專利名稱：瀝青拌合站成品倉運料小車控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業(yè)自動化控制領域，具體涉及一種應用于浙青拌合站的，對其成品倉運料小車進行控制的系統(tǒng)。
背景技術：
浙青拌和站是高等級公路施工單位在路面施工時的必備設備。浙青拌和站的用途是生產(chǎn)浙青混凝土，其主要功能是把浙青、石子、水泥按一定的比劃混合在一起，高溫加熱到150度，再用攤鋪機鋪到建設的高速路上。早期的浙青拌合站成品倉控制系統(tǒng)多采用電磁調速、凸輪行程控制卷揚機系統(tǒng)或者液壓卷揚機控制系統(tǒng)。電磁調速、凸輪行程控制成品倉運料小車存在以下技術問題采用機械行程控制及制動，容易因為機械部件檢測與控制功能失效而無法進行成品倉運料小車行程控制。液壓卷揚機控制成品倉運料小車存在以下技術問題采用機械行程控制及制動， 容易因為機械部件檢測與控制功能失效而無法進行成品倉運料小車行程控制。同時，由于液壓站系統(tǒng)設計復雜，參與控制信號多(如油壓、油溫)，維護工作量大，技術要求高，長期工作穩(wěn)定性差。目前的浙青拌合站成品倉控制系統(tǒng)多采用變頻器和增量型旋轉編碼器相結合來進行成品倉運料小車的行程控制。但由于增量型編碼器存在零點累計誤差，長時間運行，因增量型旋轉編碼器零點累計誤差造成的運料小車行程控制誤差會不斷擴大，導致無法將成品料卸入指定成品倉。且普遍缺少成品倉運料小車運行過程中的常見故障診斷與處理方法，易發(fā)生運料小車失控等嚴重事故。綜上所述，目前浙青拌合站成品倉控制系統(tǒng)存在以下技術問題1、成品倉運料小車行程控制不準確，無法將成品料卸入指定倉。2、缺少成品倉運料小車運行過程中的常見故障診斷與處理，易發(fā)生運料小車失控等嚴重事故。上述背景技術的引證資料如下[1]浙青攪拌站成品料倉卷揚機控制系統(tǒng)[J].筑路機械與施工機械化，2008 (5) 35-37。[2]變頻調速技術在博納地浙青混凝土攪拌設備中的應用[J].工程機械， 2003(5) :47-49。[3]成品料提升機控制系統(tǒng)設計方案的比較分析[J].筑路機械與施工機械化， 2007(9) :62-64。

實用新型內容針對現(xiàn)有浙青拌合站成品倉控制系統(tǒng)存在的上述問題，申請人進行了改進研究， 提供了另一種浙青拌合站成品倉運料小車控制系統(tǒng)，可以消除誤差增大的現(xiàn)象，實現(xiàn)運料小車自動糾錯的功能，提高成品倉運料小車行程控制的準確性，并實現(xiàn)運行過程中的常見故障診斷與處理。本實用新型的技術方案如下一種浙青拌合站成品倉運料小車控制系統(tǒng)，包括一主控制器，為系統(tǒng)的控制核心；一電機，用于牽引成品倉運料小車運動；一變頻器，連接所述主控制器以及電機，用于在主控制器的控制下驅動電機牽引成品倉運料小車實現(xiàn)慢速/快速正轉、慢速/快速反轉以及制動停止；一增量型旋轉編碼器，通過聯(lián)軸器連接至所述電機主軸，電機每旋轉一圈，增量型旋轉編碼器產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖，增量型旋轉編碼器的脈沖接入所述主控制器的高速脈沖計數(shù)器輸入端；一軌道原點接近開關，安裝在成品倉運料小車運料軌道的原點，連接至所述主控制器的第一中斷輸入端；一軌道中間校準接近開關，安裝在成品倉運料小車運料軌道的中間點，連接至所述主控制器的第二中斷輸入端；其進一步的技術方案為還包括一監(jiān)控PC，通過通信電纜與主控制器進行通訊， 實現(xiàn)運料小車各項運行參數(shù)設置，并通過圖形方式顯示運料小車的運行狀態(tài)。