一种用于液膜输出控制的物料重量感应系统及控制方法

一种用于液膜输出控制的物料重量感应系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于液膜输出控制的物料重量感应系统及控制方法，包括物料重量感应模块、控制模块、皮带转动感应模块，物料重量感应模块和皮带转动感应模块分别与控制模块连接；控制模块还与控制液膜输出的液膜输出装置连接，并向液膜输出装置提供控制信号；物料重量感应模块监测位于皮带机上的物料的重量，并向控制模块提供物料重量信号；皮带转动感应模块监测皮带机的运动状况，并向控制模块提供皮带转动信号；控制模块根据物料重量信号并结合皮带转动信号，通过预设在控制模块中的运算公式，计算得出控制信号的理论值，并执行控制指令。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液膜抑尘领域，尤其涉及一种液膜输出的控制装置及控制方法。 一种用于液膜输出控制的物料重量感应系统及控制方法

【背景技术】
[0002] 环境保护和治理日益成为人们密切关注的问题，尤其是对于大气污染的防治更成 为重中之重。作为大气污染的一个重要源头，工矿、建筑工程中的一系列物料（岩石、混凝 土、砖块等等）运送输送过程都会产生大量粉状细粒级颗粒，并飘散到空气中形成粉尘污 染。
[0003] 在专利申请号为CN200910053552. 8的中国专利中公开了采用液膜进行粉尘抑制 的方法和装置，并且在实际应用中液膜抑尘的良好效果也得到了验证。在此前提下，对液膜 用量的有效控制成为一个需要关注的问题，这直接关系到技术应用的成本或成本效益。
[0004] 目前对于液膜用量的控制主要有静态控制和动态控制，静态控制即保持人为设定 的液膜输出或喷射量，针对不同的现场情况无法自动调整，只有人为的开、关及固定值设 定，增加了液膜使用成本，也不利于达到理想的抑尘效果。动态控制，主要针对现场情况做 信号采集，通过反馈这些信号给控制模块，来实现液膜流量控制器或驱动单元对液膜用量 进行调节控制，这是一种比较有效的控制手段。当前的液膜抑制装置中普遍采用粉尘监测 部件来对现场的粉尘状况进行监测，同时提供相应监测数据，来动态调整液膜用量。这属于 一种事件发生后的改善动作，即现场粉尘达到一定程度后才会执行相应调整动作。
[0005] 在实际的应用过程中已经发现（尤其在矿山生产环境中），粉尘产生的量和输送 的物料本身及其重量具有强相关性，即在运送物料种类一定的情况下，粉尘产生的量基本 只与运送物料的重量有关，且两者间相对关系比较稳定。为此针对物料的重量进行液膜用 量调整就能起到很好的事前预防粉尘产生的效果，从而将现场的粉尘状况保持在一个相对 较好的水平上。
[0006] 因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于液膜输出控制的物料重量感应系统 及控制方法。


【发明内容】

[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种用于液膜输出控制的物料重量感应系统，包 括物料重量感应模块、控制模块、皮带转动感应模块，物料重量感应模块和皮带转动感应模 块分别与控制模块连接；控制模块还与用于液膜输出的液膜输出装置连接，并向液膜输出 装置提供控制信号；物料重量感应模块监测位于皮带机上的物料的重量，并向控制模块提 供物料重量信号；皮带转动感应模块监测皮带机的运动状况，并向控制模块提供皮带转动 信号；控制模块根据物料重量信号再结合皮带转动信号，通过预设在控制模块中的运算公 式，计算得出提供给液膜输出装置的控制信号的理论值。运算公式是将控制模块接收到的 物料重量信号和皮带转动信号作为自变量，反应了自变量与物料产尘量之间的理论关系， 可以针对实际使用情况重复试验得出，如将物料重量和皮带速度作为自变量，物料产尘量 (其与液膜输出量的换算关系由所采用的液膜输出装置的规格决定）作为因变量，建立二 元一次或二元二次方程，如需更高的精度也可采用二元多次方程；控制模块计算得出需要 输出给液膜输出装置的控制信号的理论值，该控制信号需与液膜输出装置相匹配，即是液 膜输出装置可识别的、用于调节液膜输出量的物理信号，根据需要可以是各类模拟或数字 信号。如通过不同的模拟信号驱动液膜输出装置中的电磁阀、变频电机、流量控制计，从而 对液膜输出量进行控制。
