CN215278640U - 选煤厂智能介质抓取系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种选煤厂智能介质抓取系统，包括行车组件、多个激光测距传感器、料斗组件和PLC控制器。行车电气柜的输入端与PLC控制器的输出端连接，行车电气柜的输出端与行走机构的被控端连接；行走机构设置于介质库上部的横梁上，横梁的两端滑动地设置于介质库侧壁的轨道中；多个激光测距传感器设置于横梁上，所有激光测距传感器的检测范围之和覆盖横梁的长度；激光测距传感器的输出端与PLC控制器的输入端连接；料斗组件包括料斗驱动部和料斗；料斗驱动部安装在行走机构上，PLC控制器接收激光测距传感器发送的检测数据，PLC控制器的输出端与料斗驱动部的被控端连接，PLC控制器控制料斗驱动器带动料斗动作。

Description

选煤厂智能介质抓取系统

技术领域

本实用新型属于选煤厂自动控制技术领域，尤其涉及一种选煤厂智能介质抓取系统。

背景技术

目前，重介洗选工艺是我国选煤行业的首选工艺，约占原煤入洗量的80％以上。重介洗选工艺中，存在一定的介质损耗，虽然可通过PID调节，使系统中介质密度维持在设定值，但为了保证生产的连续性，仍需不断向系统中补充介质，该过程被称为“加介”。加介是重介洗选工艺的重要环节。加介过程一般可分为介质抓取、介质冲洗、介质添加三个步骤。介质抓取，是指将介质物料从介质库的某个位置移动到介质池或者泵坑；介质冲洗，是指将介质从介质池冲洗至泵坑；介质添加，是通过加介泵，将稀释后的介质悬浮液输送到加介磁选机，再经管道添加到合介桶。

目前，介质冲洗和介质添加均可实现自动控制，行业内有些选煤厂为了实现介质自动抓取，也提出了一些智能加介系统：系统包括多个摄像装置，多个摄像装置设置在介质堆的斜上方，多个摄像装置将介质堆的影像信息传入控制器，控制器将同一时刻的多个影像信息合成并绘制介质堆的三维立体网络和坐标系，根据三维立体网格和坐标系确定介质堆的最高点和介质总重量。但是，摄像装置采集视频信号对于环境要求较高，容易受到干扰，导致影像信息无法满足精度要求，进一步影响到介质抓取的精度。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种选煤厂智能介质抓取系统以提高选煤厂自动加介质时的介质抓取精度。

为此，本实用新型提供一种选煤厂智能介质抓取系统，包括行车组件、多个激光测距传感器、料斗组件和PLC控制器，其中：

所述行车组件包括行走机构和行车电气柜；所述行车电气柜的输入端与所述PLC控制器的输出端连接，所述行车电气柜的输出端与所述行走机构的被控端连接；所述行走机构设置于介质库上部的横梁上，所述横梁的两端滑动地设置于介质库侧壁的轨道中；

多个所述激光测距传感器设置于所述横梁上，且所有激光测距传感器的检测范围之和覆盖所述横梁的长度；多个所述激光测距传感器的输出端与所述PLC控制器的输入端连接；

所述料斗组件包括料斗驱动部和安装在所述料斗驱动部上的料斗；所述料斗驱动部安装在所述行走机构上，所述PLC控制器接收所述激光测距传感器发送的检测数据，所述PLC控制器的输出端与所述料斗驱动部的被控端连接，所述PLC控制器控制所述料斗驱动器带动料斗动作。

可选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，还包括扫码定位传感器：

所述扫码定位传感器设置于所述横梁的任意一端上，所述介质库的轨道上的不同位置处设置不同的识别码，所述扫码定位传感器扫描所述识别码并根据识别码得到所述横梁在横梁移动方向上的第一实时位置并将所述第一实时位置发送至所述PLC控制器。

