CN117572826A - 智能结片机远程控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及结片机控制技术领域，具体公开了一种智能结片机远程控制系统，包括远程操作终端和本地控制器，本地控制器与转鼓电机驱动器、刮刀电机驱动器双向通信；本地控制器的输入端电信号连接有距离传感器，所述远程操作端内置有远程操作系统；包括地图模块，监控模块和操作模块；所述地图模块中放置有电子地图，所述监控模块包括数据动态单元、数据曲线图单元、报警单元和结片机图样单元；所述操作模块中设置刮刀电机控件和转鼓电机控件，所述刮刀电机控件用于控制刮刀电机启停和调速，所述转鼓电机控件用于控制转鼓电机的启停和调速，实现了多处结片机的远程管理。

Description

智能结片机远程控制系统

技术领域

本发明涉及结片机控制技术领域，具体涉及智能结片机远程控制系统。

背景技术

结片机是将熔融碱固化后制成片碱的设备，该设备结构主要包括转鼓和浸在转鼓下方的碱槽，当转鼓转动的时候，转鼓表面处于碱槽内的部分粘附碱液，并携带烧碱逐渐转动离开碱槽，转鼓内部设有冷却装置，冷却装置对附着在转鼓表面的熔融碱进行冷却降温，随着转鼓的旋转，烧碱被固化，而在转鼓侧面则设置有刮刀，刮刀将干燥成固体的碱从转鼓上成片刮下，从而形成产品片碱。

由于烧碱是一种污染较大的化工原料，对于制备烧碱的企业，为了避免一个地区集中减排除污压力过大，扩大生产规模的方式，只能是在多地建厂。然而多处建厂，使得处于多地制备烧碱的结片机运行管理成本非常巨大，特别是体现在地区路途遥远后，当发生故障后，需要委派专业人员进行维修,这种方式排除故障的效率非常低下。另外针对结片机日常运行状态也无法及时得知，导致一些故障本可以采取预防措施处理的，而没有得到相应作为，造成故障的发生。

发明内容

本发明意在提供一种智能结片机远程控制系统，以实现远程对结片机进行控制和监控，减小结片机故障发生概率的目的。

为了上述目的，本发明采用如下技术方案：智能结片机远程控制系统，包括远程操作终端和本地控制器，所述远程操作终端与本地控制器实时通信，所述本地控制器与转鼓电机驱动器、刮刀电机驱动器双向通信；所述转鼓电机驱动器用于驱动转鼓电机转动并反馈转鼓电机速度；所述刮刀电机驱动器用于驱动刮刀电机转动和反馈刮刀电机转动量，所述本地控制器的输入端电信号连接有距离传感器，所述距离传感器用于测量刮刀与转鼓表面之间的距离；

所述本地控制器中存储有结片机地理位置信息，所述远程操作端内置有远程操作系统；

所述远程操作系统包括用于显示结片机地理位置的地图模块，用于显示结片机现状的监控模块以及用于控制结片机的操作模块；

所述地图模块中放置有电子地图，电子地图中添加有显示结片机所在地理位置的指示图标，结片机所在地理位置从本地控制器中获得；

所述监控模块包括数据动态单元、数据曲线图单元、报警单元和结片机图样单元；

所述数据动态单元用于实时显示距离传感器采集的数据；

数据曲线图单元用于显示距离传感器历史数据构成的曲线图；

所述报警单元根据曲线图对超出预警值的情况进行预测报警；

所述结片机图样单元中放置有结片机图样，用于显示结片机硬件画面；

所述操作模块中设置刮刀电机控件和转鼓电机控件，所述刮刀电机控件用于控制刮刀电机启停和调速，所述转鼓电机控件用于控制转鼓电机的启停和调速。

本方案的原理：通过本地控制器根据距离传感器测量刮刀与转鼓表面之间的距离值；通过刮刀电机驱动器的反馈，得到刮刀电机相比初始位置的变化值。本地控制器获得刮刀与转鼓表面的距离和刮刀电机的变化值后远程传递给远程操作终端，并在其数据动态单元中实时显示，也将通过数据曲线图单元连续表现历史数据情况，并通过不同曲线分别表示刮刀与转鼓表面距离值的变化趋势。

