RU2755429C2 - System for loading railway train - Google Patents
System for loading railway train Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755429C2 RU2755429C2 RU2019139354A RU2019139354A RU2755429C2 RU 2755429 C2 RU2755429 C2 RU 2755429C2 RU 2019139354 A RU2019139354 A RU 2019139354A RU 2019139354 A RU2019139354 A RU 2019139354A RU 2755429 C2 RU2755429 C2 RU 2755429C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- level
- value
- freeboard
- car
- mass
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G67/00—Loading or unloading vehicles
- B65G67/02—Loading or unloading land vehicles
- B65G67/04—Loading land vehicles
- B65G67/22—Loading moving vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G2203/00—Indexing code relating to control or detection of the articles or the load carriers during conveying
- B65G2203/02—Control or detection
- B65G2203/0208—Control or detection relating to the transported articles
- B65G2203/0241—Quantity of articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G69/00—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with loading or unloading
- B65G69/02—Filling storage spaces as completely as possible, e.g. application of vibrators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)
- Loading Or Unloading Of Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates
Настоящее изобретение относится к системе для загрузки железнодорожного состава с целью погрузки добытого материала на железнодорожный состав при проведении горнодобывающих работ.The present invention relates to a system for loading a train for loading mined material onto a train in a mining operation.
Предпосылки изобретенияBackground of the invention
Известно, что для обеспечения горнодобывающих работ, например, на месте добычи, предусмотрено устройство для загрузки железнодорожного состава, выполненное с возможностью облегчения погрузки материала на специальные железнодорожные составы для транспортировки материалов операторами разгрузки железнодорожного состава. It is known that in order to ensure mining operations, for example, at the mining site, a device for loading a train is provided, configured to facilitate the loading of material onto special trains for transporting materials by operators of unloading the train.
Как правило, руда перемещается конвейером из шихтовочной машины в промежуточный бункер, и руда подается из промежуточного бункера в вагоны железнодорожного состава при непрерывном перемещении железнодорожного состава под бункером. Подача руды из промежуточного бункера определяется оператором путем такого управления временем открытого состояния и закрытого состояния зажима с целью погрузки материала в вагон, чтобы объем и масса материала в вагоне были близки к определенным пределам, но не превышали их.Typically, the ore is transported by conveyor from the batching machine to the intermediate hopper, and the ore is fed from the intermediate hopper to the train cars with the continuous movement of the train under the bunker. The supply of ore from the intermediate hopper is determined by the operator by controlling the time of the open state and the closed state of the clamp in order to load the material into the car, so that the volume and mass of the material in the car are close to certain limits, but do not exceed them.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Следует понимать, что в настоящем описании горнодобывающие работы означают любую операцию или приспособление, связанные с добычей, обработкой, переработкой и/или транспортировкой насыпных грузов в среде добычи ресурсов, или часть такого процесса, например, участки добычи, железнодорожные пути, портовые средства и связанную с ними инфраструктуру.It should be understood that in the present description, mining operations means any operation or device associated with the extraction, processing, processing and / or transportation of bulk cargo in a resource extraction environment, or part of such a process, for example, mining sites, railways, port facilities and related with them the infrastructure.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предоставляется система для загрузки железнодорожного состава для погрузки материала в вагоны железнодорожного состава, причем система содержит:In accordance with a first aspect of the present invention, there is provided a train loading system for loading material onto train wagons, the system comprising:
промежуточный бункер, выполненный с возможностью приема материала и подачи материала в вагоны железнодорожного состава, который движется относительно промежуточного бункера, причем подачей материала из промежуточного бункера можно управлять, не допуская или разрешая подачу материала из промежуточного бункера и тем самым контролируя объем материала, загружаемого в вагон железнодорожного состава; и an intermediate hopper, configured to receive material and supply material to the cars of a railway train, which moves relative to the intermediate hopper, and the supply of material from the intermediate hopper can be controlled, preventing or allowing the supply of material from the intermediate hopper and thereby controlling the volume of material loaded into the car railway train; and
по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта, выполненное с возможностью получения по меньшей мере одного измеренного значения уровня свободного борта, обозначающего передний и/или задний уровень свободного борта вагона; at least one free bead level measuring device adapted to obtain at least one measured value of the free bead level, indicating the front and / or rear level of the free bead of the wagon;
систему, выполненную с возможностью определения значения ошибки массы вагона, представляющего собой ошибку между значением массы вагона, обозначающим массу материала в вагоне, и определенным заданным значением массы вагона, и с возможностью использования значения ошибки массы вагона для получения по меньшей мере одного заданного значения уровня свободного борта, обозначающего требуемые значения переднего и заднего уровней свободного борта; и a system adapted to determine the value of the error of the mass of the car, which is an error between the value of the mass of the car, indicating the mass of the material in the car, and a certain predetermined value of the mass of the car, and with the possibility of using the value of the error of the mass of the car to obtain at least one predetermined value of the level of free side, indicating the required values of the front and rear levels of the free side; and
систему, выполненную с возможностью определения по меньшей мере одного значения ошибки уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта, и с возможностью управления временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки уровня свободного борта, чтобы контролировать массу и объем материала, загружаемого в вагон. a system configured to determine at least one free bead level error value indicating an error between the free bead level measured value and the free bead level setpoint, and to control the timing of material delivery from the intermediate hopper based on the free bead level error value, to control the mass and volume of material loaded into the car.
В одном варианте осуществления значение массы вагона обозначает массу вагона после того, как вагон был загружен материалом.In one embodiment, the wagon mass value refers to the mass of the wagon after the wagon has been loaded with material.
В одном варианте осуществления система содержит устройство для взвешивания, выполненное с возможностью получения значения массы вагона после того, как вагон был загружен материалом. Устройство для взвешивания может быть расположено в месте, удаленном по меньшей мере на один вагон от промежуточного бункера, например, удаленном на 4 вагона от промежуточного бункера.In one embodiment, the system comprises a weighing device configured to obtain a value for the mass of the car after the car has been loaded with material. The weighing device can be located at a place at least one carriage away from the intermediate hopper, for example, 4 cars away from the intermediate hopper.
В одном варианте осуществления система содержит устройство оценки массы, причем значение массы вагона обозначает оценочную массу вагона до или после того, как вагон загружен материалом из промежуточного бункера. In one embodiment, the system comprises a mass estimator, the car mass value denoting the estimated car mass before or after the car is loaded with material from the intermediate hopper.
В одном варианте осуществления система содержит по меньшей мере один датчик обнаружения вагона, выполненный с возможностью обнаружения наличия вагона и определения исходного местоположения железнодорожного состава, используемого для определения положения вагона относительно промежуточного бункера при перемещении вагона относительно промежуточного бункера, при этом система управляет временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера в соответствии с определенным положением вагона относительно промежуточного бункера.In one embodiment, the system comprises at least one wagon detection sensor configured to detect the presence of a wagon and to determine the initial location of the train used to determine the position of the wagon relative to the intermediate hopper when the car moves relative to the intermediate hopper, the system controlling the timing of material delivery from the intermediate bunker in accordance with a certain position of the car relative to the intermediate bunker.
В одном варианте осуществления система содержит первый датчик обнаружения вагона, выполненный с возможностью обнаружения наличия вагона и определения первого исходного местоположения железнодорожного состава до промежуточного бункера, причем первое исходное местоположение железнодорожного состава может использоваться для определения положения переднего ползунка, обозначающего положение вагона относительно первого исходного местоположения железнодорожного состава, при этом система управляет временем начала подачи руды в соответствии с определенным положением переднего ползунка. In one embodiment, the system comprises a first railcar detection sensor configured to detect the presence of a railcar and determine a first initial train position to the intermediate hopper, wherein the first initial train location may be used to determine the position of a front slider indicating the position of the railcar relative to the first initial railroad location. composition, while the system controls the start time of ore feeding in accordance with a certain position of the front slider.
В одном варианте осуществления система содержит второй датчик обнаружения вагона, выполненный с возможностью обнаружения наличия вагона и определения второго исходного местоположения железнодорожного состава после промежуточного бункера, причем второе исходное местоположение железнодорожного состава может использоваться для определения положения заднего ползунка, обозначающего положение вагона относительно второго исходного местоположения железнодорожного состава, при этом система управляет временем прекращения подачи руды в соответствии с определенным положением заднего ползунка.In one embodiment, the system comprises a second wagon detection sensor configured to detect the presence of a wagon and determine a second initial train position after the intermediate hopper, wherein the second initial train location may be used to determine the position of a rear slider indicating the position of the wagon relative to the second initial train location. composition, while the system controls the time of stopping the supply of ore in accordance with a certain position of the rear slider.