可选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，还包括激光定位传感器；

所述激光定位传感器设置于所述料斗驱动部上，所述激光定位传感器的激光发射方向平行于所述横梁，所述激光定位传感器检测料斗在平行横梁方向上的第二实时位置；所述第一实时位置和所述第二实时位置构成所述料斗的实时水平位置。

可选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，所述行走机构包括行走驱动电机和与所述行走驱动电机驱动输出轴连接的行走轮，所述行走轮嵌设于所述横梁上开设的轨道槽内，所述行走驱动电机的被控端作为所述行走机构的被控端与所述行车电气柜的输出端连接。

可选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，所述料斗驱动部包括升降驱动机构和开合驱动机构；

所述升降驱动机构包括升降驱动电机、升降驱动滚轮和吊钩；所述升降驱动电机固定连接于所述行走驱动电机的下端上，所述升降驱动滚轮与所述升降驱动电机的驱动输出端连接，所述吊钩通过绳索吊挂于所述升降驱动滚轮上；

所述开合驱动机构包括底座和两个电动拉杆驱动臂，所述底座固定连接于所述吊钩上；每一所述电动拉杆驱动臂的固定端固定于所述底座上，每一所述电动拉杆驱动臂的伸缩端分别与一个料斗的开合端连接；

所述升降驱动电机的被控端和每一所述电动拉杆驱动臂的被控端共同组成所述料斗驱动部的被控端。

可选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，还包括激光限位传感器：

所述激光限位传感器安装在所述横梁的底部，用于检测所述料斗与所述横梁底部之间的距离；所述料斗上升至上限位置后，所述激光限位传感器发送上限位置信号至所述PLC控制器。

可选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，还包括拉力传感器：

所述拉力传感器设置于所述吊钩与所述开合驱动机构的底座之间，所述拉力传感器测量所述料斗、所述开合驱动机构以及料斗内介质的重量之和并将所述重量之和发送至所述PLC控制器。

可选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，所述激光测距传感器的数量为16个并均匀分布于所述横梁上。

可选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，还包括第一无线通讯电台和第二无线通讯电台：

所述第一无线通讯电台设置于所述横梁上，所述PLC控制器与所述第一无线通讯电台通信连接；所述第二无线通讯电台设置于所述介质库外部，所述第二无线通讯电台与所述第一无线通讯电台以及上位机通讯连接。

可选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，还包括：

液位检测传感器，设置于介质池内，检测所述介质池内的液位高度并将所述液位高度发送至所述上位机。

本实用新型提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：在介质库的侧壁轨道上架设的横梁能够沿着轨道移动，在横梁上设置多个激光测距传感器，激光传感器随着横梁移动从而能够确保激光传感器可以扫描到介质库内介质堆的各个位置，进而利用激光测距传感器检测介质库内的介质堆表面的形状，激光测距传感器将检测结果发送至PLC控制器，PLC控制器即可根据介质堆形状控制料斗抓取介质。激光测距传感器具有体积小，重量轻，回波强，受外界影响小等优点，因此能够得到介质堆表面形状的准确扫描结果，将其提供给PLC控制器后，PLC控制器能够更准确地控制料斗抓取介质，从而提高介质抓取的精度。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例所述选煤厂智能介质抓取系统的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例所述选煤厂智能介质抓取系统的控制部分的信号流示意图；

图3为本实用新型一个实施例所述介质库的俯视示意图；

图4为本实用新型一个实施例所述用于吊挂料斗的行车组件以及料斗驱动部的结构示意图；

图5为本实用新型另一个实施例所述选煤厂智能介质抓取系统的控制部分的信号流示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本实用新型实施例。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

