一种搅拌机及避免其下料装置堵满的方法与流程

本发明涉及机械加工生产领域，尤其是一种搅拌机及避免其下料装置堵满的方法。

背景技术：

搅拌机是机械加工生产领域不可或缺的一种设备，可将不同的原料混在一起，也可将现成的材料混合搭配成一种新的材料，常用的搅拌机上方设置有进料管，下端设置有搅拌槽，在使用过程中搅拌机下料装置中的储料仓储料多少无法控制以致储料过满，搅拌仓的搅拌电机时常堵转以致烧坏电机，同时起不到搅拌下料的作用，安全性也不高；且常用的搅拌机中只设置有一个搅拌轴，搅拌的效率不高，因而需要设计一种可控制以期达到正常安全使用且搅拌效率高的设备。

本发明就是为了解决以上问题而进行的改进。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种搅拌效率高，避免了下料装置堵满，减少了驱动电机损坏的一种搅拌机及避免其下料装置堵满的方法。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种搅拌机，包括下料装置、提料机构和进料槽，所述进料槽位于下料装置的上端，所述提料机构位于进料槽的一侧，所述下料装置中设置有搅拌仓、搅拌轴及卸料槽，所述下料装置的一侧设置有搅拌驱动机构，所述搅拌轴设置有一对且位于搅拌仓内，搅拌驱动机构通过传动皮带与搅拌轴相连，所述搅拌仓的上端通过进料管与进料槽的底端相连；所述搅拌仓和搅拌驱动机构均安装于下料装置下端的支架上，搅拌仓的底端设置有卸料槽；

所述提料机构包括有传送带、提料槽和提料驱动机构，所述传送带的顶端设置有齿轮，提料驱动机构位于齿轮的下端，传送带的底端安装于支架上，所述提料槽安装于传送带上，提料槽和传送带采用啮合齿轮的传动方式使提料槽可在传送带上上下移动，所述传送带通过齿轮与提料驱动机构相连，所述提料驱动机构通过链条带动传送带上下来回移动；

所述进料槽位于提料机构的一侧，进料槽通过固定杆安装于支架上，所述进料槽的上端位于齿轮的侧下方；

进一步的，所述搅拌驱动机构位于提料机构和搅拌仓之间；

更进一步的，所述进料槽的槽顶设置有超声波测距传感器，所述超声波测距传感器为压电传感器，所述压电传感器由两个压电晶片和共振板构成，压电晶片的一侧设置有电极端，共振板安装于压电晶片的上端；

该搅拌机上还设置有PLC控制装置，所述PLC控制装置分别与超声波测距传感器和提料驱动机构相连，所述PLC控制装置与提料驱动机构之间设置有两个继电器，所述PLC控制装置的输出模块与两个继电器相连，所述继电器和提料驱动机构之间设置有通路阀门；

具体的，包括超声波测距传感器测距的方法、PLC程序设计的方法和PLC控制装置对提料驱动机构的控制方法；

所述超声波测距传感器测距的方法，其实施步骤为：

超声波的指向性强，能量消耗缓慢，遇到障碍物后反射效率高，测距时由安装在同一位置的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收，由定时器计时，首先由发射器向特定方向发射超声波并同时启动定时器计时，超声波在介质传播途中一旦遇到障碍物后就被反射回来，当接收器收到反射波后立即停止计时，这样，定时器就记录下了超声波自发射点至障碍物之间往返传播经历的时间t(s)；由于单片机内部定时器的计时实际上是对机器周期T机的计数，设计中时钟频率fosc取12MHz，设计数值N，则

T机＝12/fosc＝1μs，t＝N T机＝N*10-6(s)

S＝170*N*T机＝170*N/106(m)

或S＝17*N/103(cm)；

所述PLC程序设计的方法，其实施步骤为：

(1)绘制系统的功能图；

(2)设计梯形图程序；

(3)根据梯形图编写指令表程序；

(4)对程序进行模拟调试及修改，直到满足控制要求为止，调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能；