以及，其進一步的技術方案為還包括選擇開關以及按鈕，分別與主控制器連接， 用于進行成品倉選擇、手動運行、自動運行、小車定位以及出錯確認操作。本實用新型的有益技術效果是1、本實用新型在運料小車經(jīng)過運料軌道原點接近開關和中間校準接近開關時，執(zhí)行處理程序，消除因增量型旋轉編碼器零點累計誤差造成運料小車行程控制誤差增大現(xiàn)象，并實現(xiàn)運料小車自動糾錯的功能，使成品倉控制系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。2、本實用新型結合變速控制提高成品倉運料小車行程控制準確性，將停車位置偏移目標位置控制在允許誤差范圍內，實現(xiàn)將成品料提升至指定倉。并且可以實時判斷運料小車所處的位置，實現(xiàn)精確定位。3、本實用新型實現(xiàn)成品倉運料小車運行過程中的常見故障診斷與處理，包括編碼器脫落故障檢測與處理、目標倉原點檢測與處理，使浙青拌合站成品倉控制系統(tǒng)因檢測與控制故障而發(fā)生事故的幾率大大降低。

圖1是本實用新型控制系統(tǒng)的組成框圖。圖2是本實用新型成品倉運料小車自動運行流程圖。圖3是本實用新型成品倉運料小車定位運行流程圖。圖4是本實用新型運料小車運行狀態(tài)界面。圖5是本實用新型運料小車運行參數(shù)界面。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做進一步說明。圖1示出了本實用新型的控制系統(tǒng)的組成。如圖1所示，本實用新型的控制系統(tǒng)主體由主控制器、電機、變頻器、增量型旋轉編碼器、軌道原點接近開關、軌道中間校準接近開關組成。主控制器為整個系統(tǒng)的控制核心，本實施例中主控制器采用西門子公司的 CPU-2M型PLC。電機用于牽引成品倉運料小車運動。變頻器連接主控制器以及電機，用于在主控制器的控制下驅動電機牽引成品倉運料小車實現(xiàn)上行以及下行的慢速/快速正轉、 慢速/快速反轉以及制動停止。增量型旋轉編碼器通過聯(lián)軸器連接至電機的主軸，電機每旋轉一圈，增量型旋轉編碼器產(chǎn)生固定數(shù)量A相和B相的脈沖，增量型旋轉編碼器的A相和 B相脈沖接入主控制器的高速脈沖計數(shù)器輸入端(10.0、10.1)。軌道原點接近開關安裝在成品倉運料小車運料軌道的原點，連接至主控制器的中斷輸入端(10.幻。軌道中間校準接近開關安裝在成品倉運料小車運料軌道的中間點，連接至主控制器的中斷輸入端(10. 3)。此外，主控制器上還連接有選擇開關、按鈕、成品倉蓋開到位行程開關和成品倉打頭汽缸。選擇開關可進行運料小車所運至的成品倉選擇、運料小車的手動/自動運行方式選擇、運料小車的運行/定位選擇。按鈕可進行運料小車的手動操作、定位以及出錯確認。 成品倉蓋開到位行程開關在1#倉蓋開到位或2#倉蓋開到位時發(fā)送信號至主控制器。成品倉打頭汽缸接收主控制器的廢料倉打頭或1#倉打頭驅動信號，打開廢料倉蓋或者1#倉倉蓋。監(jiān)控PC通過通信電纜與主控制器進行通訊，實現(xiàn)運料小車各項運行參數(shù)設置，并通過圖形方式顯示運料小車的運行狀態(tài)，如圖4、圖5所示。圖1所示的該浙青拌合站成品倉控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)成品倉運料小車三個倉位(廢料倉、1#倉、2#倉)卸料。且有三種運行方式1)手動運行利用操作按鈕實現(xiàn)運料小車啟動、上行下行、停止。2)自動運行運料小車連續(xù)自動運行，其運行流程如圖2所示。3)小車定位運料小車定位操作，其運行流程如圖3所示。圖2示出了成品倉運料小車連續(xù)自動運行的流程圖。