[0008] 进一步地，物料重量感应模块安装在皮带机的皮带下方，感应作用在其上方皮带 上的物料重量；皮带转动感应模块安装在皮带机的滚轮轴，可以通过转轴的转动确定皮带 行进与否，以及皮带传动速度。
[0009] 进一步地，还包括与控制模连接的显示模块，其用于显示控制模块的处理信息，可 将控制模块接收或计算得到的数据显示在显示模块上，显示模块可使用显示器或LED点阵 等类似的显示设备。
[0010] 进一步地，控制模块的处理信息包括控制信号的数值表示、物料重量信号的数值 表示、皮带转动信号的数值表示中的一种或多种。选择合适的显示模块，以适合多个数据的 显示，更多数据的显示，有利于对运行状况的监控。
[0011] 进一步地，还包括与控制模块连接的按钮模块，控制模块预设了多个运算公式，按 钮模块用于切换控制模块当前使用的运算公式。由于不同物料的产尘量不同，各种物料都 有与其相对应的运算公式，多个运算公式的设置拓展了使用范围。此时，显示模块显示运算 公式的选用信息。按钮模块可以采用单一的按键，通过连续按压，循环切换运算公式；或是 采用键盘或多键设置，每个按键对应一种运算公式。
[0012] 进一步地，按钮模块与显示模块配合用于对运算公式中的固定常数进行设置。按 钮模块与显示模块形成了与控制模块的交互界面，此时需要在控制模块内设置交互相关的 功能，以实现通过交互界面对控制模块内运算公式的修正。
[0013] 进一步地，控制模块是PLC(可编程逻辑控制器）或集成电路板。采用PLC可以方 便的接收和输出各类数字或模拟信号，并可方便地对运算公式、交互操作、参数运算等进行 编程，定义各种功能，同样也可使用具有相同功能的集成电路板。
[0014] 进一步地，物料重量感应模块是物料重量传感器。
[0015] 进一步地，皮带传动感应模块是编码器，可精确计量转轴的转动圈数，结合控制模 块还能计算出皮带机或皮带的瞬时速度或平均速度，为运算公式提供了更多参数。
[0016] 上述系统的工作步骤包括：
[0017] 步骤一、控制模块周期性地读取皮带转动感应模块提供的皮带转动信号，以判断 皮带机是否开始运转；
[0018] 步骤二、当控制模块接收到的皮带转动信号表示皮带机已开始运转，控制模块开 始接收物料重量感应模块提供的物料重量信号；
[0019] 步骤三、通过物料重量信号再结合皮带转动信号，使用运算公式，计算出输出给液 膜输出装置的控制信号的理论值；
[0020] 步骤四、液膜输出装置接收到控制信号，对液膜输出量进行调整。
[0021] 本发明具有以下有益技术效果：
[0022] 1、能够感应输送装置或皮带上物料的重量变化，通过运算公式确定控制信号，对 液膜输出装置进行动态控制。
[0023] 2、可针对多种物料设定不同的运算公式，通过按钮模块的设置，方便在各运算公 式间进行切换。
[0024] 3、显示模块显示系统中的各种信号参数，有利于观测和调试。
[0025] 4、显示模块配合按钮模块，形成了与控制模块的交互界面，可以针对不同的现场 环境或物料变化，对运算公式中的参数进行配置或调整，扩大了系统的适用范围。
[0026] 5、整个动态过程，自动化水平和灵敏度高，可显著提高液膜设备在生产现场的抑 尘效果。
