一种料仓组的自动寻仓上料智能控制系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及工业计算机实时控制技术领域，具体涉及一种料仓组的自动寻仓上料智能控制系统。


背景技术：

[0002]
工业生产中，对固体物料进行储存和中转任务通常由多个料仓组成的料仓组来完成，向料仓组上料的任务通常由移动卸料车、移动可逆胶带机等移动卸料设备来完成。现有技术在自动上料过程中经常出现下述问题：一是对卸料设备位置检测存在精度偏低、加之检测仪表故障率高等问题，导致现场一般无法实现自动上料，大部分时间上料工作由现场人工操作完成，人工操作易受岗位工人技能水平、劳动强度、工作态度等影响。二是现场工作环境通常比较恶劣，尤其是在卸料时，易产生大量粉尘，严重危害岗位工人人身健康和安全。三是现场无法实时获取各个料仓料位情况，导致容易发生空仓或满仓现象，空仓时容易导致下游设备断料，满仓时容易导致上游设备堆料，轻则影响生产的连续运行，重则导致设备的损坏。
[0003]
随着技术进步，工业生产向着大型化、自动化的方向发展，出现了许多料仓组上料自动控制系统和方法。发明专利cn 109896248 a，提供了一种多料仓卸料小车定位指示装置及指示方法。包括分别设置在卸料小车下料口两端的限位挡块和分别设置在每个料仓入料口两侧的限位开关、小车到位指示灯、选仓指示灯和报警指示灯，所述的限位挡块、限位开关、小车到位指示灯、选仓指示灯和报警指示灯都连接plc系统，所述的plc系统连接上位机。本实用新型准确的反映了卸料小车的下料口与料仓如料口的位置情况，并通过视频监控和相关指示灯看到现场实际情况，实现了卸料小车准确定位，减少操作人员现场停留时间和小车对位的时间，提升生产效率和保证了生产的安全。实用新型专利cn 205855427 u，公开了一种移动可逆配仓皮带机系统，包括上游皮带、可逆皮带机系统、料仓及料仓定位位置开关，其特征在于，所述可逆皮带机统包括设置于可逆皮带机系统左端的正转电动机、设置于可逆皮带机系统右端的反转电动机、行走小车电机和移动式供电系统，行走小车电机移动皮带机的位置，进而控制皮带机落料口的位置。与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：通过行走小车移动皮带机的位置，进而控制皮带机落料口的位置，卸料点可移动，实现长距离连续多点卸料，双向运转实现双向卸料，可以为多个料仓配料。本实用新型的移动可逆配仓皮带机系统具有使用灵活、落料速度快、料仓数量可以扩展的优点。发明专利cn 101329562 b，涉及一种料仓组的控制方法，包括：为料仓组中的每一个料仓设置优先级别，检测料仓组中每一个料仓的料位状态，在料位状态不是满仓的料仓中选择优先级别最高的料仓装料。本实用新型还涉及一种料仓组的控制系统，包括移动装料点和料仓组，料仓组中各料仓的上部设置有高位检测设备，还包括控制器，控制器包括优先级设置模块、高位状态检测模块，及装料控制模块，优先级设置模块，用于为料仓组中各料仓设置优先级别，高位状态检测模块，用于借助高位检测设备检测各料仓的料位状态，装料控制模块，用于在料位状态不是满仓的料仓中选择优先级别较高的料仓，指令移动装料点为该料仓装料。本实用
新型可按一定的规律为料仓组中各料仓装料，保证下游设备工作。
[0004]
也有一些文献资料涉及到这方面的内容，例如论文《格雷母线在料仓定位小车上的应用》，介绍了传统卸料小车的控制是采用现场控制的方式或操作室远程控制的方式，同时机旁装有操作箱以实现非常手动切换。通过格雷母线定位可以实时准确的获得小车的位置信息，非常直观地知道小车目前所处料仓的位置坐标和对应的料仓位置。满足远程控制小车实现定点精准卸料或多点精准卸料以及位置连锁控制。论文《卸料小车的全自动控制》叙述了在原有的基础上适当加以改造，利用s7-400h plc编程来实现卸料小车的全自动控制，进一步完善报警功能，减少现场操作人员，减小操作和维修劳动强度，对企业提高自动化水平具有积极意义。论文《皮带卸料小车自动布料控制系统的应用》采用可靠性高的无线通讯技术，无线数据传输以及矿仓料位测量技术，高可靠性和稳定性的plc模块化技术，实现卸料小车的自动布料，减轻了工人的劳动强度，提高了生产的自动化水平。


