專利名稱：：一種堆取料機(jī)的自動(dòng)取料控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及堆取料機(jī)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種堆取料機(jī)的自動(dòng)取料控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
：在大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)和大型礦石碼頭，原料(礦石、煤等)的大量需求造就了巨型的堆場(chǎng)，這就要求有數(shù)量龐大的堆取料設(shè)備來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)需配備大量的操作司機(jī)來(lái)操作這些設(shè)備。目前，國(guó)內(nèi)外堆場(chǎng)主要采取斗輪式堆取料機(jī)進(jìn)行堆料和取料作業(yè)?，F(xiàn)有的斗輪式堆取料機(jī)的工作示意圖如圖1所示。堆取料機(jī)10中，大車機(jī)構(gòu)15置有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14上置有懸臂13，懸臂13的一端置有斗輪ll，在斗輪11上有斗齒12，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14能夠以中軸線為圓心，不斷進(jìn)行來(lái)回往復(fù)的旋轉(zhuǎn)，而大車機(jī)構(gòu)15能夠使堆取料機(jī)10沿著軌道方向前進(jìn)或后退。堆取料機(jī)10取料時(shí)，斗輪11隨回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，斗輪11本身也在自轉(zhuǎn)，各個(gè)斗齒12依次在料堆50中挖取物料，并隨著斗輪11的旋轉(zhuǎn)，將物料放到懸臂13上的皮帶上。在上述利用堆取料機(jī)10進(jìn)行人工取料的方式中，操作司機(jī)必須在位于堆取料機(jī)IO上的駕駛室(未圖示)內(nèi)，在啟動(dòng)斗輪11動(dòng)作后，通過(guò)目測(cè)料堆50的形狀及位置，需操作回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14的操縱手柄以驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以挖取物料。當(dāng)斗輪11旋轉(zhuǎn)到料堆50的邊界后，需操作大車15的操縱手柄，控制大車15向前行走一段距離，然后再操作回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14的操縱手柄向反方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣循環(huán)取料，直至作業(yè)結(jié)束。這樣，這種作業(yè)方式有以下幾個(gè)缺點(diǎn)1、司機(jī)通過(guò)肉眼觀測(cè)懸臂13皮帶上的皮帶秤瞬時(shí)流量讀數(shù)，獲知當(dāng)前取料量大小，以控制懸臂13回轉(zhuǎn)速度快慢，調(diào)整取料量。由于皮帶秤安裝位置與斗輪11存在一定距離，無(wú)法實(shí)時(shí)反映斗輪瞬間的取料量，另外因眼、手配合存在的滯后性。所以人工自動(dòng)取料控制精度無(wú)法保證，完全依賴操作人員的熟練程度。2、通過(guò)肉眼觀察斗輪11是否已經(jīng)回轉(zhuǎn)到了料堆50的邊界，如果到了料堆50的邊界，就要停止回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，需操作大車15前進(jìn)，以進(jìn)行下一次回轉(zhuǎn)取料。3、由于料場(chǎng)內(nèi)礦石、原料等粉塵的污染，長(zhǎng)年在此環(huán)境下工作的人員，如不注意防護(hù)，極易發(fā)生塵肺等職業(yè)疾病。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種堆取料機(jī)的自動(dòng)取料控制裝置及方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)整取料量以及無(wú)人控制。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種堆取料機(jī)的自動(dòng)取料控制方法，包括建立斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型，建立斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型；4設(shè)定斗輪取料量，并輸入所述斗輪電機(jī)電流與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型；實(shí)時(shí)采集所述堆取料機(jī)的斗輪電機(jī)上的電流數(shù)據(jù)，并通過(guò)所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)的斗輪取料量數(shù)據(jù)，輸入所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型；比較所述實(shí)時(shí)的斗輪取料量數(shù)據(jù)和所述設(shè)定的斗輪取料量，根據(jù)比較結(jié)果，所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型實(shí)時(shí)輸出懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；所述懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)根據(jù)所述實(shí)時(shí)輸出的懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率驅(qū)動(dòng)所述斗輪進(jìn)行取料。