本实施例提供一种选煤厂智能介质抓取系统，如图1和图2所示，包括PLC控制器100、行车组件、多个激光测距传感器102和料斗组件。其中，所述行车组件包括行走机构104和行车电气柜107；所述行车电气柜107的输入端与所述PLC控制器100的输出端连接，所述行车电气柜107的输出端与所述行走机构104的被控端连接；所述行走机构104设置于介质库200上部的横梁101上，所述横梁101的两端滑动地设置于介质库侧壁的轨道201中。作为一个优选的方案，可以采用现有的行车来实现行车组件，此时横梁也可以通过行车电气柜107来控制。多个所述激光测距传感器102设置于所述横梁101上，且所有激光测距传感器102的检测范围之和覆盖所述横梁101的长度；多个所述激光测距传感器102的输出端与所述PLC控制器100的输入端连接。所述料斗组件包括料斗驱动部105和安装在所述料斗驱动部105上的料斗106；所述料斗驱动部105安装在所述行走机构104上，所述PLC控制器100接收所述激光测距传感器102发送的检测数据，所述PLC控制器100的输出端与所述料斗驱动部105的被控端连接，所述PLC控制器100控制所述料斗驱动部105带动料斗106动作。

本实施例的以上方案，结合图1和图3所示，在介质库200侧壁的轨道201上架设的横梁101能够沿着轨道201移动，在横梁101上设置多个激光测距传感器102，激光测距传感器102随着横梁101的移动从而能够确保激光测距传感器102可以从前到后的扫描到介质库内介质堆300的各个位置，而激光测距传感器102能朝向介质库内介质堆300发送激光束，激光束被介质堆300的表面反射回激光测距传感器102对反射激光束的采集时间进行记录，根据激光束发射时间、激光束波长和反射激光束的采集时间就能够计算出介质堆300表面与激光测距传感器102之间的距离。由于激光测距传感器102的检测范围能够覆盖横梁101的长度范围，即激光测距传感器102能够从左到右的扫描到介质库内介质堆300的各个位置。由此，激光测距传感器102的检测范围已经能覆盖介质堆300的任意表面位置，利用激光测距传感器102检测介质库内的介质堆表面的形状，激光测距传感器102将检测结果发送至PLC控制器100，PLC控制器100即可根据介质堆形状控制料斗106抓取介质。控制料斗106抓取的操作可以采用现有技术已有的方案实现即可，一般情况下，PLC控制器100会控制料斗106优先抓取介质堆300的最高点位置，以便使介质堆的表面能够尽可能的保持平整。假设以图3中所示的介质库俯视平面为坐标系，图中后向极限位置且左右中间位置202作为原点，行车电气柜107能够在横梁101停在任何位置处时，控制料斗移动至当前状态下的介质最高点处进行抓取。

优选地，所述激光测距传感器102的数量为16个并均匀分布于所述横梁101上，当然也可以根据实际情况调整激光测距传感器的数量。行车的横梁上安装16个激光测距传感器102，16个激光测距传感器102一字排开，激光头向下，激光测距传感器102测得的数值是传感器安装位置到介质物料上表面的距离。16个激光测距传感器102共测得16个数据，该数据就是当前行车横梁101停放位置的向下横断面的物料堆放数据。当行车在介质库从前到后行走一个满行程时，相当于对介质库中的介质物料上表面进行了一次扫描。扫描过程中，PLC控制器100根据激光测距传感器102的检测结果自动生成一组数据，这组数据可表达介质的真实堆放情况。

以上方案中，激光测距传感器102具有体积小，重量轻，回波强，受外界影响小等优点，因此能够得到介质堆300表面形状的准确扫描结果，将其提供给PLC控制器100后，PLC控制器100能够更准确地控制料斗106抓取介质，从而提高介质抓取的精度。而且，采用以上方案进行选煤厂智能加介可以实现加介过程的无人化，减少粉尘和噪声环境对人体危害，还能极大提高传统选煤厂的生产效率。

在现有的选煤厂介质抓取方案中，料斗106的升降、开合均是通过PLC控制器100的控制自动实现的，因此料斗驱动部105的实现可以通过现有技术实现。而行走组件的实现方式也可以采用现有的行车来实现，通过行车电气柜107能够在PLC控制器100的控制下驱动行走机构104前进或后退等，均可以采用已有方案实现。

