CN114347548A - 一种竖直式垃圾压缩设备压实器控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制系统，包括信息处理装置、机械装置和液压装置，液压装置包括液压马达、压缩油缸和变量泵阀组，液压马达、压缩油缸分别与机械装置连接，驱动机械装置工作，变量泵阀组与液压马达、压缩油缸连接，驱动液压马达、压缩油缸工作，机械装置包括压实器机构和数据采集系统，数据采集系统与压实器机构、液压装置适配，对压实器机构、液压装置的工作情况进行实时监测，信息处理装置包括控制器组件、无线网桥组件和中控组件，控制器组件与变量泵阀组连接，变量泵阀组通过无线网桥组件与中控组件连接，通过数据采集系统、信息处理装置，控制压实器自移动，提高压实器的工作效率及精准度，保证垃圾压缩设备稳定高效的运行。
Description
技术领域
本发明属于垃圾处理设备技术领域，具体涉及一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制方法。
背景技术
目前，国内市场的垃圾处理设备中，自行走竖直垂压式垃圾压缩设备的压实器控制系统一般都是依靠液压定量泵进行动力驱动，由于定量泵的排量是固定常数，其驱动速度及输出推力无法改变。故无法对压实器在XY轴上的移动、Z轴上的压缩等动作进行合理控制，对于设备工作效率、停止位置、压缩效果等方面无法有效解决。且目前市场同类设备中，其设备运行数据的采集、控制信号的传递、现场实况的监控等都是依靠传统线束的方式进行传输，而由于压实器是多轴向动作，过多的线束在高频率的移动中势必会降低线束本身的物理特性，最终影响数据传输的可靠性和稳定性。
发明内容
针对以上不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制系统及其控制方法，以解决目前市场上自行走竖直垂压式垃圾压缩设备无法有效解决压实器的工作效率及精准停止等技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是，
一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制系统，包括信息处理装置、机械装置和液压装置，液压装置包括液压马达、压缩油缸和变量泵阀组，液压马达、压缩油缸分别与机械装置连接，驱动机械装置工作，变量泵阀组与液压马达、压缩油缸连接，驱动液压马达、压缩油缸工作，机械装置包括压实器机构和数据采集系统，数据采集系统与压实器机构、液压装置适配，对压实器机构、液压装置的工作情况进行实时监测，信息处理装置包括控制器组件、无线网桥组件和中控组件，控制器组件与变量泵阀组连接，变量泵阀组通过无线网桥组件与中控组件连接。
进一步的，中控组件包括中控机、指挥显示器和摄像头，控制器组件与中控机连接，以使中控机与控制器组件进行信息交互，指挥显示器与中控机连接，以展示控制信息，摄像头通过网络交换机与中控机连接，以将视频影像发送至中控机内。
进一步的，控制器组件包括可编程控制器和比例放大器，无线网桥组件与可编程控制器连接，可编程控制器与中控机连接，变量泵阀组通过比例放大器与可编程控制器连接。
进一步的，数据采集系统包括布设在压实器机构上的压力传感器、用于反馈各工位作业状态的工位号传感器、用于指示压实器作业工位的工位定位器、安装在集料内的槽限位开关、用于监测压实器位移情况的压实器位移传感器。
进一步的，数据采集系统与可编程控制器之间通过无线传输组件连接，无线传输组件包括无线网桥和无线控制模块，数据采集系统与无线网桥连接，无线网桥与无线控制模块连接，无线控制模块与可编程控制器连接。
一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制方法，包括以下步骤，
（1）启动设备；
（2）将垃圾倒入设备的集料槽，数据采集系统对控制系统中的压实器机构、液压装置的工位进行采集，并发送至信息处理装置内，根据此时工位的信息进行逻辑运算，启动压实器机构；