报警单元根据曲线图对超出预警值的情况进行预测报警，来对后续可能出现故障的情况进行提前报警。

在远程操作终端中对刮刀电机控件和转鼓电机控件进行相应操作后，将其操作指令反馈到本地控制器中，然后实现刮刀电机和转鼓电机的启停和调速。

本方案所称的刮刀电机为控制刮刀移动的电机，转鼓电机为带动转鼓转动的电机，为了便于对比区分进行分别命名，其名词本身无其他特殊含义。

本方案的优点在于：

每一处的结片机通过独立的本地控制器进行数据收集，然后将每一处的本地控制器数据均上传到远程操作终端中，每个结片机对应的本地控制器存储有当前结片机地理位置的编码，将所有结片机的控制集中在远程操作终端中进行操作，当需要控制其中一台结片机时，只需要在远程操作终端中切换到相应结片机界面即可对该结片机进行控制。

远程操作终端中同时监控着每一个地区结片机的运行状态，在监控模块中包括有数据动态单元、数据曲线图单元、报警单元和结片机图样单元；所述数据动态单元用于实时显示结片机上距离传感器采集的数据；当距离传感器采集的数据出现异常，会通过报警单元直接报警；另外数据曲线图单元用于显示距离传感器历史数据构成的曲线图；通过报警单元根据曲线图对超出预警值的情况进行预测报警，实现故障发生前的预先作为，避免故障的发生。

远程操作终端中的结片机图样单元中放置有结片机图样，主要用于显示结片机硬件画面，并对结片机运行状态进行动画模拟，给观察者以直观的感受，便于设备控制的识别。

在远程操作终端中设置操作模块，操作模块中的刮刀电机控件用于控制刮刀电机启停和调速，根据刮刀与转鼓表面之间的距离变化，在刮刀电机控件中输入修正数值，让刮刀与转鼓表面之间的距离回到初始设定距离，保证刮刀与转鼓之间的距离保持不变。转鼓电机控件中输入转动速度值，实现转鼓电机的调速，如果输入的转动速度值为0，则表示转鼓电机转速将为0。

进一步，所述远程操作系统还包括自动运行模块，所述自动运行模块存储有自动运行程序，自动运行程序根据刮刀与转鼓之间的距离值自动调节刮刀，使得刮刀与转鼓之间距离保持为设定距离。

由于转鼓表面为金属薄壁件，在转动过程必然会出现形变，一旦出现变形，将影响刮刀从转鼓表面上刮下来的片碱厚度不均匀，转鼓表面的变形，甚至会造成刮刀与转鼓会直接接触，导致转鼓表面被刮刀刮花、刮刀损坏的危险。因此要保证转鼓表面与刮刀之间距离保持不变。

本方案自动运行模块对刮刀实时进行控制，在自动运行程序中设定转鼓和刮刀的距离为定值，当距离传感器检测到转鼓与刮刀之间距离发现变化，自动程序自动生成修正距离，让刮刀移动修正距离值，从而保证刮刀与转鼓表面之间的距离保持不变。

进一步，所述远程操作终端或本地控制器包括计算刮刀与转鼓之间的距离的计算模块，所述计算模块获取距离传感器每秒内测得的5000-20000个距离值，首先去除波动超过0.5mm数值，剩于数值求取平均数，该平均数为距离传感器与转鼓之间的距离值，最后通过比例换算得到刮刀与转鼓之间的距离值。

由于结片机生产环境中，因为有电机等感性负载等部件，距离传感器位置存在电磁干扰等情况，取出距离传感器每秒中5000-20000个距离值，先去除明显不具备参考的干扰值，然后将剩下的值求取平均数，这样通过程序方法的方式来去除距离传感器的干扰值，有效提高了距离传感器采集值的精确性。

进一步，所述电子地图和结片机图样上添加有多个报警提示灯组件，用于提示故障所在位置。

通过在电子地图加入报警提示灯组件，可以从电子点图中快速查看到出现故障的结片机，在结片机图样上添加报警提示灯组件，可以精确到锁定结片机上出现故障的刮刀。

进一步，所述本地控制器双向通信连接有本地操作终端，本地操作终端上内置本地操作系统，所述本地操作系统包括调节刮刀电机、距离传感器以及补偿刮刀距离的输入控件，所述本地操作终端还与远程操作终端双向通信，且本地操作终端的输入控件高于远程操作终端中操作模块的优先级。

