度，产生稳定的流量，满足成品砂含水率的配比要求；可以根据设定的含水率比例自动调节给水量；合理调节给水量，以免造成资源浪费；可有效减少人为监控与操作；含水率检测结果实时同步，实现了通过非接触式微波检测技术，自动检测含水率。
基于上文各个实施例提供的机制砂含水量的控制方法，基于同一发明构思，在本实施例中还提供了一种机制砂含水量的控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图3是根据本发明实施例提供的一种机制砂含水量的控制装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：获取模块30，用于获取成品机制砂的当前重量值以及成品机制砂所需含水量的流量目标值；监测模块32，连接至上述获取模块30，用于监测成品机制砂含水量的当前流量值；第一调节模块34，连接至上述监测模块32，用于根据流量目标值与当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得成品机制砂的含水量到达流量目标值。
可选的，获取模块30包括：采集单元，用于通过称重传感器采集成品机制砂的当前重量值；设定单元，用于为成品机制砂设定目标含水率；第一计算单元，用于基于当前重量值和目标含水率计算成品机制砂含水量的流量目标值。
可选的，上述装置还包括：确定模块，用于在监测模块监测成品机制砂含水量的当前流量值之前，确定比例溢流阀的最小阀口开度、最小阀口开度对应的第一给水量、最大阀口开度以及最大阀口开度对应的第二给水量；计算模块，用于依据比例溢流阀的阀口开度与给水量之间的第一对应关系，利用最小阀口开度、第一给水量、最大阀口开度以及第二给水量计算流量目标值对应的目标阀口开度；第二调节模块，用于依据流量目标值对应的目标阀口开度调节比例溢流阀的阀口开度，并向成品机制砂中注水。
可选的，第一调节模块34包括：第二计算单元，用于计算当前流量值与流量目标值之间的误差；建立单元，用于利用误差、增益系数、积分系数及微分系数建立与成品机制砂含水量之间的第二对应关系；确定单元，通过调节增益系数、积分系数及微分系数，得到流量补偿值；调节单元，用于利用流量补偿值调节比例溢流阀的阀口开度，使得成品机制砂含水量到达流量目标值。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：
S1，获取成品机制砂的当前重量值以及所述成品机制砂所需含水量的流量目标值；
S2，监测所述成品机制砂含水量的当前流量值；
S3，根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂的含水量到达所述流量目标值。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机制砂含水量的控制方法，其特征在于，包括：
获取成品机制砂的当前重量值以及所述成品机制砂所需含水量的流量目标值；
监测所述成品机制砂含水量的当前流量值；
根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂的含水量到达所述流量目标值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取成品机制砂的当前重量值以及所述成品机制砂含水量所需的流量目标值包括：
通过称重传感器采集所述成品机制砂的当前重量值；
为所述成品机制砂设定目标含水率；
基于所述当前重量值和所述目标含水率计算所述成品机制砂所需含水量的流量目标值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在监测所述成品机制砂含水量的当前流量值之前，所述方法还包括：
确定所述比例溢流阀的最小阀口开度、所述最小阀口开度对应的第一给水量、最大阀口开度以及所述最大阀口开度对应的第二给水量；
依据所述比例溢流阀的阀口开度与给水量之间的第一对应关系，利用所述最小阀口开度、所述第一给水量、所述最大阀口开度以及所述第二给水量计算所述流量目标值对应的目标阀口开度；
依据所述流量目标值对应的目标阀口开度调节比例溢流阀的阀口开度，并向所述成品机制砂中注水。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度包括：
计算所述当前流量值与所述流量目标值之间的误差；
利用所述误差、增益系数、积分系数及微分系数建立与所述成品机制砂含水量之间的第二对应关系；
依据所述第二对应关系，通过调节所述增益系数、所述积分系数及所述微分系数，得到所述误差对应的流量补偿值；
依据所述流量补偿值调节所述比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂含水量到达所述流量目标值。
5.一种机制砂含水量的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取成品机制砂的当前重量值以及所述成品机制砂所需含水量的流量目标值；
监测模块，用于监测所述成品机制砂含水量的当前流量值；
第一调节模块，用于根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂的含水量到达所述流量目标值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
采集单元，用于通过称重传感器采集所述成品机制砂的当前重量值；
设定单元，用于为所述成品机制砂设定目标含水率；
第一计算单元，基于所述当前重量值和所述目标含水率计算所述成品机制砂所需含水量的流量目标值。
7.一种机制砂含水量的控制系统，其特征在于，所述系统包括称重传感器、流量传感器以及上位机，其中，
所述称重传感器，与上位机之间通讯连接，用于测量成品机制砂的当前重量值；并将所述当前重量值上传至所述上位机；
所述流量传感器，用于采集所述成品机制砂含水量的当前流量值；并将所述当前流量值上传至所述上位机；
所述上位机，包括：获取模块，用于获取所述当前重量值以及所述成品机制砂所需含水量的流量目标值；监测模块，用于监测所述成品机制砂含水量的当前流量值；第一调节模块，用于根据所述流量目标值与所述当前流量值之间的误差调节比例溢流阀的阀口开度，使得所述成品机制砂的含水量到达所述流量目标值。
8.一种制砂设备，其特征在于，所述制砂设备包括权利要求7所述的机制砂含水量的控制系统。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
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