防止涨坏矿粉散装头溜筒的检测和控制系统的制作方法

1.本发明涉及矿粉自动装车系统领域，尤其涉及一种防止涨坏矿粉散装头溜筒的检测和控制系统。


背景技术：

2.在各种高炉水渣磨成粉末等企业，其成品即粉末矿粉绝大多数都是通过罐车。要装车，先必须把用于发货的矿粉的溜筒上散装头对准车料孔，为了防止散装头发完货上升时残留的矿料往下掉以及拉升溜筒与散装头做上下跟随升降动作，一般都是在散装头下方安装一个类似倒扣的碗状托盘。由于托盘和散装头在放入到车辆孔内，其无法用眼观察到托盘是否完全打开，如果此时把发货的截止阀和流量调节阀全开，万一托盘没有完全打开(如托盘支架变形被卡住或车辆料孔放有网状的网兜)就发货，由于托盘没有完全打开，带有压力的矿粉就像洪水一样冲击着溜筒和散装头。由于溜筒由内部4节伸缩的钢套与外围的皮囊组成，钢套和皮囊在这种冲击力下，会立即脱节和破裂，破裂的溜筒，其大量的矿料喷射到车辆和地面，一方面损坏设备、另一方面浪费物料、污染环境。因此手动发货的操作工在发货过程中，如何准确把握托盘是否完全打开。一般操作人员采用目测和手动小流量发货观察是否冒灰的2种方法同时进行检测和控制：即手动把对中好的散装头的钢丝绳慢慢往下放，当散装头往下放，一旦散装头外壁接触到车辆料口边缘，此时散装头的外部重量全部被车辆承接，从此刻开始操作人员计算，同时继续让散装头的内部的托盘和托盘支架继续往下降，如果从散装头接触车辆开始计时到卷扬下降限出现为止，时间超过2-3秒，表示托盘基本打开(实际不一定)，如果小于2秒，则肯定没有打开或没有完全打开。由于卷扬下降限位常常不准，有时没有打开，但是时间超过2-3秒。因此操作工一般还需要在发货阶段，先把底库发货的截止阀全开，然后把处于同一管路上的流量调节阀其开度先开到10％，观察散装头周边是否冒灰，如果冒灰严重，说明托盘没有完全打开，需要重新把散装头提起来，再放下去或到料孔旁观察是否有异物或网兜卡住，处理完毕，直到托盘完全打开才能再次发货。若冒灰不严重或溜筒不严重抖动，再把流量调节阀打开到20％，观察10秒钟，如果没有问题再在hmi画面上，把流量调节阀其开度打到50％持续发货，直到发货结束。在20％流量调节到50％时，操作工还需要进一步观察，防止出现涨溜筒。这种方法一方面操作工劳动强度大，容易疲劳；另一方面，万一出现异常，容易损坏设备和污染环境，处理也比较麻烦(修溜筒、打扫散漏的矿粉等)。有时候在发货，由于上级库区流量太大，或托盘没有完全打开(部分打开)，在发货过程也都需要密切关注，不利于操作集中化和少人化。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种防止涨坏矿粉散装头溜筒的检测和控制系统，可从时间、绝对距离以及前两者失效利用视频识别的方法自动关闭托盘；托盘是否打开从检测到控制都是实现自动判定，无需人员参加，其判定速度和异常处理速度以及判定准确度都比人工判定要好和快，大大减少了操作工的工作强度与工作量。
4.为了实现上述目的，本发明提供一种防止涨坏矿粉散装头溜筒的检测和控制系统，包括一车辆行走机构、一卷扬机构、一电流互感器、一信号变送器、一托盘散装头机构、一图像识别机构、一plc控制系统、一电动截止阀和一流量调节阀；所述卷扬机构和所述图像识别机构设置于所述车辆行走机构旁；所述托盘散装头机构与所述卷扬机构传动连接；所述卷扬机构连接所述电流互感器，所述电流互感器通过所述信号变送器连接所述plc控制系统；所述plc控制系统连接所述电动截止阀和所述流量调节阀。
5.优选地，所述卷扬机构包括一卷扬电机、一电机编码器和一卷扬卷筒；所述卷扬卷筒与所述卷扬电机传动连接，所述卷扬电机连接所述电机编码器。
6.优选地，所述托盘散装头机构包括一钢丝绳、若干钢套、一皮囊、一散装头、一散装头外壳、一圆形挂钩、一托盘上支架、一托盘支架、一托盘、一接近开关、一压缩空气管道和传感器支撑钢筋；所述散装头连接于所述钢套的底部，所述钢套套设连接于所述钢丝绳外，所述皮囊罩设于所述钢套外；所述散装头外壳罩设于所述散装头外围；所述钢丝绳顶端缠绕连接于所述卷扬卷筒上；所述圆形挂钩连接于所述钢丝绳的底端；所述托盘依次通过所述托盘支架和所述托盘上支架连接于所述圆形挂钩下；所述接近开关包括一接近开关磁铁部分、一接近开关感应部分和一信号电缆；所述接近开关磁铁部分安装于所述托盘上支架，所述接近开关感应部分通过所述传感器支撑钢筋连接于所述散装头内部；所述信号电缆一端连接所述接近开关感应部分，所述信号电缆的另一端连接一电缆连接器公头，所述信号电缆外套设有一电缆保护钢管；一电缆连接器母头与所述电缆连接器公头配合并连接所述plc控制系统；所述压缩空气管道设置于所述散装头内。