所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型為Q=K1W，其中，Q:斗輪取料量；K1:比例系數(shù)；1:斗輪電機(jī)電流值。所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型為Fk=Fk—一K2氺(Qk-Qk—》/Kl+Qk/Ti，其中，F(xiàn)k:懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；Fk—工前次回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；K2:比例系數(shù)；Qk:斗輪取料量；Qk—工前次斗輪取料量；1\:積分時(shí)間；Z—1:循環(huán)周期前次值。所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型中的比例系數(shù)K1以及所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型中的K2、Ti適于因礦石料的不同而取不同的值。所述自動(dòng)取料控制方法還包括料堆邊界的判斷，包括以下步驟a、建立料堆數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)；b、實(shí)時(shí)采集堆取料機(jī)各機(jī)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)，建立斗輪的三維坐標(biāo)模型；c、判斷斗輪是否進(jìn)入料堆的邊界范圍，若進(jìn)入則進(jìn)一步判斷斗輪電機(jī)的電流大?。籨、若斗輪電機(jī)的電流小于預(yù)定值，則控制懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)輸出頻率為零，堆取料機(jī)的大車前移并循環(huán)執(zhí)行步驟c、d。所述斗輪的三維坐標(biāo)模型為X=Xl+L氺cosa，Y=L氺sina，Z=H—L氺sinPXI為大車的行走位置，L為懸臂的長(zhǎng)度，H為懸臂的水平高度，a為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)角度，P為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的俯仰角度。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種堆取料機(jī)的自動(dòng)取料控制裝置，包括采集單元，實(shí)時(shí)采集所述斗輪電機(jī)的電流信號(hào)；控制單元，輸入端連接所述采集單元，所述控制單元存儲(chǔ)有斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型、斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型以及設(shè)定的斗輪取料量，所述控制單元接收所述采集的電流信號(hào)，經(jīng)所述兩個(gè)關(guān)系模型計(jì)算，實(shí)時(shí)輸出懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；回轉(zhuǎn)單元，輸入端與所述控制單元連接，輸出端連接所述堆取料機(jī)的懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)。所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型為Q=K1W，其中，Q:斗輪取料量；K1:比例系數(shù)；1:斗輪電機(jī)電流值。所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型為Fk=Fk—i+K2氺(Qk-Qk—》/Kl+Qk/Ti，其中，F(xiàn)k:懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；Fk—工前次回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；K2:比例系數(shù)；Qk:斗輪取料量；Qk—工前次斗輪取料量；1\:積分時(shí)間；Z—1:循環(huán)周期前次值。所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型中的比例系數(shù)K1以及所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型中的K2、Ti適于因礦石料的不同而取不同的值。所述自動(dòng)取料控制裝置還包括位置判斷單元，包括料堆數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)；采集模塊，實(shí)時(shí)采集堆取料機(jī)各機(jī)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)；控制模塊，連接所述料堆數(shù)據(jù)庫(kù)和采集模塊，存儲(chǔ)所述斗輪的三維坐標(biāo)模型，實(shí)時(shí)判斷斗輪的位置并輸出控制信號(hào)。