CN110239968A - 一种刮板取料机的流量实时控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刮板取料机的流量实时控制方法，包括：实时检测刮板旋转方向一侧的料面长度；计算单位时间内的取料体积；根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量；将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。本发明根据激光扫描仪实时检测到料面长度，结合刮板两层取料的俯仰差值和实时的旋转角速度，通过运算得到实时的刮板取料流量，根据预设的取料流量和实时的取料流量对刮板的转速进行调节，从而实现了对取料流量的控制，形成一个有效的闭环控制过程，保证了刮板机以恒定的流量进行作业取料，提高整个取料***的作业效率。

Description

一种刮板取料机的流量实时控制方法及***

技术领域

本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种刮板取料机的流量实时控制方法及***。

背景技术

圆形堆取料机是一种大型、环保、连续、高效的散料重型装卸机械，它由堆料机、取料机和中心立柱三部分组成，堆取料作业时集中于定心旋转的回转范围内，即堆取料机绕着中心立柱做360°圆周运动。取料和堆料作业时具备两个层次分明的堆料回转机构和取料回转机构，使堆料机和取料机形成两套互不干涉、相对独立的运行***，实现同时进行堆料和取料作业。取料机由刮板取料机、中心锥形料斗、出料带式输送机组成。刮板取料机由滚子链条驱动取料刮板的周期性循环运行，由刮板将取料机正下方的物料刮入到中心立柱下部的圆锥形料斗内，同时刮板取料机绕中心立柱回转，以侧向取料的工作实现取料，每取完一层物料，到边沿时，通过刮板机变幅机构来完成刮板取料机的变幅操作，即降低刮板取料机的俯仰角度，再以相反的方向回转，从而达到分层取料的目的，周而复始完成整个料堆的取料工作。

为了提高圆形料场堆取料机的取料工作性能和生产率，使取料均匀，采用变频电动机，由变频器调速装置进行控制，即控制刮板取料的回转速度变化来实现回转均匀取料的目的。在刮板取料作业过程中，刮板转速一定和刮板取料机俯仰不变的条件下，取料悬臂的回转速度将直接影响取料流量，通常以吨每小时，即t/h。当在人工取料的模式下，操作人员通过回转操作手柄控制刮板的回转速度，以尽量达到取料流量稳定，但由于每一层取完料后，下一次料面呈现扇形，然而手动取料对操作人员技能要求较高，并且恶劣的环境下，大负荷劳动。同时现有的技术中存在以下不足点：

1、现有的刮板取料机上没有相应的流量检测设备，其后端的皮带流量检测又严重滞后，不能实时反映当前取料流量；

2、采用斗轮取料机上通过电流的方式来间接计算料流量，在圆形料场刮板取料机上并不适用，其电流不能精准表征当前取料流量。考虑到圆形料堆，在高料位时和低料位时，及不同料位的安息角，取料流量与电流都有相关性，涉及到的影响因素太多，不能较好的通过电流来表征取料流量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种刮板取料机的流量实时控制方法及***，以设定的取料流量去调节刮板取料机的回转速度，确保取料流量的恒定，提高作业效率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种刮板取料机的流量实时控制方法，所述流量实时控制方法包括：

实时检测刮板旋转方向一侧的料面长度；

计算单位时间内的取料体积；

根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量；

将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；

根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。

可选地，所述取料流量表示为：

其中，V为当前的取料流量，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，a为单位时间旋转角度。

可选地，所述旋转角速度表示为：

其中，a为旋转角速度，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，V为设定的取料流量。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种刮板取料机的流量实时控制***，该流量实时控制***包括：

料面长度检测模块，用于实时检测刮板旋转方向一侧的料面长度；

第一计算模块，用于计算单位时间内的取料体积；

第二计算模块，用于根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量；

对比模块，用于将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；

调节模块，用于根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。

可选地，所述取料流量表示为：

其中，V为当前的取料流量，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，a为单位时间旋转角度。

可选地，所述旋转角速度表示为：

其中，a为旋转角速度，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，V为设定的取料流量。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种刮板取料机的流量实时控制***，该流量实时控制***包括：