7.优选地，所述车辆行走机构包括一大车行走轨梁、若干大车行走车轮、一大车驱动电机、一小车行走齿条和一小车驱动电机；所述大车行走车轮架设于所述大车行走轨梁上，所述大车驱动电机与所述大车行走车轮传动连接；所述小车驱动电机与架设于所述小车行走齿条的小车传动连接；所述大车行走轨梁的一侧设置有激光测距仪。
8.优选地，所述图像识别机构包括一摄像头、一照明灯具、一硬盘录像机和一计算机；所述摄像头朝向所述散装头设置；所述摄像头连接所述硬盘录像机，所述硬盘录像机通过交换机连接所述计算机，所述计算机通过所述交换机连接所述plc控制系统。
9.优选地，当所述散装头落在一车辆上，所述卷扬电机负载突然减小，电流也发生突降，此时所述plc控制系统开始计时，直到所述卷扬机下降限位信号出来为止，若时间大于2～3秒，判断为所述托盘打开了，若小于2秒，判断为所述托盘未完全打开，需要人工干预；另外，若所述接近开关有输出，判断为所述托盘已打开，否则表示所述托盘未完全打开；当开始发货时，所述摄像头把收集到视频信息通过所述硬盘录像机送到所述计算机，所述计算机处理所述视频信息识别所述散装头发货是否严重冒灰或严重抖动，并将识别结果送到所述plc控制系统，所述plc控制系统根据所述识别结果决定是否关闭发货用的所述电动截止阀和所述流量调节阀的开度。
10.优选地，通过计算所述托盘运行时间和所述卷扬机的运行速度，计算所述托盘的理论行走距离s：s＝v
×
t；其中，v表示所述卷扬电机实际下降的速度；t表示所述散装头电流突降时刻开始到所述卷扬机下降限位信号出来为止的时间。
11.优选地，当所述识别结果表示所述散装头发货严重冒灰或严重抖动时，所述plc控制系统报警，且所述plc控制系统关闭所述电动截止阀，并将所述流量调节阀的开度设置为
0。
12.本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
13.1、通过设置电流互感器检测卷扬电机电流，利用原有卷筒的下降限限位信息，可以从理论上推算出托盘是否打开(定性上判定)。其比原来用人工眼睛看和计时要准，因为散装头接触时刻与下降限位到来的时刻时间非常短，人很难快速准确判定，另外卷扬机的下降速度也难手动控制。操作工完全凭感觉和熟练程度来判定托盘是否打开。
14.2、通过在散装头和托盘之间增加接近开关，来直接判定托盘是否打开，原散装头是没有该传感器或类似的检测手段。由于接近开关感应头和磁块在选型固定后，其感应距离基本恒定，当接近开关检测到(10mm以内)，则表示托盘已打开，简单经济和实用。
15.3、通过设置图像识别机构，即增加摄像机、硬盘录像机、计算机等设备，其通过摄像机替代人的眼睛，能识别严重冒灰或严重抖动等与托盘未完全打开的异常图像识别，其结果通过以太网送到plc控制系统，由plc控制系统驱动发货的电动截止阀和流量调节阀进行控制，阻止故障扩大化，确保了设备运行无重大事故的发生，以及无环境污染事故发生。即防止因打不开而涨坏溜筒钢套和皮囊，并抑制大量矿粉溢出的异常结果的发生。
附图说明
16.图1为本发明实施例的防止涨坏矿粉散装头溜筒的检测和控制系统的结构示意图；
17.图2为图1的a区域的局部放大图；
18.图3为图1的b区域的局部放大图；
19.图4为本发明实施例的摄像机与硬盘录像机与plc控制系统的连接原理框图；
20.图5为本发明实施例的整个电控制系统的原理框图。
具体实施方式
21.下面根据附图图1～图5，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
22.请参阅图1～图5，本发明实施例的一种防止涨坏矿粉散装头溜筒的检测和控制系统，包括一车辆行走机构、一卷扬机构、一电流互感器、一信号变送器、一托盘散装头机构、一图像识别机构、一plc控制系统31、一电动截止阀和一流量调节阀；卷扬机构和图像识别机构设置于车辆行走机构旁；托盘散装头机构与卷扬机构传动连接；卷扬机构连接电流互感器，电流互感器通过信号变送器连接plc控制系统31；plc控制系统31连接电动截止阀和流量调节阀。
23.本实施例中，卷扬机构包括一卷扬电机25、一电机编码器26和一卷扬卷筒23；卷扬卷筒23与卷扬电机25传动连接，卷扬电机25连接电机编码器26。
