一种散料抓斗天车自动控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种对散料抓斗天车进行自动控制的装置，属于天车控制装置技术领域。

背景技术：

天车是冶金钢铁企业广泛使用的设备，其中散料抓斗天车用于对散料进行抓取作业，是生产中不可或缺的设备。目前，冶金钢铁行业或者其他行业用于散料抓取的抓斗天车控制技术主要采取人工操作模式，或者人工遥控操作模式，存在着天车工劳动强度大、处于扬尘环境等工作环境恶劣等问题，不利于生产的发展和保护职工健康，因此十分有必要开发一种自动控制装置来替代人工操作，以降低劳动强度，改善天车工劳动环境。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种散料抓斗天车自动控制装置，这种控制装置可以对散料料堆位置进行确定，同时可以确定天车本身的位置，驱动天车行走并进行抓斗的抓取作业。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种散料抓斗天车自动控制装置，它包括料堆位置摄像机、大车激光测距传感器、小车激光测距传感器、抓斗绝对值光电编码器、大车变频器、小车变频器、抓斗升降变频器、可编程序控制器、上位机，料堆位置摄像机安装在天车大梁外侧壁，料堆位置摄像机的摄像镜头垂直于地面，料堆位置摄像机的图像传输电缆与中控室的上位机相连接，大车激光测距传感器安装在天车主梁上，大车激光测距传感器的激光测距方向与天车大车的行走方向相对应，小车激光测距传感器安装在天车主梁上，小车激光测距传感器的激光测距方向与天车小车行走方向相对应，抓斗绝对值光电编码器安装在天车小车车体抓斗钢丝绳滚筒主轴上，大车激光测距传感器、小车激光测距传感器、抓斗绝对值光电编码器的输出信号电缆与可编程序控制器相连接，大车电机、小车电机、抓斗升降电机分别与大车变频器、小车变频器、抓斗升降变频器相连接，这些变频器分别与可编程序控制器相连接，可编程序控制器与上位机相连接。

上述散料抓斗天车自动控制装置，所述天车大车主梁相对于大车激光测距传感器的远端安装有反光板，反光板与大车激光测距传感器的激光发射端相对。

上述散料抓斗天车自动控制装置，所述天车小车与小车激光测距传感器相对的一侧安装有反光板，反光板与小车激光测距传感器的激光发送端相对。

上述散料抓斗天车自动控制装置，所述抓斗绝对值光电编码器的编码器轴与抓斗升降钢丝绳滚筒主轴相连接，编码器轴与抓斗升降钢丝绳滚筒主轴同步转动，通过记录脉冲数计算钢丝绳上升或者下降的高度，来获得抓斗的高度位置坐标。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的料堆位置摄像机可以完成对散料料堆的图像拍照，图像传输到上位机，用于监控料堆形状；大车激光测距传感器和小车激光测距传感器分别进行激光测距，通过计算后得出天车大车和天车小车位置坐标，抓斗绝对值光电编码器通过记录脉冲数计算钢丝绳上升或者下降的高度，来获得抓斗的高度位置坐标；可编程序控制器根据实时检测的天车位置信息控制变频器操控天车大车、天车小车、抓斗等机构，完成散料的位置定位抓取和装卸载，同时实现天车间的安全连锁。本实用新型结构可靠，免维护性好，操作方便，可靠性高，可替代有人操作天车，减轻操作人员的劳动强度，天车作业率提高很多，有推广使用价值。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型的电原理框图。

图中标记如下：天车大车1、天车小车2、抓斗3、料堆位置摄像机4、大车激光测距传感器5、小车激光测距传感器6、抓斗绝对值光电编码器7、大车变频器8、小车变频器9、抓斗升降变频器10、可编程序控制器11、交换机12、上位机13、反光板14。

具体实施方式

本实用新型由料堆位置摄像机4、大车激光测距传感器5、小车激光测距传感器6、抓斗绝对值光电编码器7、大车变频器8、小车变频器9、抓斗升降变频器10、可编程序控制器11、交换机12、上位机13、反光板14组成。