針對成品倉運料小車(大慣性負載)上行和下行時的運動特性，獨立設定上行和下行的慢速區(qū)/快速區(qū)、停車提前量，以保證本實用新型可適用于各種浙青拌合站成品倉控制系統(tǒng)。啟動成品倉運料小車后，成品倉運料小車先低速運行一定距離(慢速區(qū))，加速至最高速度，在此速度下運行一定距離(快速區(qū))，再減速至低速運行一定距離(慢速區(qū))，接近終點時提前停車，利用慣性使成品倉運料小車在指定的目標位置停車。如圖2所示，圖中Y表示‘是’，N表示‘否’，具體步驟為步驟1，流程開始，判斷運料小車是否處于自動運行方式？若是則跳到步驟2，若不是則返回，流程結束；步驟2，判斷運料小車是否啟動？若是則跳到步驟3，若不是則繼續(xù)判斷，直到運料小車啟動；步驟3，判斷所選成品倉倉蓋是否打開到位？若是則跳到步驟4，若不是則繼續(xù)判斷，直到所選成品倉倉蓋打開到位；步驟4，運料小車上行慢速啟動；步驟5，判斷運料小車是否走完慢速區(qū)？若是則跳到步驟6，若不是則繼續(xù)判斷， 直到運料小車已走完慢速區(qū)；步驟6，運料小車上行快速運行；[0046]步驟7，判斷運料小車是否走完快速區(qū)？若是則跳到步驟8，若不是則繼續(xù)判斷， 直到運料小車已走完快速區(qū)；步驟8，運料小車上行慢速運行；步驟9，判斷運料小車是否到達目標倉？若是則跳到步驟10，若不是則繼續(xù)判斷， 直到運料小車已到達目標倉；步驟10，運料小車停止，卸下成品料；步驟11，判斷運料小車是否完成卸料？若是則跳到步驟12，若不是則繼續(xù)判斷， 直到運料小車已完成卸料；步驟12，運料小車下行慢速啟動；步驟13，判斷運料小車是否走完慢速區(qū)？若是則跳到步驟14，若不是則繼續(xù)判斷，直到運料小車已走完慢速區(qū)；步驟14，運料小車下行快速運行；步驟15，判斷運料小車是否走完快速區(qū)？若是則跳到步驟16，若不是則繼續(xù)判斷，直到運料小車已走完快速區(qū)；步驟16，運料小車下行慢速運行；步驟17，判斷運料小車是否回到原點位置？若是則跳到步驟18，若不是則繼續(xù)判斷，直到運料小車已回到原點位置；步驟18，運料小車停止；步驟19，判斷運料小車原點檢測延時是否到？若是則跳到步驟19，若不是，則繼續(xù)判斷，直到運料小車原點檢測延時已到；步驟20，判斷PLC高速計數(shù)器脈沖數(shù)是否小于運料小車原點誤差？若是則跳到步驟21，若不是則返回，流程結束；步驟21，發(fā)送運料小車回原點信號，然后跳到步驟2。上述運料小車實現(xiàn)慢速/快速正轉、慢速/快速反轉、制動停止等動作是由變頻器在PLC的控制下驅動電機牽引運料小車來實現(xiàn)的。圖3是成品倉運料小車定位運行流程圖。小車定位的原理是當電機正轉，PLC的高速脈沖計數(shù)器計數(shù)值增加；當電機反轉，PLC的高速脈沖計數(shù)器計數(shù)值減少。PLC高速脈沖計數(shù)器中的計數(shù)值可以經(jīng)過換算，轉換為運料小車的行程，即通過訪問PLC高速脈沖計數(shù)器中的計數(shù)值，可以判斷運料小車的位置。如圖3所示，圖中Y表示‘是’，N表示‘否’，具體步驟為步驟(1)，流程開始，判斷運料小車是否處于定位運行方式？若是則跳到步驟 (2)，若不是則返回；步驟(2)，判斷是否按下定位按鈕？若是則跳到步驟(3)，若不是則繼續(xù)判斷，直到定位按鈕已按下；步驟(3)，判斷運料小車是否停止？若是則跳到步驟(4)，若不是則跳到步驟(2)；步驟(4)，判斷運料小車是否處于軌道中間校準位置？若是則跳到步驟(8)，若不是則跳到步驟(5);步驟(5)，判斷選擇的倉位是否為廢料倉？若是則跳到步驟(9)，若不是則跳到步驟(6)；[0069]步驟(6)，判斷選擇的倉位是否為1#倉？