专利名称：一种多个煤仓的料位测量方法
技术领域：
本发明属于选矿自动化技术领域，尤其涉及一种多个煤仓的料位測量方法。
背景技术：
能源是国民经济发展的基础产业，对经济的持续快速健康发展和人民生活的改善起着十分重要的促进与保障作用。煤炭是我 国的主要能源，随着我国经济的快速发展，对煤炭的需求逐年増加，导致存储煤炭的煤仓数量与过去相比翻了好几倍，而且作为提高煤炭质量的选煤厂，为了满足用户的需要和増加经济效益，往往生产多个不同粒度和灰分的产品，一种产品需要由独立煤仓来存放，同一种产品由于产量的増加，往往需要数个煤仓存放，产品的品种越多，需要的煤仓数量也越多。现代化选煤厂的煤仓都广泛采用大型圆筒仓，圆筒直径一般为10 25米，容量可在300吨至15000吨。选煤产品通常采用火车运输，煤仓直接建筑在铁路站线上，即称为跨线式煤仓。在生产过程中，为了监视煤炭的处理量，需要在每个煤仓安装料位计。煤仓数量越多，所需的料位计的数量也越大。同时，由于国产料位计的可靠性低寿命短，导致事故率高，给生产带来了很大的影响；进ロ料位计虽然稳定可靠，但价格高，备件供货周期长，维护成本増加。
发明内容
为了解决现有煤仓料位測量方面存在的问题，本发明利用煤仓布置的特点，即选煤厂的煤仓为了装和卸的方便，均布置在一条或多条直线上，仓上用刮板输送机对煤炭进行配仓储存，仓下由给料机给到皮带上运至装车仓或者直接装车，因此，根据这ー特点，在一条直线上的数个煤仓利用一台高性能的料位计，结合机械传动技术、測量技术和通讯技术等，按次序检测各个煤仓的料位，并将检测结果传输给集中控制室。本发明的目的是提供ー种利用一台料位计测量多个煤仓料位的方法。为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是一种多个煤仓的料位測量方法，其特征是包括导轨、移动小车、驱动机构、料位计、控制器、限位开关和限位挡板，所述的移动小车包括车轮、前轴、后轴和车架，所述的驱动机构、料位计、控制器和限位开关固定在车架上，所述的料位计、驱动机构和限位开关分别与控制器连接，所述的限位挡板安装在每个煤仓的顶部平面上，所述的移动小车放在导轨上。所述的车轮为凹槽型车轮，包括结构相同的两个前轮和两个后轮，所述的前轴连接两个前轮，所述的后轴连接两个后轮，所述的前轴和后轴支撑所述的车架，所述的前轴还包括传动齿轮，车轮的凹槽刚好与导轨吻合，确保车轮沿着所述的导轨移动。所述的驱动机构包括直流电机和減速机，所述的减速机起传递和降低速度的作用，减速机与直流电机的主轴连接，同时与前轴上的传动齿轮啮合，直流电机的转动通过减速机驱动前轴上的传动齿轮旋转，从而实现小车前进或后退；所述的直流电机受所述的控制器的控制，为使移动小车向前运动，所述的控制器使直流电机直接与电源连接，即电源的正极连接直流电机的正扱，电源的负极连接直流电机的负极；为使移动小车向后运动，所述的控制器使直流电机与电源交叉连接，即电源的正极连接直流电机的负极，电源的负极连接直流电机的正极；当直流电机不与电源连接时，移动小车静止不动。所述的料位计用于測量指定煤仓的料位，并输出4 20mA的标准电流信号。