В одном варианте осуществления первый и/или второй датчик обнаружения вагона содержит фотоэлемент.In one embodiment, the first and / or second car detection sensor comprises a photocell.
В одном варианте осуществления по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта содержит устройство измерения переднего уровня свободного борта, выполненное с возможностью получения значения переднего уровня свободного борта, обозначающего передний уровень свободного борта вагона.In one embodiment, the at least one freeboard level measuring device comprises a headboard level measuring device configured to obtain a headboard level value indicative of the front freeboard level of the wagon.
В одном варианте осуществления по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта содержит устройство измерения заднего уровня свободного борта, выполненное с возможностью получения значения заднего уровня свободного борта, обозначающего задний уровень свободного борта вагона.In one embodiment, the at least one freeboard level measuring device comprises a freeboard trailing device configured to obtain a freeboard trailing value indicating the trailing freeboard level of a wagon.
В одном варианте осуществления по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта расположено в месте, удаленном по меньшей мере на один вагон от промежуточного бункера, например, удаленном на 3 вагона от промежуточного бункера.In one embodiment, at least one free side level measuring device is located at a location at least one carriage away from the intermediate hopper, for example, 3 cars away from the intermediate hopper.
По меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта может содержать по меньшей мере одно лазерное измерительное устройство.The at least one free bead level measuring device may comprise at least one laser measuring device.
В одном варианте осуществления по меньшей мере одно устройство измерения уровня свободного борта выполнено с возможностью получения необработанного значения уровня свободного борта, и система содержит по меньшей мере один фильтр, выполненный с возможностью фильтрации необработанного значения уровня свободного борта, для получения отфильтрованного значения уровня свободного борта. По меньшей мере один фильтр может содержать фильтр низких частот. По меньшей мере один фильтр может представлять собой дискретный фильтр и может быть выполнен с возможностью реализации следующего алгоритма фильтра:In one embodiment, at least one free bead level measurement device is configured to obtain a raw bead level value, and the system comprises at least one filter configured to filter the free bead level raw value to obtain a filtered free bead level value. At least one filter may include a low pass filter. At least one filter can be a discrete filter and can be configured to implement the following filter algorithm:
, ,
где Fi – новое отфильтрованное измеренное значение уровня свободного борта, Fi-1 – предыдущее отфильтрованное измеренное значение уровня свободного борта, Li – необработанный измерительный сигнал, полученный от лазера, и f – постоянная фильтра.where F i is the new filtered free bead level measured value, F i-1 is the previous filtered free bead level measured value, L i is the raw measurement signal received from the laser, and f is the filter constant.
В одном варианте осуществления система содержит регулятор перегрузки, выполненный с возможностью прекращения подачи материала из промежуточного бункера, когда значение массы вагона превышает определенное значение.In one embodiment, the system includes an overload regulator configured to stop the supply of material from the intermediate hopper when the weight of the car exceeds a certain value.
В одном варианте осуществления, если регулятор перегрузки вызвал прекращение подачи материала из промежуточного бункера, система выполнена с возможностью использования нового отфильтрованного измеренного значения заднего уровня свободного борта, если новое отфильтрованное измеренное значение уровня свободного борта ниже заданного значения уровня свободного борта, и использования предыдущего отфильтрованного измеренного значения заднего уровня свободного борта, если новое измеренное значение уровня свободного борта выше заданного значения уровня свободного борта.In one embodiment, if the overload regulator caused material to stop flowing out of the intermediate hopper, the system is configured to use the new filtered free bead level measured value if the new filtered free bead level measurement is below the free bead level setpoint, and use the previous filtered free bead level measurement. the freeboard clearance value if the new freeboard measurement value is higher than the set freeboard value.
В одном варианте осуществления по меньшей мере одно заданное значение уровня свободного борта включает заданное значение переднего уровня свободного борта, связанное с измеренным значением переднего уровня свободного борта, и заданное значение заднего уровня свободного борта, связанное с измеренным значением заднего уровня свободного борта, при этом заданное значение переднего уровня свободного борта по существу является одинаковым с заданным значением заднего уровня свободного борта.In one embodiment, the at least one freeboard setpoint includes a forward freeboard setpoint associated with a head freeboard measured value and a freeboard setpoint associated with a tail freeboard measured value, the setpoint the headroom value is substantially the same as the set freeboard value.
В одном варианте осуществления система содержит регулятор массы, выполненный с возможностью использования значения ошибки массы вагона для получения по меньшей мере одного заданного значения уровня свободного борта. Регулятор массы может представлять собой дискретный регулятор и может подразумевать пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор, который может быть выполнен в форме регулятора скорости. Регулятор массы может быть выполнен с возможностью реализации следующего алгоритма:In one embodiment, the system comprises a mass adjuster configured to use the error value of the mass of the car to obtain at least one predetermined value of the free bead level. The mass regulator can be a discrete regulator and can be a proportional-integral (PI) regulator, which can be in the form of a speed regulator. The mass regulator can be configured to implement the following algorithm:
где mi – новое значение выходного сигнала регулятора, соответствующее новому заданному значению уровня свободного борта, mi-1 – предыдущее значение выходного сигнала регулятора, Kc – общий коэффициент усиления регулятора, Ki – интегральный коэффициент усиления, ei – постоянная величина ошибки между заданным значением текущей массы и текущей массой вагона, и ei-1 – предыдущее значение ошибки между предыдущим заданным значением массы и предыдущей массой вагона.where m i is the new value of the regulator output signal corresponding to the new set value of the free board level, m i-1 is the previous value of the regulator output signal, K c is the total regulator gain, K i is the integral gain, e i is the constant value of the error between the given value of the current mass and the current mass of the car, and e i-1 is the previous value of the error between the previous set value of the mass and the previous mass of the car.
В одном варианте осуществления система выполнена с возможностью определения максимального и минимального значений для заданного значения уровня свободного борта. In one embodiment, the system is configured to determine the maximum and minimum values for a given freeboard level value.
В одном варианте осуществления система содержит по меньшей мере один регулятор уровня свободного борта, выполненный с возможностью управления временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера путем управления положением переднего и/или заднего ползунка на основе по меньшей мере одного значения ошибки уровня свободного борта. In one embodiment, the system comprises at least one free bead level controller configured to control the timing of material delivery from the intermediate hopper by controlling the position of the front and / or rear slider based on at least one free bead level error value.
В одном варианте осуществления система содержит регулятор переднего уровня свободного борта и регулятор заднего уровня свободного борта, причем регулятор переднего уровня свободного борта выполнен с возможностью использования значения ошибки переднего уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением переднего уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта, для управления временем начала подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки переднего уровня свободного борта, и регулятор заднего уровня свободного борта выполнен с возможностью использования значения ошибки заднего уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением заднего уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта, для управления временем прекращения подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки заднего уровня свободного борта.In one embodiment, the system comprises a forward freeboard level adjuster and a rear freeboard level adjuster, wherein the forward freeboard level adjuster is configured to use the forward freeboard level error value indicating the error between the measured forward freeboard level and the target freeboard level , to control the start time of material feeding from the intermediate hopper based on the error value of the front free side level, and the rear free side level regulator is configured to use the error value of the rear free side level, indicating the error between the measured value of the rear free side level and the set free side level bead, to control the time to stop feeding material from the intermediate hopper based on the error value of the back level of the free bead.
В одном варианте осуществления один или каждый регулятор уровня свободного борта представляет собой дискретный регулятор и может подразумевать пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор, который может быть выполнен в форме регулятора скорости.In one embodiment, one or each freeboard level controller is a discrete controller and may include a proportional-integral-derivative (PID) controller, which may be in the form of a speed controller.
В одном варианте осуществления один или каждый регулятор уровня свободного борта представляет собой ПИД-гамма-регулятор.In one embodiment, one or each free bead level control is a PID gamma control.
В одном варианте осуществления один или каждый регулятор уровня свободного борта выполнен с возможностью реализации следующего алгоритма:In one embodiment, one or each freeboard level regulator is configured to implement the following algorithm:
, ,
гдеwhere
mi – новое значение выходного сигнала регулятора, то есть новое положение ползунка в мм;m i - new value of the output signal of the regulator, that is, the new position of the slider in mm;
mi-1 – текущее положение ползунка; m i-1 - current position of the slider;
mi-2 – предыдущее положение ползунка;m i-2 - previous position of the slider;
ei – новая ошибка уровня свободного борта (мм);e i - new error of free board level (mm);
ei-1 – текущая ошибка уровня свободного борта (мм);e i-1 - current free board level error (mm);
ei-2 – предыдущая ошибка уровня свободного борта (мм);e i-2 - previous free side level error (mm);
Kp – пропорциональный коэффициент усиления;K p - proportional gain;
Ki – интегральный коэффициент усиления;K i - integral gain;
b – параметр управления Kd/гамма;b - control parameter Kd / gamma;
a – параметр управления exp(-1/гамма).a - control parameter exp (-1 / gamma).
