摊铺机料槽料位的多点控制方法和控制装置与流程

本发明属于摊铺机技术领域，具体是涉及一种摊铺机料槽料位的多点控制装置。

背景技术

目前，料位的调节都是靠摊铺机料槽端头的料位调节装置控制整个摊铺机料槽料位高低。所采用的料位调节装置，是基于本申请人申请的公开号为cn105714652，发明名称为一种基于超声波回波测距的摊铺机料位调节装置。

当料位传输距离比较长时，料位调节装置只能检测摊铺机料槽端头的料位高低，无法有效获得中间料位的状态。当摊铺机料槽端头料位高度满足要求时，由于给摊铺机料槽布料装置布料不均匀等原因，可能会造成摊铺机料槽中间位置料位缺料或者料位较低等问题。由于端头料位足够，螺旋输料装置按当前位置继续供料，但这个时候中间料位已经严重不足，等端头料位降低后，整个摊铺机料槽已经全部拉空。这时候料位调节装置就会人工干预或者高速旋转。也就是说，位于摊铺机料槽端头的料位调节装置无法准确反映整个摊铺机料槽的料位高低，即料位远距离传输时由于单点控制存在控制滞后现象引起料位震荡，不等达到控制平衡的问题，在实际使用中，会发生摊铺机料槽料位严重波动，这种摊铺机料槽料位的波动严重影响施工质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种摊铺机料槽料位的多点控制方法。该多点控制方法能够从根本上有效解决摊铺机料槽料位的滞后控制问题。

为实现上述目的，本发明多点控制方法采用的技术方案是：摊铺机料槽料位的多点控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，分别实时获取摊铺机料槽内多个位置的摊铺物料的实时料位值x；

然后，根据多个所述实时料位值x来实时调整摊铺机螺旋输料器的转速。

上述的摊铺机料槽料位的多点控制方法，其特征在于，在根据多个所述实时料位值x来实时调整摊铺机螺旋输料器的转速时，具体的步骤如下：

步骤s1、将所述实时料位值x和与其相对应的摊铺机料槽位置处的预设料位值xm进行作差，得到料位差值△x；

步骤s2、将所述料位差值△x与转换系数k相乘，分别得到与摊铺机料槽内多个位置相对应的初始占空比pwm；

步骤s3、将多个所述初始占空比pwm进行加权计算，得到输出占空比pwmout；

步骤s4、将所述输出占空比pwmout输入至摊铺机螺旋输料器输送泵的电磁阀线圈。

上述的摊铺机料槽料位的多点控制方法，其特征在于，在步骤s2中，所述转换系数k的计算方式如下：

由于料位差值△x在0～20cm之间时，初始占空比pwm在15％～85％之间呈线性变换，从而计算出转换系数k＝(85％-15％)/(20-0)＝0.035。

上述的摊铺机料槽料位的多点控制方法，其特征在于：在步骤s3中，对多个所述初始占空比pwm进行加权计算时，沿位于摊铺机机身外侧的摊铺机料槽端头到靠近摊铺机机身中部的摊铺机料槽端头的方向，权重值逐渐减小。

为了实现从根本上有效解决摊铺机料槽料位的滞后控制问题，本发明还提供了一种摊铺机料槽料位的多点控制装置。本发明多点控制装置采用的技术方案是：摊铺机料槽料位的多点控制装置，其特征在于，包括：

多个料位探测装置，用于实时获取摊铺机料槽内多个位置的摊铺物料的实时料位值x；

多个料位控制器，用于将所述实时料位值x和与其相对应的摊铺机料槽位置处的预设料位值xm进行作差，得到料位差值△x；并将所述料位差值△x与转换系数k相乘，分别得到与摊铺机料槽内多个位置相对应的初始占空比pwm；

主控制器，用于将多个所述初始占空比pwm进行加权计算，得到输出占空比pwmout；并将所述输出占空比pwmout输入至摊铺机螺旋输料器的输送泵的电磁阀线圈；

多个所述料位探测装置与多个所述料位控制器一一对应，所述料位探测装置的输出端与所述料位控制器的输入端相接，所述料位控制器的输出端与所述主控制器的输入端相接，所述主控制器的输出端与摊铺机螺旋输料器输送泵的电磁阀线圈相接。

上述的摊铺机料槽料位的多点控制装置，其特征在于：所述料位控制器安装在与其相对应的所述料位探测装置上。

上述的摊铺机料槽料位的多点控制装置，其特征在于：所述主控制器安装在多个所述料位探测装置中的一个料位探测装置上。

上述的摊铺机料槽料位的多点控制装置，其特征在于：多个所述料位控制器通过通讯协议互联。

上述的摊铺机料槽料位的多点控制装置，其特征在于：所述通讯协议为rs-485、rs-232或can总线。

上述的摊铺机料槽料位的多点控制装置，其特征在于：所述料位探测装置在摊铺机料槽上布设的数量为两个、三个或四个。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明能够有效的解决了摊铺物料远距离传输时由于单点控制存在控制滞后现象引起料位震荡、不能达到平衡控制的问题。这种料位多点控制方法，是从现有技术中的单点控制演变为多点控制，从根本上解决了料位的滞后控制问题。该多点控制方法的料位进行超前预判，提前控制料位变化，有效的解决了料位忽快忽慢的问题。

