CN118170080A - 一种打捆机自动化电控*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化电控技术领域，具体公开了一种打捆机自动化电控***，包括：数据采集模块用于采集历史打捆机作业物料数据并对物料数据进行预处理；数据分析模块用于将预处理后的物料数据输入预设仿真模型进行模拟分析获取控制策略；运行控制模块用于通过控制策略执行打捆作业的运行控制指令，通过传感器传输当前自动打捆作业模式的物料状态信息参数、物料打结力参数；信息接收模块用于接收运行控制模块获取的自动打捆作业单元的物料状态信息参数和物料打结力参数；故障诊断模块用于分析物料状态信息参数和物料打结力参数判断打捆机故障风险并向运行控制模块发送故障预警信号，本发明通过物料分析实现打捆机电控***工作安全运行效率的提高。

Description

一种打捆机自动化电控***

技术领域

本发明涉及自动化电控技术领域，具体涉及一种打捆机自动化电控***。

背景技术

随着物联网、人工智能、机器人等先进技术的不断发展，打捆机自动化电控***也将迎来新的发展机遇。例如，引入人工智能算法，实现设备的智能优化；利用物联网技术，构建设备与设备、设备与环境的信息交流网络以及开发基于边缘计算的车载电控***等。

但是现有的通过牵引车上的油压表显示的草捆压力值大小是否达到预设值大小的方法存在依赖经验人员的主观分析导致判断结果的误差较大，现有的公开号为CN111352373B的发明提供的了一种打捆机自动控制***，包括：喂入控制***、压缩控制***、放网控制***、卸货控制***、微处理器以及显示装置，通过自动化的智能设计实现油压表对草捆压力的准确判断和质量检测提高打捆机的自动化工作效率。

然而以上技术方案忽视了打捆机的捆扎过程中各个类型打捆物料状态的预先分析，以及打捆操作全过程中的物料状态变化与打捆运行安全性的准确预判。

发明内容

本发明的目的在于提供一种打捆机自动化电控***，解决以下技术问题：

怎样实现打捆物料状态分析，提高打捆机自动控制***工作安全稳定和提高运行效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种打捆机自动化电控***，所述***包括：

数据采集模块，用于采集历史打捆机作业物料数据并对物料数据进行预处理；

数据分析模块，用于将预处理后的物料数据输入预设仿真模型进行模拟分析获取控制策略；

运行控制模块，用于通过控制策略执行打捆作业的运行控制指令，所述运行控制指令包括：启动作业、停止作业及转向作业，通过传感器传输当前自动打捆作业模式的物料状态信息参数、物料打结力参数；

所述运行控制模块执行单元包括：自动打捆作业单元、调试操作单元及元件测试单元；

信息接收模块，用于接收运行控制模块获取的自动打捆作业单元的物料状态信息参数和物料打结力参数；

故障诊断模块，用于分析物料状态信息参数和物料打结力参数判断打捆机故障风险并向运行控制模块发送故障预警信号。

优选地，所述控制策略：

获取打捆机运行速度随着设定时间段变化的曲线；

设定打捆机启动作业、停止作业及转向作业的标准运行速度阈值并构建相同时间 段内打捆机启动作业速度变化曲线、打捆机停止作业速度变化曲线、打捆机转向作业 速度变化曲线；

将曲线与曲线、曲线、曲线在同一坐标系中建立；

计算预设时间段内曲线与曲线的面积差、曲线与曲线的面 积差、曲线与曲线的面积差。

优选地，判断、、是否分别符合预设变化阈值区间，若是，则自动执行 当前打捆作业模式；否则发出告警信号。

优选地，所述故障诊断模块包括：

根据元件测试单元获取物料运行方向和物料累积体积，判断当前打捆作业模式下的物料收放状态；

根据物料收放状态匹配历史运行控制状态下标准物料状态信息参数和标准物料 打结力参数，获取标准故障风险状态系数；

通过公式计算出运行控制状 态下的故障风险状态系数；其中，[，]为物料处于收料状态的时段，[，]为物料 处于放料状态的时段，、为预设权重系数，且＞＞0；为实时物料状态信息 参数值；为实时物料打结力参数值；