所述的控制器包括微处理器、A/D转换电路、RS-485总线控制器、开关量输入电路和开关量输出电路；所述的控制器用于控制移动小车的前进、后退和停止；开关量输入电路包括第I煤仓(首仓)限位开关输入、中间煤仓限位开关输入和最后煤仓(尾仓)限位开关输入，当限位开关与限 位挡板接触相碰时，限位开关闭合，表示移动小车到达检测位置，料位计的测量探头刚好处于煤仓料位检测ロ的正上方 ’从第2煤仓开始，通过计数中间煤仓限位开关闭合的次数即可确定是第几煤仓；开关量输出电路包括前进继电器和后退继电器两路继电器输出，当前进继电器得电时，直流电机与电源直接连接，使移动小车向前运动，当后退继电器得电时，直流电机与电源交叉连接，使移动小车向后运动，当前进继电器和后退继电器都不得电时，移动小车静止不动；移动小车处于检测位置时，控制器采集料位计输出的4 20mA标准电流信号，将该输出信号转换为数字量，并通过RS-485总线发送到选煤厂集中控制室。本发明所述的ー种多个煤仓的料位測量方法的工作过程如下(I)通过拨码开关设置控制器的RS-485地址、通讯的波特率。(2)通过软件对多煤仓料位测量的工作模式进行配置。包括待測量料位的煤仓总数、每个煤仓是否測量料位、測量等待时间h (秒)、间隔时间t2 (秒)。(3)在自动测量之前，移动小车处于第I煤仓(首仓)料位检测ロ，第I煤仓(首仓)的限位开关闭合；一旦出现故障，控制器复位后，移动小车也自动回到该位置。(4)判断该煤仓是否需要測量料位，如果是，则等待b秒后，控制器将料位计输出的4 20mA转换为数字量，并存储到控制器对应煤仓的数据存储器中，等待t2秒，转到第
(5)步；如果该煤仓不需要測量料位，则执行(5)。(5)判断移动小车所处的位置是否为最后煤仓(尾仓)，如果是，则移动小车向后运动，并转到(3);否则，移动小车向前运动，直到移动小车碰到下一煤仓的限位挡板，限位开关闭合，移动小车处于该煤仓料位检测ロ，执行(4)。所述的控制器与选煤厂集中控制室的计算机采用屏蔽双绞线通过RS-485总线连接。在测量过程中，所述的控制器接受并执行选煤厂集中控制室计算机的命令，并将结果发回给集中控制室计算机，集中控制室计算机将料位计的4 20mA数值换算为以米为单位的
工程量。命令类型包括(I)配置命令，格式为“$AAF(cr)”，返回格式为“！ AA (cr) ”(正确执行)，“ AA (Cr)”(错误，需要重新发送命令)。其中，$、!和？为起始字符；AA为2位十进制数地址，范围为00 32 ; (cr)表示回车符丨为功能码(为字符“0”、“1”、“2”、“3”)，不同的功能，其格式不一样；“$AA0(cr) ” :表示命令移动小车复位，即回到第一个煤仓(首仓)检测ロ ；"$AA1N (cr) ” :表示设置煤仓总数，N表示I位16进制数；“$AA2NN(cr) ” :表示设置是否检测煤仓料位的标志，NN表示2位16进制数；“$AA3NNNMMM(cr) ”:表示设置时间，NNN为3位十进制数，表示测量等待时间(秒)，MMM为3位十进制数，表示间隔时间(秒)。(2)请求发送所有煤仓的料位，格式为“@AA(cr) ”，返回格式为......