激光扫描仪，用于检测刮板旋转方向一侧的料面长度；

工控机，用于计算单位时间内的取料体积，所述工控机还用于根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量，同时所述工控机还用于将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；

PLC控制器，用于根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。

可选地，该流量控制***还包括保护罩，所述激光扫描仪设置于所述保护罩内。

可选地，所述取料流量表示为：

其中，V为当前的取料流量，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，a为单位时间旋转角度。

可选地，所述旋转角速度表示为：

其中，a为旋转角速度，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，V为设定的取料流量。

如上所述，本发明的一种刮板取料机的流量实时控制方法及***，具有以下有益效果：

本发明的一种刮板取料机的流量实时控制方法及***，根据激光扫描仪实时检测到料面长度，并结合刮板两层取料的俯仰差值和实时的旋转角速度，通过运算得到实时的刮板取料流量。同时本***还可预设的取料流量，根据激光扫描仪实时检测到料面长度，并结合刮板上下两层取料的俯仰差值，通过运算得到实时的刮板旋转角速度，最后工控机向PLC下发角速度指令，从而实现了对取料流量的控制，形成一个有效的闭环控制过程，保证了刮板机以恒定的流量进行作业取料，提高整个取料***的作业效率。

附图说明

图1是本发明一实施例中一种刮板取料机的流量实时控制方法流程图；

图2是本发明一实施例中一种刮板取料机的流量实时控制***原理框图；

图3是本发明一实施例中激光扫描仪在刮板取料机安装位置的侧视图；

图4是本发明一实施例中激光扫描仪在刮板取料机安装位置的俯视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，一种刮板取料机的流量实时控制方法，其特征在于，所述流量实时控制方法包括：

S1实时检测刮板旋转方向一侧的料面长度；

S2计算单位时间内的取料体积；

S3根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量；

S4将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；

S5根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。

本发明的一种基于多线束激光扫描仪实时检测的刮板取料机流量控制***，根据激光扫描仪实时检测到料面长度，并结合刮板两层取料的俯仰差值和实时的旋转角速度，通过运算得到实时的刮板取料流量，将实时的刮板取料流量与预设的取料流量进行对比，工控机根据对比结果向PLC下发角速度指令，对刮板的旋转角速度进行调节，从而实现了对取料流量的控制，形成一个有效的闭环控制过程，保证了刮板机以恒定的流量进行作业取料，提高整个取料***的作业效率。

其中，所述取料流量表示为：

其中，V为当前的取料流量，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，a为单位时间旋转角度。

其中，所述旋转角速度表示为：

其中，a为旋转角速度，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，V为设定的取料流量。

如图2所示，一种刮板取料机的流量实时控制***，该流量实时控制***包括：

料面长度检测模块21，用于实时检测刮板旋转方向一侧的料面长度；

第一计算模块22，用于计算单位时间内的取料体积；

第二计算模块23，用于根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量；

对比模块24，用于将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；

调节模块25，用于根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。

可选地，所述取料流量表示为：

其中，V为当前的取料流量，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，a为单位时间旋转角度。

可选地，所述旋转角速度表示为：

其中，a为旋转角速度，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，V为设定的取料流量。

需要说明的是，由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例的内容请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

一种基于多线束激光扫描仪实时检测刮板取料机的流量实时控制***，用于对刮板取料机的流量进行检测并控制，该流量控制***主要包括：

设置于刮板取料机1前端两侧各安装一台激光扫描仪11，激光扫描仪11用于检测刮板旋转方向一侧的料面长度；其中，激光扫描仪为多线束激光扫描仪。其安装位置如图3所示，即其安装位置要适当超过最高极限料位点，使得激光扫描仪能获取到完整的料堆点云数据。