将故障风险状态系数与标准阈值进行比对：

若≥，则判断物料收料持续状态过长，生成故障预警信号。

优选地，所述物料状态信息参数值：

通过公式计算出实时物料状态信息参数值；其中为预设权重系数，为时刻入料量参数；为时刻物料直径，为预设函数。

优选地，所述物料打结力参数值：

通过公式计算出实时物料打结力参数值；其中 为预设权重系数，为时刻压辊压力值；为时刻物料张紧松弛度大小；为预设函数。

优选地，所述运行控制指令的控制流程为：

S1、进行控制程序初始化启动作业处理，判断是否有告警信号，若是，完成告警处理，若否进入下一步；

S2、判断是否在停止作业和转向作业，调用当前停止作业和转向作业指令，否则进入下一步；

S3、判断是否进入启动自动打捆作业，若是调用自动打捆作业单元，否则进入下一步；

S4、判断是否进入调试操作，若是调用调试操作单元，否则进入下一步；

S5、判断是否进入元件测试，若是则调用元件测试单元，否则返回到步骤S1。

优选地，还包括：

所述自动打捆作业单元用于自动控制完成打捆作业步骤全过程；

所述调试操作单元用于根据调试操作指令对每个打捆作业步骤进行调试和控制检测；

所述元件测试单元用于检测各个打捆物料及其动作执行情况。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过设置运行控制模块并通过控制策略执行打捆作业的运行控制指令，设置包括：启动作业、停止作业及转向作业；根据控制策略执行的运行控制操作保证对物料的运行控制的数据预先判断，实现打捆操作的调节和控制过程。

（2）本发明通过设置故障诊断模块分析物料状态信息参数和物料打结力参数判断打捆机故障风险并向运行控制模块发送故障预警信号，进而保证对打捆机的物料操作的状态进行分析判断，保证进行打捆机设备的安全性运行的提前预警，提高设备运行的效率和运行的寿命，降低物料打捆操作的资源消耗和人力成本的浪费。

（3）本发明通过设置运行控制指令控制流程的执行步骤实现整个打捆***的工作模块和物料之间的运行顺序和逻辑关系，保证使打捆机操作的安全化和步骤安排合理化，并且运行控制指令的控制流程是基于打捆机的自动控制***及相应模块实现的，保证打捆机的自动控制***工作安全稳定和提高设备运行效率。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种打捆机自动化电控***模块图；

图2为本发明运行控制模块执行单元示意图；

图3为本发明运行控制指令的控制流程步骤图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

但是现有的通过牵引车上的油压表显示的草捆压力值大小是否达到预设值大小的方法存在依赖经验人员的主观分析导致判断结果的误差较大，通过自动化的智能设计实现油压表对草捆压力的准确判断和质量检测提高打捆机的自动化工作效率。然而以上技术方案忽视了不同打捆机的捆扎过程中不同类型物料状态的分析，以及打捆操作全过程中的物料变化与打捆运行安全性的预判。

为了解决上述技术问题，请参阅图1-2所示，本发明设计了一种打捆机自动化电控***，***包括：

数据采集模块，用于采集历史打捆机作业物料数据并对物料数据进行预处理；

数据分析模块，用于将预处理后的物料数据输入预设仿真模型进行模拟分析获取控制策略；

运行控制模块，用于通过控制策略执行打捆作业的运行控制指令，运行控制指令包括：启动作业、停止作业及转向作业，通过传感器传输当前自动打捆作业模式的物料状态信息参数、物料打结力参数；

运行控制模块执行单元包括：自动打捆作业单元、调试操作单元及元件测试单元；

信息接收模块，用于接收运行控制模块获取的自动打捆作业单元的物料状态信息参数和物料打结力参数；

故障诊断模块，用于分析物料状态信息参数和物料打结力参数判断打捆机故障风险并向运行控制模块发送故障预警信号。

通过上述技术方案，本实施例中设计的***具体包括数据采集模块、数据分析模块、运行控制模块、信息接收模块及故障诊断模块五个部分，实现了打捆机自动化电控***设计，保证了打捆机工作过程中对物料状态的准确分析，实现捆扎物料中设备的安全运行过程。

设置了数据采集模块实现对历史打捆机作业物料数据的采集，并对物料数据进行预处理，实现物料数据的初步整合和处理过程，保证模型输入数据的精确性。

设置数据分析模块实现将预处理后的物料数据输入预设仿真模型进行模拟分析获取控制策略，通过实现打捆机作业仿真模型的初步构建完成整个自动打捆操作步骤的全过程，这里的预设仿真模型是基于打捆机作业的物料数据构建的数学模型，用于根据输出的仿真参数实现打捆机对物料打捆操作的调节和控制，并通过模拟分析获取控制策略。