技术实现要素：

[0005]
针对现有料仓组上料生产中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种料仓组自动寻仓上料智能控制系统，控制精度和可靠性更高，实现智能自动控制和无人值守。
[0006]
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0007]
本实用新型的一种料仓组的自动寻仓上料智能控制系统，包括料仓组、卸料设备和控制系统，所述的料仓组由3～20个呈线性排列的金属料仓组成，料仓上部为中空圆柱，下部顺接倒立中空圆台,所述的卸料设备设置在料仓组上方，其特征在于，所述的控制系统为智能控制系统，包括料位计、位置开关、格雷母线、逻辑控制器和计算机软件系统；所述的料位计设置在每个料仓下部外壁上，所述的位置开关设置在每个料仓顶部的卸料位置处，所述的格雷母线沿卸料设备的移动线路设置，所述的逻辑控制器与料位计、位置开关、格雷母线和卸料设备电性相连，所述的计算机软件系统与逻辑控制器电性相连；
[0008]
所述计算机软件系统包括卸料设备位置计算单元、卸料设备位置校验单元、上料目标料仓分析单元、系统故障判定单元和卸料设备移动控制单元；所述的卸料设备位置计算单元输入端与所述的逻辑控制器输出端连接，卸料设备位置计算单元输出端分别与卸料设备位置校验单元输入端和系统故障判定单元输入端连接，卸料设备位置校验单元输出端与上料目标料仓分析单元输入端连接，上料目标料仓分析单元输出端和系统故障判定单元输出端分别与卸料设备移动控制单元输入端连接，卸料设备移动控制单元输出端与逻辑控制器输入端连接。
[0009]
所述的料位计为称重式料位计或雷达料位计。
[0010]
所述的卸料设备为移动卸料车或移动可逆胶带机。
[0011]
与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0012]
1.对移动卸料设备位置检测采用位置开关与格雷母线冗余设置，大大提高了数据精度及可靠性。
[0013]
2.系统根据效率最优原则并在保证生产连续、稳定的前提下，自动控制料仓组上料，实现无人值守。
[0014]
3.现场无需人工操作，既有利于改善劳动环境，又有利于降低人工经济成本。
附图说明
[0015]
图1为实施例一的系统结构示意图；
[0016]
图2计算机软件系统结构示意图；
[0017]
图3为实施例一的计算机软件系统流程图；
[0018]
图4为实施例二的系统结构示意图；
[0019]
图5为实施例二的计算机软件系统流程图。
具体实施方式
[0020]
为了能够清晰、详细和完整地描述本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0021]
实施例一
[0022]
如图1所示，本实用新型的一种料仓组的自动寻仓上料智能控制系统，包括料仓组1、移动卸料车3和控制系统，所述的料仓组由6个呈线性排列的金属料仓组成，料仓上部为中空圆柱，下部顺接倒立中空圆台,所述的移动卸料车3设置在料仓组上方，其特征在于，所述的控制系统为智能控制系统，包括称重式料位计2、位置开关4、格雷母线5、逻辑控制器6和计算机软件系统7；所述的称重式料位计2设置在每个料仓下部外壁上，所述的位置开关4设置在每个料仓顶部的卸料位置处，所述的格雷母线5沿移动卸料车3的移动线路设置，所述的逻辑控制器6与称重式料位计2、位置开关4、格雷母线5和移动卸料车3电性相连，所述的计算机软件系统7与逻辑控制器6电性相连；
[0023]