(cr) ”。其中，@和#为起始字符'kk为2位十进制数地址，范围为00 32 ；BBBBBB为6位的十进制数，表示料位计的输出电流(4 20mA)，例如063251表示6. 3251mA ；B的位数为6乘以煤仓总个数，(cr)表示回车符。(3)请求发送指定煤仓的料位，格式为“@AAN(cr) ”或“@AANL(cr) ”，返回格式为“#AANBBBBBB(cr)”。其中，@和#为起始字符；AA为2位十进制数地址，范围为00 32 ;N为
I位16进制数，表示煤仓仓号为6位的数字，表示料位计的输出电流(4 20mA)，例如187824表示18. 7824mA ； (cr)表示回车符；L为字符，当命令中有L时表示立即检测指定煤仓N的料位，再将测量结果发回集中控制室计算机，当命令中无L时表示从控制器的存储器中读取指定煤仓N的料位。与现有技术相比，本发明的方法大大降低了投资，同时，多个煤仓的料位测量结果仅通过两芯的屏蔽双绞线与集中控制室的计算机连接，显著减少了布线成本，而且，选用高性能的料位计，使得测量精度和可靠性均较高。
图I为本发明一种多个煤仓的料位测量方法的主视图；图2为本发明一种多个煤仓的料位测量方法的俯视图；图3为本发明一种多个煤仓的料位测量方法的工作过程框图；图4为本发明一种多个煤仓的料位测量方法的应用实例；图中，1为导轨,2为车架,3为驱动机构,4为料位计,5为控制器,6为尾仓限位开关，7为首仓限位开关,8为中间仓限位开关,9为中间仓限位挡板,10为前左轮,11为前右轮，12为后左轮,13为后右轮,14为前轴，15为后轴，16为首仓限位挡板,17为B煤仓限位挡板，18为C煤仓限位挡板，19为尾仓限位挡板，A、B、C、D分别为煤仓，其中A为首仓，B和C为中间煤仓，D为尾仓。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步的详细说明。图I为本发明一种多个煤仓的料位测量方法的主视图，图2为本发明一种多个煤仓的料位测量方法的俯视图。一种多个煤仓的料位测量方法，其特征是包括导轨(I)、移动小车、驱动机构(3)、料位计(4)、控制器(5)、限位开关(6、7、8)和限位挡板(9)，所述的移动小车包括车轮(10、11、12、13)、前轴(14)、后轴(15)和车架(2)，所述的驱动机构(3)、料位计(4)、控制器(5)和限位开关(6、7、8)固定在车架(2)上，所述的料位计(4)、驱动机构(3)和限位开关(6、7、8)分别与控制器(5)连接，所述的限位挡板(9)安装在每个煤仓的顶部平面上，所述的移动小车放在导轨(I)上。所述的车轮为凹槽型车轮，包括结构相同的前左轮(10)、前右轮(11)、后左轮
(12)和后右轮(13)，所述的前轴(14)连接前左轮(10)和前右轮(11)，所述的后轴(15)连接后左轮(12)和后右轮(13)，所述的前轴(14)和后轴(15)支撑所述的车架(2)，所述的前轴(14)还包括传动齿轮，传动齿轮与驱动机构(3)啮合，车轮(10、11、12、13)的凹槽刚好与导轨(I)吻合，确保车轮沿着所述的导轨(I)移动。所述的驱动机构(3)包括直流电机和减速机，所述的减速机起传递和降低速度的作用，减速机与直流电机的主轴连接，同时与前轴(14)上的传动齿轮啮合，直流电机的转动通过减速机驱动前轴(14)上的传动齿轮旋转,从而实现移动小车前进或后退；所述的直流电机受所述的控制器(5)的控制，为使移动小车向前运动，所述的控制器(5)使直流电机直接与电源连接，即电源的正极连接直流电机的正极，电源的负极连接直流电机的负极；为使移动小车向后运动，所述的控制器(5)使直流电机与电源交叉连接，即电源的正极连接直流电机的负极，电源的负极连接直流电机的正极；当直流电机不与电源连接时，移动小车静止不动。所述的料位计(4)用于测量指定煤仓的料位，并输出4 20mA的标准电流信号。