一种生物质料仓物位实时监控系统的制作方法

本实用新型涉及料仓物位检测领域，尤其涉及一种生物质料仓实时监控系统。

背景技术：

在工业生产中，通常涉及到固体物料的连续生产过程，例如生物质物料的包装生产等，在此过程中，物料常被过渡放置在料仓内，料仓上设有进料口和出料口，而为了实现物料的连续生产，需要保证料仓内物料的物位高度在一定范围内。常见的往往通过电容式物位计或射频导纳物位计来测量料仓内物位高度，进而调节进料口的进料速度。但是现有的物位计测量时却存在以下缺陷：

其一，对于电容式物位计来说，由于结晶以及挂料的影响，电容式物位计无法长时间的稳定输出所测物位；而对于射频导纳物位计来说，虽然能够相较于电容式物位计提高测量精度，但是仍然会由于周围电气环境影响其高度信号的测量精度，进而影响了实际料仓测量高度。

其二，对于射频导纳物位计来说，常见的包括杆式和导线式两种，导线式射频导纳物位计由于运输和存储方便使用范围较广，但是，在其使用过程中，由于其探头容易受到物料输送过程影响，因而不能够保证探头在竖直方向和水平方向上的平整，进而影响物位计比例输出的高度信号，最终影响实际输出高度。

技术实现要素：

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种精度高的生物质料仓实时监控系统，能够较为精确的测量出料仓内生物质物料的物位，解决了现有技术中存在的难题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种生物质料仓物位实时监控系统，包括上料单元、料仓、送料单元、射频导纳物位计和控制柜，所述射频导纳物位计设于所述料仓内，所述控制柜包括控制器、信号隔离器和报警单元，所述射频导纳物位计用于检测料仓内生物质的物位高度并将高度信号通过信号隔离器传递至控制器，所述报警单元用于接受控制器的指令进行报警，所述上料单元用于向所述料仓输入物料，所述上料单元与控制器电气相连，所述送料单元用于从所述料仓输出物料，所述送料单元与控制器电气相连。其中，所述上料单元可采用斗提机进料，所述送料单元可采用绞龙卸料。

工作原理：在生物质物料生产过程中，通过射频导纳物位计检测料仓内物料的高度信号，根据料仓内最高位最低位高度差，通过线性比例转换为4-20ma模拟量信号，信号隔离器接受4-20ma模拟量信号，将线性比例输出0-20ma标准信号，并且输入输出相互隔离抑制干扰，控制器采集信号隔离器输出0-20ma信号，转换为12位1-4096数值存储到控制器内部存储器。如此设置，可以降低周围电气环境干扰，使控制器获得精度较高的料仓内物料高度信号。

之后，将1-4096数值经过控制器内部计算转换为料仓高度信号数值单位(mm)，并可将控制器内部定义高限报警存储器，底限报警存储器，高高限报警存储器，定义当检测高度高于高限时系统输出，当检测高度低于低限系统输出，当检测高于高高限系统输出。即使报警单元接受控制器的指令进行报警，以便及时提醒厂区操作人员查看，避免因其他故障原因影响连续生产，以便在出现其他故障原因例如物位计测量故障、料仓进料口和出料口输送物料故障时及时对其进行维修。同时在报警信号输出后，检测高度到达高限或底限时，可通过控制器调节斗提机的进料速度和绞龙卸料速度；检测高度到达高高限时，可切断整斗提机来保证生产安全。

优选的，所述报警单元包括与所述控制器相连的人机交互界面和与所述控制器相连的报警器，所述人机交互界面用于输出报警标志，所述报警器用于声控报警，双保险警示有助于加强警示作用。

优选的，所述人机交互界面还用于输出所述射频导纳物位计测量的物料的物位高度。具体的，人机交互界面可同控制器进行profinet通讯读取控制器内部计算后的料仓内物料高度变量，将高度以数字或者模拟棒图输出到人机交互界面供操作人员参考。其中，料仓内物料高度以数字输出时，可通过读取plc内部存储器，历史30天存储仓内物料高度，存储到人机交互界面中，查询时，可以通过人机交互界面数据表格历史查询仓内物位高度供操作人员参考。

