专利名称：一种快速装车自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快速装车自动控制系统，特别适用于铁路车皮装运煤炭。
背景技术：
煤炭外销大部分都是通过铁路车皮进行运输的，现在的装车系统大多是人工监视装车过程，装车时通过轨道衡计量，这样的装车系统效率地下，装车速度慢，煤炭在车厢内分布不均勻。
发明内容
本发明针对现有的装车系统存在的问题和局限性，提出一种构造简单、适用范围广、投资低、装车及效率高的装车自动控制系统。该装车自动控制系统可方便的安装在现有的装车站上，不需要改变车站的布局，通过对现有装车系统进行改造，运用本发明的装车自动控制系统，可大幅提高装车效率。一种快速装车自动控制系统，由PLC控制柜、就地控制柜、上位机、现场传感器及检测仪表、低压配电柜等组成。装车自动控制系统主要从现场和集控室两部分进行设计除了被控设备以外，现场增设了红外光电开关组和超声波料位计；集控室增设了 PLC控制柜和监控计算机。从结构上讲，集控系统由机械设备、控制单元、检测单元组成。机械设备包括输送设备(给煤机，输送皮带，溜槽、翻板)、称重设备(电子轨道衡)；牵引设备(铁牛)。 控制单元主要由PLC控制柜和上位机组成，是自动控制系统的核心部分。操作人员可在集控中心可通过上位机计算机远程控制皮带、给煤机、牵引绞车、卸料口和翻板的启停或正反转。各个设备间都通过PLC编程实现了互锁控制，以免出现误操作。例如在运输皮带没有启动时，给煤机是不能被启动的。PLC控制柜上保留有手动集中开关按钮，当集控计算机和 PLC出现异常时，仍可以保证装车系统的顺利运行。继电器作为PLC的输出执行单元，按照 PLC程序处理结果接通或断开电路，达到启动或停止电动机的目的。红外光电开关、限位开关、超声波料位计以及轨道衡仪表构成了系统的检测单元。主要是将采集的现场信息传送至PLC，供PLC内部程序处理。本发明的装车自动控制系统设计集中控制包括集中自动控制和集中手动控制。将系统置于集控状态，当车厢到位时，操作人员通过上位机监控软件将每节车厢的信息(车位编号、车厢型号、额定载重)录入计算机，开始装车。自动装车过程从两个环节进行控制， 即运行中装车和停车装车，二者是以车厢是否全部上衡为分界点。车厢全部上衡前启动牵引车拉动列车，当车厢车头光电开关检测到车头进入前溜槽装载范围时，开始装车，同时利用超声波料位计检测到的车厢煤的高度。计算机将测量值和该车型的理论装载煤位高度进行比较，根据其差值和控制过程的变化值，调整前溜槽的角度，控制煤流的落煤点，实现平滑的装载。车厢全部上衡时计算机通过判断车尾检测光电开关动作次数是否为偶数次，来判断车厢是否全部上衡。当车厢全部上衡时，停止牵引车牵引。当装载量达到预定值的95%时，同时判断后车头检测光点开关是否动作，调整翻板电机，减少前溜槽的给煤量，进行精确装载。并通过后溜槽对下节车厢开始装载，实现无缝装车。直至装载量达到预定值的100%，控制翻板停止前溜槽落煤，同时启动牵引电机。当车头检测光电开关再次检测到车厢车头时，控制翻板停止后溜槽落煤，利用前溜槽进行装载。当最后一节车厢到位时，将自动控制方式改为手动控制方式，通过手动操作完成对最后一节车厢的装载。此外，手动控制还可以用来调试系统参数。PLC是整个控制系统硬件的核心部分，它是系统可靠、安全运行的关键；并通上位机的连接，将采集的数据传送到上位机，同时接收上位机的控制命令，构成一个以PC为上位机完成监控、人机接口界面的功能，以PLC为下位机完成控制功能的监控系统。光电开关的安装位置必须轨道衡的位置及车厢的型号结合起来，根据检测目的本发明采用了三组红外传感器，安装位置见图2，其中3#光电开关是“车头检测”，2#光电开关是“全上衡检测”，1#光电开关是“后车到位检测”。本发明所设计的集中自动装车，主要指的是中间车厢的控制，最后一节车厢由人工控制完成。车厢位置的检测主要是结合轨道衡对翻板和牵引铁牛进行控制，实现无缝装车和车相的起、停控制。