В одном варианте осуществления в начале загрузки железнодорожного состава и до получения по меньшей мере одного измеренного значения уровня свободного борта, обозначающего передний и/или задний уровень свободного борта вагона, система выполнена с возможностью установки заданного значения инициализации уровня свободного борта, при этом заданное значение инициализации уровня свободного борта используется до тех пор, пока не будет получено хотя бы одно измеренное значение уровня свободного борта.In one embodiment, at the start of loading a train and until at least one measured freeboard level is obtained, indicating the front and / or rear freeboard level of the wagon, the system is configured to set an initialization setpoint for the freeboard level, the initialization setpoint being the freeboard level is used until at least one measured freeboard level is obtained.
В одном варианте осуществления система выполнена таким образом, что при получении измеренных значений переднего и заднего уровней свободного борта после инициализации заданное значение уровня свободного борта определяется на основе значений переднего и заднего уровней свободного борта, например, путем усреднения значений переднего и заднего уровней свободного борта.In one embodiment, the system is configured such that when the head and tail freeboard values are obtained after initialization, the target freeboard level is determined based on the head and tail freeboard values, for example by averaging the head and tail freeboard values.
В одном варианте осуществления система выполнена с возможностью регулировки заднего ползунка в ответ на регулировку переднего ползунка, чтобы компенсировать изменение заднего уровня свободного борта, вызванное изменением положения переднего ползунка.In one embodiment, the system is configured to adjust the rear slider in response to an adjustment of the front slider to compensate for a change in the back level of the bead caused by a change in the position of the front slider.
В одном варианте осуществления система выполнена с возможностью облегчения ручной регулировки оператором времени осуществления подачи материала из промежуточного бункера.In one embodiment, the system is configured to facilitate manual operator adjustment of the timing of material delivery from the intermediate hopper.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предоставляется способ погрузки материала в вагоны железнодорожного состава при горнодобывающих работах, при это способ включает:In accordance with a second aspect of the present invention, there is provided a method for loading material onto railroad cars in a mining operation, the method comprising:
прием материала для погрузки в вагоны в промежуточный бункер; reception of material for loading into wagons in an intermediate bunker;
подачу материала в вагоны железнодорожного состава при перемещении железнодорожного состава относительно промежуточного бункера, при этом подачей материала из промежуточного бункера можно управлять, не допуская или разрешая подачу материала из промежуточного бункера и тем самым контролируя объем материала, загружаемого в вагон железнодорожного состава; the supply of material to the train cars when the train moves relative to the intermediate bunker, while the supply of material from the intermediate bunker can be controlled, preventing or allowing the supply of material from the intermediate bunker and thereby controlling the amount of material loaded into the train car;
получение по меньшей мере одного измеренного значения уровня свободного борта, обозначающего передний и/или задний уровень свободного борта вагона; obtaining at least one measured value of the free side level, indicating the front and / or rear level of the free side of the wagon;
определение значения ошибки массы вагона, представляющего собой ошибку между значением массы вагона, обозначающим массу материала в вагоне, и определенным заданным значением массы вагона; determining an error value for the mass of the car, which is an error between the value of the mass of the car, indicating the mass of the material in the car, and the determined target value of the mass of the car;
использование значения ошибки массы вагона для получения по меньшей мере одного заданного значения уровня свободного борта, обозначающего требуемые значения переднего и заднего уровней свободного борта; using the value of the error of the mass of the car to obtain at least one predetermined value of the level of the free side, indicating the required values of the front and rear levels of the free side;
определение по меньшей мере одного значения ошибки уровня свободного борта, обозначающего ошибку между измеренным значением уровня свободного борта и заданным значением уровня свободного борта; и determining at least one free side level error value indicating an error between the measured free side level value and the target free side level value; and
управление временем осуществления подачи материала из промежуточного бункера на основе значения ошибки уровня свободного борта, чтобы контролировать массу и объем материала, загружаемого в вагон. controlling the timing of material delivery from the intermediate hopper based on the free bead level error value to control the mass and volume of material loaded into the car.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
Настоящее изобретение будет описано далее исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:The present invention will be described below, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
на фиг. 1 приведено схематическое представление в перспективе системы для загрузки железнодорожного состава согласно варианту осуществления настоящего изобретения; in fig. 1 is a schematic perspective view of a system for loading a train according to an embodiment of the present invention;
на фиг. 2 показаны временные диаграммы, представляющие интервалы открывания и закрывания, связанные с открытием и закрытием зажима промежуточного бункера; in fig. 2 is a timing diagram showing the opening and closing intervals associated with the opening and closing of the intermediate hopper clip;
на фиг. 3 приведено схематическое представление загруженного вагона железнодорожного состава, иллюстрирующее передний и задний уровни свободного борта; in fig. 3 is a schematic representation of a loaded railroad car, illustrating the front and rear freeboard levels;
на фиг. 4 приведена структурная схема системы управления системой для загрузки железнодорожного состава, показанной на фиг. 1; и in fig. 4 is a block diagram of a control system for the system for loading a train shown in FIG. 1; and
на фиг. 5 приведена структурная схема, иллюстрирующая функциональные компоненты системы управления, показанной на фиг. 4. in fig. 5 is a block diagram illustrating the functional components of the control system shown in FIG. 4.
Описание варианта осуществления изобретенияDescription of an embodiment of the invention
Теперь будет описан вариант осуществления системы для загрузки железнодорожного состава со ссылкой на горнодобывающие работы в виде мест разработки, хотя следует понимать, что предусмотрены другие горнодобывающие работы, при которых происходят операции загрузки железнодорожного состава.An embodiment of a system for loading a train will now be described with reference to mining operations in the form of mining locations, although it should be understood that other mining operations are contemplated in which train loading operations take place.