如图2所示，所述计算机软件系统7包括卸料设备位置计算单元71、卸料设备位置校验单元72、上料目标料仓分析单元73、系统故障判定单元74和卸料设备移动控制单元75；所述的卸料设备位置计算单元71输入端与所述的逻辑控制器6输出端连接，卸料设备位置计算单元71输出端分别与卸料设备位置校验单元72输入端和系统故障判定单元74输入端连接，卸料设备位置校验单元72输出端与上料目标料仓分析单元73输入端连接，上料目标料仓分析单元73输出端和系统故障判定单元74输出端分别与卸料设备移动控制单元75输入端连接，卸料设备移动控制单元75输出端与逻辑控制器6输入端连接。
[0024]
如图3所示，采用本实用新型自动寻仓上料智能控制系统的智能控制方法下步骤：
[0025]
步骤1、卸料设备位置计算单元71用于确定卸料设备位置计算值x；
[0026]
以格雷母线5检测信号的零点为原点，卸料设备位置计算单元71依据位置开关4检测值、移动卸料车3的移动状态和移动时间计算得出卸料设备位置计算值x(m)，x由公式(1)确定：
[0027][0028]
其中x0为移动卸料车3最近一次收到位置开关6检测信号所对应的位置值(m)；x
a
为卸料设备移动速度由零加速至额定值的移动距离(1m)；t
a
为卸料设备移动速度由零加速至额定值的移动时间(1.5s)；t为卸料设备最近一次收到位置开关6检测信号后的移动时间(s)；m为卸料设备的移动状态(-1、0、1)；k(1.01)为调整系数；v为卸料设备的移动速度额定值(1m/s)；
[0029]
设此时移动卸料车3处于无加速过程，相关数据为x0(18m)、t(4s)、m(1)，由公式(1)可计算得出卸料设备位置计算值x(22.04m)；
[0030]
步骤2、卸料设备位置校验单元72用于确定卸料设备位置有效值，另外判定格雷母线5检测值与卸料设备位置计算值x偏差大于阈值时予以报警；
[0031]
步骤2.1、确定卸料设备位置有效值x
e
[0032]
卸料设备位置校验单元72依据格雷母线5检测值x
g
和卸料设备位置计算值x，确定卸料设备位置有效值x
e
(m)，x
e
由公式(2)确定：
[0033][0034]
其中x
g
为格雷母线5的检测值(m)；x1为距离格雷母线5检测信号的零点最近的位置开关4检测信号所对应的位置值(2m)；x
n
为距离格雷母线5检测信号的零点最远的位置开关4检测信号所对应的位置值(22m)；n＝6；
[0035]
设此时格雷母线5的检测值为x
g
(22m)，由公式(2)可计算得出卸料设备位置有效值x
e
(22m)；
[0036]
步骤2.2、当卸料设备位置偏差大于阈值时予以报警
[0037]
卸料设备位置校验单元72比较判定检测值x
g
与卸料设备位置计算值x的偏差，当公式(3)成立时予以报警：
[0038]
|x-x
g
|>x
d
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0039]
其中x
d
为卸料设备位置报警偏差阈值(0.05m)。
[0040]
此时根据x(22.04m)、x
g
(22m)，得出公式(6)不成立，不予报警；
[0041]
步骤3、上料目标料仓分析单元73用于确定上料目标料仓位置值x
m
；
[0042]
设此时不是系统初始启动，跳过步骤3.1，执行步骤3.2；
[0043]
步骤3.1、确定首个上料目标料仓位置值x
m
[0044]
在系统初始启动时，上料目标料仓分析单元73首先依据公式(4)确定首个上料目标料仓位置值x
m
(m)：
[0045][0046]
其中x1(2m)、x2(6m)、x3(10m)、x4(14m)、x5(18m)、x6(22m)为呈线性排列的位置开关6检测信号所对应的位置值；x1为距离格雷母线5检测信号的零点最近的位置开关4检测信号所对应的位置值，x
n
为距离格雷母线5检测信号的零点最远的位置开关4检测信号所对应的位置值；x
e
为卸料设备位置有效值(m)；a为集合，由公式(5)确定；b为集合，由公式(6)确定；