[0027] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了解本发明的目的、特征和效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0028] 图1是本发明的一个较佳实施例的示意图；
[0029] 图2是图1中系统的工作流程图。

【具体实施方式】
[0030] 如图1所示，是一个基于本发明的系统示意图，包括皮带机1、皮带机1的皮带2、 皮带机1的滚轮3、物料重量感应模块4、皮带转动感应模块5、控制模块、液膜输出装置、液 膜输出的喷口 6、显不模块和按钮模块。
[0031] 物料重量感应模块4安装在皮带2的下方，监测其上物料的重量，并向控制模块提 供物料重量信号；重量感应模块4安装在喷口 6正下方，或根据皮带传送方向安装在物料到 达喷口 6之前的位置上，抑或是采用多组模块分布在皮带2的行程路径上；皮带转动感应模 块5与滚轮3轴系连接，监控滚轮3的转动状况，并向控制模块提供皮带转动信号。控制模 块与物料重量感应模块4、皮带转动感应模块5、液膜输出装置、显示模块和按钮模块相连 接。控制模块中有预先设定的运算公式，该公式结合特定物料的重量与产尘量的关系而设 定（可以通过重复试验总结得出），同时也可以将皮带的行进速度作为自变量加入公式。通 过该公式计算出提供给液膜输出装置的控制信号的理论值，该控制信号需与液膜输出装置 相匹配，即是液膜输出装置可识别的、可用于调节液膜输出量的物理信号，根据需要可以是 各类模拟或数字信号。如通过不同的模拟信号驱动液膜输出装置中的电磁阀、变频电机、流 量控制计，从而对液膜输出量进行控制。控制模块可预先保存多个运算公式，这是由于不同 物料的产尘量不同，各种物料都有与其相对应的运算公式，多个运算公式的设置拓展了使 用范围。
[0032] 显示模块和按钮模块配合形成用户与控制模块的交互界面，按钮模块采用键盘或 设置有多个按键的盘面，包括数字键和功能键，功能键用于切换控制模块当前使用的运算 公式；或是切换至编辑模式，此时可以通过数字键和功能键的配合修改各运算公式中的固 定常数等，以及与控制模块相关的输入输出操作。显示模块还可以显示控制模块的处理信 息，包括运算公式的选用信息、控制信号的数值表示、物料重量信号的数值表示、皮带转动 信号的数值表示等等。显示模块可使用显示器或LED点阵等类似的显示设备。
[0033] 同样，按钮模块也可以只采用单键设置，此时该键仅用于切换控制模块当前使用 的运算公式。
[0034] 控制模块优选PLC，采用PLC可以接收和输出各类数字或模拟信号，并可方便地对 运算公式、交互操作、参数换算等进行存储或编程，定义各种功能。同样也可使用具有相同 功能的集成电路板。
[0035] 物料重量感应模块4和皮带转动感应模块5分别采用重量传感器和编码器，重量 传感器向PLC提供模拟信号（物料重量信号），PLC可以根据该信号换算获得实际的重量 值，编码器与滚轮3同轴连接，当滚轮每转动一圈，编码器都会向PLC发送确定数量（与编 码器规格参数有关）的脉冲信号，如1000个/圈（数值越大精度越高），通过脉冲信号的数 量结合滚轮3的直径即可以计算得出皮带的行程，结合采样时间可进一步计算出皮带的瞬 时速度或平均速度，可将该速度作为运算公式中的一个自变量，与物料重量相结合来进行 计算。
[0036] 液膜输出用量可采用如下公式进行计算：
[0037] W = ξ * wB · VB
[0038] 其中，
[0039] ff--液膜用量；
[0040] ξ--液膜用量与物料重量之间的比例系数；
[0041] wB--单位长度皮带上物料重量；
[0042] VB--皮带运行速度。图2是上述系统的工作流程图，主要包括以下步骤：
[0043] 步骤一、控制模块（PLC)周期性地读取皮带转动感应模块（编码器）提供的皮带 转动信号（脉冲信号），以判断皮带机是否开始运转；