Пример системы 10 для загрузки железнодорожного состава схематично показан на фиг. 1. An example of a
Система 10 для загрузки железнодорожного состава выполнена с возможностью погрузки материала 12, в данном примере руды, в вагоны 14 железнодорожного состава 16. The
Во время загрузки железнодорожного состава руда подается из промежуточного бункера 20 в вагоны 14 железнодорожного состава 20 при непрерывном перемещении железнодорожного состава под промежуточным бункером 20 в направлении стрелки 18. Поток руды из промежуточного бункера 20 управляется открытием и закрытием зажима 22.During loading of the train, the ore is fed from the
С целью заполнения вагона 14 объемом материала, который точно соответствует требуемому уровню массы вагона и не вызывает пересыпания материала через край вагона 14, необходимо управлять зажимом, чтобы открывать и закрывать его в надлежащие моменты времени относительно перемещения железнодорожного состава 16. Однако, учитывая, что могут существовать различия между вагонами, например, из-за того, что плотность материала, загружаемого в каждый вагон, варьируется, оптимальные моменты времени открывания и закрывания зажима могут варьироваться для каждого вагона 14.In order to fill the
С целью управления временем открывания и закрывания зажима система 10 содержит первый датчик 24 обнаружения вагона, выполненный с возможностью предоставления первого исходного местоположения железнодорожного состава, используемого для определения времени открывания зажима; и второй датчик 26 обнаружения вагона, выполненный с возможностью предоставления второго исходного местоположения железнодорожного состава, используемого для определения времени закрывания зажима. For the purpose of controlling the opening and closing times of the clip, the
В этом примере первое исходное местоположение железнодорожного состава обозначает местоположение переднего края вагона 14 до перемещения вагона 14 в место под промежуточным бункером 20 и второе исходное местоположение железнодорожного состава обозначает местоположение заднего края вагона 14 после того, как вагон 14 переместился из места под промежуточным бункером 20, хотя следует понимать, что возможны другие варианты. В этом примере каждый из первого и второго датчиков 24, 26 обнаружения вагона содержит фотоэлемент, выполненный с возможностью обнаружения наличия объекта в зоне видимости элемента, хотя следует понимать, что предусмотрен любой подходящий датчик, способный обнаруживать наличие вагона.In this example, the first train initial location indicates the location of the front end of the
Используя определенные первое и второе исходные местоположения железнодорожного состава, система 10 определяет временное соотношение 28 для открывания зажима 22 и временное соотношение 30 для закрывания зажима 22, как показано на фиг. 2.Using the determined first and second initial train locations, the
Как показано на фиг. 2, временное соотношение 28 открывания определяет смещение 32 интервала открывания, соответствующее расстоянию перемещения железнодорожного состава между обнаружением вагона 14 первым датчиком 24 обнаружения вагона и открыванием зажима 22, при этом смещение 32 интервала открывания включает фиксированный передний основной компонент 34 и компонент 36 переднего ползунка, который является переменным. Следует понимать, что интервал, определяемый компонентом 36 переднего ползунка, таким образом, определяет местоположение вагона 14 относительно зажима 22, когда он открывается, и, таким образом, компонент 36 переднего ползунка является переменным компонентом, который можно использовать для управления количеством материала, загружаемого в вагон 14.As shown in FIG. 2, the
Подобным образом временное соотношение 30 закрывания определяет смещение 38 интервала закрывания, соответствующее расстоянию перемещения железнодорожного состава между обнаружением вагона 14 вторым датчиком 26 обнаружения вагона и закрытием зажима 22, при этом смещение 38 интервала закрывания включает фиксированный задний основной компонент 40 и компонент 42 заднего ползунка, который является переменным. Следует понимать, что интервал, определяемый компонентом 42 заднего ползунка, таким образом, определяет местоположение вагона 14 относительно зажима 22, когда он закрывается, и, таким образом, компонент 42 заднего ползунка является переменным компонентом, который можно использовать для управления количеством материала, загружаемого в вагон 14.Likewise, the
Установка интервалов открытого состояния и закрытого состояния путем установки компонентов 36, 42 переднего и заднего ползунков для изменения количества материала, загружаемого в вагон 14, в настоящем описании будет называться управлением «ползунками».Setting the open and closed intervals by setting the front and
При эксплуатации система 10 может автоматически регулировать ползунки 36, 42 по мере необходимости для учета изменений параметров процесса (таких как плотность руды или изменения свойств потока) и тем самым контролировать массу и объем руды в каждом вагоне 14. During operation,
На фиг. 3 показан пример полностью загруженного вагона 14 железнодорожного состава 16. Как показано, когда материал 12 загружается в вагон 14, материал образует насыпь, которая может выходить за верхние края 43 вагона в месте в основном по центру вагона 14, и может уходить ниже краев 43 вагона 14 в переднем и заднем концах вагона 14. Расстояние, измеренное в целом в горизонтальном направлении между передним верхним краем вагона 14 и материалом 12, называется «передним уровнем 44 свободного борта». Подобным образом расстояние, измеренное в целом в горизонтальном направлении между задним верхним краем вагона 14 и материалом 12, называется «задним уровнем 46 свободного борта».FIG. 3 shows an example of a fully loaded
Следует понимать, что передние и задние уровни 44, 46 свободного борта обозначают количество материала в вагоне 14 в том смысле, что увеличение переднего и/или заднего уровня 44, 46 свободного борта соответствует уменьшению объема материала в вагоне 14, и уменьшение переднего и/или заднего уровня 44, 46 свободного борта соответствует увеличению объема материала в вагоне 14. It should be understood that the front and
Также следует понимать, что передние и задние уровни 44, 46 свободного борта зависят от переднего и заднего ползунков 36, 42, и, следовательно, посредством управления передним и задним ползунками можно управлять передним и задним уровнями 44, 46 свободного борта, и управляя тем самым массой и объемом материала в вагоне 14.It should also be understood that the front and
Как показано на фиг. 1, система 10 также содержит устройство 45 для взвешивания, выполненное с возможностью определения значения веса нетто каждого вагона 14 при движении вагона вперед, устройство 47 измерения переднего уровня свободного борта, выполненное с возможностью предоставления измеренного значения для переднего уровня 44 свободного борта вагона 14, и устройство 49 измерения заднего уровня свободного борта, выполненное с возможностью предоставления измеренного значения для заднего уровня 46 свободного борта вагона 14.As shown in FIG. 1, the
В этом примере устройство 45 для взвешивания содержит вагонные весы, хотя предусматривается любое подходящее устройство для взвешивания вагона 14. In this example, weighing
В этом примере каждое из устройств 47, 49 измерения переднего и заднего уровней свободного борта содержит лазерное измерительное устройство, хотя следует понимать, что предусматривается любое подходящее измерительное устройство, способное предоставить значение, обозначающее передние и задние уровни 44, 46 свободного борта.In this example, each of the fore and aft
Следует понимать, что в этом примере измеренные значения для переднего и заднего уровней 44, 46 свободного борта запаздывают на три вагона 14, и значение веса нетто, полученное с помощью устройства 45 для взвешивания, запаздывает на четыре вагона.It will be appreciated that in this example, the measured values for the head and
Система 10 выполнена с возможностью автоматической регулировки ползунков 36, 42 с целью такого управления массой и объемом в вагоне 14, чтобы масса в вагоне поддерживалась на требуемом заданном значении массы, обеспечивая при этом то, чтобы руда не пересыпалась через края вагона 14.The
Для этой цели в системе 10 реализовано устройство каскадного управления, причем требуемое заданное значение для переднего и заднего уровней 44, 46 свободного борта определяется на основе определенной ошибки между требуемым заданным значением массы и измеренным значением массы вагона, обозначающим фактическую массу вагона (например, предоставленную устройством 45 для взвешивания). Требуемое заданное значение массы обозначает требуемую массу нетто вагона 14, и требуемое заданное значение для переднего и заднего уровней 44, 46 свободного борта является заданным значением для переднего и заднего уровней свободного борта, которое считается соответствующим требуемой массе нетто для вагона 14. На основании определенного заданного значения уровня свободного борта устанавливаются значения для переднего и заднего ползунков 36, 42.For this purpose, the
В этом примере заданные значения переднего и заднего уровней свободного борта одинаковы; то есть одинаковое заданное значение уровня свободного борта используется как для переднего, так и для заднего уровня 44, 46 свободного борта, что обеспечивает правильную балансировку массы материала в вагоне 14 между передней и задней частью вагона 14.In this example, the setpoints for the head and tail levels of the freeboard are the same; that is, the same set point for the freeboard level is used for both the front and
Структурная схема, представляющая систему 50 управления системы 10 для загрузки железнодорожного состава, показана на фиг. 4, при этом в системе 50 управления реализовано устройство каскадного управления.A block diagram representing the
Система 50 управления содержит регулятор 56 массы, который получает измеренное значение 52 массы (например, от устройства 45 для взвешивания) и заданное значение 54 массы и на основе измеренного значения 52 массы и заданного значения 54 массы вычисляет заданное значение 58 уровня свободного борта. Заданное значение 58 уровня свободного борта предназначено как для переднего, так и для заднего уровней 44, 46 свободного борта и собственно предоставляется регулятору 60 переднего уровня свободного борта и регулятору 62 заднего уровня свободного борта, которые также соответственно получают измеренное значение переднего уровня свободного борта и измеренное значение заднего уровня свободного борта от соответствующих устройств 47, 49 измерения переднего и заднего уровней свободно борта. Используя значение ошибки переднего уровня свободного борта, представляющее разницу между заданным значением 58 уровня свободного борта и измеренным значением переднего уровня свободного борта, регулятор 60 переднего уровня свободного борта вычисляет переднее значение регулировки для приспособления 64 для регулирования ползунка открывания. Подобным образом, используя значение ошибки заднего уровня свободного борта, представляющее разницу между заданным значением 58 уровня свободного борта и измеренным значением заднего уровня свободного борта, регулятор 60 заднего уровня свободного борта вычисляет заднее значение регулировки для приспособления 66 для регулирования ползунка закрывания. Приспособление 64 для регулирования ползунка открывания управляет передним ползунком 36 для регулирования местоположения вагона 14 относительно зажима 22, когда зажим открывается. Подобным образом приспособление 66 для регулировки ползунка закрывания управляет задним ползунком 42 для регулирования положения вагона 14 относительно зажима 22, когда зажим закрывается.The