[0047]
a＝{|x
i-x
e
||i∈{1，2，
…
n}，h
i
<h
lsp
}
ꢀꢀ
(5)
[0048]
b＝{|x
i-x
e
||i∈{1，2，
…
n}，h
i
<h
hsp
}
ꢀꢀ
(6)
[0049]
其中h1、h2...h
n
为x1、x2、...x
n
所对应料仓的称重式料位计2检测值(t)；
[0050]
h
lsp
为低料位设定值(20t)；h
hsp
为高料位设定值(130t)；
[0051]
步骤3.2、实时更新上料目标料仓位置值x
m
[0052]
在系统上料过程中，上料目标料仓分析单元73依据公式(7)实时更新上料目标料仓位置x
m
(m)：
[0053][0054]
其中h
ssp
为安全料位设定值(90t)；c为集合，由公式(8)确定；d为集合，由公式(9)确定；
[0055]
c＝{x
i
|i∈{1，2，
…
n}，x
i
＝x
e
，h
i
<h
ssp
}
ꢀꢀ
(8)
[0056]
d＝{x
i
|i∈{1，2，
…
n}，x
i
＝x
e
，h
i
<h
hsp
}
ꢀꢀ
(9)
[0057]
其中h1、h2...h
n
为x1、x2、...x
n
所对应料仓的称重式料位计2检测值(t)；
[0058]
h
lsp
为低料位设定值(20t)；h
hsp
为高料位设定值(130t)；
[0059]
此时根据x
e
(22m)、h1(1.5t)、h2(28t)、h3(19t)、h4(45t)、h5(137t)、h6(98t),由公式(7)可得出上料目标料仓位置x
m
(10m)；
[0060]
步骤4、系统故障判定单元74用于判断系统是否处于故障状态；
[0061]
步骤4.1、系统故障判定单元74比较判定格雷母线5的检测值x
g
与卸料设备位置计算值x的偏差，当公式(10)成立时判断系统处于故障状态，系统停止自动运行，予以报警：
[0062]
|x-x
g
|>x
e
ꢀꢀ
(10)
[0063]
其中x
f
为卸料设备位置故障偏差阈值(0.1m)；
[0064]
此时根据x(22.04m)、x
g
(22m)，得出公式(10)不成立，系统继续运行；
[0065]
步骤4.2、当移动卸料车3移动异常时，判断系统处于故障状态，系统停止自动运行，予以报警；
[0066]
设此时移动卸料车3移动正常，系统继续运行；
[0067]
步骤5、卸料设备移动控制单元75用于控制移动卸料车3自动移动到上料目标料仓位置；
[0068]
步骤5.1、卸料设备移动控制单元75比较卸料设备位置有效值x
e
与上料目标料仓位置值x
m
的偏差，根据公式(11)确定卸料设备3的移动方向，自动控制卸料设备3向上料目标料仓位置移动：
[0069]
[0070]
其中x
p
为卸料设备移动控制偏差阈值(0.02m)；
[0071]
卸料设备3为移动可逆胶带机时，继续执行步骤5.2；卸料设备3为移动卸料车时，跳过步骤5.2重新从步骤1开始循环执行；
[0072]
此时根据x
e
(22m)、x
m
(10m)，由公式(11)可得出卸料设备3的移动方向为格雷母线5检测信号的零点方向；系统自动控制卸料设备3向上料目标料仓位置移动；
[0073]
本实施例中卸料设备3为移动卸料车，因此跳过步骤5.2重新从步骤1开始循环执行。
[0074]
实施例二
[0075]
如图4所示，本实用新型的一种料仓组的自动寻仓上料智能控制系统，包括料仓组1、移动可逆胶带机3和控制系统，所述的料仓组由8个呈线性排列的金属料仓组成，料仓上部为中空圆柱，下部顺接倒立中空圆台,所述的移动可逆胶带机3设置在料仓组上方，其特征在于，所述的控制系统为智能控制系统，包括雷达料位计2、位置开关4、格雷母线5、逻辑控制器6和计算机软件系统7；所述的雷达料位计2设置在每个料仓下部外壁上，所述的位置开关4设置在每个料仓顶部的卸料位置处，所述的格雷母线5沿移动可逆胶带机3的移动线路设置，所述的逻辑控制器6与雷达料位计2、位置开关4、格雷母线5和移动可逆胶带机3电性相连，所述的计算机软件系统7与逻辑控制器6电性相连；