由于本地操作终端是安装在结片机所在地点，通过本地操作终端对结片机进行操作，对结片机运动情况更具直观性，因此在结片机所在地点设置的本地操作终端，其输入权限要高于远程操作总终端。

进一步，所述距离传感器与刮刀均间隙安装在转鼓弧面外，且距离传感器和刮刀处于同一轴平面上，所述距离传感器与刮刀相距100~200mm。

将距离传感器与刮刀错开安装，使得安装刮刀的附件与安装距离传感器的附件之间有足够的安装空间。又因为转鼓的外轮廓较大，如果距离相距太远，不能直接反应出转鼓与刮刀之间的距离。因此需要将距离传感器与刮刀相距100~200mm的位置进行安装，从而保证测量准确性，另外相隔一段距离安装，如距离传感器测量到其本身与转鼓之间距离发生变化后，转鼓到达刮刀还有一段距离，该距离可以给到刮刀调整的安全距离。距离传感器远离刮刀，使得距离传感器能够有足够安装空间进行安装。

进一步，所述距离传感器通过调节架安装在转鼓弧面外侧，所述调节架固定在结片机基座上，所述调节架上安装有调节管，所述调节管中部铰接在调节架上，所述调节管连接有带动其转动的调节电机，所述操作模块中包括有用于远程控制调节电机的远程输入控件。

为了准确反应刮刀与转鼓之间的距离，需要先测量距离传感器与转鼓之间的垂直距离，那么就需要将距离传感器垂直正对转鼓表面，但是长期运行过程中，距离传感器会发生偏转，使得距离传感器测量到转鼓表面的距离不准确，因此需要及时调整距离传感器与转鼓之间的距离。本方案将距离传感器安装在调节管上，在通过传感器调节电机对调节管进行角度的调节，进而对距离传感器的角度调节，从而实现距离传感器测量的准确性。本方案在操作模块中加入远程输入控件，远程对距离传感器进行调节，达到调节的便利性。

进一步，所述距离传感器与刮刀成对设置，并设置有多对，每对中的距离传感器与刮刀一一对应。由于转鼓外轮毂轴向较长，转鼓的变形在轴向上存在多种非等同变形的情况，因此将转鼓从轴向分为多段，每一段安装一组刮刀组件并对应安装距离传感器；这样实现多把刮刀分段刮碱，每一段上的距离传感器分别控制该段的刮刀，达到控制更加精确的目的。

进一步，所述操作模块设置有刮刀寸动控件，用于校正刮刀与转鼓之间的距离。

在每次启动刮碱之前，需要对刮刀与转鼓表面的距离进行调节，即调节刮刀靠近或远离转鼓，此时通过在操作模块的刮刀寸动控件中输入寸动值，就可以将刮刀快速进给一段距离，有效提高初始调节刮刀的效率。

最后，所述操作模块中设置有刮刀运动补偿输入框，用于补偿刮刀磨损导致刮刀与转鼓之间的距离值。

由于刮刀在长期刮碱过程中存在磨损，为了便于控制一致性，对于存在磨损的刮刀初始状态下，在刮刀运动补偿输入框中输入补偿值。

附图说明

图1为智能结片机远程控制系统结构示意图；

图2为远程操作系统主界面图；

图3为远程操作系统中操作模块界面图；

图4为远程操作系统中监控模块界面图；

图5为本地操作系统中的输入监控界面图；

图6为结片机硬件结构示意图；

图7为刮刀控制方法的步骤图。

附图中附图标记列举：本地控制器1，远程操作终端2，菜单栏21，地图模块22，监控模块23，数据曲线图单元24，报警单元25，结片机图样26，本地操作终端3，距离传感器4，刮刀电机驱动器5，刮刀电机6，刮刀61，转鼓电机驱动器7，转鼓电机8，转鼓81，基座9。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例1：