Следует понимать, что, поскольку система 10 работает на основе массы каждого вагона 14, регулятор 56 массы и регуляторы 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта представляют собой регуляторы дискретного типа, которые работают на основе отдельных вагонов, а не времени. It will be appreciated that since the
Функциональные компоненты 70 системы 10 управления железнодорожным составом более подробно показаны на фиг. 5.The
Функциональные компоненты 70 включают компоненты 72 управления массой, выполненные с возможностью получения заданного значения 58 уровня свободного борта с использованием измеренных и требуемых значений массы вагона, и компоненты 74 управления ползунком, выполненные с возможностью использования заданного значения 58 уровня свободного борта для определения значений регулировки переднего и заднего уровней свободного борта для приспособлений 64, 66 для регулирования ползунков открывания и закрывания.The
Компоненты 72 управления массой показывают блок 76 оценки массы и устройство 45 для взвешивания вагона, одно из которых предоставляет значение массы вагона, обозначающее массу вагона 14, на регулятор 78 перегрузки, выполненный с возможностью генерировать команду 80 на закрытие зажима, когда значение массы вагона превышает определенное значение. Значение массы вагона также подается на блок 86 определения ошибки массы, который вычисляет ошибку массы между заданным значением 54 массы и значением массы вагона, в этом примере заданное значение 54 массы определяется на основе текущей статистики 82 загрузки массы и требуемой нормы 84 перегрузки. Компоненты 72 управления массой также содержат регулятор 56 массы и переключатель 100 автоматического/ручного управления массой.The
В этом примере регулятор 56 массы представляет собой пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор в цепи обратной связи, выполненный в виде дискретного регулятора. Таким образом, регулятор не выдает выходной сигнал до тех пор, пока не поступит новое измеренное значение массы вагона либо от устройства 45 для взвешивания вагона, либо от блока 76 оценки массы. Когда это происходит, вычисляется новое заданное значение 58 уровня свободного борта для регуляторов 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта. Регулятор 56 массы реализован в виде регулятора скорости, что позволяет осуществлять мягкую передачу управления с помощью действий оператора.In this example, the
Как показано на фиг. 5, регулятор 56 массы может использовать либо измеренное значение вагонных весов от устройства 45 для взвешивания вагона, либо оценку массы вагона от блока 76 оценки массы в качестве входного сигнала. Измеренное значение вагонных весов является более точным, но содержит задержку, которой нет в блоке 76 оценки массы. Как сниженная точность, так и задержка в цепи обратной связи будут ограничивать возможность настройки и производительность регулятора 56 массы, поэтому лучший выбор будет зависеть от относительной ошибки блока 76 оценки массы и расстояния между промежуточным бункером 20 и устройством 45 для взвешивания вагона для данного участка. As shown in FIG. 5, the
Испытания показали, что для некоторых вагонов 14 общее изменение уровня свободного борта на 100 мм приводит к изменению массы приблизительно на 2 тонны, и поэтому изменение каждого из переднего и заднего уровней свободного борта приблизительно на 25 мм приведет к изменению массы приблизительно на 1 тонну. Для других вагонов 14 изменение каждого из переднего и заднего уровней свободного борта на 25 мм приведет к изменению массы приблизительно на 2,2 тонны. Tests have shown that for some
Переключатель 100 автоматического/ручного управления массой выполнен с возможностью предоставления оператору возможности переводить регулятор 56 массы в ручной или автоматический режим. Когда регулятор 56 массы работает в ручном режиме, заданное значение 58 уровня свободного борта должно быть инициализировано соответствующим значением, прежде чем можно будет начать работу в автоматическом режиме. The automatic / manual
В начале загрузки железнодорожного состава 16 измерения уровня свободного борта устройствами 47, 49 измерения переднего и заднего уровней свободного борта еще не были предоставлены, и, следовательно, регулятор 56 массы не может быть переведен в автоматический режим и вместо этого начинает работу в ручном режиме. Когда регулятор 56 массы работает в ручном режиме, выходной сигнал регулятора массы – заданное значение 58 уровня свободного борта – устанавливается вручную на заданное значение инициализации уровня свободного борта. Заданное значение инициализации уровня свободного борта используется до тех пор, пока измеренные значения уровня свободного борта не будут предоставлены устройствами 47, 49 измерения переднего и заднего уровней свободного борта (после запаздывания, соответствующего 3 вагонам). Когда это происходит, переключатель 100 автоматического/ручного управления массой устанавливается на автоматический режим, и выходной сигнал регулятора 56 массы устанавливается на значение, соответствующее текущим отфильтрованным измеренным значениям уровня свободного борта, полученным с использованием устройств 47, 49 измерения переднего и заднего уровней свободного борта.At the beginning of the loading of the
В примере при эксплуатации регулятора 56 массы в автоматическом режиме существуют следующие параметры:In the example, when operating the
i) текущее заданное значение 54 массы вагона составляет 120 тонн;i) the
ii) используются вагоны, в которых изменение каждого из переднего и заднего уровней свободного борта 44, 46 приблизительно на 25 мм вызовет изменение массы вагона приблизительно на 1 тонну;ii) wagons are used in which a change in each of the head and tail levels of the
iii) на основе текущего заданного значения 54 массы вагона и текущей массы вагона выходной сигнал регулятора массы определяет заданное значение уровня свободного борта, равное 50 мм (то есть каждый из переднего и заднего уровней свободного борта имеет заданное значение уровня свободного борта 50 мм);iii) based on the
iv) измеряется масса нового вагона, которая составляет 117 тонн нетто, и, следовательно, ошибка массы для нового вагона составляет, таким образом, 117-120 = -3 тонны; иiv) the mass of the new wagon is measured, which is 117 tonnes net, and therefore the mass error for the new wagon is thus 117-120 = -3 tonnes; and
v) предыдущий вагон весил 118 тонн, поэтому ошибка массы предыдущего вагона составляла -2 тонны.v) the previous car weighed 118 tons, so the error in the mass of the previous car was -2 tons.
В этом примере алгоритм дискретного ПИ-регулирования по скорости, реализованный регулятором 56 массы для получения выходного сигнала регулятора mi, соответствующего заданному значению 58 уровня свободного борта, задается как:In this example, the discrete PI speed control algorithm implemented by the
где mi – новое значение выходного сигнала регулятора, mi-1 – предыдущее значение выходного сигнала регулятора, Kc – общий коэффициент усиления регулятора, Ki – интегральный коэффициент усиления, ei – постоянная величина ошибки между текущим заданным значением 54 массы и текущей массой вагона, и ei-1 – предыдущее значение ошибки между предыдущим заданным значением 54 массы и предыдущей массой вагона.where m i is the new value of the output signal of the regulator, m i-1 is the previous value of the output signal of the regulator, K c is the total gain of the regulator, K i is the integral gain, e i is the constant value of the error between the
При моделировании было обнаружено, что значения 1,8 для Kc и 0,333 для Ki дают разумные результаты. In simulations, it was found that values of 1.8 for K c and 0.333 for K i give reasonable results.
Поэтому, исходя из вышеуказанных параметров, новое значение выходного сигнала регулятора mi составляет 50+1,8*(-3+2)+1,8*0,333*(- 3) = 46,4 мм.Therefore, based on the above parameters, the new value of the output signal of the controller m i is 50 + 1.8 * (- 3 + 2) + 1.8 * 0.333 * (- 3) = 46.4 mm.
Если затем прибудет другой вагон с массой 122 тонны, следующее значение выходного сигнала регулятора mi будет равно 46,4+1,8*(2-(-3))+1,8*0,333*2 = 56,6 мм.If then another wagon with a mass of 122 tons arrives, the next value of the output signal of the regulator m i will be 46.4 + 1.8 * (2 - (- 3)) + 1.8 * 0.333 * 2 = 56.6 mm.
Следует понимать, что в этом примере вычисленные значения выходного сигнала регулятора, которые определяют заданное значение 58 уровня свободного борта, ограничены соответствующими максимальным и минимальным заданными значениями 58 уровней свободного борта, чтобы предотвратить возможность регулятору 56 массы выдавать неприемлемое резко отклоняющееся заданное значение 58 уровня свободного борта.It should be understood that in this example, the computed regulator output values that define the
Необработанные измеренные значения уровня свободного борта, полученные устройствами 47, 49 измерения переднего и заднего уровней свободного борта, являются зашумленными. Как следствие, необработанные измерительные сигналы, выдаваемые устройствами 47, 49 измерения уровня свободного борта, фильтруются перед подачей измеренных значений уровня свободного борта на регуляторы 60, 62 уровня свободного борта. Поскольку необработанные измерительные сигналы уровня свободного борта поступают периодически – когда вагон 14 прибывает к устройствам 47, 49 измерения переднего и заднего уровней свободного борта – используется алгоритм дискретного фильтра.The raw freeboard measurements obtained by the head and tail
В настоящем примере используется следующий алгоритм дискретного фильтра:This example uses the following discrete filter algorithm:
где Fi – новое измеренное значение уровня свободного борта, Fi-1 – предыдущее измеренное значение уровня свободного борта, Li – необработанный измерительный сигнал, полученный от лазера, и f – постоянная фильтра.where F i is the new measured value of the freeboard level, F i-1 is the previous measured value of the freeboard level, L i is the raw measurement signal received from the laser, and f is the filter constant.