所述斗輪的三維坐標(biāo)模型為X=Xl+L氺cosa，Y=L氺sina，Z=H—L氺sinPXI為大車的行走位置，L為懸臂的長(zhǎng)度，H為懸臂的水平高度，a為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)角度，P為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14的俯仰角度。所述控制模塊首先判斷斗輪是否進(jìn)入料堆的邊界范圍，若進(jìn)入則進(jìn)一步判斷斗輪電機(jī)的電流大小；若斗輪電機(jī)的電流小于預(yù)定值，則控制模塊控制懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率為零，并控制堆取料機(jī)的大車前移并循環(huán)以上步驟。所述采集單元包括電流互感器和與其連接的信號(hào)接口板以及斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器，所述信號(hào)接口板連接所述斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器，所述斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器連接所述斗輪電機(jī)。所述控制單元為可編程控制器，所述回轉(zhuǎn)單元包括回轉(zhuǎn)變頻器，所述可編程控制器輸入端連接所述斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器的第1接口卡，輸出端通過(guò)回轉(zhuǎn)變頻器連接所述懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)，所述回轉(zhuǎn)變頻器控制所述懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)。采用本發(fā)明所述的一種堆取料機(jī)的自動(dòng)取料控制裝置及方法，由于本發(fā)明具有斗輪電機(jī)電流的采集功能，并建立了斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型以及斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型，這樣在這些關(guān)系模型的作用下，自動(dòng)取料時(shí)的懸臂回轉(zhuǎn)速度(由懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率決定)，可由取料時(shí)的斗輪電機(jī)電流來(lái)控制，而斗輪電機(jī)電流又可準(zhǔn)確、迅速地反映斗輪取料量，所以可有效形成一個(gè)閉環(huán)控制過(guò)程，可以很好的控制斗輪取料量。另外由于具有料堆邊界判斷功能，當(dāng)每次取料到達(dá)料堆邊界后，能夠自動(dòng)進(jìn)行判斷，并調(diào)整堆取料機(jī)位置，進(jìn)入下次回轉(zhuǎn)取料，如此反復(fù)循環(huán)，自動(dòng)完成整個(gè)料堆的取料過(guò)程，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。圖1為所述的堆取料機(jī)的原理示意圖；圖2為本發(fā)明所述的自動(dòng)取料控制裝置的一實(shí)施例的原理示意圖；圖3為本發(fā)明所述的自動(dòng)取料控制方法的工作流程示意圖；圖4為本發(fā)明所述的斗輪電機(jī)電流與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的邏輯關(guān)系圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。參考圖1，堆取料機(jī)10取料作業(yè)時(shí)，斗輪11本身的旋轉(zhuǎn)速度是不變的，而回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14的速度可調(diào)，其回轉(zhuǎn)速度掛決，則斗輪11取料量越高。而取料量越高，驅(qū)動(dòng)斗輪ll自身旋轉(zhuǎn)的斗輪電機(jī)的電流就越大。本發(fā)明是通過(guò)采樣堆取料機(jī)10的斗輪電機(jī)的電流值，并與實(shí)際斗輪取料量以及驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率和速度建立對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。在控制中，以斗輪電機(jī)電流作為負(fù)反饋信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)取料時(shí)的驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14旋轉(zhuǎn)速度(懸臂13的旋轉(zhuǎn)速度)，以達(dá)到控制取料量的目的。參見圖1和圖2，本發(fā)明的自動(dòng)取料控制裝置20包括以下部件采集單元，安裝在所述堆取料機(jī)的斗輪電機(jī)的相關(guān)部件上，實(shí)時(shí)采集所述斗輪電機(jī)的電流信號(hào)；作為一實(shí)施例，所述采集單元包括電流互感器23和與其連接的信號(hào)接口板24以及斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器22，參見圖2，斗輪電機(jī)(MD1)21，與堆取料機(jī)10的斗輪11連接，驅(qū)動(dòng)斗輪11，以挖掘料堆50的物料，本實(shí)施例采用三相異步變頻電機(jī)。斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器(INV1)22，與斗輪電機(jī)(MD1)21連接，驅(qū)動(dòng)控制斗輪電機(jī)(MD1)21，本實(shí)施例選用SIEMENS公司的SIM0VERTMASTERDRIVES系列產(chǎn)品，型號(hào)為6SE7037-0TJ60-Z，該斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器22由第l主控板(MCB1)221及第l接口卡(DP1，ProfibusDP)222連接組成，本實(shí)施例中第1主控板221采用的型號(hào)為6SE7090-0XX84-0AB0;第1接口卡222采用的型號(hào)為6SE7090-0XX84-0FF5。在斗輪變頻器22到斗輪電機(jī)21的輸出電纜上裝設(shè)電流互感器(CT)23，電流互感器(CT)23連接信號(hào)接口板(IVI)24，信號(hào)接口板(IVI)24連接斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器(INV1)22的第1主控板221。所述流互感器23采集斗輪電機(jī)21的電流值，并按1000/0.2的比例，將實(shí)際電流值轉(zhuǎn)化為一個(gè)較小的電流信號(hào)，送入信號(hào)接口板(IVI)24，信號(hào)接口板(IVI)24將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)，送入斗輪變頻器22的第l主控板(MCB1)221。該第1主控板221可實(shí)現(xiàn)外部信號(hào)采集、運(yùn)算處理及數(shù)據(jù)通訊等功能。本實(shí)施例中電流互感器(CT)23采用的型號(hào)為6SY7000-0AB40，它的變比為1000/0.2。本實(shí)施例中接口板(IVI)24采用的型號(hào)為6SE7038-6GL84-1BG2。在第1主控板221內(nèi)將電流值設(shè)為參數(shù)K22，送入斗輪變頻器22與可編程控制器25的通訊發(fā)送數(shù)據(jù)組內(nèi)，進(jìn)行編碼、數(shù)據(jù)打包。然后由第l接口卡(DP1)222，經(jīng)DP電纜連至可編程控制器25的通訊接口(DP3)252?？刂茊卧?，輸入端連接所述采集單元，所述控制單元存儲(chǔ)有斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型、斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型以及設(shè)定的斗輪取料量(所述模型下文將介紹)，所述控制單元接收所述采集的電流信號(hào)，經(jīng)所述兩個(gè)關(guān)系模型計(jì)算，實(shí)時(shí)輸出懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率。作為一個(gè)實(shí)施例，所述控制單元為可編程控制器25，所述可編程控制器25輸入端連接所述斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器22的第1接口卡222，輸出端通過(guò)回轉(zhuǎn)變頻器26連接所述懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)27，所述回轉(zhuǎn)變頻器26控制所述懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)27。可編程控制器(PLC)25，與斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器(INV1)22的第1接口卡222連接，由CPU主板251上自帶ProfibusDP通訊接口(DP3)252組成，通訊接口(DP3)252的端口號(hào)為X2。本實(shí)施例可編程控制器(PLC)25選用SIEMENS公司的S7-414-2產(chǎn)品。可編程控制器25收到斗輪變頻器22發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行解碼，取出斗輪電機(jī)21的電流值數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)本發(fā)明的關(guān)系模型(下文介紹)，得出回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率控制值，送入發(fā)送7數(shù)據(jù)組內(nèi)，進(jìn)行編碼。再由通訊接口(DP3)252發(fā)出，經(jīng)DP電纜，送入回轉(zhuǎn)變頻器(INV2)26的ProfibusDP第2接口卡(DP2)262?；剞D(zhuǎn)單元，包括回轉(zhuǎn)變頻器26，斗輪回轉(zhuǎn)變頻器(INV2)26，與可編程控制器(PLC)25連接，該斗輪回轉(zhuǎn)變頻器26由第2主控板(MCB2)261及第2接口卡(DP2，ProfibusDP)262連接組成，本實(shí)施例中斗輪回轉(zhuǎn)變頻器(INV2)25選用SIEMENS公司的SM0VERTMASTERDRIVES系列產(chǎn)品，型號(hào)為6SE7026-0TD61-Z，其中，第2主控板(MCB2)261采用的型號(hào)為6SE7090-0XX84-0AB0;第2接口卡262采用的型號(hào)為6SE7090-0XX84-0FF5。回轉(zhuǎn)電機(jī)(MD2)27，與斗輪回轉(zhuǎn)變頻器(INV2)26連接，其輸出端與堆取料機(jī)10的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14連接，驅(qū)動(dòng)斗輪11回轉(zhuǎn)，本實(shí)施例采用三相異步變頻電機(jī)?