首先评估PLC控制任务，然后进行PLC机型的选择，然后对控制流程进行设计，之后在分别对控制柜设计及布线，和对程序设计，在控制柜设计及布线后进行PLC的安装，在联机调试；在程序设计后，对程序检测和调试，然后模拟运行，之后联机调试；联机调试若满足要求在进行程序备份，最后投入使用，若不满足要求，则修改软、硬件，继续联机调试；

所述PLC控制装置对提料驱动机构的控制方法，其实施步骤为：

选择OMRON PLC，该PLC的模块有：CPU，I/O模块，ID212，OC224，AD003模块；

选择其他配套部件：继电器，通路阀门和PC机；

由PC机通过RS-232串口通讯连接OMRON的PLC，对PLC进行编程和监控；PLC的I/O模块分别接入输入、输出信号，其中输入模块连接到通路阀门上的两个位置传感器；

设置PLC控制装置所控制阀门的限位值；

当PLC接收到超声波测距传感器发送过来的脉冲信号后，在与所设阀门的限位值进行比较，当超过限位值时关闭通路阀门，提料驱动机构停止送料，当低于限位值时开启通路阀门，提料驱动机构继续工作；通过继电器的吸合来控制通路阀门的开关，继而实现对提料驱动机构动作的控制；

其中，超声波测距传感器的主要组成部分是压电晶片，当压电晶片受发射电脉冲激励后产生振动，即可发射声脉冲，是逆压电效应；当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起的形变可转换成相应的电信号，是正压电效压；前者用于超声波的发射，后者用于超声波的接收；超声波测距传感器上设置有两压电晶片，每个压电晶片上均设置有一电极，当压电晶片的两电极外加信号，其频率等于压力晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振使共振板振动，便产生超声波，反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转化为电信号，这时它就成为波传感器。

通过PLC的输出模块OC224控制两个继电器，继电器具有两组常开常闭输出触点，1组为开阀输出触点，2组为关阀输出触点；当PLC接收到超声波测距传感器发送过来的脉冲信号后，开阀时，当阀门开度大于或等于所设阀门限位值时开阀输出触点动作，阀门开度小于所设阀门限位值时开阀输出触点动作，阀门开度小于所设阀门限位值时开阀输出触点复位；关阀时，当阀门关到零位且21s内无脉冲输入时关阀输出触点动作；若21s内有脉冲输入，则延时21s关阀输出触点动作；通过继电器的吸合来控制通路阀门的开关，继而实现提料驱动机构动作。

PLC控制装置具有自动归零与自动调满功能，当通路阀门开度小于归零范围值或阀门开度距满量程小于满度调节范围值，且时间大于或等于所设值稳定时间值时，PLC自动控制阀门进行归零或自动调满。

在实验中，由阀门上的位置传感器计算阀门的开度。

当阀门先离开A传感器，后离开B传感器时，表示阀门在关阀；当阀门先离开B传感器，后离开A传感器时，表示阀门在开阀；传感器接收到的是一个脉冲信号，通过位置传感器的采集信号来记下通路阀门的开关状态。

在上位机中用编程软件CX-programmer编写梯形图，然后把梯形图下载到PLC中运行，在上位机的组态软件中进行控制和监控，通路阀门开关量的多少可由组态软件界面输入的圈数值确定；组态界面做好后，开阀、关阀、停止、总开关等控件的控制和动作可以直接在组态界面中很直观形象地进行操作。

工作原理为：超声波的指向性强，能量消耗缓慢，遇到障碍物后反射效率高，测距时由安装在同一位置的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收，由定时器计时，首先由发射器向特定方向发射超声波并同时启动定时器计时，超声波在介质传播途中一旦遇到障碍物后就被反射回来，当接收器收到反射波后立即停止计时，这样，定时器就记录下了超声波自发射点至障碍物之间往返传播经历的时间t(s)，由于常温下超声波在空气中的传播速度约为340m/s，所以发射点距障碍物之间的距离为：