Если регулятор 78 перегрузки рано закрыл зажим 22 на вагоне 14, задний уровень 46 свободного борта потенциально может быть относительно большим по сравнению с заданным значением уровня свободного борта. С целью компенсации ошибочно большого заднего уровня 46 свободного борта и предотвращения тем самым повторного включения регулятора 62 уровня свободного борта в ответ на вмешательство регулятора 78 перегрузки система 10 выполнена с возможностью использования нового измеренного значения Fi уровня свободного борта, если новое измеренное значение Fi уровня свободного борта ниже заданного значения уровня свободного борта, и с возможностью использования предыдущего измеренного значения уровня свободного борта Fi-1, если новое измеренное значение уровня свободного борта Fi выше заданного значения уровня свободного борта.If the
В качестве примера при эксплуатации предыдущее измеренное значение Fi переднего уровня свободного борта было 10 мм, предыдущее измеренное значение Fi заднего свободного борта было 25 мм, для переднего уровня свободного борта следующего вагона получено новое необработанное измеренное лазером значение Li, равное 60 мм, и для заднего уровня свободного борта следующего вагона получено новое необработанное измеренное лазером значение Li, равное 80 мм. Заданное значение как для переднего, так и для заднего уровня свободного борта было 30 мм, и f равно 0,5.As an example, during operation, the previous measured F i value of the front free side was 10 mm, the previous measured F i value of the back free side was 25 mm, for the front free side of the next car, a new untreated laser-measured value of L i was obtained, equal to 60 mm, and for the back level of the free side of the next car, a new untreated laser-measured L i of 80 mm is obtained. The target value for both the head and tail level of the freeboard was 30 mm and f is 0.5.
Используя приведенное выше уравнение (2), новое измеренное значение Fi переднего уровня свободного борта, соответствующее новому необработанному измеренному лазером значению Li переднего уровня свободного борта, задается как (0,5/1,5)*10+60/1,5 = 43,33 мм. Using Equation (2) above, the new front freeboard measured F i corresponding to the new untreated laser head free side L i is given as (0.5 / 1.5) * 10 + 60 / 1.5 = 43.33 mm.
Однако, поскольку регулятор 78 перегрузки преждевременно закрыл зажим 22 на этом вагоне, измеренное значение заднего уровня свободного борта ошибочно велико, и, поскольку новая оценка Fi уровня свободного борта выше заданного значения, для нового необработанного измеренного значения Fi уровня свободного борта используется предыдущее измеренное значение уровня свободного борта Fi-1, равное 25 мм.However, because the
Следует понимать, что выбор постоянной фильтра f важен и будет влиять на настройку регуляторов 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта. It should be understood that the choice of the filter constant f is important and will affect the setting of the fore and aft freeboard controls 60, 62.
Компоненты 74 управления ползунком содержат передний фильтр 92 нижних частот для фильтрации необработанного измеренного значения 93 переднего уровня свободного борта, полученного от устройства 47 измерения переднего уровня свободного борта, в этом примере путем применения алгоритма дискретного фильтра, показанного в уравнении (2), и задний фильтр 94 нижних частот для фильтрации необработанного измеренного значения 95 заднего уровня свободного борта, полученного от устройства 49 измерения заднего уровня свободного борта, в этом примере путем применения алгоритма дискретного фильтра, показанного в уравнении (2).The
Отфильтрованное измеренное значение переднего уровня свободного борта и заданное значение 58 уровня свободного борта подаются в блок 88 определения ошибки уровня свободного борта, который вычисляет ошибку переднего уровня свободного борта, обозначающую разницу между отфильтрованным измеренным значением переднего уровня свободного борта и заданным значением 58 уровня свободного борта. Подобным образом отфильтрованное измеренное значение заднего уровня свободного борта и заданное значение 58 уровня свободного борта подаются в блок 90 определения ошибки заднего уровня свободного борта, который вычисляет ошибку заднего уровня свободного борта, обозначающего разницу между отфильтрованным измеренным значением заднего уровня свободного борта и заданным значением 58 уровня свободного борта. The filtered head freeboard measured value and the
Ошибка переднего уровня свободного борта подается на регулятор 60 переднего уровня свободного борта, который использует ошибку переднего уровня свободного борта для получения значения регулировки переднего ползунка для приспособления 64 для регулирования ползунка открывания. Подобным образом ошибка заднего уровня свободного борта подается на регулятор 62 заднего уровня свободного борта, который использует ошибку заднего уровня свободного борта для получения значения регулировки заднего ползунка для приспособления 66 для регулирования ползунка закрывания.The freeboard front level error is fed to the front
Компоненты 74 управления ползунком также содержат передний элемент 102 ручной регулировки и задний элемент 104 ручной регулировки, используемые для облегчения ручной регулировки переднего и заднего ползунков соответственно оператором и, таким образом, отключения автоматического управления ползунком, обеспечиваемого системой 10.The
В этом примере выходные сигналы регуляторов 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта ограничены соответствующими максимальным и минимальным значениями для предотвращения интегрального насыщения.In this example, the outputs of the head and tail freeboard controls 60, 62 are limited to their respective maximum and minimum values to prevent integral saturation.
В этом примере регуляторы 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта представляют собой пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) регуляторы, которые выполнены в виде дискретных регуляторов. Таким образом, передний и задний ползунки 36, 42 корректируются только регуляторами 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта, когда поступают дополнительные измеренные значения. Кроме того, передний и задний ползунки 36, 42 могут корректироваться только в том случае, если зажим закрыт.In this example, the fore and
В этом примере регуляторы 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта реализованы в форме регулятора скорости, что одновременно позволяет дискретную работу и упрощает мягкую передачу управления от ручного регулирования.In this example, the fore and aft freeboard controls 60, 62 are implemented in the form of a speed control, which simultaneously allows discrete operation and facilitates soft transfer of control from manual control.
Следует понимать, что изменение времени открывания зажима 22 изменяет задний уровень 46 свободного борта в дополнение к переднему уровню 44 свободного борта, потому что количество материала, которое первоначально загружено в вагон, включая заднюю часть вагона 14, будет изменяться посредством изменения положения переднего ползунка 36. В результате с целью компенсации изменения в заднем ползунке 42 по причине изменений в переднем ползунке 36 выполняется регулировка заднего ползунка 42. В настоящем примере значение 96 компенсации заднего уровня свободного борта, соответствующее по меньшей мере части вычисленных изменений для переднего ползунка 36, вычитается из вычисленных изменений для заднего ползунка 42, как показано на фиг. 5.It will be appreciated that changing the opening time of the
Однако, если регулятор 78 перегрузки по массе закрыл зажим 22 настолько заранее, что текущий задний уровень 46 свободного борта находится ниже заданного значения 58 уровня свободного борта, значение 96 компенсации заднего уровня свободного борта не подается на регулятор 62 заднего уровня свободного борта. Без этого регулятор заднего уровня свободного борта мог входить в интегральное насыщение. However, if the
Регуляторы 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта работают на дискретной основе и должны справляться с временем запаздывания, налагаемым устройствами 47, 49 измерения уровня свободного борта, а также с задержкой, налагаемой фильтрами 92, 94 нижних частот. По этой причине в этом примере для регуляторов 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта используются ПИД-гамма-регуляторы.The head and tail level controls 60, 62 operate on a discrete basis and must cope with the lag time imposed by the free board
В этом примере дискретное регулирование по скорости ПИД-гамма-регулятора выглядит следующим образом:In this example, discrete speed control of the PID gamma controller looks like this:
гдеwhere
mi – новое значение выходного сигнала регулятора, то есть новое положение ползунка в мм;m i - new value of the output signal of the regulator, that is, the new position of the slider in mm;
mi-1 – текущее положение ползунка; m i-1 - current position of the slider;
mi-2 – предыдущее положение ползунка;m i-2 - previous position of the slider;
ei – новая ошибка уровня свободного борта (мм), при этом имеется в виду, что значение ошибки обратно для переднего и заднего уровней свободного борта;e i - new freeboard level error (mm), meaning that the error value is reversed for the front and rear freeboard levels;
ei-1 – текущая ошибка уровня свободного борта (мм);e i-1 - current free board level error (mm);
ei-2 – предыдущая ошибка уровня свободного борта (мм);e i-2 - previous free side level error (mm);
Kp – пропорциональный коэффициент усиления – параметр настройки регулятора;K p - proportional gain - regulator tuning parameter;
Ki – интегральный коэффициент усиления – параметр настройки регулятора;K i - integral gain - regulator tuning parameter;
b – Kd/гамма – параметр настройки регулятора;b - Kd / gamma - regulator tuning parameter;
a – exp(-1/гамма) – параметр настройки регулятора.a - exp (-1 / gamma) - parameter of the regulator adjustment.
