本发明涉及自动化控制领域,尤其涉及基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制系统。
背景技术:
1、卸船机是利用连续输送机械制成能提升散粒物料的机头,或兼有自行取料能力,或配以取料、喂料装置,将散粒物料连续不断地提出船舱,然后卸载到臂架或机架并能运至岸边主输的地方送机系统去的专用机械。使用卸船机可大大提高卸货效率,最小的粉尘污染可保持环境清洁,高效环保。卸船机运送物料的不同(如煤、矿石、水泥、粮食、化肥等)使装船设备的设计也越来越专业化,如防爆、防腐、防尘、防污染设计要求,设计标准也日趋完善。
2、近二十年来,国内外连续卸船机在技术上和应用上发展很快,这类卸船机主要依靠取料输送机从船舱取料提升后再输送到码头接料设备。完成这一过程的输送设备围绕着物料的不同也出现了不同的种类,按照卸船机取料输送设备的工作原理划分,卸船机主要分为气力式、夹带式、埋刮板式、螺旋式、波纹挡边带式、链斗式、悬链链斗式、斗轮式、绳斗式等等。
3、卸船机,是码头前沿的一种重大接卸设备,为了满足各大港口码头停靠船舶的实际需要,以及达到系统最大生产率,需要根据具体的卸船工作,合理选用高效、可靠的卸船机。在实际作业时,将利用抓斗把船舱内的物料抓取出来,提升到料斗的上方放料,再通过振动给料器,把物料运送到带式输送机系统。现代化的散货物流港口,一般建有多台卸船机,这些卸船机卸下的物料基本上是通过地面皮带机运送到后方料场或转运到其他船舶上,许多港口经常存在2台卸船机向1条地面皮带机供料的现象,而卸船机的卸料系统通常采用三种卸料方案:1、机上大料斗直接放料到地面皮带机、2、机上大料斗物料通过振动给料器/分料门放料到地面皮带机、3、机上大料斗物料通过振动给料器/机上转运皮带机/分料口放料到地面皮带机。由于散货物料品种、粒度、含水率不同,造成不同品种、批次的物料流动性也不同,在卸船机卸载这些物料时的卸料流量也不相同,而2台卸船机对1条地面皮带供料时,过大的卸料流量将可能导致地面皮带机、后方料场堆料机等设备的过载,使得整个作业线停止生产,清除过载物料一般需要人工进行,常需要半小时到一小时,造成停机损失较大。卸船机设备的物料控制系统对卸船机的卸料流量一般有粗略的控制方案,如控制漏斗门开度、振动给料器振动频率等,而上述的流量粗略控制方案,完全依赖卸船机操作人员根据实际流量的大小是否符合后道工序要求而做出人工调整,改变卸料流量。但由于上述的物料品种、粒度、含水率等因素,造成物料的流动性有很大差别,这种通过人工调整卸料流量的方法具有很大的局限性:首先操作人员不能时时盯住卸料流量的变化,一个疏忽就可能造成流量失控;其次,由于大料斗内物料崩塌等因素,造成短时物料流量的急剧增加,也会造成流量失控。
技术实现思路
1、为实现对卸船机的出料进行闭环控制,并减少机组整体能耗、提高效率,本发明提供基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制系统。
2、基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制系统,包括料斗、漏斗门、激光扫描装置、振动给料机、暂存漏斗、传送皮带和pid(proportional integral derivative)控制器,所述激光扫描装置监测物料流量信息发送至pid控制器,所述pid控制器根据流量信息反馈和设定值,控制振动给料机和漏斗门的输出频率。
3、其中,所述料斗安装于卸船机下方,用于将物料转移到地面;所述料斗上设置有漏斗门,用于控制物料的输出;所述振动给料机设置在料斗下方,连接料斗和暂存漏斗;所述暂存漏斗下方设置有传送皮带,用于物料的传送;所述激光扫描装置设置于传送皮带上方,用于监测物料流量。
4、其中,所述振动给料机设置有用于调节振动给料机输出频率的变频器,所述变频器用于控制电机,调整所述振动给料机的输出频率。
5、其中,所述pid控制器的信号输入端、输出端分别与激光扫描装置、变频器电性连接,所述pid控制器根据激光扫描装置检测的物料流量和设定值,控制变频器的频率,调整振动给料机的输出。
6、其中,所述pid控制器的信号输出端连接漏斗门,根据激光扫描装置反馈的流量信息与设定值比较,控制漏斗门的开度。
7、其中,所述激光扫描装置采用非接触式测量手段,通过高角度分辨率的激光脉冲和多回波脉冲估算,得到体积流量信息;所述激光扫描装置集成内置加热器,可于低温条件下进行测量,外壳防护等级为ip 67。
8、基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制方法,所述方法包括:
9、步骤1:调整卸料流量开关,设定流量预设值;
10、步骤2:调整漏斗门开度,启动振动给料机,开始物料输出;
11、步骤3:激光扫描装置实时监测传送皮带上的流量输送情况,反馈信息至pid控制器;