S＝340t/2＝170t (1)

由于单片机内部定时器的计时实际上是对机器周期T机的计数，设计中时钟频率fosc取12MHz，设计数值N，则

T机＝12/fosc＝1μs，t＝N T机＝N*10-6(s)

S＝170*N*T机＝170*N/106(m)

或S＝17*N/103(cm) (2)

程序中按式(2)计算距离；

在超声波测量系统中，频率取得太低，外界的杂音干扰较多；频率取得太高，在传播的过程中衰减较大，故在超声波测量中，常使用40KHz的超声波。

本发明的优点在于：搅拌仓中设置有搅拌轴设置有一对，在搅拌过程中使搅拌的更充分，搅拌的效率更高；进料槽顶端设置有超声波测距传感器，通过该传感器测出进料槽内的物料前后位置的不同，产生不同的信号并发送给PLC控制装置，通过PLC控制装置来控制提料驱动机构的启动和关闭，继而实现了对进料槽内物料的控制，避免了下料装置堵满，减少了驱动电机的损坏。

附图说明

图1是本发明提出的一种搅拌机的结构示意图。

图2是本发明提出的一种搅拌机的侧视图。

图3是本发明提出的超声波测距传感器的结构示意图。

图4是本发明提出的PLC控制装置的设计步骤图。

其中，1、下料装置，2、提料机构，3、进料槽，11、搅拌仓，12、搅拌轴，13、卸料槽，14、搅拌驱动机构，21、传送带，22、提料槽，23、提料驱动机构，24、齿轮，31、固定杆，32、超声波测距传感器，321、压电晶片，322、共振板。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

参照图1、图2、图3、图4所示，该一种搅拌机，包括下料装置1、提料机构2和进料槽3，所述进料槽3位于下料装置1的上端，所述提料机构2位于进料槽3的一侧，所述下料装置1中设置有搅拌仓11、搅拌轴12及卸料槽13，所述下料装置1的一侧设置有搅拌驱动机构14，所述搅拌轴12设置有一对且位于搅拌仓11内，搅拌驱动机构14通过传动皮带与搅拌轴12相连，所述搅拌仓11的上端通过进料管与进料槽3的底端相连；所述搅拌仓11和搅拌驱动机构14均安装于下料装置1下端的支架上，搅拌仓11的底端设置有卸料槽13；

所述提料机构2包括有传送带21、提料槽22和提料驱动机构23，所述传送带21的顶端设置有齿轮24，提料驱动机构23位于齿轮24的下端，传送带21的底端安装于支架上，所述提料槽22安装于传送带21上，提料槽22和传送带21采用啮合齿轮的传动方式使提料槽22可在传送带21上上下移动，所述传送带21通过齿轮24与提料驱动机构23相连，所述提料驱动机构23通过链条带动传送带21上下来回移动；

所述进料槽3位于提料机构2的一侧，进料槽3通过固定杆31安装于支架上，所述进料槽3的上端位于齿轮24的侧下方；

进一步的，所述搅拌驱动机构14位于提料机构2和搅拌仓11之间；

更进一步的，所述进料槽3的槽顶设置有超声波测距传感器32，所述超声波测距传感器32为压电传感器，所述压电传感器由两个压电晶片321和共振板322构成，压电晶片321的一侧设置有电极端，共振板322安装于压电晶片321的上端；

该搅拌机上还设置有PLC控制装置，所述PLC控制装置分别与超声波测距传感器32和提料驱动机构23相连，所述PLC控制装置与提料驱动机构23之间设置有两个继电器，所述PLC控制装置的输出模块与两个继电器相连，所述继电器和提料驱动机构之间设置有通路阀门；