Эта форма управления может быть закодирована в программируемый логический контроллер (PLC) в виде алгоритма, который выполняется только тогда, когда поступает новое измеренное значение уровня свободного борта от устройства 47, 49 измерения уровня свободного борта.This form of control can be coded into a programmable logic controller (PLC) in the form of an algorithm that is executed only when a new measured value of the freeboard level is received from the freeboard
Правила настройки системы управления с внутренней моделью (IMC) для ПИД-гамма-регулятора предоставили следующие предложения для начальных параметров настройки регулятора:The internal model control (IMC) tuning rules for the PID gamma controller provided the following suggestions for initial controller tuning parameters:
Kp = 0,05K p = 0.05
Ki = 0,066K i = 0.066
a = 0,434a = 0.434
b = -0,01167b = -0.01167
В примере при эксплуатации существуют следующие параметры:In the operating example, the following parameters exist:
Таблица 1Table 1
На основе этих значений вычисляются значения ошибок ei, ei-1, ei-2 следующим образом:Based on these values, the error values e i , e i-1 , e i-2 are calculated as follows:
Таблица 2table 2
С использованием значений из таблицы 1 и таблицы 2 новое положение переднего ползунка mi вычисляется следующим образом:Using the values from Table 1 and Table 2, the new position of the front slider m i is calculated as follows:
mi (передний) = (1+0,434)*95 - 0,434*90 - 3*(0,05+0,066-0,01167) + 5*(0,05*(1+,434) + 0,434*0,066 - 2(0,01167)) - 10*(0,434*0,05-0,01167) = 97,1 ммm i (front) = (1 + 0.434) * 95 - 0.434 * 90 - 3 * (0.05 + 0.066-0.01167) + 5 * (0.05 * (1 +, 434) + 0.434 * 0.066 - 2 (0.01167)) - 10 * (0.434 * 0.05-0.01167) = 97.1 mm
Подобным образом с использованием значений из таблицы 3 и таблицы 4 новое положение заднего ползунка mi вычисляется следующим образом:Similarly, using the values from Table 3 and Table 4, the new position of the rear slider m i is calculated as follows:
mi (задний) = (1+0,434)*55 - 0,434*50 + 7*(0,05+0,066-0,01167) - 10*(0,05*(1+0,434) + 0,434*0,066 - 2(0,01167)) + 12*(0,434*0,05-0,01167) = 57,3 ммm i (back) = (1 + 0.434) * 55 - 0.434 * 50 + 7 * (0.05 + 0.066-0.01167) - 10 * (0.05 * (1 + 0.434) + 0.434 * 0.066 - 2 (0.01167)) + 12 * (0.434 * 0.05-0.01167) = 57.3 mm
Соответственно, в этом примере можно видеть, что в следующих один за другим вагонах регуляторы 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта вызывают постепенное отклонение уровней 44, 46 свободного борта к заданному значению уровня свободного борта, и передний ползунок постепенно увеличивается для постепенного уменьшения переднего уровня свободного борта.Accordingly, in this example, it can be seen that in successive carriages, the front and rear freeboard level controls 60, 62 cause a gradual deviation of the
Как обсуждалось выше, регулятор 78 перегрузки выполнен с возможностью закрывания заранее зажима 22 в ответ на высокую вероятность перегрузки по массе вагона 14. Закрытие зажима заранее приводит к увеличению заднего уровня свободного борта и уменьшению массы руды, загружаемой в вагон 14. Частое вмешательство регулятора 78 перегрузки может привести к интегральному насыщению регулятора 62 заднего уровня свободного борта и регулятора 56 массы.As discussed above, the
Воздействие регулятора 78 перегрузки на регулятор 62 заднего уровня свободного борта можно уменьшить путем оценки того, каким был бы задний уровень 46 свободного борта, если бы регулятор 78 перегрузки не вмешался. Это может быть сделано путем вычитания «интервала закрывания заранее» (расстояния между задним ползунком 42 и фактическим положением вагона, когда регулятор 78 перегрузки вызвал закрытие зажима 22) из измеренного значения 95 заднего уровня свободного борта вагона. Скорректированное значение затем используется в качестве входного сигнала для фильтра 94 заднего уровня свободного борта.The effect of the
Воздействие регулятора 78 перегрузки на регулятор 56 массы может быть уменьшено путем добавления значения массы «удаленных тонн», соответствующего интервалу закрывания заранее, умноженному на постоянную, равную приблизительно 13 тонн на метр, к измеренной массе вагона. Скорректированное значение массы затем используется в качестве входного сигала для регулятора 56 массы, чтобы текущее значение массы, подданное на блок 86 определения ошибки массы, более точно представляло значение массы вагона, которое будет иметь место, если бы регулятор 78 перегрузки не вмешался.The effect of the
Усредненное значение текущих отфильтрованных измеренных значений переднего и заднего уровней свободного борта должно использоваться в качестве начального значения выходного сигнала регулятора 56 массы при первом переключении регулятора 56 массы в автоматический режим. The averaged value of the currently filtered head and tail freeboard measured values shall be used as the initial value of the output from the
В приведенном выше примере текущие измеренные значения mi-1 переднего и заднего уровней свободного борта составляют 47 мм и 57 мм соответственно. Если регулятор 56 массы на текущий момент находится в автоматическом режиме, переключение регулятора 56 массы в ручной режим и затем немедленное возвращение в автоматический режим приведет к тому, что заданное значение для регуляторов 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта будет установлено на (47+57)/2 = 52 мм. В этом случае 52 мм также будет значением, используемым регулятором 56 массы для значений в уравнении (1) для нового и текущего заданных значений уровня свободного борта mi, mi-1.In the example above, the current measured values m i-1 of the head and tail levels of the free board are 47 mm and 57 mm, respectively. If
Поскольку используется регулирование по скорости с помощью ПИД-регуляторов, переключение между автоматическим и ручным режимами для регуляторов 60, 62 уровня свободного борта не вызывает затруднений. Когда регуляторы 60, 62 уровня свободного борта находятся в ручном режиме, расчет управления, определенный в уравнении (3), не выполняется, и последнее (ручное) значение для mi используется для текущего и предыдущего положений ползунка mi-1, mi-2. Подобным образом используется текущее значение для новой ошибки уровня свободного борта ei, и текущее и предыдущее значения ошибок уровня свободного борта ei-1, ei-2 также устанавливаются на это значение. Это обеспечивает «мягкую передачу управления», и регулятор перезапускается при нормальных условиях.Since speed control with PID controllers is used, switching between automatic and manual modes for the
Оператор может настроить ползунки 36, 42, когда регуляторы находятся в автоматическом режиме, и любая выполненная регулировка рассматривается как кратковременный переход в ручной режим и обратно в автоматический режим, вследствие чего регуляторы 56, 60, 62 массы и уровня свободного борта сбрасываются в исходное состояние, как описано выше.The operator can adjust the
Настройка регулятора, и особенно настройка регулятора уровня свободного борта, важна для надежности системы 10. Перед настройкой регулятора 56 массы сначала должны быть настроены регуляторы 60, 62 уровня свободного борта. Начальный процесс настройки может следовать процедуре в соответствии со следующим:The adjustment of the regulator, and especially the adjustment of the freeboard level control, is important for the reliability of the
• установить стабильные условия погрузки с помощью регуляторов 56, 60, 62 массы и уровня свободного борта в ручном режиме;• to establish stable loading
• перевести регулятор 62 заднего уровня свободного борта в автоматический режим с приведением как регулятора 56 массы, так и регулятора 60 переднего уровня свободного борта в ручной режим;• switch the
• выполнить пошаговое изменение заданного значения 58 уровня свободного борта, пронаблюдать за воздействием на регулятор 62 заднего уровня свободного борта и настроить его как обычно; • carry out step-by-step change of the
• оставить регулятор 62 заднего уровня свободного борта работать в автоматическом режиме и настроить регулятор 60 переднего уровня свободного борта, убедившись, что разъединение регуляторов 60, 62 переднего и заднего уровней эффективно;• leave the
• загрузить несколько вагонов 14 с помощью регуляторов 60, 62 переднего и заднего уровней свободного борта в автоматическом режиме, но при этом обеспечив пошаговые изменения заданного значения в ручном режиме для уровня свободного борта и проверив, что комбинированные характеристики приемлемы; и• load
• перевести регулятор массы в автоматический режим с соответствующими значениями коэффициентов усиления регулятора, установленными путем наблюдения за реакцией на изменения заданного значения вручную.• switch the mass regulator to automatic mode with the corresponding values of the regulator gains, set by observing the response to manual changes in the set value.