[0044] 步骤二、当控制模块（PLC)接收到的皮带转动信号表示皮带机或皮带机已开始运 转（接收到连续的脉冲信号），控制模块（PLC)开始接收物料重量感应模块（重量传感器） 提供的物料重量信号（模拟信号）；
[0045] 步骤三、通过物料重量信号（由模拟信号换算出重量值）结合皮带转动信号（换 算出皮带传送速度），使用当前的运算公式，计算出控制模块（PLC)输出给液膜输出装置的 控制信号（可以是各类模拟或数字信号）；
[0046] 步骤四、液膜输出装置接收到控制信号，通过该信号驱动电磁阀、变频电机或流量 控制计等装置来对液膜输出量进行调整。
[0047] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创 造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员 依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术 方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种用于液膜输出控制的物料重量感应系统，其特征在于，包括物料重量感应模块、 控制模块、皮带转动感应模块，所述物料重量感应模块和所述皮带转动感应模块分别与所 述控制模块连接；所述控制模块还与控制液膜输出的液膜输出装置连接，并向所述液膜输 出装置提供控制信号；所述物料重量感应模块监测位于皮带机上的物料的重量，并向所述 控制模块提供物料重量信号；所述皮带转动感应模块监测所述皮带机的运动状况，并向所 述控制模块提供皮带转动信号；所述控制模块根据所述物料重量信号和所述皮带转动信 号，通过预设在所述控制模块中的运算公式，计算得出所述控制信号的理论值。
2. 如权利要求1所述的物料重量感应系统，其特征在于，所述物料重量感应模块安装 在所述皮带机的皮带下方；所述皮带转动感应模块安装在所述皮带机的滚轮轴上。
3. 如权利要求2所述的物料重量感应系统，其特征在于，还包括与所述控制模块连接 的显示模块，其用于显示所述控制模块的处理信息。
4. 如权利要求3所述的物料重量感应系统，其特征在于，所述控制模块的处理信息包 括所述控制信号的数值表示、所述物料重量信号的数值表示、所述皮带转动信号的数值表 示中的一种或多种。
5. 如权利要求4所述的物料重量感应系统，其特征在于，还包括与所述控制模块连接 的按钮模块，所述控制模块预设了多个所述运算公式，所述按钮模块用于切换所述控制模 块当前使用的所述运算公式，所述显示模块显示所述运算公式的选用信息。
6. 如权利要求5所述的物料重量感应系统，其特征在于，所述按钮模块与所述显示模 块配合用于对所述运算公式中的固定常数进行设置。
7. 如权利要求1所述的物料重量感应系统，其特征在于，所述控制模块是PLC或集成电 路板。
8. 如权利要求1所述的物料重量感应系统，其特征在于，所述物料重量感应模块是物 料重量传感器。
9. 如权利要求1所述的物料重量感应系统，其特征在于，所述皮带转动感应模块是编 码器。
10. -种采用如权利要求1所述的物料重量感应系统的液膜输出控制方法，其特征在 于，包括以下步骤： 步骤一、控制模块周期性地读取皮带转动感应模块提供的皮带转动信号，以判断皮带 机是否开始运转； 步骤二、当所述控制模块接收到的所述皮带转动信号表示所述皮带机已开始运转，所 述控制模块开始接收物料重量感应模块提供的物料重量信号； 步骤三、通过所述物料重量信号结合所述皮带转动信号，使用运算公式，计算出输出给 液膜输出装置的控制信号的理论值； 步骤四、所述液膜输出装置接收到所述控制信号，对液膜输出量进行调整。
【文档编号】B65G43/08GK104085661SQ201410322522
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】王燕春 申请人:上海佳维特机械设备有限公司