24.托盘散装头机构包括一钢丝绳1、若干钢套2、一皮囊3、一散装头7、一散装头外壳9、一圆形挂钩4、一托盘上支架20、一托盘支架8、一托盘10、一接近开关、一压缩空气管道21和传感器支撑钢筋14；散装头7连接于钢套2的底部，钢套2套设连接于钢丝绳1外，皮囊3罩设于钢套2外；散装头外壳9罩设于散装头7外围；钢丝绳1顶端缠绕连接于卷扬卷筒23上；圆形挂钩4连接于钢丝绳1的底端；托盘10依次通过托盘支架8和托盘上支架20连接于圆形挂
钩4下；接近开关包括一接近开关磁铁部分5、一接近开关感应部分6和一信号电缆16；接近开关磁铁部分5安装于托盘上支架20，接近开关感应部分6通过传感器支撑钢筋14连接于散装头7内部；信号电缆16一端连接接近开关感应部分6，信号电缆16的另一端连接一电缆连接器公头18，信号电缆16外套设有一电缆保护钢管17；一电缆连接器母头19与电缆连接器公头18配合并连接plc控制系统31；压缩空气管道21设置于散装头7内。
25.钢套2的外侧设有皮囊3，达到防止粉尘逸散的目的。接近开关磁铁部分5安装在托盘10与托盘支架8上、而用于感应接近开关磁铁部分5的接近开关感应部分6安装在散装头7内部固定量上，即在原来呈120度分布的3根加强筋挖出一个深度为20mm凹坑，把圆形的接近开关感应部分6用底板固定在交汇处。接近开关磁铁部分5与接近开关感应部分6之间间隙小于10mm，就能感应到，超出则无法感应到，标明托盘10未全部打开。
26.车辆行走机构包括一大车行走轨梁11、若干大车行走车轮13、一大车驱动电机15、一小车行走齿条12和一小车驱动电机22；大车行走车轮13架设于大车行走轨梁11上，大车驱动电机15与大车行走车轮13传动连接；小车驱动电机22与架设于小车行走齿条12的小车传动连接；大车行走轨梁11的一侧设置有激光测距仪27。
27.图像识别机构包括一摄像头28、一照明灯具24、一硬盘录像机29和一计算机30；摄像头28朝向散装头7设置；摄像头28连接硬盘录像机29，硬盘录像机29通过交换机连接计算机30，计算机30通过交换机连接plc控制系统31。
28.当散装头7落在一车辆上，卷扬电机25负载突然减小，电流也发生突降，此时plc控制系统31开始计时，直到卷扬机下降限位信号出来为止，若时间大于2～3秒，判断为托盘10打开了，若小于2秒，判断为托盘10未完全打开，需要人工干预；另外，若接近开关磁铁部分5和接近开关感应部分6之间距离小于10mm，在接近开关正常情况下，将有信号输出，标明托盘10已打开；否则表示托盘10未完全打开；当开始发货时，摄像头28把收集到视频信息通过硬盘录像机29送到计算机30，计算机30处理视频信息识别散装头7发货是否严重冒灰或严重抖动，并将识别结果送到plc控制系统31，plc控制系统31根据识别结果决定是否关闭发货用的电动截止阀和流量调节阀的开度。
29.通过计算托盘10运行时间和卷扬机的运行速度，计算托盘10的理论行走距离s：s＝v
×
t；其中，v表示卷扬电机25实际下降的速度；t表示散装头7电流突降时刻开始到卷扬机下降限位信号出来为止的时间。
30.当识别结果表示散装头7发货严重冒灰或严重抖动时，plc控制系统31报警，且plc控制系统31关闭电动截止阀，并将流量调节阀的开度设置为0。
31.本发明实施例的一种防止涨坏矿粉散装头溜筒的检测和控制系统，其工作原理如下：
32.通过对卷扬电机25电流检测，在卷扬电机25下降时，当散装头7接触到车辆后，其散装头7外部部分和钢套2重量落在车辆上，此时钢丝绳1承受的重量减少很多，卷扬电机25电流会有一个下降突变，plc控制系统31开始计时，一直到卷扬电机25下降限限位信号出现为止。由于卷扬电机25下降速度事先知道(已将卷扬电机25改为变频器控制，且速度给定保持不变)，这样从散装头7接触车辆到下降限出现的距离s＝速度v*时间t。当s大于等于180mm，则表示理论上托盘10已打开。另外为了防止误计算。在散装头7内部托盘支架8活动支架梁上增加接近开关感应部分6，而在散装头7固定梁上增加接近开关磁铁部分5，当接近
开关磁铁部分5与接近开关感应部分6之间的距离小于等于10mm，表示托盘10已打开。另外为防止误检测，用摄像机代替人的眼睛，实时对散装头7在装货过程中是否严重冒灰或溜筒剧烈抖动进行监控，根据图像识别的结果发给plc控制系统31或dcs系统，plc控制系统31或dcs系统将结果输出到发货的截止阀和流量调节阀。在异常的情况下，立即关闭电动截止阀和流量调节阀，同时在hmi显示器上报警，提醒人工。
33.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。