；剞D(zhuǎn)變頻器(INV2)26的第2接口卡262收到數(shù)據(jù)后，傳入它的第2主控板(MCB2)261，第2主控板261收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行相應(yīng)的解碼，取出頻率控制值，即可控制回轉(zhuǎn)電機(jī)(MD2)27，按照給定的頻率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)回轉(zhuǎn)電機(jī)(MD2)27以給定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即可精確調(diào)節(jié)斗輪11的取料量的大小，取代人工操作驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的功能。另外，所述自動(dòng)取料控制裝置還包括位置判斷單元，進(jìn)一步包括料堆數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)；這些數(shù)據(jù)包含了料堆各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的三維絕對(duì)值坐標(biāo)，而且是根據(jù)取料過(guò)程中料堆形狀的變化而實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)刷新的。采集模塊，實(shí)時(shí)采集堆取料機(jī)各機(jī)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)；包括堆取料機(jī)的各運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置以及尺寸，例如懸臂13的長(zhǎng)度等。采用絕對(duì)值編碼器進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，比如大車行走位置，回轉(zhuǎn)角度，俯仰角度?？刂颇K，連接所述料堆數(shù)據(jù)庫(kù)和采集模塊，存儲(chǔ)所述斗輪的三維坐標(biāo)模型，實(shí)時(shí)判斷斗輪的位置并輸出控制信號(hào)。在一實(shí)施例中，所述控制模塊可由所述可編程控制器(PLC)25擔(dān)任。根據(jù)各運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置，結(jié)合堆取料機(jī)的機(jī)械尺寸，即可算出斗輪的實(shí)際三維坐標(biāo)，所述斗輪的三維坐標(biāo)模型為X=Xl+L氺cosa，Y=L氺sina，Z=H—L氺sinPXI為大車的行走位置，L為懸臂的長(zhǎng)度，H為懸臂的水平高度，a為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)角度，P為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14的俯仰角度。將斗輪的實(shí)際三維坐標(biāo)位置與料堆邊界的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果判斷出斗輪已進(jìn)入料堆的邊界范圍，此時(shí)就再比較斗輪電機(jī)電流，若電流小于預(yù)定值，則可明確判斷斗輪已挖取到料堆邊界，控制模塊控制回轉(zhuǎn)頻率輸出強(qiáng)制為零，大車向前移動(dòng)，進(jìn)行下一次循環(huán)。下面介紹一下相關(guān)的關(guān)系模型1、斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型；堆取料機(jī)在取料時(shí)斗輪以恒定速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，可調(diào)整懸臂回轉(zhuǎn)速度來(lái)調(diào)節(jié)取料流量。在實(shí)際取料過(guò)程中采集斗輪電機(jī)的電流值和懸臂皮帶秤流量，兩者對(duì)應(yīng)可得到電流值與皮帶秤流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，電流值越大，則取料流量越高，兩者基本可確定為正比例關(guān)系，具體見下式Q二K1W，其中，Q:斗輪取料量；K1:比例系數(shù)；1:斗輪電機(jī)電流值。所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型中的比例系數(shù)K1適于因礦石料的不同而取不同的值。2、斗輪電機(jī)電流與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型；在取料作業(yè)中，當(dāng)斗輪以恒定速度旋轉(zhuǎn)取料后，若懸臂回轉(zhuǎn)速度越快，則取料量越高，斗輪電機(jī)電流越大。所以，以斗輪電機(jī)電流值作為負(fù)反饋信號(hào)，適當(dāng)控制懸臂回轉(zhuǎn)速度，即可控制斗輪電機(jī)電流，也就能起到控制取料量的目的。參見圖4，由圖4，根據(jù)PI調(diào)節(jié)控制原理，得到下式Fk=Fk—一K2(Ik-Ik-》+Ik/Ti其中，F(xiàn)k:懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；Fk—工前次回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；K2:比例系數(shù)；Tk:斗輪取料量；Tk—工前次斗輪取料量；1\:積分時(shí)間；Z—1:循環(huán)周期前次值。所述K2、Ti適于因礦石料的不同而取不同的值。