[0076]
如图2所示，所述计算机软件系统7包括卸料设备位置计算单元71、卸料设备位置校验单元72、上料目标料仓分析单元73、系统故障判定单元74和卸料设备移动控制单元75；所述的卸料设备位置计算单元71输入端与所述的逻辑控制器6输出端连接，卸料设备位置计算单元71输出端分别与卸料设备位置校验单元72输入端和系系统故障判定单元74输入端连接，卸料设备位置校验单元72输出端与上料目标料仓分析单元73输入端连接，上料目标料仓分析单元73输出端和系统故障判定单元74输出端分别与卸料设备移动控制单元75输入端连接，卸料设备移动控制单元75输出端与逻辑控制器6输入端连接。
[0077]
如图5所示，采用本实用新型自动寻仓上料智能控制系统的智能控制方法下步骤：
[0078]
步骤1、卸料设备位置计算单元71用于确定卸料设备位置计算值x；
[0079]
以格雷母线5检测信号的零点为原点，卸料设备位置计算单元71依据位置开关4检测值、移动可逆胶带机3的移动状态和移动时间计算得出卸料设备位置计算值x(m)，x由公式(1)确定：
[0080][0081]
其中x0为移动可逆胶带机3最近一次收到位置开关6检测信号所对应的位置值(m)；x
a
为卸料设备移动速度由零加速至额定值的移动距离(1m)；t
a
为卸料设备移动速度由零加速至额定值的移动时间(1s)；t为卸料设备最近一次收到位置开关6检测信号后的移动时间(s)；m为卸料设备的移动状态(-1、0、1)；k(1.01)为调整系数；v为卸料设备的移动速度额定值(1.5m/s)；
[0082]
设此时移动可逆胶带机3处于有加速过程，相关数据为x0(9m)、t(3.4s)、m(-1)，由公式(1)可计算得出卸料设备位置计算值x(2.9m)；
[0083]
步骤2、卸料设备位置校验单元72用于确定卸料设备位置有效值，另外判定格雷母
线5检测值与卸料设备位置计算值x偏差大于阈值时予以报警；
[0084]
步骤2.1、确定卸料设备位置有效值x
e
[0085]
卸料设备位置校验单元72依据格雷母线5检测值x
g
和卸料设备位置计算值x，确定卸料设备位置有效值x
e
(m)，x
e
由公式(2)确定：
[0086][0087]
其中x
g
为格雷母线5的检测值(m)；x1为距离格雷母线5检测信号的零点最近的位置开关4检测信号所对应的位置值(3m)；x
n
为距离格雷母线5检测信号的零点最远的位置开关4检测信号所对应的位置值(45m)；n＝8；
[0088]
设此时格雷母线5的检测值为x
g
(3m)，由公式(2)可计算得出卸料设备位置有效值x
e
(2.9m)；
[0089]
步骤2.2、当卸料设备位置偏差大于阈值时予以报警
[0090]
卸料设备位置校验单元72比较判定检测值x
g
与卸料设备位置计算值x的偏差，当公式(3)成立时予以报警：
[0091]
|x-x
g
|>x
d
ꢀꢀ
(3)
[0092]
其中x
d
为卸料设备位置报警偏差阈值(0.05m)。
[0093]
此时根据x(2.9m)、x
g
(3m)，得出公式(3)成立，予以报警；
[0094]
步骤3、上料目标料仓分析单元73用于确定上料目标料仓位置值x
m
；
[0095]
设此时是系统初始启动，执行步骤3.1，跳过步骤3.2；
[0096]
步骤3.1、确定首个上料目标料仓位置值x
m
[0097]
在系统初始启动时，上料目标料仓分析单元73首先依据公式(4)确定首个上料目标料仓位置值x
m
(m)：
[0098][0099]
其中x1(3m)、x2(9m)、x3(15m)、x4(21m)、x5(4m)、x6(10m)、x7(16m)、x8(22m)为呈线性排列的位置开关6检测信号所对应的位置值；x1为距离格雷母线5检测信号的零点最近的位置开关4检测信号所对应的位置值，x
n