所述的控制器(5)包括微处理器、A/D转换电路、RS-485总线控制器、开关量输入电路和开关量输出电路；所述的控制器用于控制移动小车的前进、后退和停止；开关量输入电路包括首仓(或第I煤仓)限位开关输入、中间煤仓限位开关输入和尾仓限位开关输入，当限位开关与限位挡板相碰时，限位开关闭合，表示移动小车到达检测位置，料位计的测量探头刚好处于煤仓料位检测口的正上方；从第2煤仓开始，通过计数中间煤仓限位开关闭合的次数即可确定是第几煤仓；开关量输出电路包括前进继电器和后退继电器两路继电器输出，当前进继电器得电时，直流电机与电源直接连接，使移动小车向前运动；当后退继电器得电时，直流电机与电源交叉连接，使移动小车向后运动；当前进继电器和后退继电器都不得电时，移动小车静止不动；移动小车处于检测位置时，控制器采集料位计输出的4 20mA电流信号，将该输出信号转换为数字量，并通过RS-485总线发送到选煤厂集中控制室，集中控制室计算机将料位计的4 20mA数值换算为以米为单位的工程量。图3为本发明一种多个煤仓的料位测量方法的工作过程框图。多煤仓料位的测量由控制器(5)来完成，在开始工作前，首先要对控制器(5)进行初始化或参数配置。具体如下(I)通过拨码开关设置控制器的RS-485地址、通讯的波特率。(2)通过软件对多煤仓料位测量的工作模式进行配置。包括待测量料位的煤仓总数N、每个煤仓是否测量料位、测量等待时间h (秒)、间隔时间t2 (秒)。(3)在自动测量之前，移动小车处于第I煤仓(首仓)料位检测口，煤仓计数变量等于1，第I煤仓(首仓)的限位开关闭合；一旦出现故障，控制器复位后，移动小车也自动回到该位置。(4)判断该煤仓是否需要检测料位，如果是，则等待A秒后，控制器将料位计输出的4 20mA转换为数字量，即A/D转换，并存储到控制器对应煤仓的存储器中，等待t2秒，转到第(5)步；如果该煤仓不需要测量料位，则执行(5)。(5)判断移动小车所处的位置是否为最后煤仓(尾仓)，如果是，则移动小车向后运动，并转到(3);否则，移动小车向前运动，煤仓计数变量加1，直到移动小车碰到下一煤仓的限位挡板，限位开关闭合，移动小车处于该煤仓料位检测口，执行⑷。所述的控制器与选煤厂集中控制室的计算机采用屏蔽双绞线通过RS-485总线连接。在测量过程中，所述的控制器接受并执行选煤厂集中控制室计算机的命令，并将结果发回给集中控制室计算机；集中控制室计算机可以随时从控制器读取各煤仓的料位。、
图4为本发明一种多个煤仓的料位测量方法的应用实例。该实例包括A、B、C和D四个煤仓，其中A仓为首仓，B仓和C仓为中间煤仓，D仓为尾仓。在开始工作前，移动小车上的首仓限位开关(7)与首仓限位挡板(16)接触相碰，首仓限位开关(7)闭合，表示移动小车处于首仓的料位检测口(20)，此时料位计(4)的检测探头正好处于首仓(A仓)的料位检测口(20)正上方，先检查该煤仓的“是否测量”标志位，如果为0，表示该煤仓不需要测量料位，移动小车继续前行；如果该标志位为1，表示该煤仓需要测量料位，等待h秒后，控制器对料位计输出的4 20mA标准电流信号进行A/D转换，结果为XX. XXXX (2位整数，4位小数)，并保存在控制器的A煤仓对应的存储器中；完成该过程后，等待t2秒，控制器接通驱动机构的直流电机的电源，使移动小车向前运动。
当移动小车上的中间仓限位开关⑶与B煤仓限位挡板(17)相碰时，中间仓限位开关(8)闭合，移动小车停止运动，此时料位计(4)的检测探头正好处于B仓的料位检测口
(21)正上方，同样，控制器先检查B煤仓的“是否测量”标志位，如果为0，表示B煤仓不需要测量料位，移动小车继续前行；如果该标志位为1，表示B煤仓需要测量料位，等待h秒后，控制器对料位计输出的4 20mA标准电流信号进行A/D转换，结果为XX. XXXX (2位整数，4位小数)，并保存在控制器的B煤仓对应的存储器中；完成该过程后，等待t2秒，控制器接通驱动机构的直流电机的电源，使移动小车向前运动。当移动小车上的中间仓限位开关⑶与C煤仓限位挡板(18)相碰时，中间仓限位开关(8)闭合，移动小车停止运动，此时料位计(4)的检测探头正好处于C仓的料位检测口