在本申请一些实施例中，结合图1和图4，所述行走机构104包括行走驱动电机1041和与所述行走驱动电机1041驱动输出轴连接的行走轮1042，所述行走轮1042嵌设于所述横梁101上开设的轨道槽内，所述行走驱动电机1041的被控端作为所述行走机构104的被控端与所述行车电气柜107的输出端连接。如图所示，横梁101能够在轮轴1011在介质库侧壁轨道内滑动时可以沿着介质库前后方向移动从而带动料斗也在介质库前后方向移动，通过行走轮1042在横梁上移动过程中能够带动料斗在介质库左右方向移动，整个结构都由横梁的轨道槽为其提供结合力即可。

进一步地，所述料斗驱动部105包括升降驱动机构和开合驱动机构；其中，所述升降驱动机构包括升降驱动电机(升降驱动电机的驱动输出轴与升降驱动滚轮的中心轴相连接，因此升降驱动电机被升降驱动滚轮遮挡而未示出)、升降驱动滚轮1051和吊钩1052；所述升降驱动电机固定连接于所述行走驱动电机1041的下端上，所述升降驱动滚轮1051与所述升降驱动电机的驱动输出端连接，所述吊钩1052通过绳索1053吊挂于所述升降驱动滚轮1051上；所述开合驱动机构包括底座1054和两个电动拉杆驱动臂1055(1056)，所述底座1054固定连接于所述吊钩1052上；每一所述电动拉杆驱动臂1055(1056)的固定端固定于所述底座1054上，每一所述电动拉杆驱动臂1055(1056)的伸缩端分别与一个料斗106的开合端连接；所述升降驱动电机的被控端和每一所述电动拉杆驱动臂的被控端共同组成所述料斗驱动部的被控端，PLC控制器100控制升降驱动电机正转时可以释放绳索1053从而将料斗106下放到介质堆上，在之前，PLC控制器100控制两个电动拉杆驱动臂1055(1056)收缩则打开料斗106，之后当料斗106到达介质堆表面后则控制两个电动拉杆驱动臂1055(1056)伸出，从而使料斗106闭合，则时限了介质抓取，然后就控制升降驱动电机反转，收回绳索1053，将提升料斗106，从而完成介质自动抓取。本方案提供的料斗驱动部的结构简单，安装方便，且采用现有简单控制逻辑即可实现。

在一些实施例的方案中，如图5所示，所述的选煤厂智能介质抓取系统还可以包括扫码定位传感器110，所述扫码定位传感器110设置于所述横梁101的任意一端上，所述介质库200的轨道上的不同位置处设置不同的识别码，所述扫码定位传感器110扫描所述识别码并根据识别码得到所述横梁101在横梁移动方向上的第一实时位置并将所述第一实时位置发送至所述PLC控制器100。扫码定位传感器110可以采用扫描枪实现，直接通过螺栓等固定到横梁101上即可，不同位置处的识别码不同，每一个识别码都与其所在位置关联起来，这一关联关系可以直接存储到PLC控制器100中，从而能够在扫描到所述识别码后就能够确定横梁移动到哪一位置处了，即第一实时位置实际上表示了图3所示的横梁在前后方向的位置，也即料斗在前后方向上的位置。

进一步地，以上的选煤厂智能介质抓取系统，还可以包括激光定位传感器111；所述激光定位传感器111设置于所述料斗驱动部105上，所述激光定位传感器111的激光发射方向平行于所述横梁101，所述激光定位传感器111检测料斗106在平行横梁方向上的第二实时位置；所述第一实时位置和所述第二实时位置构成所述料斗的实时水平位置。激光定位传感器111也可以采用激光测距仪实现，可以向介质库侧壁发射激光束，根据激光束发射时间、反射回激光束的时间和激光束波长能够确定激光定位传感器111与介质库侧壁之间的距离，该距离与料斗驱动部105在横梁上的位置有一个对应关系，根据预先设置的对应关系就能够确定出图3所示的左右方向的位置，也即第二实时位置实际上表示了图3所示的料斗驱动部在左右方向的位置，也即料斗在左右方向上的位置。由此就能够确定料斗在介质库的平面上的具体位置。