2、本发明能够有效的将实时料位值x转换为初始占空比pwm，再通过对多个初始占空比pwm进行加权计算，从而获得一个输出占空比pwmout，其设计巧妙、合理，为对料位进行超前预判，提前控制料位变化，有效的解决了料位忽快忽慢的问题提供了有效保障。

3、本发明通过通讯协议对多个料位控制器进行互联，以实现数据共享，对安装的所有料位控制器通过通讯协议进行数据传输。如果在料位数据传输过程中，发现有任何一个装置出现问题，该系统可以过滤出现问题的装置，并把存在问题的装置编号上报主控制器。

4、本发明的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明多点控制方法的方法流程图。

图2本发明多点控制方法中根据多个所述实时料位值x来实时调整摊铺机螺旋输料器的转速时的方法流程图。

图3为本发明多点控制方法中料位差值△x与初始占空比pwm的线性关系图。

图4为本发明多点控制装置的电路原理框图。

图5为本发明多点控制装置采用rs-485时的线路连接示意图。

图6为本发明多点控制装置采用rs-232时的线路连接示意图。

图7为本发明多点控制装置采用can总线时的线路连接示意图。

附图标记说明:

1—料位探测装置；2—料位控制器；3—主控制器；

4—电磁阀线圈。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如1所示的一种摊铺机料槽料位的多点控制方法，包括以下步骤：

首先，分别实时获取摊铺机料槽内多个位置的摊铺物料的实时料位值x；

然后，根据多个所述实时料位值x来实时调整摊铺机螺旋输料器的转速。

本实施例中，通过获取摊铺机料槽内多个不同位置的实时料位值x，即可以准确的反映处摊铺机料槽内不同位置实际的料位高低，进而准确的反映整个摊铺机料槽内料位的高低进行综合判断，对摊铺机螺旋输料器的转速进行控制，当摊铺机料槽内料位过低，此时，摊铺机螺旋输料器的转速加快，使得从刮板输送机输送来的摊铺物料快速在摊铺机料槽内进行布料，当摊铺机料槽内料位过高时，此时，摊铺机螺旋输料器的转速降低，使得从刮板输送机输送来的摊铺物料在摊铺机料槽内进行布料的速度降低。

本实施例中，该多点控制方法有效的解决了摊铺物料远距离传输时由于单点控制存在控制滞后现象引起料位震荡，不能达到平衡控制的问题。这种料位多点控制方法，是从现有技术中的单点控制演变为多点控制，从根本上解决了料位的滞后控制问题。该多点控制方法的料位进行超前预判，提前控制料位变化，有效的解决了料位忽快忽慢的问题。

如图2所示，在根据多个所述实时料位值x来实时调整摊铺机螺旋输料器的转速时，具体的步骤如下：

步骤s1、将所述实时料位值x和与其相对应的摊铺机料槽位置处的预设料位值xm进行作差，得到料位差值△x；

步骤s2、将所述料位差值△x与转换系数k相乘，分别得到与摊铺机料槽内多个位置相对应的初始占空比pwm；

步骤s3、将多个所述初始占空比pwm进行加权计算，得到输出占空比pwmout；

步骤s4、将所述输出占空比pwmout输入至摊铺机螺旋输料器输送泵的电磁阀线圈。

本实施例中，该多点控制方法在对摊铺机料槽内料位进行多点控制的过程中，首先是实时采集摊铺机料槽内不同位置的料位值信号，即实时料位值x，然后通过上述步骤s1～s2，对所述实时料位值x进行有效的处理，即通过实时料位值x和与其相对应的摊铺机料槽位置处的预设料位值xm进行作差，得到料位差值△x；再通过转换系数k，将所述料位差值△x一一对应转换为初始占空比pwm，最后再对多个初始占空比pwm进行加权计算，从而得到一个向摊铺机液压泵电磁阀线圈4输出一个输出占空比pwmout，进而实现对摊铺机螺旋输料器转速的有效控制。

本实施例中，该多点控制方法能够有效的将实时料位值x转换为初始占空比pwm，再通过对多个初始占空比pwm进行加权计算，从而获得一个输出占空比pwmout，其设计巧妙、合理，为对料位进行超前预判，提前控制料位变化，有效的解决了料位忽快忽慢的问题提供了有效保障。