(22)正上方，同样，控制器先检查C煤仓的“是否测量”标志位，如果为0，表示C煤仓不需要测量料位，移动小车继续前行；如果该标志位为1，表示C煤仓需要测量料位，等待h秒后，控制器对料位计输出的4 20mA标准电流信号进行A/D转换，结果为XX. XXXX (2位整数，4位小数)，并保存在控制器的C煤仓对应的存储器中；完成该过程后，等待t2秒，控制器接通驱动机构的直流电机的电源，使移动小车向前运动。当移动小车上的尾仓限位开关(6)与D煤仓限位挡板(19)相碰时，尾仓限位开关
(6)闭合，移动小车停止运动，此时料位计(4)的检测探头正好处于D仓的料位检测口(23)正上方，同样，控制器先检查D煤仓的“是否测量”标志位，如果为0，表示D煤仓不需要测量料位，同时因为D煤仓是尾仓，故控制器控制移动小车做后退运动，直至首仓限位开关(7)与A煤仓的首仓限位挡板(16)相碰；如果该标志位为1，表示D煤仓需要测量料位，等待&秒后，控制器对料位计输出的4 20mA标准电流信号进行A/D转换，结果为XX. XXXX(2位整数，4位小数)，并保存在控制器的D煤仓对应的存储器中；完成该过程后，等待t2秒，控制器交叉接通驱动机构的直流电机的电源，使移动小车向后运动，当移动小车上的首仓限位开关(7)与A煤仓的首仓限位挡板(16)相碰时，首仓限位开关(7)闭合，移动小车停止运动。至此移动小车完成一个四煤仓的料位测量循环，对于不同数量的煤仓，料位测量方法与本实例类似。本文中所描述的具体实施例只是对本发明精神作举例说明，显然本发明不限于以上实施例，所属技术人员对所描述的具体实施例所做的各种形式的修改、补充或替代，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种多个煤仓的料位测量方法，其特征是包括导轨、移动小车、驱动机构、料位计、控制器、限位开关和限位挡板，所述的移动小车包括车轮、前轴、后轴和车架，所述的驱动机构包括直流电机和减速机，减速机与直流电机的主轴连接，并与前轴上的传动齿轮接触，所述的驱动机构、料位计、控制器和限位开关固定在车架上，所述的料位计、驱动机构和限位开关分别与控制器连接，所述的限位挡板安装在每个煤仓的顶部，所述的移动小车放在导轨上。
2.根据权利要求I所述的一种多个煤仓的料位测量方法，其特征在于所述的车轮为凹槽型车轮，包括结构相同的两个前轮和两个后轮，所述的前轴连接两个前轮，所述的后轴连接两个后轮，车轮的凹槽刚好与导轨吻合，确保车轮沿着所述的导轨移动。
3.根据权利要求I所述的一种多个煤仓的料位测量方法，其特征在于所述的前轴和后轴支撑所述的车架。
4.根据权利要求I所述的一种多个煤仓的料位测量方法，其特征在于所述的料位计用于测量指定煤仓的料位，并输出4 20mA的标准电流信号。
全文摘要
本发明涉及一种多个煤仓的料位测量方法，解决现有的多个煤仓料位测量所需的料位计多、投资大和可靠性差等问题。本发明包括导轨、移动小车、驱动机构、料位计、控制器、限位开关和限位挡板，所述的移动小车包括车轮、前轴、后轴和车架，所述的驱动机构包括直流电机和减速机，减速机与直流电机的主轴连接，并与前轴上的传动齿轮接触，所述的驱动机构、料位计、控制器和限位开关固定在车架上，所述的料位计、驱动机构和限位开关分别与控制器连接，所述的限位挡板安装在每个煤仓的顶部，所述的移动小车放在导轨上。本发明仅用一台料位计测量多个煤仓的料位，测量精度和可靠性较高，与集控室通讯简单，大大降低了成本，可适用于多个物料仓的料位测量。
文档编号G05D1/02GK102628705SQ20121012831
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者杨小平 申请人:中国矿业大学(北京)