为距离格雷母线5检测信号的零点最远的位置开关4检测信号所对应的位置值；x
e
为卸料设备位置有效值(m)；a为集合，由公式(5)确定；b为集合，由公式(6)确定；
[0100]
a＝{|x
i-x
e
||i∈{1，2，
…
n}，h
i
<h
lsp
}
ꢀꢀ
(5)
[0101]
b＝{|x
i-x
e
||i∈{1，2，
…
n}，h
i
<h
hsp
}
ꢀꢀ
(6)
[0102]
其中h1、h2...h
n
为x1、x2、...x
n
所对应料仓的雷达料位计2检测值(m)；h
lsp
为低料位设定值(2.3m)；h
hsp
为高料位设定值(6.7m)；
[0103]
此时根据x
e
(2.9m)、h1(6.1m)、h2(1.1m)、h3(2.2m)、h4(7.6m)、h5(6.5m)、h6(6.7m)、h7(6.4m)、h8(6.6m),由公式(4)可得出上料目标料仓位置x
m
(9m)；
[0104]
步骤4、系统故障判定单元74用于判断系统是否处于故障状态；
[0105]
步骤4.1、系统故障判定单元74比较判定格雷母线5的检测值x
g
与卸料设备位置计算值x的偏差，当公式(10)成立时判断系统处于故障状态，系统停止自动运行，予以报警：
[0106]
|x-x
g
|>x
e
ꢀꢀ
(10)
[0107]
其中x
f
为卸料设备位置故障偏差阈值(0.1m)；
[0108]
此时根据x(2.9m)、x
g
(3m)，得出公式(10)不成立，系统继续运行；
[0109]
步骤4.2、当移动可逆胶带机3移动异常或皮带运行方向切换异常时，判断系统处于故障状态，系统停止自动运行，予以报警；
[0110]
设此时移动可逆胶带机3移动正常、皮带运行方向切换正常，系统继续运行；
[0111]
步骤5、卸料设备移动控制单元75用于控制移动可逆胶带机3自动移动到上料目标料仓位置；
[0112]
步骤5.1、卸料设备移动控制单元75比较卸料设备位置有效值x
e
与上料目标料仓位置值x
m
的偏差，根据公式(11)确定卸料设备3的移动方向，自动控制卸料设备3向上料目标料仓位置移动：
[0113][0114]
其中x
p
为卸料设备移动控制偏差阈值(m)；
[0115]
卸料设备3为移动可逆胶带机时，继续执行步骤5.2；卸料设备3为移动卸料车时，跳过步骤5.2重新从步骤1开始循环执行；
[0116]
其中x
p
为卸料设备移动控制偏差阈值(0.02m)；
[0117]
卸料设备3为移动可逆胶带机时，继续执行步骤5.2；卸料设备3为移动卸料车时，跳过步骤5.2重新从步骤1开始循环执行；
[0118]
此时根据x
e
(2.9m)、x
m
(9m)，由公式(11)可得出卸料设备3的移动方向为格雷母线5检测信号的满点方向；系统自动控制卸料设备3向上料目标料仓位置移动；
[0119]
本实施例中卸料设备3为移动卸料车，因此继续执行步骤5.2；
[0120]
步骤5.2、卸料设备移动控制单元75根据公式(12)确定卸料设备3的皮带运行方向需求，自动切换或保持皮带运行方向：
[0121][0122]
其中e为集合，由公式(13)确定；f为集合，由公式(14)确定；
[0123]
e＝{x
i
|i∈{j+1，j+2，
…
n}}
ꢀꢀ
(13)
[0124]
f＝{x
i
|i∈{1，2，
…
j}}
ꢀꢀ
(14)
[0125]
其中j＝4,n＝8,由卸料设备3及料仓组1几何尺寸决定；
[0126]
步骤5.2结束后，重新从步骤1开始循环执行；
[0127]
此时根据x
e
(2.9m)、x
m
(9m)，由公式(12)可得出卸料设备3的皮带应保持当前运行方向；
[0128]
系统重新从步骤1开始循环执行。
[0129]
上述实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。任何人在没有做出创造性工作的前提下，基于本实用新型所实施的所有其它实施例，都应属于本实用新型的保护范围内。