本实施例中的以上方案通过激光定位的方式确定料斗在介质库中的水平方向上的位置，不容易受到干扰，稳定性高。另外，横梁的位置架设的比较高，所以靠近介质库的入口处，此位置具有较高的亮度，因此可以通过扫描识别码的方式实现定位。

在一些方案中，以上所述的选煤厂智能介质抓取系统，还可以包括激光限位传感器108，所述激光限位传感器108安装在所述横梁101的底部，用于检测所述料斗106与所述横梁底部之间的距离，所述料斗106上升至上限位置后，所述激光限位传感器108发送上限位置信号至所述PLC控制器。激光限位传感器108可以采用激光测距传感器实现，参考图4，具体实现时可以直接向底座1054发射激光，底座1054反射激光回来，根据激光发射时间、激光反射回来的时间和激光波长就能够得到底座1054与激光限位传感器108的距离，由于料斗与底座之间的距离是固定的，激光限位传感器108与横梁之间的位置关系是固定的，所以确定了底座1054与激光限位传感器108之间的距离后就能够得到料斗与横梁之间的距离，当这个距离达到最小值时就控制料斗停止上升。

进一步地，如图所示，上述系统还可以包括拉力传感器109，所述拉力传感器109设置于所述吊钩1052与所述开合驱动机构的底座1054之间，所述拉力传感器109测量所述料斗106、所述开合驱动机构以及料斗内介质的重量之和并将所述重量之和发送至所述PLC控制器100。优选地，所述拉力传感器109还可以用于对料斗的下限位置进行检测，因为拉力传感器109的测试结果实际上就是对吊钩1052产生的拉力值，因此当料斗下放至最低处被介质堆支撑后，拉力传感器109的检测值会突然降低，甚至可能会降低为零，所以拉力传感器109的检测值突降至零时就说明料斗已经下放至最低位置，停止料斗下放操作。

优选地，上述的选煤厂智能介质抓取系统，还可以包括第一无线通讯电台801和第二无线通讯电台802，所述第一无线通讯电台801设置于所述横梁101上，所述PLC控制器100与所述第一无线通讯电台801通信连接；所述第二无线通讯电台802设置于所述介质库200外部，所述第二无线通讯电台802与所述第一无线通讯电台801以及上位机600通讯连接。所述PLC控制器100能够将各个传感器的检测结果通过第一无线通讯电台801和第二无线通讯电台802发送至上位机600，工作人员能够通过操作控制端901向上位机600发送操作命令，操作命令能够通过第二无线通讯电台802和第一无线通讯电台801发送给PLC控制器100，通过本方案操作人员能够在介质库外部控制中心操控介质库内的各个部件。另外，控制端901还能够通过交换机902将介质库内的所有数据发送至数据中心903，从而便于数据中心对各个介质库内的抓取情况进行监控。

进一步地，上述的选煤厂智能介质抓取系统还可以包括液位检测传感器700，设置于图3所示介质池500内，液位检测传感器700检测所述介质池500内的液位高度并将所述液位高度发送至所述上位机600。在抓取介质之后，料斗内部可能会残留，这种情况下会控制料斗移动至介质池处，通过用水冲洗料斗的方式将残留介质冲洗下去，冲洗的水和残留介质就会进入到介质池中，本方案通过检测介质池中的液位高度，能够在介质池中液位高度太高时，控制料斗不在该介质池内冲洗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于，包括行车组件、多个激光测距传感器、料斗组件和PLC控制器，其中：