工控机，用于计算单位时间内的取料体积，所述工控机还用于根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量，同时所述工控机还用于将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；

PLC控制器，用于根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。

本实施例通过圆形料场刮板取料机左右两边安装的激光扫描仪，检测料面长度，通过几何数学计算得到单位时间内刮板下的物料，从而计算出当前的刮板取料流量，刮板取料机的旋转速度与取料流量有直接关系，因此可通过刮板机的旋转速度的调节，来实现对取料流量的实时控制，从而保证料流量的稳定，为刮板取料机提供可靠的稳定的流量保障，大幅提高刮板取料机的生产效率。

于一实施例中，还需要对激光扫描仪采取保护措施，扫描仪竖直安装在固定的不秀钢质保护罩内，同时扫描仪自身的多线束扫描工作，扫描发现自身离料堆太近，给PLC发出停机指令，防止与料堆碰撞。

下面对实施例中的流量控制***的控制方式进行说明，其控制方式如下：当刮板取料机取料作业开始时，取料悬臂对位成功后，以初始旋转角速度ω＝0.04rad/min开始旋转。扫描仪工作，实时检测刮板取料机旋转方向一侧的料面长度，计算单位时间内取料体积，再根据不同物料的密度，换算得到吨/每小时的取料流量，然后根据预设的取料流量进行对比，计算调整刮板取料的旋转角速度，PLC接受工控机的指令，最终形成一个闭环控制，实现了对圆形料杨刮板取料机的流量控制。

需要说明的是，由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例的内容请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种刮板取料机的流量实时控制方法，其特征在于，所述流量实时控制方法包括：

实时检测刮板旋转方向一侧的料面长度；

计算单位时间内的取料体积；

根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量；

将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；

根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。

2.根据权利要求1所述的一种刮板取料机的流量实时控制方法，其特征在于，所述取料流量表示为：

其中，V为当前的取料流量，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，a为单位时间旋转角度。

3.根据权利要求1所述的一种刮板取料机的流量实时控制方法，其特征在于，所述旋转角速度表示为：

其中，a为旋转角速度，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，V为设定的取料流量。

4.一种刮板取料机的流量实时控制***，其特征在于，该流量实时控制***包括：

料面长度检测模块，用于实时检测刮板旋转方向一侧的料面长度；

第一计算模块，用于计算单位时间内的取料体积；

第二计算模块，用于根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量；

对比模块，用于将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；

调节模块，用于根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。

5.根据权利要求4所述的一种刮板取料机的流量实时控制***，其特征在于，所述取料流量表示为：

其中，V为当前的取料流量，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，a为单位时间旋转角度。

6.根据权利要求4所述的一种刮板取料机的流量实时控制***，其特征在于，所述旋转角速度表示为：

其中，a为旋转角速度，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，V为设定的取料流量。

7.一种刮板取料机的流量实时控制***，其特征在于，该流量实时控制***包括：

激光扫描仪，用于检测刮板旋转方向一侧的料面长度；

工控机，用于计算单位时间内的取料体积，所述工控机还用于根据不同物料的密度及所述取料体积计算所述刮板取料机的当前取料流量，同时所述工控机还用于将预设的取料流量与当前的所述取料流量进行对比；

PLC控制器，用于根据预设的取料流量与当前的所述取料流量对比结果对刮板的旋转角速度进行调节。

8.根据权利要求7所述的一种刮板取料机的流量实时控制***，其特征在于，该流量控制***还包括保护罩，所述激光扫描仪设置于所述保护罩内。

9.根据权利要求7所述的一种刮板取料机的流量实时控制***，其特征在于，所述取料流量表示为：

其中，V为当前的取料流量，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，a为单位时间旋转角度。

10.根据权利要求7所述的一种刮板取料机的流量实时控制***，其特征在于，所述旋转角速度表示为：

其中，a为旋转角速度，L为料面长度，β为上一层取料与当前层取料时的俯仰角度差值，V为设定的取料流量。