（3）压实器机构执行移动功能，信息处理装置根据数据采集系统反馈的信息，通过数字信号对比例放大器进行控制，改变液压装置的排量，控制液压装置驱动压实器机构的运行速度与推力；
（4）信息处理装置控制液压马达工作，液压马达驱动压实器机构进行X轴和Y轴水平移动至所需压缩工位，到达所需压缩工位后，液压马达字形抱死；
（5）当压实器机构停止在所需压缩工位时，信息处理装置控制压缩油缸进行Z轴向下作业；
（6）当压缩油缸将垃圾压缩至一定密度后，信息处理装置根据压力传感器的压力信息判断是否达到需要进行强压塑形；若此时反弹膨胀量较低，则无需进行强压塑形，此时信息处理装置控制压实器将自动沿Z轴上升缩回，并重复步骤2—步骤5的工作，若此时反弹膨胀量较大，则需进行强压塑形，此时中央信息处理系统控制比例阀采用小排量大推力慢速模式将垃圾进行强压塑形；
（7）重复步骤（1）-（6），信息处理装置根据数据采集系统中压实器位移传感器反馈的位置信息进行逻辑计算，通过中控机实时显示垃圾集装箱的容量，同时通过摄像头，可对压实器机构的运行实况进行监控；
（8）根据步骤（1）-（7），信息处理装置将设备运行的输入信号及输出信号进行综合处理，并通过指挥显示器将相关信息、参数等数据进行可视化显示，控制交通指挥灯等辅助部件对中转站内的作业车辆、作业人员进行工作。
进一步的，步骤（1）还包括以下步骤，
（1.1）设备开机；
（1.2）输入操作密码，密码正确，设备启动。
进一步的，步骤（4）还包括以下步骤，
（4.1）信息处理装置控制比例阀采用高扭矩低速模式将压实器从初始速度均匀加速至工进速度；
（4.2）当压实器处于工进速度匀速移动时，信息处理装置控制比例阀采用低扭矩高速模式控制压实器移动；
（4.3）当压实器匀速工进至作业工位的减速限位开关时信息处理装置控制比例阀采用高扭矩低速模式将压实器从工进速度均匀减速至停止零速度，同时启动液压马达启动自抱闸机构。
进一步的，步骤（5）还包括以下步骤，
（5.1）信息处理装置控制压缩油缸采用高扭矩低速模式将压实器快速从空载状态运行至工进状态；
（5.2）当压实器从空载动作至接触垃圾后，压力传感器变化信号，信息处理装置控制压缩油缸采用中排量中推力匀速模式对垃圾进行压实。
进一步的，集料槽内安装有满箱报警器。
本发明的有益效果是，通过数据采集系统、信息处理装置的设置，自动采集此时工位信息，并传送给中央信息处理系统，系统将会根据此时工位的信息进行逻辑运算，控制压实器自移动，提高压实器的工作效率及工作精准度，保证垃圾压缩设备更稳定高效的运行。
附图说明
图1是压实器控制系统的结构示意图。
图2是压实器控制系统的控制方法流程示意图。
图3是压实器控制系统的XY轴移动的流程示意图。
图4是压实器控制系统的Z轴移动的流程示意图。
附图标记：液压马达1，压缩油缸2，变量泵阀组3，压实器机构4，数据采集系统5，中控机6，指挥显示器7，摄像头8，可编程控制器9，比例放大器10，压力传感器11，工位号传感器12，工位定位器13，压实器位移传感器15，无线网桥16，无线控制模块17。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步描述。
一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制系统，包括信息处理装置、机械装置和液压装置，液压装置包括液压马达1、压缩油缸2和变量泵阀组3，液压马达1、压缩油缸2分别与机械装置连接，驱动机械装置工作，变量泵阀组3与液压马达1、压缩油缸2连接，驱动液压马达1、压缩油缸2工作，机械装置包括压实器机构4和数据采集系统5，数据采集系统5与压实器机构4、液压装置适配，对压实器机构4、液压装置的工作情况进行实时监测，信息处理装置包括控制器组件、无线网桥组件和中控组件，控制器组件与变量泵阀组3连接，变量泵阀组3通过无线网桥组件与中控组件连接，通过数据采集系统5、信息处理装置的设置，自动采集此时工位信息，并传送给中央信息处理系统，系统将会根据此时工位的信息进行逻辑运算，控制压实器自移动，提高压实器的工作效率及工作精准度，保证垃圾压缩设备更稳定高效的运行。