3、斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型；由以上的兩個(gè)關(guān)系模型，可以得到下式Fk=Fk—一K2氺(Qk-Qk—》/Kl+Qk/Ti，其中，F(xiàn)k:懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；Fk—工前次回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；K2:比例系數(shù)；Qk:斗輪取料量；Qk—工前次斗輪取料量；1\:積分時(shí)間；Z—1:循環(huán)周期前次值。另一方面，本發(fā)明還提供了自動(dòng)取料控制方法，自動(dòng)取料控制方法實(shí)現(xiàn)的原理和過(guò)程相同和類似于所述自動(dòng)取料控制裝置20，下面通過(guò)圖3的流程圖來(lái)說(shuō)明一下自動(dòng)取料控制方法和裝置的工作過(guò)程參見圖3中1、2、3步驟。操作人員在貨料場(chǎng)中央控制系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)操作畫面上，設(shè)定堆取料機(jī)本次作業(yè)需要設(shè)定的取料量，并選擇本次作業(yè)的具體礦石品種，然后開始自動(dòng)取料作業(yè)。作業(yè)開始后，斗輪電機(jī)21的電流通過(guò)斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器22輸出電纜上的電流互感器23進(jìn)行采集。參見圖3中6、7步驟，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的斗輪電機(jī)21的電流值，建立斗輪電機(jī)21的電流與取料量的關(guān)系模型Q=K1*I，根據(jù)該模型，就可通過(guò)斗輪電機(jī)21的電流值得到模擬的取料量瞬時(shí)值。參見圖3中9步驟，根據(jù)3步驟的礦石品種選擇，建立經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)。在貨料場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，各種礦石貨物因品種不同，密度不同，堆比重也各不相同。若采用單一的控制模型，必將造成控制精度不高的缺陷，甚至導(dǎo)致過(guò)程失控。所以需要建立一個(gè)依據(jù)礦石品種的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在生產(chǎn)不同的礦石時(shí)，根據(jù)選定的礦石品種，控制程序能夠調(diào)用不同的控制調(diào)節(jié)參數(shù)。這樣能夠更好的滿足控制精度要求。該數(shù)據(jù)庫(kù)中包括了不同的礦石品種，所對(duì)應(yīng)的比例系數(shù)Kl、K2、Ti。這些數(shù)據(jù)必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的反復(fù)試驗(yàn)測(cè)得。例如<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>參見圖3中4、5、10、11、12步驟，進(jìn)行料堆邊界判斷，具體上文已經(jīng)敘述。參見圖3中8、13步驟，建立斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型Fk=Fk—一K2氺(Qk-Qk—》/Kl+Qk/Ti，其中，F(xiàn)k:懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；Fk—工前次回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；K2:比例系數(shù)；Qk:斗輪取料量；Qk—工前次斗輪取料量；1\:積分時(shí)間；Z—1:循環(huán)周期前次值。將以上所有關(guān)系模型轉(zhuǎn)換為可編程控制器(PLC)編程語(yǔ)言后輸入可編程控制器25。通過(guò)所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型將采集的斗輪電機(jī)電流轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)的斗輪取料量數(shù)據(jù)，輸入所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型；比較所述實(shí)時(shí)的斗輪取料量數(shù)據(jù)和所述設(shè)定的斗輪取料量，根據(jù)比較結(jié)果，所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型實(shí)時(shí)輸出懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；根據(jù)模型綜合運(yùn)算得出的回轉(zhuǎn)電機(jī)27的頻率控制值，以Profibus通訊協(xié)議送入回轉(zhuǎn)電機(jī)27的回轉(zhuǎn)變頻器(INV2)26，則自動(dòng)取料時(shí)的懸臂13的回轉(zhuǎn)速度，即可由取料時(shí)的斗輪電機(jī)21的電流來(lái)控制。而斗輪電機(jī)21的電流又可準(zhǔn)確、迅速地反映取料量，所以可有效形成一個(gè)閉環(huán)控制過(guò)程。另外每次取料到達(dá)料堆50邊界后，能夠自動(dòng)進(jìn)行判斷，并調(diào)整堆取料機(jī)位置，進(jìn)入下次回轉(zhuǎn)取料。如此反復(fù)循環(huán)。則可自動(dòng)完成整個(gè)料堆的取料過(guò)程。本
技術(shù)領(lǐng)域：