所述行车组件包括行走机构和行车电气柜；所述行车电气柜的输入端与所述PLC控制器的输出端连接，所述行车电气柜的输出端与所述行走机构的被控端连接；所述行走机构设置于介质库上部的横梁上，所述横梁的两端滑动地设置于介质库侧壁的轨道中；

多个所述激光测距传感器设置于所述横梁上，且所有激光测距传感器的检测范围之和覆盖所述横梁的长度；多个所述激光测距传感器的输出端与所述PLC控制器的输入端连接；

所述料斗组件包括料斗驱动部和安装在所述料斗驱动部上的料斗；所述料斗驱动部安装在所述行走机构上，所述PLC控制器接收所述激光测距传感器发送的检测数据，所述PLC控制器的输出端与所述料斗驱动部的被控端连接，所述PLC控制器控制所述料斗驱动器带动料斗动作。

2.根据权利要求1所述的选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于，还包括扫码定位传感器：

所述扫码定位传感器设置于所述横梁的任意一端上，所述介质库的轨道上的不同位置处设置不同的识别码，所述扫码定位传感器扫描所述识别码并根据识别码得到所述横梁在横梁移动方向上的第一实时位置并将所述第一实时位置发送至所述PLC控制器。

3.根据权利要求2所述的选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于，还包括激光定位传感器；

所述激光定位传感器设置于所述料斗驱动部上，所述激光定位传感器的激光发射方向平行于所述横梁，所述激光定位传感器检测料斗在平行横梁方向上的第二实时位置；所述第一实时位置和所述第二实时位置构成所述料斗的实时水平位置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于：

所述行走机构包括行走驱动电机和与所述行走驱动电机驱动输出轴连接的行走轮，所述行走轮嵌设于所述横梁上开设的轨道槽内，所述行走驱动电机的被控端作为所述行走机构的被控端与所述行车电气柜的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于：

所述料斗驱动部包括升降驱动机构和开合驱动机构；

所述升降驱动机构包括升降驱动电机、升降驱动滚轮和吊钩；所述升降驱动电机固定连接于所述行走驱动电机的下端上，所述升降驱动滚轮与所述升降驱动电机的驱动输出端连接，所述吊钩通过绳索吊挂于所述升降驱动滚轮上；

所述开合驱动机构包括底座和两个电动拉杆驱动臂，所述底座固定连接于所述吊钩上；每一所述电动拉杆驱动臂的固定端固定于所述底座上，每一所述电动拉杆驱动臂的伸缩端分别与一个料斗的开合端连接；

所述升降驱动电机的被控端和每一所述电动拉杆驱动臂的被控端共同组成所述料斗驱动部的被控端。

6.根据权利要求5所述的选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于，还包括激光限位传感器：

所述激光限位传感器安装在所述横梁的底部，用于检测所述料斗与所述横梁底部之间的距离；所述料斗上升至上限位置后，所述激光限位传感器发送上限位置信号至所述PLC控制器。

7.根据权利要求6所述的选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于，还包括拉力传感器：

所述拉力传感器设置于所述吊钩与所述开合驱动机构的底座之间，所述拉力传感器测量所述料斗、所述开合驱动机构以及料斗内介质的重量之和并将所述重量之和发送至所述PLC控制器。

8.根据权利要求7所述的选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于：

所述激光测距传感器的数量为16个并均匀分布于所述横梁上。

9.根据权利要求8所述的选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于，还包括第一无线通讯电台和第二无线通讯电台：

所述第一无线通讯电台设置于所述横梁上，所述PLC控制器与所述第一无线通讯电台通信连接；所述第二无线通讯电台设置于所述介质库外部，所述第二无线通讯电台与所述第一无线通讯电台以及上位机通讯连接。

10.根据权利要求9所述的选煤厂智能介质抓取系统，其特征在于，还包括：

液位检测传感器，设置于介质池内，检测所述介质池内的液位高度并将所述液位高度发送至所述上位机。

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