设置运行控制模块并通过控制策略执行打捆作业的运行控制指令，具体的运行控制指令包括：启动作业、停止作业及转向作业，接着通过传感器传输当前自动打捆作业模式的物料状态信息参数、物料打结力参数；根据控制策略执行的运行控制操作保证对物料的运行控制的数据的进一步获取的过程。本实施例中设置的运行控制模块具体通过自动打捆作业单元、调试操作单元及元件测试单元实现打捆操作的调节和控制过程。

设置了信息接收模块实现接收运行控制模块获取的自动打捆作业单元的物料状态信息参数和物料打结力参数；这里的信息接收模块通过对物料状态信息参数和物料打结力参数的实时接收和存储的作用，并根据判断控制需要将物料状态信息参数和物料打结力参数输入到下一模块。

设置故障诊断模块分析物料状态信息参数和物料打结力参数判断打捆机故障风险并向运行控制模块发送故障预警信号，进而保证对打捆机的物料操作的状态进行分析判断，保证进行打捆机设备的安全性运行的提前预警，提高设备运行的效率和运行的寿命，降低物料打捆操作的资源消耗和人力成本的浪费。

作为本发明的一种实施方式，控制策略：

获取打捆机运行速度随着设定时间段变化的曲线；

设定打捆机启动作业、停止作业及转向作业的标准运行速度阈值并构建相同时间 段内打捆机启动作业速度变化曲线、打捆机停止作业速度变化曲线、打捆机转向作业 速度变化曲线；

将曲线与曲线、曲线、曲线在同一坐标系中建立；

计算预设时间段内曲线与曲线的面积差、曲线与曲线的面 积差、曲线与曲线的面积差。

通过上述技术方案，本实施例中的控制策略具体包括：首先，获取打捆机运行速度随着设定时间段变化的曲线；然后，设定打捆机启动作业、停止作业及转向作业的 标准运行速度阈值并构建相同时间段内打捆机启动作业速度变化曲线、打捆机停止作业 速度变化曲线、打捆机转向作业速度变化曲线；接着，将曲线与曲线、曲线、 曲线在同一坐标系中建立；最后，计算预设时间段内曲线与曲线的面积差、 曲线与曲线的面积差、曲线与曲线的面积差。

作为本发明的一种实施方式，判断、、是否分别符合预设变化阈值区 间，若是，则自动执行当前打捆作业模式；否则发出告警信号。

通过上述技术方案，实施例中对控制策略的进一步判断为：通过判断、、是否分别符合预设变化阈值区间，若是，则自动执行当前打捆作业模式；否则发出告警 信号。

作为本发明的一种实施方式，故障诊断模块包括：

根据元件测试单元获取物料运行方向和物料累积体积，判断当前打捆作业模式下的物料收放状态；

根据物料收放状态匹配历史运行控制状态下标准物料状态信息参数和标准物料 打结力参数，获取标准故障风险状态系数；

通过公式计算出运行控制状 态下的故障风险状态系数；其中，[，]为物料处于收料状态的时段，[，]为物料 处于放料状态的时段，、为预设权重系数，且＞＞0；为实时物料状态信息 参数值；为实时物料打结力参数值；

将故障风险状态系数与标准阈值进行比对：

若≥，则判断物料收料持续状态过长，生成故障预警信号。

通过上述技术方案，本实施例中的故障诊断模块具体的获取的方式为：首先，通过根据元件测试单元获取物料运行方向和物料累积体积，判断当前打捆作业模式下的物料收放状态；这里的物料运行方向和物料累积体积是通过视觉传感器获取图像信息判断的和依赖于视觉传感器获取的物料范围及通过压力传感器进行拟合计算获得的的物料累积体积。

接着，根据物料收放状态匹配历史运行控制状态下标准物料状态信息参数和标准 物料打结力参数，获取标准故障风险状态系数；不同的运行控制状态获得的标准故障 风险状态系数也是不同的，主要是依据运行控制模式进行具体确定的。