若是則跳到步驟(10)，若不是則跳到步驟(7)；步驟(7)，判斷選擇的倉位是否為2#倉 若是則跳到步驟(11)，若不是則返回；步驟(8)，將當前PLC高速脈沖計數(shù)器的計數(shù)值存入校準定位單元；然后返回；步驟(9)，將當前PLC高速脈沖計數(shù)器的計數(shù)值存入廢料倉定位單元；然后返回；步驟(10)，將當前PLC高速脈沖計數(shù)器的計數(shù)值存入1#倉定位單元；然后返回；步驟(11)，將當前PLC高速脈沖計數(shù)器的計數(shù)值存入姊倉定位單元；然后返回。圖4是本實用新型運料小車運行狀態(tài)界面。如圖4所示，該狀態(tài)界面可以監(jiān)視如下參數(shù)1) χ #倉定位脈沖數(shù)顯示運料小車從零位運行到χ #倉所需脈沖數(shù)，(Χ =廢料倉、1、2)。2)校準脈沖數(shù)顯示運料小車從零位運行到校準位置所需脈沖數(shù)。3)當前脈沖數(shù)實時顯示小車運行到當前位置所需的脈沖數(shù)。4)小車狀態(tài)、速度、定位(運行)目標實時顯示小車當前的運行狀態(tài)。5)編碼器實時顯示當前編碼器工作狀態(tài)V表示正常；X表示編碼器脫落。見圖4，該狀態(tài)界面還示出了成品倉運料控制系統(tǒng)示意圖。其包括三個倉位(廢料倉、1#倉、姊倉)，成品倉運料小車可以在三個倉位卸料。且在運料軌道的原點和中間點分別設置有軌道原點接近開關和軌道中間校準接近開關。通過中斷方式檢測運料軌道原點接近開關信號和運料軌道中間校準接近開關信號。運料小車的一次運料過程中，只需經(jīng)過其中任何一個接近開關，主控制器脈沖計數(shù)器中的脈沖計數(shù)值都會進行及時校準，確保其后各步運行精確，從而消除因增量型旋轉編碼器零點累計誤差造成成品倉運料小車行程控制誤差增大現(xiàn)象。成品倉運料小車經(jīng)過運料軌道原點接近開關時，通過特定服務程序，將主控制器脈沖計數(shù)器的計數(shù)值清零。成品倉運料小車經(jīng)過運料軌道中間校準接近開關時，通過特定服務程序，將主控制器脈沖計數(shù)器校準為校準脈沖數(shù)。運料軌道原點接近開關接至PLC中斷輸入端(10. 2)(事件號為4)，當運料小車經(jīng)過該接近開關時，PLC產(chǎn)生事件號為4的中斷，在該中斷服務程序中，將PLC高速計數(shù)器計數(shù)脈沖數(shù)清零。中間校準接近開關接至PLC中斷輸入端(10.3)(事件號為6)，當運料小車經(jīng)過該接近開關時，PLC產(chǎn)生事件號為6的中斷，在該中斷服務程序中，將校準脈沖數(shù)賦值給高速計數(shù)器。通過這兩個中斷服務程序，消除因增量型旋轉編碼器零點累計誤差造成運料小車行程控制誤差增大現(xiàn)象，并實現(xiàn)運料小車自動糾錯的功能。圖5是本實用新型運料小車運行參數(shù)界面。如圖5所示，通過該界面可以進行具體脈沖數(shù)值的設定并在界面上顯示實時的讀數(shù)值。可以設定的數(shù)值包括校準脈沖數(shù)、X # 倉定位脈沖數(shù)、小車上行慢速啟動脈沖數(shù)和停止脈沖數(shù)、小車下行慢速啟動脈沖數(shù)和停止脈沖數(shù)、各倉位以及零位的停車提前量脈沖數(shù)、原點允許誤差脈沖數(shù)和檢測延時脈沖數(shù)、卸料時間脈沖數(shù)。下面說明本實用新型對成品倉運料小車運行過程中的常見故障診斷與處理。1 )、編碼器脫落故障檢測與處理。編碼器脫落故障檢測當發(fā)出成品倉運料小車運行控制命令后，延時檢測編碼器送至PLC高速脈沖計數(shù)器的脈沖個數(shù)，若PLC高速脈沖計數(shù)器的脈沖計數(shù)值未產(chǎn)生變化，則診斷出現(xiàn)編碼器脫落故障。