液压装置，硬件装置设置在所述设备的液压油路中，用于获取设备工作时的液压压力采集与反馈，采用DC24V安全电压，不间断模拟量电流传输信号，抗干扰性好，有效保障设备的可靠性。所述液压系统驱动核心采用液压变量泵，PLC根据各采集数据及控制要求，通过比例放大器调节变量泵的排量，进一步的控制压实器移动速度及油缸推力，达到设备精准稳定的运行。
可编程控制器9采用三菱FX5U系列PLC，用于收集、运算和控制设备的运行信息，能自动控制设备的运行，并根据所述当前设备的运行信息，智能控制各动作机构的联动。
本实施例中，本压实器控制系统还包括人机组态显示系统（即操作面板），用于设置、显示设备的系统参数和运行信息，能将一些变量参数通过人机界面的组态软件传送给中央处理器，以便于调试人员根据现场情况修改设备运行的逻辑条件；并能将中央处理器需要反馈的条件通过人机界面直观的显示出来。
中控组件包括中控机6、指挥显示器7和摄像头8，控制器组件与中控机6连接，以使中控机6与控制器组件进行信息交互，指挥显示器7与中控机6连接，以展示控制信息，摄像头8通过网络交换机14与中控机6连接，以将视频影像发送至中控机6内，通过指挥显示器7对中转站内的作业车辆、作业人员等进行有序指挥，提高工作效率，通过摄像头8对压实器的运行状态进行实时监控和信息记录。
控制器组件包括可编程控制器9和比例放大器10，无线网桥组件与可编程控制器9连接，便于将数据采集系统5收集到的数据信息发送至可编程控制器9内，可编程控制器9与中控机6连接，以便于用户通过中控机6对数据采集系统5采集到的信息进行查看，变量泵阀组3通过比例放大器10与可编程控制器9连接，通过比例放大器10对液压系统的比例阀进行控制，从而达到对液压系统的排量进行控制，进一步的控制了液压驱动部件的运行速度与推力；变量泵阀组3包括变量泵和比例阀，变量泵用于控制液压系统的液压流量，比例阀用于控制液压系统内的液压流向。
数据采集系统5包括布设在压实器机构4上的压力传感器11、用于反馈各工位作业状态的工位号传感器12、用于指示压实器作业工位的工位定位器13、安装在集料槽内的槽限位开关、用于监测压实器机构位移情况的压实器位移传感器15，便于对压实器的工作状态进行数据监测。
数据采集系统5与可编程控制器9之间通过无线传输组件连接，无线传输组件包括无线网桥16和无线控制模块17，数据采集系统5与无线网桥16连接，无线网桥16与无线控制模块17连接，无线控制模块17与可编程控制器9连接。
一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制方法，包括以下步骤，
（1）启动设备；
（2）垃圾卸料小车驶入可作业工位，将垃圾倒入设备的集料槽，数据采集系统对控制系统中的压实器机构、液压装置的工位进行采集，并发送至信息处理装置内，根据此时工位的信息进行逻辑运算；当垃圾卸料小车作业完成驶离后，启动压实器机构，压实器自移动至需要执行压缩作业的工位，并将当前作业工位的运行状态通过卸料大厅的指挥显示器7进行文本显示，对卸料大厅的作业设施进行有序指挥与疏导；
（3）压实器机构执行移动功能，信息处理装置根据数据采集系统反馈的信息，通过数字信号对比例放大器进行控制，改变液压装置的排量，控制液压装置驱动压实器机构的运行速度与推力；
（4）通过步骤三（3）的控制，液压马达将会驱动压实器进行X轴和Y轴水平移动至需要作业的工位，信息处理装置控制液压马达工作，液压马达驱动压实器机构进行X轴和Y轴水平移动至所需压缩工位，到达所需压缩工位后，液压马达字形抱死；
（5）当压实器机构停止在所需压缩工位时，信息处理装置控制压缩油缸进行Z轴向下作业；
（6）当压缩油缸将垃圾压缩至一定密度后，信息处理装置根据压力传感器的压力信息判断是否达到需要进行强压塑形；若此时反弹膨胀量较低，则无需进行强压塑形，此时信息处理装置控制压实器将自动沿Z轴上升缩回，并重复步骤2—步骤5的工作，保证垃圾充分压实，若此时反弹膨胀量较大，则需进行强压塑形，此时中央信息处理系统控制比例阀采用高压力低速塑形模式（小排量大推力慢速模式）将垃圾进行强压塑形，减少垃圾反弹膨胀，达到设计压缩密度指标；