最后，通过公式计算出运行 控制状态下的故障风险状态系数；通过分析当前运行控制状态下的故障风险状态系数判断安全物料的运行状态并根据当前情况进行预警；通过将故障风险状态系数与标 准阈值进行比对大小，判断若≥，则判断物料收料持续状态过长，生成故障预警 信号。

其中，预设权重系数、为根据经验历史数据获得的，在此不做详述；还需要说 明的是，[，]为物料处于收料状态的时段，[，]为物料处于放料状态的时段，对于物 料在进行打捆工作时，物料首先进入打捆机中进行卷辊收集处理，达到预设的体积后进行 压辊处理，然后再通过压辊将物料捆扎成型，达到预设捆扎打结力度范围下，形成预设形状 和厚度的状态后送出物料，完成放料过程，本实施例中放料过程的时段为收料完成后的成 型物料，因此物料处于放料状态时的和的变化范围几乎忽略不计，因此通过 判断在收料的时段能否完成预设收料状态，就能判断是否能实现打捆机的安全收料过程。

作为本发明的一种实施方式，物料状态信息参数值：

通过公式计算出实时物料状态信息参数值；其中为预设权重系数，为时刻入料量参数；为时刻物料直径，为预设函数。

通过上述技术方案，本实施例中的物料状态信息参数值通过公式计算获得，其中， 预设函数为根据历史数据情况设定的一个状态函数，保证获得的物料状态信息参数值的 大小在特定合理的区间范围；本实施例中还通过监测实时物料状态信息参数值是否在合理 范围内；通过根据预设的标准物料状态信息参数阈值与实时物料状态信息参数 值进行对比大小，判断是否落在预设阈值区间内，若落在区间内则判断符 合当前监测范围，否则发出预警信号并进行当前状态调试操作。

作为本发明的一种实施方式，物料打结力参数值：

通过公式计算出实时物料打结力参数值；其中 为预设权重系数，为时刻压辊压力值；为时刻物料张紧松弛度大小；为预设函数。

通过上述技术方案，本实施例中物料打结力参数值通过公式计算获得，其中，预设 函数为根据历史数据情况设定的一个状态函数，保证获得的物料打结力参数值的大小在 特定合理的区间范围；本实施例中还通过监测物料打结力参数值是否在合理范围内；通过 根据预设的标准物料打结力参数值阈值与实时物料打结力参数值进行 对比大小，判断是否落在预设阈值区间内，若落在区间内则判断符合当前监测范 围，否则发出预警信号并进行当前状态调试操作。

需要说明的是，这里的物料打结力指的是物料经过压辊操作，为了防止物料松弛的张力作用，经过捆扎打结固定成型用到的力，在具体实施中，对于草料或者软质物料需要用到打结的捆绑操作，这时用到的抵抗物料松弛的力即为打结力。

作为本发明的一种实施方式，请参阅图3所示，运行控制指令的控制流程为：

S1、进行控制程序初始化启动作业处理，判断是否有告警信号，若是，完成告警处理，若否进入下一步；

S2、判断是否在停止作业和转向作业，调用当前停止作业和转向作业指令，否则进入下一步；

S3、判断是否进入启动自动打捆作业，若是调用自动打捆作业单元，否则进入下一步；

S4、判断是否进入调试操作，若是调用调试操作单元，否则进入下一步；

S5、判断是否进入元件测试，若是则调用元件测试单元，否则返回到步骤S1。

通过上述技术方案，本实施例通过运行控制指令控制流程的执行步骤实现整个打捆***的工作模块和物料之间的运行顺序和逻辑关系，保证使打捆机操作的安全化和步骤安排合理化，并且运行控制指令的控制流程是基于打捆机的自动控制***及相应模块实现的，保证打捆机的自动控制***工作安全稳定和提高设备运行效率。

作为本发明的一种实施方式，请参阅图2所示，还包括：

自动打捆作业单元用于自动控制完成打捆作业步骤全过程；

调试操作单元用于根据调试操作指令对每个打捆作业步骤进行调试和控制检测；

元件测试单元用于检测各个打捆物料及其动作执行情况。

上述技术方案中，运行控制模块的运行控制依赖于自动打捆作业单元、调试操作单元及元件测试单元进行实现，具体的有，设置自动打捆作业单元保证自动控制完成打捆作业步骤全过程；设置调试操作单元实现根据调试操作指令对每个打捆作业步骤进行调试和控制检测，依赖于控制指令实现具体调试操作，设置元件测试单元用于检测各个打捆物料及其动作执行情况，便于根据控制监测结果进行故障预测和排除。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种打捆机自动化电控***，其特征在于，所述***包括：