图中显示，料堆位置摄像机4安装在天车大梁外侧壁，料堆位置摄像机4的摄像镜头垂直于地面，料堆位置摄像机4的图像传输电缆与中控室的上位机13相连接。安装于天车侧底部的料堆位置摄像机4拍摄位于天车下方的散料堆的图像资料，通过网络传输到上位机13，进行存储和显示。

图中显示，大车激光测距传感器5安装在天车主梁上，大车激光测距传感器5的激光测距方向与天车大车1的行走方向相对应，天车大车1主梁相对于大车激光测距传感器5的远端安装有反光板14，反光板14与大车激光测距传感器5的激光发射端相对。大车激光测距传感器5的输出信号电缆与可编程序控制器11相连接。工作时，大车激光测距传感器5不断地发射激光，通过远端的反光板14反射发射的激光信号，计算天车大车1与反光板14的距离，通过网络连接到可编程序控制器11，信号经过计算后得出天车大车1位置坐标。

图中显示，小车激光测距传感器6安装在天车主梁上，小车激光测距传感器6的激光测距方向与天车小车2行走方向相对应，天车小车2与小车激光测距传感器6相对的一侧安装有反光板14，反光板14与小车激光测距传感器6的激光发送端相对。小车激光测距传感器6的输出信号电缆与可编程序控制器11相连接。工作时，小车激光测距传感器6不断地发射激光，通过天车小车2边缘的反光板14接收发射的激光信号，计算天车小车2与反光板14的距离，通过网络连接到可编程序控制器11，信号经过计算后得出天车小车2位置坐标。

图中显示，抓斗绝对值光电编码器7安装在小车车体抓斗钢丝绳滚筒主轴上，抓斗绝对值光电编码器7的输出信号电缆与可编程序控制器11相连接。抓斗绝对值光电编码器7的编码器轴与抓斗升降钢丝绳滚筒主轴相连接，编码器轴与抓斗升降钢丝绳滚筒主轴同步转动，通过记录脉冲数计算钢丝绳上升或者下降的高度，来获得抓斗的高度位置坐标，计算公式为：

每个脉冲对应抓斗钢丝绳上升（下降）的高度为：

P=Pi*r/512。

其中：编码器参数为1024ppr。

R: 抓斗钢丝绳滚筒半径。

Pi: 圆周率。

图中显示，大车电机、小车电机、抓斗升降电机分别与大车变频器8、小车变频器9、抓斗升降变频器10相连接，这些变频器分别与可编程序控制器11相连接，可编程序控制器11与上位机13相连接。可编程序控制器11根据实时检测的天车位置信息通过大车变频器8、小车变频器9、抓斗升降变频器10分别操控天车大车1、天车小车3、抓斗3进行运动，完成散料的位置定位抓取和装卸载。

本实用新型的一个实施例采用以下部件：

料堆位置摄像机4的型号为HIKVISION DS-2CD48C5F-IZHS，通讯方式为以太网TCP/IP，RJ45配DS-1293ZJ室内外长臂装饰架；

大车激光测距传感器5、小车激光测距传感器6的型号为SENSONPART FR90 ILA-S2Q12，配Q12-30M-G-PVC电缆，RL540反光板，AS S7/B1 D9F-D9F ProfibusDP网络接口组件；

抓斗绝对值光电编码器7的型号为P+F PVM58N-011AGR0BN-1213，配安装附件；

大车变频器8的型号为EV3000-4T0220G，配网络组件TDS-PA01；

小车变频器9的型号为EV3000-4T0110G，配网络组件TDS-PA01；

抓斗升降变频器10的型号为EV3000-4T1100G，配网络组件TDS-PA01；

可编程序控制器（PLC）11的部分模板型号为：

导轨：6ES7 390-1AF30-0AA0

电源：6ES7 307-1EA01-0AA0

CPU:6ES7 315-2AH14-0AB0

网卡：6GK7 343-1EX30-0XE0

SM模板：6ES7 321-1BH02-0AA0

6ES7 322-1BH01-0AA

上位机13是型号为研华IPC-610H；

以太网交换机12型号为SIEMENS 6GK5 204-1BB10-2AA3。