（7）重复步骤（1）-（6），信息处理装置根据数据采集系统中压实器位移传感器反馈的位置信息进行逻辑计算，通过中控机实时显示垃圾集装箱的容量，同时通过摄像头，可对压实器机构的运行实况进行监控，便于操作人员对垃圾集装箱的容量进行实时掌控，提高了人机功效和安全性；
（8）根据步骤（1）-（7），信息处理装置将设备运行的输入信号及输出信号进行综合处理，并通过指挥显示器将相关信息、参数等数据进行可视化显示，控制交通指挥灯等辅助部件对中转站内的作业车辆、作业人员进行工作，提高工作效率。
进一步的，步骤（1）还包括以下步骤，
（1.1）设备开机；
（1.2）输入操作密码，密码正确，即可得到系统授权，设备启动，对设备进行操作与控制。
进一步的，步骤（4）还包括以下步骤，
（4.1）信息处理装置控制比例阀采用高扭矩低速模式（小排量大推力模式）将压实器从初始速度均匀加速至工进速度；
（4.2）当压实器处于工进速度匀速移动时，信息处理装置控制比例阀采用低扭矩高速模式（大排量小推力模式）控制压实器移动；
（4.3）当压实器匀速工进至作业工位的减速限位开关时信息处理装置控制比例阀采用高扭矩低速模式（小排量大推力模式）将压实器从工进速度均匀减速至停止零速度，同时启动液压马达启动自抱闸机构。
进一步的，步骤（5）还包括以下步骤，
（5.1）信息处理装置控制压缩油缸采用低压力高速下降模式（大排量小推力快速模式）将压实器快速从空载状态运行至工进状态；
（5.2）当压实器从空载动作至接触垃圾后，压力传感器变化信号，信息处理装置控制压缩油缸采用中压力工进压缩模式（中排量中推力匀速模式）对垃圾进行压实。
集料槽内安装有满箱报警器，通过满箱报警器对集料槽内的物料位置进行感应，当集料槽仓位爆满时，发出爆满信号，从而提示用户将集料槽内的压缩垃圾取出。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记对应的术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制系统，其特征在于，包括信息处理装置、机械装置和液压装置，液压装置包括液压马达（1）、压缩油缸（2）和变量泵阀组（3），液压马达（1）、压缩油缸（2）分别与机械装置连接，驱动机械装置工作，变量泵阀组（3）与液压马达（1）、压缩油缸（2）连接，驱动液压马达（1）、压缩油缸（2）工作，机械装置包括压实器机构（4）和数据采集系统（5），数据采集系统（5）与压实器机构（4）、液压装置适配，对压实器机构（4）、液压装置的工作情况进行实时监测，信息处理装置包括控制器组件、无线网桥组件和中控组件，控制器组件与变量泵阀组（3）连接，变量泵阀组（3）通过无线网桥组件与中控组件连接。
2.根据权利要求1所述的一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制系统，其特征在于，中控组件包括中控机（6）、指挥显示器（7）和摄像头（8），控制器组件与中控机（6）连接，以使中控机（6）与控制器组件进行信息交互，指挥显示器（7）与中控机（6）连接，以展示控制信息，摄像头（8）通过网络交换机（14）与中控机（6）连接，以将视频影像发送至中控机（6）内。
3.根据权利要求2所述的一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制系统，其特征在于，控制器组件包括可编程控制器（9）和比例放大器（10），无线网桥组件与可编程控制器（9）连接，可编程控制器（9）与中控机（6）连接，变量泵阀组（3）通过比例放大器（10）与可编程控制器（9）连接。