Чтобы система работала безопасно и как следует, важно, чтобы устройства измерения уровня свободного борта работали надежно. Должен быть установлен разрешающий сигнал, чтобы регуляторы 60, 62 уровня свободного борта не могли быть переведены в автоматический режим, если устройства измерения уровня свободного борта не работают должным образом.For the system to work safely and properly, it is important that the freeboard level measuring devices work reliably. An enable signal must be set so that the freeboard level controls 60, 62 cannot be put into automatic mode if the freeboard level measuring devices are not working properly.
Поскольку система 10 работает в автоматическом режиме, если приемлемый сигнал уровня свободного борта не был обнаружен для пяти вагонов, то система 10 может быть выполнена таким образом, чтобы переводить регуляторы 56, 60, 62 в ручной режим с помощью системы, не позволяющей регуляторам 56, 60, 62 переходить в автоматический режим до тех пор, пока не будет получен хотя бы один приемлемый сигнал уровня свободного борта.Since
Необходимо понимать, что, если в данном документе делается ссылка на какую-либо публикацию из уровня техники, то такая ссылка не означает признания того, что эта публикация образует часть общедоступных известных знаний в данной области техники в Австралии или любой другой стране.It should be understood that if a reference is made in this document to any prior art publication, such reference does not imply an admission that this publication forms part of the public knowledge in the art in Australia or any other country.
В следующей формуле изобретения и предшествующем описании настоящего изобретения, за исключением случаев, когда контекст требует иного в силу явно выраженных формулировок или необходимого логического вывода, слово «содержать» или его варианты, такие как «содержит» или «содержащий», употребляются во включающем смысле, т. е. для указания наличия заявленных признаков, но не для исключения наличия или добавления дополнительных признаков в различных вариантах осуществления настоящего изобретения.In the following claims and the foregoing description of the present invention, except where the context requires otherwise by virtue of explicit language or necessary inference, the word "comprise" or variants thereof such as "comprises" or "comprising" are used in the inclusive sense , that is, to indicate the presence of the claimed features, but not to exclude the presence or addition of additional features in various embodiments of the present invention.
Модификации и изменения, которые могут быть очевидны специалисту в данной области, находятся в пределах объема настоящего изобретения.Modifications and changes that may be obvious to a person skilled in the art are within the scope of the present invention.
Claims (126)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AU2017901854 | 2017-05-17 | ||
AU2017901854A AU2017901854A0 (en) | 2017-05-17 | A train loading system | |
PCT/AU2018/050469 WO2018209396A1 (en) | 2017-05-17 | 2018-05-17 | A train loading system |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019139354A RU2019139354A (en) | 2021-06-17 |
RU2019139354A3 RU2019139354A3 (en) | 2021-07-28 |
RU2755429C2 true RU2755429C2 (en) | 2021-09-15 |
Family
ID=64272995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019139354A RU2755429C2 (en) | 2017-05-17 | 2018-05-17 | System for loading railway train |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111148708B (en) |
AU (1) | AU2018267691B2 (en) |
CA (1) | CA3063547A1 (en) |
RU (1) | RU2755429C2 (en) |
WO (1) | WO2018209396A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113955523B (en) * | 2021-10-13 | 2023-02-28 | 中煤科工智能储装技术有限公司 | Automatic unloading method based on full-time-domain dynamic tracking of carriage in loading process |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1291517A1 (en) * | 1985-01-11 | 1987-02-23 | Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Угольной Промышленности "Укрниипроект" | Method of automatic measured loading of loose materials to moving railway cars |
US5957331A (en) * | 1996-05-15 | 1999-09-28 | Krupp Fordertechnik Gmbh | System for filling containers with bulk material |
DE20211181U1 (en) * | 2002-07-24 | 2003-01-09 | ISAM AG, 45472 Mülheim | Loading station for wagons with bulk material has system whereby wagon-dependent and/or bulk material-dependent loading profile for wagon is established before loading and from which wagon loading is automatically controlled |
UA95808C2 (en) * | 2006-07-03 | 2011-09-12 | Гарольд А. Уокер | Multiple-batch train system and method of loading railcars in widerangeof capacities and designs |
WO2014197930A1 (en) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | Technological Resources Pty. Limited | A train loading system |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4629392A (en) * | 1984-07-16 | 1986-12-16 | Kerr-Mcgee Coal Corporation | System for batch loading coal into railroad cars |
US4659274A (en) * | 1984-11-13 | 1987-04-21 | Accutrol Incorporated | Computer controlled load-out system |
CN2698753Y (en) * | 2004-05-18 | 2005-05-11 | 武汉天澄环保科技股份有限公司 | Bulk material dustless loading device |
DE102007009666A1 (en) * | 2007-02-22 | 2008-08-28 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Arrangement for filling a container with bulk material |
CN201545523U (en) * | 2009-10-15 | 2010-08-11 | 山东博润工业技术有限公司 | Single-car single-time, secondary measuring loading device |
CN102765613B (en) * | 2012-07-02 | 2014-06-11 | 中国矿业大学 | Automatic quantitative handling system used during moving of heavy-load train |
CN104085701B (en) * | 2014-07-02 | 2017-04-12 | 中国神华能源股份有限公司 | Coal ground production system train loading method and device |
CN205274749U (en) * | 2016-03-09 | 2016-06-01 | 深圳市安顺节能科技发展有限公司 | Disconnected rail formula track measurement weighing apparatus train bulk cargo loading system |
-
2018
- 2018-05-17 CA CA3063547A patent/CA3063547A1/en active Pending
- 2018-05-17 RU RU2019139354A patent/RU2755429C2/en active
- 2018-05-17 AU AU2018267691A patent/AU2018267691B2/en active Active
- 2018-05-17 CN CN201880045680.5A patent/CN111148708B/en active Active
- 2018-05-17 WO PCT/AU2018/050469 patent/WO2018209396A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1291517A1 (en) * | 1985-01-11 | 1987-02-23 | Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Угольной Промышленности "Укрниипроект" | Method of automatic measured loading of loose materials to moving railway cars |
US5957331A (en) * | 1996-05-15 | 1999-09-28 | Krupp Fordertechnik Gmbh | System for filling containers with bulk material |
DE20211181U1 (en) * | 2002-07-24 | 2003-01-09 | ISAM AG, 45472 Mülheim | Loading station for wagons with bulk material has system whereby wagon-dependent and/or bulk material-dependent loading profile for wagon is established before loading and from which wagon loading is automatically controlled |
UA95808C2 (en) * | 2006-07-03 | 2011-09-12 | Гарольд А. Уокер | Multiple-batch train system and method of loading railcars in widerangeof capacities and designs |
WO2014197930A1 (en) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | Technological Resources Pty. Limited | A train loading system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111148708B (en) | 2021-10-01 |
RU2019139354A (en) | 2021-06-17 |
CN111148708A (en) | 2020-05-12 |
RU2019139354A3 (en) | 2021-07-28 |
WO2018209396A1 (en) | 2018-11-22 |
AU2018267691B2 (en) | 2023-09-07 |
AU2018267691A1 (en) | 2019-12-05 |
BR112019024047A2 (en) | 2020-06-02 |
CA3063547A1 (en) | 2018-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2914509C (en) | A train loading system | |
RU2755429C2 (en) | System for loading railway train | |
CN101941602B (en) | Automatic feed control method | |
US11066258B2 (en) | Control system and control method for rotary car dumpers | |
US8356729B2 (en) | Material metering system | |
OA19956A (en) | A train loading system | |
KR101799652B1 (en) | Method and system for control of impulse for soft landing of ladle | |
AU2018271139B2 (en) | A train loading system | |
BR112019024047B1 (en) | TRAIN LOADING SYSTEM AND METHOD OF LOADING MATERIAL INTO THE CARS OF A TRAIN IN A MINE OPERATION | |
CN115352907A (en) | Automatic continuous discharging control device and method and car loader | |
OA19955A (en) | A train loading system. | |
JP2608968B2 (en) | Control method of cut-out amount of auxiliary raw material | |
CN115655427B (en) | Material breaking and weighing automatic control method for material taking and loading process | |
CN116001104A (en) | Discharging control method and device, electronic equipment and stirring station | |
RU2542910C1 (en) | Regulating system of object with recycle | |
JPS60106725A (en) | Method of controlling scraping amount of continuous type unloader | |
JPH0518368B2 (en) | ||
JPS62161632A (en) | Stacking device used in material yard |