如图1所示，一种智能结片机远程控制系统，包括远程操作终端2和本地控制器1，远程操作终端2与本地控制器1实时通信，本地控制器1与转鼓电机驱动器7、刮刀电机驱动器5双向通信；转鼓电机驱动器7用于驱动转鼓电机8转动并反馈转鼓电机8速度；刮刀电机驱动器5用于驱动刮刀电机6转动和反馈刮刀电机6转动量，本地控制器1的输入端电信号连接有距离传感器4，距离传感器4用于测量刮刀61与转鼓81表面之间的距离。

本地控制器选用工业级PLC控制器，本实施例中推荐选用西门子S7-300系列PLC。距离传感器可以选用超声波传感器和电磁感应式的传感器，本实施例中选用感应电流变化的电涡流传感器，电涡流传感器是是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测金属导体与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。

如图2所示，远程操作端内置有远程操作系统；本地控制器1中在安装之初，在本地控制器的存储器中存有本地控制器所在的经纬度，通过经纬度表示结片机的地理位置信息。

远程操作系统包括调取各界面的菜单栏21，在远程操作系统的主页界面上设置有显示结片机地理位置的地图模块22，地图模块22中放置有电子地图，电子地图中添加有显示结片机所在地理位置的指示图标，地图模块调用存在本地控制器中的经纬度值，并将结片机位置在电子地图中标记出来。电子地图和结片机图样26上添加有多个报警提示灯组件，用于提示故障所在位置。

如图3所示，远程操作系统包括用于控制结片机运动状态的操作模块；操作模块中设置刮刀电机控件和转鼓电机控件，刮刀电机控件用于控制刮刀电机6启停和调速，转鼓电机控件用于控制转鼓电机8的启停和调速。

操作模块设置有刮刀寸动控件，用于校正刮刀61与转鼓81之间的距离；在每次启动刮碱之前，需要对刮刀61与转鼓81表面的距离进行调节，即调节刮刀61靠近或远离转鼓81，此时通在操作模块的刮刀寸动控件中输入寸动值，就可以将刮刀61快速进给一段距离。

操作模块中设置有刮刀61运动补偿输入框，用于补偿刮刀61磨损导致刮刀61与转鼓81之间的距离值。刮刀61在长期刮碱过程中，刮刀端部存在磨损，如果按照未磨损状态调整刮刀与转鼓之间的距离值，出现磨损的刮刀与转鼓之间的距离始终会大于实际需求距离。因此为了刮刀控制的准确性，对于存在磨损的刮刀61在初始调节时候，将在补偿输入框中输入补偿值来修正刮刀的磨损量。

距离传感器4通过调节架安装在转鼓81弧面外侧，调节架固定在结片机基座9上，调节架上安装有调节管，调节管中部铰接在调节架上，调节管连接有带动其转动的调节电机，操作模块中包括有用于远程控制调节电机的远程输入控件。

此处的调节电机是为了让调节管进行转动，当距离传感器在运行过程中，距离传感器的端部与转鼓表面出现非垂直时，本实施例通过调节电机带动调节管转动，调节管将带动距离传感器转动，让距离传感器重新垂直正对转鼓表面，从而避免距离传感器本身测量误差，造成刮刀与转鼓之间距离的计算错误。

如图4所示，显示结片机现状的监控模块23，监控模块23包括数据动态单元、数据曲线图单元24、报警单元25和结片机图样单元；数据动态单元用于实时显示距离传感器4采集的数据；数据曲线图单元24用于显示距离传感器4历史数据构成的曲线图。

报警单元25根据曲线图对超出预警值的情况进行预测报警；结片机图样单元中放置有结片机图样26，用于显示结片机硬件画面。

实施例2：

如图5所示，本地控制器1双向通信连接有本地操作终端3，本地操作终端3上内置本地操作系统，本地操作系统包括调节刮刀电机6、距离传感器4以及补偿刮刀61距离的本地输入控件。

图5中表示的伺服1#~6#定位值是六把刮刀61与转鼓81之间的距离基础值，伺服定位值反映到刮刀电机6上，为刮刀电机6需要转动的量。传感器1#基值~传感器6#基值为距离传感器4与转鼓81之间的距离基础值。