具体的，包括超声波测距传感器测距的方法、PLC程序设计的方法和PLC控制装置对提料驱动机构的控制方法；

所述超声波测距传感器测距的方法，其实施步骤为：

超声波的指向性强，能量消耗缓慢，遇到障碍物后反射效率高，测距时由安装在同一位置的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收，由定时器计时，首先由发射器向特定方向发射超声波并同时启动定时器计时，超声波在介质传播途中一旦遇到障碍物后就被反射回来，当接收器收到反射波后立即停止计时，这样，定时器就记录下了超声波自发射点至障碍物之间往返传播经历的时间t(s)；由于单片机内部定时器的计时实际上是对机器周期T机的计数，设计中时钟频率fosc取12MHz，设计数值N，则

T机＝12/fosc＝1μs，t＝N T机＝N*10-6(s)

S＝170*N*T机＝170*N/106(m)

或S＝17*N/103(cm)；

所述PLC程序设计的方法，其实施步骤为：

绘制系统的功能图；

设计梯形图程序；

根据梯形图编写指令表程序；

对程序进行模拟调试及修改，直到满足控制要求为止，调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能；

首先评估PLC控制任务，然后进行PLC机型的选择，然后对控制流程进行设计，之后在分别对控制柜设计及布线，和对程序设计，在控制柜设计及布线后进行PLC的安装，在联机调试；在程序设计后，对程序检测和调试，然后模拟运行，之后联机调试；联机调试若满足要求在进行程序备份，最后投入使用，若不满足要求，则修改软、硬件，继续联机调试；

所述PLC控制装置对提料驱动机构的控制方法，其实施步骤为：

(1)选择OMRON PLC，该PLC的模块有：CPU，I/O模块，ID212，OC224，AD003模块；

(2)选择其他配套部件：继电器，通路阀门和PC机；

(3)由PC机通过RS-232串口通讯连接OMRON的PLC，对PLC进行编程和监控；PLC的I/O模块分别接入输入、输出信号，其中输入模块连接到通路阀门上的两个位置传感器；

(4)设置PLC控制装置所控制阀门的限位值；

当PLC接收到超声波测距传感器32发送过来的脉冲信号后，在与所设阀门的限位值进行比较，当超过限位值时关闭通路阀门，提料驱动机构23停止送料，当低于限位值时开启通路阀门，提料驱动机构23继续工作；通过继电器的吸合来控制通路阀门的开关，继而实现对提料驱动机构23动作的控制。

超声波的指向性强，能量消耗缓慢，遇到障碍物后反射效率高，测距时由安装在同一位置的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收，由定时器计时，首先由发射器向特定方向发射超声波并同时启动定时器计时，超声波在介质传播途中一旦遇到障碍物后就被反射回来，当接收器收到反射波后立即停止计时，这样，定时器就记录下了超声波自发射点至障碍物之间往返传播经历的时间t(s)，由于常温下超声波在空气中的传播速度约为340m/s，所以发射点距障碍物之间的距离为：

S＝340t/2＝170t (1)

由于单片机内部定时器的计时实际上是对机器周期T机的计数，设计中时钟频率fosc取12MHz，设计数值N，则

T机＝12/fosc＝1μs，t＝N T机＝N*10-6(s)

S＝170*N*T机＝170*N/106(m)

或S＝17*N/103(cm) (2)

程序中按式(2)计算距离；

在超声波测量系统中，频率取得太低，外界的杂音干扰较多；频率取得太高，在传播的过程中衰减较大，故在超声波测量中，常使用40KHz的超声波。

本发明的优点在于：搅拌仓中设置有搅拌轴设置有一对，在搅拌过程中使搅拌的更充分，搅拌的效率更高；进料槽顶端设置有超声波测距传感器，通过该传感器测出进料槽内的物料前后位置的不同，产生不同的信号并发送给PLC控制装置，通过PLC控制装置来控制提料驱动机构的启动和关闭，继而实现了对进料槽内物料的控制，避免了下料装置堵满，减少了驱动电机的损坏。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。