中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。權(quán)利要求一種堆取料機(jī)的自動(dòng)取料控制方法，其特征在于，包括建立斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型，建立斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型；設(shè)定斗輪取料量，并輸入所述斗輪電機(jī)電流與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型；實(shí)時(shí)采集所述堆取料機(jī)的斗輪電機(jī)上的電流數(shù)據(jù)，并通過(guò)所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)的斗輪取料量數(shù)據(jù)，輸入所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型；比較所述實(shí)時(shí)的斗輪取料量數(shù)據(jù)和所述設(shè)定的斗輪取料量，根據(jù)比較結(jié)果，所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型實(shí)時(shí)輸出懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；所述懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)根據(jù)所述實(shí)時(shí)輸出的懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率驅(qū)動(dòng)所述斗輪進(jìn)行取料。2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)取料控制方法，其特征在于，所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型為Q=K1W，其中，Q:斗輪取料量；K1:比例系數(shù)；1:斗輪電機(jī)電流值。3.如權(quán)利要求l所述的自動(dòng)取料控制方法，其特征在于，所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型為Fk=Fk—,K^(Qk-Qk—》/Kl+Qk/Ti，其中，F(xiàn)k:懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；其中，F(xiàn)k—工前次回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；K2:比例系數(shù)；Qk:斗輪取料量；Qk—工前次斗輪取料量；1\:積分時(shí)間；Z—1:循環(huán)周期前次值。4.如權(quán)利要求2或3所述的自動(dòng)取料控制方法，其特征在于，所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型中的比例系數(shù)K1以及所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型中的K2、Ti適于因礦石料的不同而取不同的值。5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)取料控制方法，其特征在于，所述自動(dòng)取料控制方法還包括料堆邊界的判斷，包括以下步驟a、建立料堆數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)；b、實(shí)時(shí)采集堆取料機(jī)各機(jī)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)，建立斗輪的三維坐標(biāo)模型；C、判斷斗輪是否進(jìn)入料堆的邊界范圍，若進(jìn)入則進(jìn)一步判斷斗輪電機(jī)的電流大?。籨、若斗輪電機(jī)的電流小于預(yù)定值，則控制懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)輸出頻率為零，堆取料機(jī)的大車前移并循環(huán)執(zhí)行步驟c、d。6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)取料控制方法，其特征在于，所述斗輪的三維坐標(biāo)模型為X=Xl+L氺cosa，Y=L氺sina，Z=H—L氺sinPX1為大車的行走位置，L為懸臂的長(zhǎng)度，H為懸臂的水平高度，a為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)角度，P為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的俯仰角度。7.—種堆取料機(jī)的自動(dòng)取料控制裝置，其特征在于，包括采集單元，實(shí)時(shí)采集所述斗輪電機(jī)的電流信號(hào)；控制單元，輸入端連接所述采集單元，所述控制單元存儲(chǔ)有斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型、斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型以及設(shè)定的斗輪取料量，所述控制單元接收所述采集的電流信號(hào)，經(jīng)所述兩個(gè)關(guān)系模型計(jì)算，實(shí)時(shí)輸出懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；回轉(zhuǎn)單元，輸入端與所述控制單元連接，輸出端連接所述堆取料機(jī)的懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)。8.如權(quán)利要求7所述的自動(dòng)取料控制裝置，其特征在于，所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>，其中，Q:斗輪取料量；K1:比例系數(shù)；1:斗輪電機(jī)電流值。