刮刀61使用时间久后存在磨损，图中1#~6#补偿值指的是刮刀61如果磨损，为了刮刀61采用统一基础值控制，当出现初始位置偏差的就可采用补偿值进行修正。

本地操作终端3还与远程操作终端2双向通信，且本地输入控件优先级高于远程操作终端2中的操作模块。

实施例3：

如图6所示，结片机刮刀61包括安装在基座9上的转鼓81，转鼓81下方为碱槽，带动转鼓81转动的为转动电机，距离传感器4与刮刀61均间隙安装在转鼓81弧面外，且距离传感器4和刮刀61处于同一轴平面上。水平安装的转鼓绕着转轴转动，距离传感器先测得其本身端部与转鼓表面的距离，转鼓继续转动，下一时刻转鼓表面被测点转动到刮刀位置，刮刀就可以按照其对应传感器测量的距离值，调整好刮刀与转鼓之间的距离，最终让刮刀能够完好将片碱刮下。

距离传感器4通过调节架安装在转鼓81弧面外侧，调节架固定在结片机基座9上，调节架上安装有调节管，调节管中部铰接在调节架上，调节管连接有带动其转动的调节电机，操作模块中包括有用于远程控制调节电机的远程输入控件。

刮刀61通过铰接座连接在基座9上，刮刀61中部铰接在铰接座上，刮刀61端部与调节杆铰接，调节杆与刮刀电机6输出轴之间连接有行星减速机，调节杆与行星减速机输出连接。

本实施例中的距离传感器4优选为电涡流传感器，电涡流传感器的端部与转鼓81距离15~20mm,电涡流传感器的端部与转鼓81垂直正对，电涡流传感器与刮刀61沿转鼓81弧长相距在100~200mm。电涡流传感器与刮刀61成对设置，并设置有多对，每对中的距离传感器4与刮刀61一一对应。

实施例4：

如图7所示的刮刀自动控制方法，远程操作系统还包括自动运行模块，自动运行模块存储有自动运行程序，自动运行程序根据刮刀与转鼓之间的距离值自动调节刮刀，使得刮刀与转鼓之间距离保持为设定距离。

远程操作终端或本地控制器均包括计算刮刀与转鼓之间的距离的计算模块，计算模块获取距离传感器每秒内测得的5000-20000个距离值，首先去除波动超过0.5mm数值，剩于数值求取平均数，该平均数为距离传感器与转鼓之间的距离值，最后通过比例换算得到刮刀与转鼓之间的距离值，该距离值将作为自动运行程序判断刮刀与转鼓之间的距离值。保持刮刀与转鼓之间始终保持在初始预设值的步骤如下。

步骤一S1：调整刮刀，使得刮刀与转鼓之间的距离为0.05-0.1mm；

步骤二S2：安装距离传感器在转鼓外侧，距离传感器与刮刀处于分别处于转鼓外侧不同位置，让距离传感器垂直正对转鼓表面；

步骤三S3：在本地控制器内设定距离传感器与转鼓之间的距离值，作为预设值；

步骤四S4：由距离传感器实时检测距离传感器本身与转鼓之间的距离值，每秒内连续采集5000-20000个数值；

步骤五S5：去除波动0.5mm的无效值，剩下的值求取平均数形成该秒的距离传感器与转鼓之间的实际值，

步骤六S6：当距离传感器与转鼓之间的距离值小于预设值，即转鼓与刮刀之间距离变短，控制刮刀远离转鼓方向移动差值距离，当距离传感器与转鼓之间的距离值大于预设值，即转鼓与刮刀之间距离变长，控制刮刀靠近转鼓方向移动差值距离；重复执行步骤四S4至步骤六S6。