数据采集模块，用于采集历史打捆机作业物料数据并对物料数据进行预处理；

数据分析模块，用于将预处理后的物料数据输入预设仿真模型进行模拟分析获取控制策略；

运行控制模块，用于通过控制策略执行打捆作业的运行控制指令，所述运行控制指令包括：启动作业、停止作业及转向作业，通过传感器传输当前自动打捆作业模式的物料状态信息参数、物料打结力参数；

所述运行控制模块执行单元包括：自动打捆作业单元、调试操作单元及元件测试单元；

信息接收模块，用于接收运行控制模块获取的自动打捆作业单元的物料状态信息参数和物料打结力参数；

故障诊断模块，用于分析物料状态信息参数和物料打结力参数判断打捆机故障风险并向运行控制模块发送故障预警信号。

2.根据权利要求1所述的一种打捆机自动化电控***，其特征在于，所述控制策略：

获取打捆机运行速度随着设定时间段变化的曲线/>；

设定打捆机启动作业、停止作业及转向作业的标准运行速度阈值并构建相同时间段内打捆机启动作业速度变化曲线、打捆机停止作业速度变化曲线/>、打捆机转向作业速度变化曲线/>；

将曲线与曲线/>、曲线/>、曲线/>在同一坐标系中建立；

计算预设时间段内曲线与曲线/>的面积差/>、曲线/>与曲线/>的面积差、曲线/>与曲线/>的面积差/>。

3.根据权利要求2所述的一种打捆机自动化电控***，其特征在于，判断、/>、/>是否分别符合预设变化阈值区间，若是，则自动执行当前打捆作业模式；否则发出告警信号。

4.根据权利要求1所述的一种打捆机自动化电控***，其特征在于，所述故障诊断模块包括：

根据元件测试单元获取物料运行方向和物料累积体积，判断当前打捆作业模式下的物料收放状态；

根据物料收放状态匹配历史运行控制状态下标准物料状态信息参数和标准物料打结力参数，获取标准故障风险状态系数；

通过公式计算出运行控制状态下的故障风险状态系数/>；其中，[/>，/>]为物料处于收料状态的时段，[/>，/>]为物料处于放料状态的时段，/>、/>为预设权重系数，且/>＞/>＞0；/>为实时物料状态信息参数值；/>为实时物料打结力参数值；

将故障风险状态系数与标准阈值/>进行比对：

若≥/>，则判断物料收料持续状态过长，生成故障预警信号。

5.根据权利要求4所述的一种打捆机自动化电控***，其特征在于，所述物料状态信息参数值：

通过公式计算出实时物料状态信息参数值/>；其中/>为预设权重系数，/>为/>时刻入料量参数；/>为/>时刻物料直径，/>为预设函数。

6.根据权利要求4所述的一种打捆机自动化电控***，其特征在于，所述物料打结力参数值：

通过公式计算出实时物料打结力参数值/>；其中/>为预设权重系数，/>为/>时刻压辊压力值；/>为/>时刻物料张紧松弛度大小；/>为预设函数。

7.根据权利要求1所述的一种打捆机自动化电控***，其特征在于，所述运行控制指令的控制流程为：

S1、进行控制程序初始化启动作业处理，判断是否有告警信号，若是，完成告警处理，若否进入下一步；

S2、判断是否在停止作业和转向作业，调用当前停止作业和转向作业指令，否则进入下一步；

S3、判断是否进入启动自动打捆作业，若是调用自动打捆作业单元，否则进入下一步；

S4、判断是否进入调试操作，若是调用调试操作单元，否则进入下一步；

S5、判断是否进入元件测试，若是则调用元件测试单元，否则返回到步骤S1。

8.根据权利要求7所述的一种打捆机自动化电控***，其特征在于，还包括：

所述自动打捆作业单元用于自动控制完成打捆作业步骤全过程；

所述调试操作单元用于根据调试操作指令对每个打捆作业步骤进行调试和控制检测；

所述元件测试单元用于检测各个打捆物料及其动作执行情况。