本发明的装车流程是1、空车厢在铁牛牵引下从左到右缓慢前进2、当车头检测红外探头检测到车厢车头时，说明车厢已进入前溜槽装载范围之内，启动缓冲仓闸门并将翻板置左，开始为第一节车厢装煤3、铁牛牵引车厢缓慢通过轨道衡，当“全上衡检测”光电开关动作，第一节车厢完全上衡，停止铁牛电机，开始静态装载并称重4、当轨道衡的数据显示超过装载量的95%且“后车头检测”光电开关检测到下节待装车厢时，控制翻板角度减少前溜槽的给煤量，对前车厢开始精确装车，对后车厢开始装载；5、当轨道衡的数据显示装载量为100%时，控制翻板位置，停止前溜槽的落煤；6、当“车头检测”光电开关动作，车厢再次进入前溜槽装载范围时，控制翻板位置，停止后溜槽落煤；7、利用计算机将过程数据进行记录归档，并重复按照上述过程进行装车，直至装完最后一节车厢。本发明的有益效果是1、可方便的对现有装车系统进行改造，实现装车自动化。2、可大幅提高装车效率，优化煤炭装车方式。3、系统以PLC为控制核心，通过采集轨道衡的称重数据控制每个物料堆高度，采用光电开光实现车皮的定位，运行靠。
图1是系统总体结构2是光电开光的安装位置3-1车厢位置检测1图3-2车厢位置检测2图3-3车厢位置检测3图3-4车厢位置检测4图3-5车厢位置检测5图3-6车厢位置检测6
图4装车过程流程图
具体实施例方式下面结合附图和实例，对本发明作进一步详述图1是本发明的系统结构如图。由PLC控制柜、就地控制柜、上位机、现场传感器及检测仪表、低压配电柜等组成。控制单元主要由PLC控制柜和上位机组成，是自动控制系统的核心部分。操作人员可在集控中心可通过上位机计算机远程控制皮带、给煤机、牵引绞车、卸料口和翻板的启停或正反转。各个设备间都通过PLC编程实现了互锁控制，以免出现误操作。例如在运输皮带没有启动时，给煤机是不能被启动的。PLC控制柜上保留有手动集中开关按钮，当集控计算机和PLC出现异常时，仍可以保证装车系统的顺利运行。继电器作为PLC的输出执行单元，按照PLC程序处理结果接通或断开电路，达到启动或停止电动机的目的。红外光电开关、限位开关、超声波料位计以及轨道衡仪表构成了系统的检测单元。 主要是将采集的现场信息传送至PLC，供PLC内部程序处理。图2是光电开光的安装位置图，光电开关的安装位置必须轨道衡的位置及车厢的型号结合起来，根据检测目的本发明采用了三组红外传感器，其中3#光电开关是“车头检测”，2#光电开关是“全上衡检测”，1#光电开关是“后车到位检测”。本发明所设计的集中自动装车，主要指的是中间车厢的控制，最后一节车厢由人工控制完成。图3-1 图3-6是车厢位置的检测图。车厢位置的检测主要是结合轨道衡对翻板和牵引铁牛进行控制，实现无缝装车和车相的起、停控制。1、图3-1空车厢在铁牛牵引下从左到右缓慢前进；2、图3-2当车头检测红外探头检测到车厢车头时，说明车厢已进入前溜槽装载范围之内，启动缓冲仓闸门并将翻板置左，开始为第一节车厢装煤；3、图3-3铁牛牵引车厢缓慢通过轨道衡，当“全上衡检测”光电开关动作，第一节车厢完全上衡，停止铁牛电机，开始静态装载并称重；4、图3-4当轨道衡的数据显示超过装载量的95%且“后车头检测”光电开关检测到下节待装车厢时，控制翻板角度减少前溜槽的给煤量，对前车厢开始精确装车，对后车厢开始装载；5、图3-5当轨道衡的数据显示装载量为100%时，控制翻板位置，停止前溜槽的落煤；6、图3-6当“车头检测”光电开关动作，车厢再次进入前溜槽装载范围时，控制翻板位置，停止后溜槽落煤；7、利用计算机将过程数据进行记录归档，并重复按照上述过程进行装车，直至装完最后一节车厢。图4是本发明的装车流程图，在自动控制系统中，主要的控制设备为翻板，牵引绞车和绞吊电机。图中，通过光电开关组的动作检测车厢的位置，可以实现车厢过节处翻板的控制；通过重量的判断，可以实现对牵引电机的启动控制。其中，条件“重量判断1”和“重量判断2”根据操作人员的经验分别设定为每节车厢载重量的95%，100%。本发明并不局限于上述实施方式，对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对其所做的任何显而易见的改动，均不超出本申请所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种快速装车自动控制系统，由PLC控制柜、就地控制柜、上位机、现场传感器及检测仪表、低压配电柜等组成。