转鼓表面为薄壁件，在转动过程转鼓表面一直存在变形情况，当距离传感器测量到转鼓表面变形，由于距离传感器与刮刀还有一段距离，这样给到刮刀一个调节反应的速度，让刮刀提前做出变化，转鼓变形处转到刮刀位置时，刮刀已经做出了相应变化，通过上述步骤，刮刀与转鼓之间始终保持初始设定值，从而避免刮刀与转鼓的相撞，造成两者的损坏的问题。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.智能结片机远程控制系统，包括远程操作终端和本地控制器，所述远程操作终端与本地控制器实时通信，其特征在于：所述本地控制器与转鼓电机驱动器、刮刀电机驱动器双向通信；所述转鼓电机驱动器用于驱动转鼓电机转动并反馈转鼓电机速度；所述刮刀电机驱动器用于驱动刮刀电机转动和反馈刮刀电机转动量，所述本地控制器的输入端电信号连接有距离传感器，所述距离传感器用于测量刮刀与转鼓表面之间的距离；

所述本地控制器中存储有结片机地理位置信息，所述远程操作端内置有远程操作系统；

所述远程操作系统包括用于显示结片机地理位置的地图模块，用于显示结片机现状的监控模块以及用于控制结片机的操作模块；

所述地图模块中放置有电子地图，电子地图中添加有显示结片机所在地理位置的指示图标，结片机所在地理位置从本地控制器中获得；

所述监控模块包括数据动态单元、数据曲线图单元、报警单元和结片机图样单元；

所述数据动态单元用于实时显示距离传感器采集的数据；

数据曲线图单元用于显示距离传感器历史数据构成的曲线图；

所述报警单元根据曲线图对超出预警值的情况进行预测报警；

所述结片机图样单元中放置有结片机图样，用于显示结片机硬件画面；

所述操作模块中设置刮刀电机控件和转鼓电机控件，所述刮刀电机控件用于控制刮刀电机启停和调速，所述转鼓电机控件用于控制转鼓电机的启停和调速。

2.根据权利要求1所述的智能结片机远程控制系统，其特征在于：所述远程操作系统还包括自动运行模块，所述自动运行模块存储有自动运行程序，自动运行程序根据刮刀与转鼓之间的距离值自动调节刮刀，使得刮刀与转鼓之间距离保持为设定距离。

3.根据权利要求2所述的智能结片机远程控制系统，其特征在于：所述远程操作终端或本地控制器包括计算刮刀与转鼓之间的距离的计算模块，所述计算模块获取距离传感器每秒内测得的5000-20000个距离值，首先去除波动超过0.5mm数值，剩于数值求取平均数，该平均数为距离传感器与转鼓之间的距离值，最后通过比例换算得到刮刀与转鼓之间的距离值。

4.根据权利要求3所述的智能结片机远程控制系统，其特征在于：所述电子地图和结片机图样上添加有多个报警提示灯组件，用于提示故障所在位置。

5.根据权利要求1或4所述的智能结片机远程控制系统，其特征在于：所述本地控制器双向通信连接有本地操作终端，本地操作终端上内置本地操作系统，所述本地操作系统包括调节刮刀电机、距离传感器以及补偿刮刀距离的输入控件，所述本地操作终端还与远程操作终端双向通信，且本地操作终端的输入控件高于远程操作终端中操作模块的优先级。

6.根据权利要求5所述的智能结片机远程控制系统，其特征在于：所述距离传感器与刮刀均间隙安装在转鼓弧面外，且距离传感器和刮刀处于同一轴平面上，所述距离传感器与刮刀相距100~200mm。

7.根据权利要求6所述的智能结片机远程控制系统，其特征在于：所述距离传感器通过调节架安装在转鼓弧面外侧，所述调节架固定在结片机基座上，所述调节架上安装有调节管，所述调节管中部铰接在调节架上，所述调节管连接有带动其转动的调节电机，所述操作模块中包括有用于远程控制调节电机的远程输入控件。

8.根据权利要求7所述的智能结片机远程控制系统，其特征在于：所述距离传感器与刮刀成对设置，并设置有多对，每对中的距离传感器与刮刀一一对应。

9.根据权利要求8所述的智能结片机远程控制系统，其特征在于：所述操作模块设置有刮刀寸动控件，用于校正刮刀与转鼓之间的距离。

10.根据权利要求9所述的智能结片机远程控制系统，其特征在于：所述操作模块中设置有刮刀运动补偿输入框，用于补偿刮刀磨损导致刮刀与转鼓之间的距离值。