优选的，所述射频导纳物位计通过一定位装置设于所述料仓内，所述射频导纳物位计的机壳设于所述料仓的外顶部，所述射频导纳物位计的探头伸入至所述料仓的内底部；所述定位装置包括第一定位件和第二定位件，所述第一定位件用于探头在竖直方向上的定位，所述第二定位件用于探头在水平方向上的定位。如此设置，有利于降低输送过程中的物料对探头的影响，从而有利于得到高精度料仓物料测量高度。

优选的，所述第一定位件包括套设于探头外的第一无缝钢管和第二无缝钢管，所述第一无缝钢管的下端与所述探头的上部螺纹连接，所述第一无缝钢管的上端与所述第二无缝钢管伸缩连接以调节所述探头在竖直方向上的位置，所述第二无缝钢管的上端与所述料仓的内顶部固接。使用时，通过调节第一无缝钢管和第二无缝钢管的伸缩，实现探头与料仓底部抵接，保证其在竖直方向上的位置。具体的，所述第一无缝钢管和第二无缝钢管的伸缩连接方式为，在第二无缝钢管侧壁上开设有螺纹孔，在螺纹筒孔内螺纹连接有定位螺栓，所述定位螺栓的一端伸入第二无缝钢管内后挤压住第一无缝钢管，以将第一无缝钢管和第二无缝钢管相对固定。

优选的，所述第二定位件包括水平设于所述料仓内的圆钢，所述圆钢的一端与所述料仓固接，另一端固接一调节螺栓，所述调节螺栓的开放端贯穿所述探头设置，在探头两端的调节螺栓上分别螺纹连接有锁紧螺母。使用时，通过调节两个锁紧螺母在调节螺栓上位置来调节探头在水平方向的位置。

优选的，所述控制器为西门子s7-1200plc，所述控制柜为es独立式控制柜。

优选的，所述人机交互界面为西门子hmitpc1200comfort。

优选的，所述控制器采用直流电源供电。

优选的，在直流电源和控制器之间连接有断路器，以起保护电路作用，所述断路器为三级断路器。

本实用新型采用上述结构，所具有的优点是：该生物质料仓实时监控系统，通过设置射频导纳物位计来实现料仓内物料高度测量；并通过信号隔离器将射频导纳物位计信号传递至控制器，提高了物料高度的实际测量精度；同时通过报警单元的设置，使得在控制器接收到料仓物料高度的某一设定值时报警单元报警，以提醒厂区操作人员及时查看或及时切断电源，同时可通过控制器调节斗提机的进料速度和绞龙卸料速度；或者切断斗提机保证生产安全。

通过人机交互界面和报警器的设置，实现了报警标志和声控报警的双警示作用，使得在其一出现故障时也能通过另一及时提醒。此外，人机交互界面还能够将控制器存储的物料高度通过表格或模拟棒图等形式直观的呈现出来，方便操作人员参考。

通过定位装置的设置，可以较为稳固、较为水平、较为竖直的安装在料仓内，降低了物料输送过程中对射频导纳物位计的测量影响，有助于得到高精度物料高度的实际数值，以便更为精确的控制料仓内的输入物料速度和输出物料速度，进而保证生产的连续进行。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1的电路框图；

图3为图1中定位装置和探头配合连接的局部剖视结构示意图；

图4为图1中a部分放大结构示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1-4所示，本实施例中，该生物质料仓物位实时监控系统，包括上料单元1、料仓2、送料单元3、射频导纳物位计4和控制柜5，所述射频导纳物位计4设于所述料仓2内，所述控制柜包括控制器51、信号隔离器52和报警单元，所述射频导纳物位计4用于检测料仓2内生物质的物位高度并将高度信号通过信号隔离器52传递至控制器51，所述报警单元用于接受控制器51的指令进行报警，所述上料单元1用于向所述料仓2输入物料，所述上料单1元与控制器51电气相连，所述送料单元3用于从所述料仓2输出物料，所述送料单元3与控制器51电气相连。所述上料单元1可采用斗提机进料，所述送料单元可3采用绞龙卸料。