2.根据权利1要求所述的一种快速装车自动控制系统，其特征在于装车自动控制系统主要从现场和集控室两部分进行设计除了被控设备以外，现场增设了红外光电开关组和超声波料位计；集控室增设了 PLC控制柜和监控计算机。
3.根据权利1要求所述的一种快速装车自动控制系统，其特征在于将系统置于集控状态，当车厢到位时，操作人员通过上位机监控软件将每节车厢的信息(车位编号、车厢型号、额定载重)录入计算机，开始装车。自动装车过程从两个环节进行控制，即运行中装车和停车装车，二者是以车厢是否全部上衡为分界点。
4.根据权利1要求所述的一种快速装车自动控制系统，其特征在于车厢全部上衡前 启动牵引车拉动列车，当车厢车头光电开关检测到车头进入前溜槽装载范围时，开始装车， 同时利用超声波料位计检测到的车厢煤的高度。
5.根据权利1要求所述的一种快速装车自动控制系统，其特征在于计算机将测量值和该车型的理论装载煤位高度进行比较，根据其差值和控制过程的变化值，调整前溜槽的角度，控制煤流的落煤点，实现平滑的装载。
6.根据权利1要求所述的一种快速装车自动控制系统，其特征在于车厢全部上衡时 计算机通过判断车尾检测光电开关动作次数是否为偶数次，来判断车厢是否全部上衡。当车厢全部上衡时，停止牵引车牵引。当装载量达到预定值的95%时，同时判断后车头检测光点开关是否动作，调整翻板电机，减少前溜槽的给煤量，进行精确装载。并通过后溜槽对下节车厢开始装载，实现无缝装车。直至装载量达到预定值的100%，控制翻板停止前溜槽落煤，同时启动牵引电机。当车头检测光电开关再次检测到车厢车头时，控制翻板停止后溜槽落煤，利用前溜槽进行装载。当最后一节车厢到位时，将自动控制方式改为手动控制方式， 通过手动操作完成对最后一节车厢的装载。此外，手动控制还可以用来调试系统参数。
7.根据权利1要求所述的一种快速装车自动控制系统，其特征在于光电开关的安装位置必须轨道衡的位置及车厢的型号结合起来，根据检测目的本发明采用了三组红外传感器，安装位置见图2，其中3#光电开关是“车头检测”，2#光电开关是“全上衡检测”，1#光电开关是“后车到位检测”。本发明所设计的集中自动装车，主要指的是中间车厢的控制，最后一节车厢由人工控制完成。
8.根据权利1要求所述的一种快速装车自动控制系统，其特征在于车厢位置的检测主要是结合轨道衡对翻板和牵弓I铁牛进行控制，实现无缝装车和车相的起、停控制。
全文摘要
本发明涉及一种快速装车自动控制系统，特别适用于铁路车皮装运煤炭。一种快速装车自动控制系统，由PLC控制柜、就地控制柜、上位机、现场传感器及检测仪表、低压配电柜等组成。本发明主要从现场和集控室两部分进行设计除了被控设备以外，现场增设了红外光电开关组和超声波料位计；集控室增设了PLC控制柜和监控计算机。从结构上讲，集控系统由机械设备、控制单元、检测单元组成。机械设备包括输送设备(给煤机，输送皮带，溜槽、翻板)、称重设备(电子轨道衡)；牵引设备(铁牛)。控制单元主要由PLC控制柜和上位机组成，是自动控制系统的核心部分。操作人员可在集控中心可通过上位机计算机远程控制皮带、给煤机、牵引绞车、卸料口和翻板的启停或正反转。各个设备间都通过PLC编程实现了互锁控制，以免出现误操作。
文档编号G05B19/418GK102323805SQ20111016107
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者王军, 陈寇忠, 雷汝海 申请人:中国矿业大学