其中，在将实时料位值x转换为初始占空比pwm时，所需要的转换系数k的计算方式如下：

由于料位差值△x在0～20cm之间时，初始占空比pwm在15％～85％之间呈线性变换，从而计算出转换系数k＝(85％-15％)/(20-0)＝0.035。

如图3所示，料位差值△x在0～20cm之间时，初始占空比pwm在15％～85％之间呈线性变换是根据摊铺作业需要而对不同的料位差值时对占空比的要求。

本实施例中，对多个所述初始占空比pwm进行加权计算时，沿位于摊铺机机身外侧的摊铺机料槽端头到靠近摊铺机机身中部的摊铺机料槽端头的方向，权重值逐渐减小。这样能够使得输出占空比pwmout能够更加准确的反映整个摊铺机料槽的料位情况，该多点控制方法对输出占空比pwmout进行加权平均计算。由于每个料位探测装置和与其相对应的料位控制器都可以单独控制对应区域的料位高度及料位输出的大小。由于每个区域的用料量存在差异，所以料位高度也存在差异。为了尽可能保证所有摊铺机料槽高度保持一致，该多点控制方法需要输出一个输出占空比pwmout进而调节摊铺机螺旋输料器的转速，所以通过权重的分配，来有效的体现每个区域用料量的差异。

如图4所示的一种摊铺机料槽料位的多点控制装置，包括：

多个料位探测装置1，用于实时获取摊铺机料槽内多个位置的摊铺物料的实时料位值x；

多个料位控制器2，用于将所述实时料位值x和与其相对应的摊铺机料槽位置处的预设料位值xm进行作差，得到料位差值△x；并将所述料位差值△x与转换系数k相乘，分别得到与摊铺机料槽内多个位置相对应的初始占空比pwm；

主控制器3，用于将多个所述初始占空比pwm进行加权计算，得到输出占空比pwmout；并将所述输出占空比pwmout输入至摊铺机螺旋输料器的输送泵的电磁阀线圈4；

多个所述料位探测装置1与多个所述料位控制器2一一对应，所述料位探测装置1的输出端与所述料位控制器2的输入端相接，所述料位控制器2的输出端与所述主控制器3的输入端相接，所述主控制器3的输出端与摊铺机螺旋输料器输送泵的电磁阀线圈4相接。

本实施例中，所述料位探测装置1的组成如下：即为采用本申请人申请的公开号为cn105714652、发明名称为一种基于超声波回波测距的摊铺机料位调节装置中用于向摊铺机料槽内的物料发射超声波的超声波发射器、用于激励所述超声波发射器以发射超声波的超声波激励模块、用于接收所述超声波接收器所发射超声波的超声波接收器、用于根据所述超声波发射器发出的超声波信号与超声波接收器接收到的超声波信号的时间差并通过超声波在空气中速度参数计算出料位实际高度的信号处理模块。

另外，所述料位控制器2采用本申请人申请的公开号为cn105714652、发明名称为一种基于超声波回波测距的摊铺机料位调节装置中的单片机。

本实施例中，该多点控制装置通过料位探测装置1来实时获取摊铺机料槽内多个位置的摊铺物料的实时料位值x；然后通过料位控制器2将所述实时料位值x和与其相对应的摊铺机料槽位置处的预设料位值xm进行作差，得到料位差值△x，并将所述料位差值△x与转换系数k相乘，分别得到与摊铺机料槽内多个位置相对应的初始占空比pwm；接下来，通过主控制器3将多个所述初始占空比pwm进行加权计算，得到输出占空比pwmout；并将所述输出占空比pwmout输入至摊铺机螺旋输料器的输送泵的电磁阀线圈4；从而实现对摊铺机螺旋输料器转速的控制，进而能够有效的解决了摊铺物料远距离传输时由于单点控制存在控制滞后现象引起料位震荡，不能达到平衡控制的问题。

本实施例中，所述料位控制器2安装在与其相对应的所述料位探测装置1上。这样能够有效的节约安装空间，还能够方便所述料位控制器2与料位探测装置1之间的通讯。

本实施例中，所述主控制器3安装在多个所述料位探测装置1中的一个料位探测装置1上。这样也是能够有效的节约安装空间。

本实施例中，多个所述料位控制器2通过通讯协议互联。其通过通讯协议对多个所述料位控制器2进行互联，以实现数据共享，对安装的所有料位控制器2通过通讯协议进行数据传输。如果在料位数据传输过程中，发现有任何一个装置出现问题，该系统可以过滤出现问题的装置，并把存在问题的装置编号上报主控制器3。

本实施例中，所述通讯协议为rs-485、rs-232或can总线。

其中，如图5所示，示出了当所述通讯协议为rs-485时，该多点控制装置的线路连接示意图。如图6所示，示出了当所述通讯协议为rs-232时，该多点控制装置的线路连接示意图。如图7所示，示出了当所述通讯协议为can总线时，该多点控制装置的线路连接示意图。

本实施例中，所述摊铺机料槽上布设的料位探测装置1的数量为两个、三个或四个。本实施例优选的做法是，通过设置四个料位探测装置1，能够准确的反映整个摊铺机料槽的料位情况，同时，又不会因设置的料位探测装置1过多而造成摊铺机料槽臃肿或成本增加。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。