可理解的，所述报警单元包括与所述控制器51相连的人机交互界面53和与所述控制器51相连的报警器54，所述人机交互界面53用于输出报警标志，所述报警器54用于声控报警。

可理解的，所述人机交互界面53还用于输出所述射频导纳物位计4测量的物料的物位高度。

可理解的，为了提高射频导纳物位计4测量信号的精度，所述射频导纳物位计4通过一定位装置设于所述料仓2内，所述射频导纳物位计4的机壳设于所述料仓2的外顶部，所述射频导纳物位计4的探头6伸入至所述料仓2的内底部；所述定位装置包括第一定位件7和第二定位件8，所述第一定位件7用于探头6在竖直方向上的定位，所述第二定位件8用于探头6在水平方向上的定位。

可理解的，所述第一定位件7包括套设于探头6外的第一无缝钢管71和第二无缝钢管72，所述第一无缝钢管71的下端与所述探头6的上部螺纹连接，所述第一无缝钢管71的上端与所述第二无缝钢管72伸缩连接以调节所述探头6在竖直方向上的位置，所述第二无缝钢管72的上端与所述料仓2的内顶部固接。具体的，所述第一无缝钢管71和第二无缝钢管72的伸缩连接方式为，在第二无缝钢管72侧壁上开设有螺纹孔，在螺纹筒孔内螺纹连接有定位螺栓73，所述定位螺栓73的一端伸入第二无缝钢管72内后挤压住第一无缝钢管71，以将第一无缝钢管71和第二无缝钢管72相对固定。

可理解的，所述第二定位件8包括水平设于所述料仓2内的圆钢81，所述圆钢81的一端与所述料仓2内侧壁固接，另一端固接一调节螺栓82，所述调节螺栓82的开放端贯穿所述探头6设置，具体的活动贯穿探头上设有的通孔即可，在探头6两端的调节螺栓82上分别螺纹连接有锁紧螺母83。

可理解的，所述控制器51为西门子s7-1200plc，所述控制柜5为es独立式控制柜。

可理解的，所述人机交互界面53为西门子hmitpc1200comfort。

可理解的，所述控制器51采用直流电源供电。

可理解的，在直流电源和控制器51之间连接有断路器，对控制器起保护作用，所述断路器为三级断路器。

工作原理：在生物质物料生产过程中，通过射频导纳物位计4检测料仓2内物料的高度信号，并将高度信号通过信号隔离器52转换后传递至plc存储。在控制器51接收到的高度信号达到设定的低限值时，控制斗提机进料量和进料速度并报警；在控制器51接收到的高度信号达到设定的高限值时，降低斗提机进料量和进料速度并报警；在控制器51接收到的高度信号达到设定的高高限值时，关闭斗提机并报警，当控制器51接收到的高度信号降低至小于高限值时，重新打开斗提机供料。上述报警是为了提醒操作人员查看监控系统工作情况。控制器与人机交互界面相连，可通过人机交互界面53显示实时监控的料仓内物料高度，并在控制器51接收到某一高度信号时出现报警标志以提醒操作人员。此外，人机交互界面53通过读取plc内部存储器，将历史30天存储仓内物料高度存储到人机交互界面中，可以通过人机交互界面53数据表格历史查询料仓2内物位高度供操作人员参考。

料仓2内物料高度计算原理：射频导纳物位计4根据料仓内最高位最低位高度差，通过线性比例转换为4-20ma模拟量信号，信号隔离器52接受4-20ma模拟量信号，将线性比例输出0-20ma标准信号，并且输入输出相互隔离抑制干扰，plc采集信号隔离器51输出0-20ma信号，转换为12位1-4096数值存储到控制器51内部存储器。之后将1-4096数值经过控制器内部计算转换为料仓高度信号数值单位(mm)，具体计算为：

假设料仓高度为2000mm，plc采集数值上限为4096，测定某一时间时，料仓内物料高度设为hx，plc采集数据为常数2000，此时料仓内高度为hx/2000＝2000/4096，hx≈977mm，hx/4096≈49％人机交互界面53通过表格显示料仓2内物料高度为977mm，还可通过棒图百分比显示为49％。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本领域技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员公知技术。