4.根据权利要求3所述的一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制系统，其特征在于，数据采集系统（5）包括布设在压实器机构（4）上的压力传感器（11）、用于反馈各工位作业状态的工位号传感器（12）、用于指示压实器作业工位的工位定位器（13）、安装在集料槽内的槽限位开关、用于监测压实器机构位移情况的压实器位移传感器（15）。
5.根据权利要求4所述的一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制系统，其特征在于，数据采集系统（5）与可编程控制器（9）之间通过无线传输组件连接，无线传输组件包括无线网桥（16）和无线控制模块（17），数据采集系统（5）与无线网桥（16）连接，无线网桥（16）与无线控制模块（17）连接，无线控制模块（17）与可编程控制器（9）连接。
6.一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
（1）启动设备；
（2）将垃圾倒入设备的集料槽，数据采集系统对控制系统中的压实器机构、液压装置的工位进行采集，并发送至信息处理装置内，根据此时工位的信息进行逻辑运算，启动压实器机构；
（3）压实器机构执行移动功能，信息处理装置根据数据采集系统反馈的信息，通过数字信号对比例放大器进行控制，改变液压装置的排量，控制液压装置驱动压实器机构的运行速度与推力；
（4）信息处理装置控制液压马达工作，液压马达驱动压实器机构进行X轴和Y轴水平移动至所需压缩工位，到达所需压缩工位后，液压马达字形抱死；
（5）当压实器机构停止在所需压缩工位时，信息处理装置控制压缩油缸进行Z轴向下作业；
（6）当压缩油缸将垃圾压缩至一定密度后，信息处理装置根据压力传感器的压力信息判断是否达到需要进行强压塑形；若此时反弹膨胀量较低，则无需进行强压塑形，此时信息处理装置控制压实器将自动沿Z轴上升缩回，并重复步骤2—步骤5的工作，若此时反弹膨胀量较大，则需进行强压塑形，此时中央信息处理系统控制比例阀采用高压力低速塑形模式将垃圾进行强压塑形；
（7）重复步骤（1）-（6），信息处理装置根据数据采集系统中压实器位移传感器反馈的位置信息进行逻辑计算，通过中控机实时显示垃圾集装箱的容量，同时通过摄像头，可对压实器机构的运行实况进行监控；
（8）根据步骤（1）-（7），信息处理装置将设备运行的输入信号及输出信号进行综合处理，并通过指挥显示器将相关信息、参数等数据进行可视化显示，控制交通指挥灯等辅助部件对中转站内的作业车辆、作业人员进行工作。
7.根据权利要求6所述的一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制方法，其特征在于，步骤（1）还包括以下步骤，
（1.1）设备开机；
（1.2）输入操作密码，密码正确，设备启动。
8.根据权利要求6所述的一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制方法，其特征在于，步骤（4）还包括以下步骤，
（4.1）信息处理装置控制比例阀采用高扭矩低速模式将压实器从初始速度均匀加速至工进速度；
（4.2）当压实器处于工进速度匀速移动时，信息处理装置控制比例阀采用低扭矩高速模式控制压实器移动；
（4.3）当压实器匀速工进至作业工位的减速限位开关时信息处理装置控制比例阀采用高扭矩低速模式将压实器从工进速度均匀减速至停止零速度，同时启动液压马达启动自抱闸机构。
9.根据权利要求6所述的一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制方法，其特征在于，步骤（5）还包括以下步骤，
（5.1）信息处理装置控制压缩油缸采用低压力高速下降模式将压实器快速从空载状态运行至工进状态；
（5.2）当压实器从空载动作至接触垃圾后，压力传感器变化信号，信息处理装置控制压缩油缸采用中压力工进压缩模式对垃圾进行压实。
10.根据权利要求6所述的一种竖直式垃圾压缩设备压实器的控制方法，其特征在于，集料槽内安装有满箱报警器。
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