編碼器脫落故障處理系統(tǒng)運行過程中，當檢測到編碼器故障后，運料小車立刻停止，并通過指示燈進行報警。操作人員在確認故障后，可通過手動慢速方式操控運料小車返回軌道原點，進行故障檢修。2)、目標倉原點檢測。只有當成品倉運料小車在運料軌道原點時才接受用戶目標倉的選擇，避免成品倉運料小車在運行過程中接受新的成品倉選擇，造成成品倉運料小車失控等嚴重事故。以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例?？梢岳斫猓绢I域技術人員在不脫離本實用新型的精神和構思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應認為包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種浙青拌合站成品倉運料小車控制系統(tǒng)，其特征在于包括一主控制器，為系統(tǒng)的控制核心；一電機，用于牽引成品倉運料小車運動；一變頻器，連接所述主控制器以及電機，用于在主控制器的控制下驅動電機牽引成品倉運料小車實現(xiàn)慢速/快速正轉、慢速/快速反轉以及制動停止；一增量型旋轉編碼器，通過聯(lián)軸器連接至所述電機主軸，電機每旋轉一圈，增量型旋轉編碼器產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖，增量型旋轉編碼器的脈沖接入所述主控制器的高速脈沖計數(shù)器輸入端；一軌道原點接近開關，安裝在成品倉運料小車運料軌道的原點，連接至所述主控制器的第一中斷輸入端；一軌道中間校準接近開關，安裝在成品倉運料小車運料軌道的中間點，連接至所述主控制器的第二中斷輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述浙青拌合站成品倉運料小車控制系統(tǒng)，其特征在于還包括一監(jiān)控PC，通過通信電纜與主控制器進行通訊，實現(xiàn)運料小車各項運行參數(shù)設置，并通過圖形方式顯示運料小車的運行狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1所述浙青拌合站成品倉運料小車控制系統(tǒng)，其特征在于還包括選擇開關以及按鈕，分別與主控制器連接，用于進行成品倉選擇、手動運行、自動運行、小車定位以及出錯確認操作。
專利摘要本實用新型公開一種瀝青拌合站成品倉運料小車控制系統(tǒng)。在成品倉運料小車運料軌道的原點和中間點分別設置接近開關；當成品倉運料小車經(jīng)過運料軌道原點接近開關時，產(chǎn)生中斷信號，將主控制器脈沖計數(shù)器的計數(shù)值清零；當成品倉運料小車經(jīng)過運料軌道中間校準接近開關時，產(chǎn)生中斷信號，將主控制器脈沖計數(shù)器校準為校準脈沖數(shù)。本實用新型采用變速控制策略，對成品倉運料小車進行精確行程控制。消除因增量型旋轉編碼器零點累計誤差造成運料小車行程控制誤差增大現(xiàn)象，實現(xiàn)運料小車自動糾錯，使成品倉控制系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。具有成品倉運料小車運行過程中的常見故障診斷與處理，有效降低因檢測與控制故障而發(fā)生事故的機率。
文檔編號G05D1/00GK202120122SQ201120168580
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權日2011年5月25日
發(fā)明者葉露林, 吳秋芹, 曹菁, 洪雪峰 申請人:葉露林, 吳秋芹, 曹菁, 洪雪峰