9.如權(quán)利要求7所述的自動(dòng)取料控制裝置，其特征在于，所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，F(xiàn)k:懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；:前次回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率；K2:比例系數(shù)；Qk:斗輪取料量；Qk—工前次斗輪取料量:積分時(shí)間；Z—1:循環(huán)周期前次值。10.如權(quán)利要求8或9所述的自動(dòng)取料控制裝置，其特征在于，所述斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型中的比例系數(shù)K1以及所述斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型中的K2、Ti適于因礦石料的不同而取不同的值。11.如權(quán)利要求7所述的自動(dòng)取料控制裝置，其特征在于，所述自動(dòng)取料控制裝置還包括位置判斷單元，包括料堆數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述料堆的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)；采集模塊，實(shí)時(shí)采集堆取料機(jī)各機(jī)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)；控制模塊，連接所述料堆數(shù)據(jù)庫(kù)和采集模塊，存儲(chǔ)所述斗輪的三維坐標(biāo)模型，實(shí)時(shí)判斷斗輪的位置并輸出控制信號(hào)。12.如權(quán)利要求11所述的自動(dòng)取料控制方法，其特征在于，所述斗輪的三維坐標(biāo)模型為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>Xl為大車的行走位置，L為懸臂的長(zhǎng)度，H為懸臂的水平高度，a為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)角度，P為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14的俯仰角度。13.如權(quán)利要求11所述的自動(dòng)取料控制方法，其特征在于，所述控制模塊首先判斷斗輪是否進(jìn)入料堆的邊界范圍，若進(jìn)入則進(jìn)一步判斷斗輪電機(jī)的電流大?。蝗舳份嗠姍C(jī)的電流小于預(yù)定值，則控制模塊控制懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率為零，并控制堆取料機(jī)的大車前移并循環(huán)以上步驟。14.如權(quán)利要求7所述的自動(dòng)取料控制裝置，其特征在于，所述采集單元包括電流互感器和與其連接的信號(hào)接口板以及斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器，所述信號(hào)接口板連接所述斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器，所述斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器連接所述斗輪電機(jī)。15.如權(quán)利要求14所述的自動(dòng)取料控制裝置，其特征在于，所述控制單元為可編程控制器，所述回轉(zhuǎn)單元包括回轉(zhuǎn)變頻器，所述可編程控制器輸入端連接所述斗輪驅(qū)動(dòng)變頻器的第1接口卡，輸出端通過(guò)回轉(zhuǎn)變頻器連接所述懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)，所述回轉(zhuǎn)變頻器控制所述懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)。全文摘要本發(fā)明揭示了一種堆取料機(jī)的自動(dòng)取料控制裝置及方法，由于本發(fā)明具有斗輪電機(jī)電流的采集功能，并建立了斗輪電機(jī)電流與斗輪取料量的關(guān)系模型以及斗輪取料量與懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的關(guān)系模型，這樣在這些關(guān)系模型的作用下，自動(dòng)取料時(shí)的懸臂回轉(zhuǎn)速度(由懸臂回轉(zhuǎn)電機(jī)頻率決定)，可由取料時(shí)的斗輪電機(jī)電流來(lái)控制，而斗輪電機(jī)電流又可準(zhǔn)確、迅速地反映斗輪取料量，所以可有效形成一個(gè)閉環(huán)控制過(guò)程，可以很好的控制斗輪取料量。另外由于具有料堆邊界判斷功能，當(dāng)每次取料到達(dá)料堆邊界后，能夠自動(dòng)進(jìn)行判斷，并調(diào)整堆取料機(jī)位置，進(jìn)入下次回轉(zhuǎn)取料，如此反復(fù)循環(huán)，自動(dòng)完成整個(gè)料堆的取料過(guò)程，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。文檔編號(hào)B65G65/16GK101776867SQ20091004528公開日2010年7月14日申請(qǐng)日期2009年1月14日優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日發(fā)明者伍文宇,吳剛,孔利明,張子才,惲繼洪,肖蘇,胡玉良,許映明申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司