12、步骤4:pid控制器根据反馈信息和预设值,作出逻辑判断,重新调整漏斗门开度和振动给料机频率,实现流量输出闭环控制。
13、其中,当pid控制器判断反馈信息大于预设值时,pid控制器的控制程序将给出减小振动给料机变频器的输出频率的指令,并降低振动给料机的电机转速,减小漏斗门的开度,以降低物料流量;再次监测实际流量反馈信息,以确定振动给料机频率与漏斗门开度,固定运行。
14、其中,当pid控制器判断反馈信息小于预设值时,pid控制器的控制程序将给出增加振动给料机变频器的输出频率的指令,并增加振动给料机的电机转速,增大漏斗门的开度,以提高物料流量;再次监测实际流量反馈信息,以确定振动给料机频率与漏斗门开度,固定运行。
15、其中,当pid控制器判断反馈信息等于预设值时,固定振动给料机频率与漏斗门开度,稳定运行。
16、本发明的有益效果:通过激光扫描装置对卸船机的出料口传送皮带上的物料进行实时监测,扫描得到体积流量反馈至pid控制器,pid控制器根据实际反馈信息和预设值比较,控制振动给料机的频率和漏斗门开度,完成流量闭环控制;无需人工监控流量进行控制,避免人工失误造成的事故,节省人力。配置的3d激光扫描装置,启用最后回波模式,可应用于严苛的环境条件,避免水雾及灰尘的干扰。同时本发明可减少能耗,提高效率。
1.基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制系统,包括料斗、漏斗门、激光扫描装置、振动给料机、暂存漏斗、传送皮带和pid(proportional integral derivative)控制器,其特征在于,所述激光扫描装置监测物料流量信息发送至pid控制器,所述pid控制器根据流量信息反馈和设定值,控制振动给料机和漏斗门的输出频率。
2.根据权利要求1所述的基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制系统,其中,所述料斗安装于卸船机下方,用于将物料转移到地面;所述料斗上设置有漏斗门,用于控制物料的输出;所述振动给料机设置在料斗下方,连接料斗和暂存漏斗;所述暂存漏斗下方设置有传送皮带,用于物料的传送;所述激光扫描装置设置于传送皮带上方,用于监测物料流量。
3.根据权利要求2所述的基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制系统,其中,所述振动给料机设置有用于调节振动给料机输出频率的变频器,所述变频器用于控制电机,调整所述振动给料机的输出频率。
4.根据权利要求1所述的基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制系统,其中,所述pid控制器的信号输入端、输出端分别与激光扫描装置、变频器电性连接,所述pid控制器根据激光扫描装置检测的物料流量和设定值,控制变频器的频率,调整振动给料机的输出。
5.根据权利要求1所述的基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制系统,其中,所述pid控制器的信号输出端连接漏斗门,根据激光扫描装置反馈的流量信息与设定值比较,控制漏斗门的开度。
6.根据权利要求1所述的基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制系统,其中,所述激光扫描装置采用非接触式测量手段,通过高角度分辨率的激光脉冲和多回波脉冲估算,得到体积流量信息;所述激光扫描装置集成内置加热器,可于低温条件下进行测量,外壳防护等级为ip 67。
7.根基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制方法,所述方法包括:
8.根据权利要求7所述基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制方法,其中,当pid控制器判断反馈信息大于预设值时,pid控制器的控制程序将给出减小振动给料机变频器的输出频率的指令,并降低振动给料机的电机转速,减小漏斗门的开度,以降低物料流量;再次监测实际流量反馈信息,以确定振动给料机频率与漏斗门开度,固定运行。
9.根据权利要求7所述基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制方法,其中,当pid控制器判断反馈信息小于预设值时,pid控制器的控制程序将给出增加振动给料机变频器的输出频率的指令,并增加振动给料机的电机转速,增大漏斗门的开度,以提高物料流量;再次监测实际流量反馈信息,以确定振动给料机频率与漏斗门开度,固定运行。
10.根据权利要求7所述基于3d激光雷达的卸船机流量监测协同控制方法,其中,当pid控制器判断反馈信息等于预设值时,固定振动给料机频率与漏斗门开度,稳定运行。