双取配料系统及其配料方法 |
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| 申请号 | CN201610393436.0 | 申请日 | 2016-06-03 | 公开(公告)号 | CN105883336A | 公开(公告)日 | 2016-08-24 |
| 申请人 | 秦皇岛港股份有限公司; | 发明人 | 朱向东; 张金丰; 范铁彬; 杨丰国; 张舒琦; 李梦楠; 蔡淋霖; 王虎; 周向南; 焦超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种双取配料系统，其包括皮带机、中控上位机、主取料机及主上位机、从取料机及从上位机，所述中控上位机、主取料机及主上位机、从取料机及从上位机之间保持相互通信连接，主取料机和从取料机通过共享作业信息实现同线双取或异线双取作业的料流在预设时间同时汇集。本发明的双取配料系统实现了对不同种类的散放物料进行配料作业的自动化和精细化，可以用于港口配 煤 作业，保证配煤的 质量 符合需求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种双取配料系统，用于散放物料的取料和配料，其特征在于，其包括： |
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| 说明书全文 | 双取配料系统及其配料方法技术领域[0001] 本发明涉及一种配料系统和方法，特别涉及一种双取配料系统及其配料方法。 背景技术[0003] 例如，当前煤炭市场结构宽松，供过于求的态势将成为一种新常态。在这种新常态下，受市场价格主导，供求双方对煤炭质量的要求也越来越高。根据数据统计表明，配煤作业量占比持续增长配煤作业已经成为一种常态化运行模式。为满足用户需求，需要进一步提升配煤质量，实现配煤的精细化控制。双取配煤涉及到两台取料机，只有两台取料机相互配合才能完成。两台取料机的启停如何实现同步，如何实现参配煤种的无缝交汇和结束，如何实现按比例均匀参配，特殊情况两台取料机如何响应等，这些因素在配煤作业过程中，都是需要动态控制的。 [0004] 就目前配煤作业的情况看，整个配煤动态控制还属于一个比较粗旷的状态。自动化配煤系统就是要通过技术手段实现配煤的动态控制，实现两台取料机间的实时交互和实时响应，从而达到精细化配煤的要求。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种自动化、精细化的双取配料系统及双取配料方法。为实现上述目的，本发明的方案如下： [0006] 一种双取配料系统，用于散放物料的取料和配料，其包括：皮带机、中控上位机、主取料机及主上位机、从取料机及从上位机， [0007] 所述中控上位机、主取料机及主上位机、从取料机及从上位机之间保持相互通信连接， [0008] 所述主取料机和从取料机通过共享作业信息实现双取作业的物料流同时汇集到汇集点。 [0009] 进一步，所述作业信息包括：目标取料量，主取料机和从取料机判断，延时后的以及当前的累计取料量、瞬时流量、作业进度百分比，配料实时比例。 [0011] 所述主取料机和从取料机判断为根据第一取料机(21)和第二取料机(22)分别与所述汇集点之间的距离，判断距离较远的为主取料机，而距离较近的为从取料机； [0012] 所述延时后的累计取料量、瞬时流量和作业进度百分比，为依据获得的主、从取料机各自物料流到达汇集点的时间差，首先将主取料机当前的累计取料量、瞬时流量和作业进度百分比的数据进行储存，而不是直接发送给从取料机，只有当所述时间差过后才将存储的数据按先进先出的堆栈处理原则读出，并显示在从取料机的上位机上，从取料机根据此数据实时调整取料的快慢来接近要求的配料比例； [0013] 所述当前的累计取料量、瞬时流量和作业进度百分比指主取料机和从取料机各自实时的累计取料量、瞬时流量和作业进度百分比； [0014] 所述配料实时比例为主取料机和从取料机当物料流同时汇集时各自物料流的实时比例，当第一取料机(21)是主取料机时，所述配料实时比例为第一取料机(21)延时后的瞬时流量比上第二取料机(22)当前的瞬时流量，或者所述配料实时比例为第一取料机(21)延时后的累计取料量比上第二取料机(22)当前的累积取料量；当第一取料机(21)是从取料机时，所述配料实时比例为第一取料机(21)当前的瞬时流量比上第二取料机(22)延时后的瞬时流量，或者所述配料实时比例为第一取料机(21)当前的累计取料量比上第二取料机(22)延时后的累计取料量。 [0015] 进一步，在双取作业启动时，从取料机所在皮带延时启动，并保证物料流同时汇集在汇集点。 [0016] 进一步，所述系统还包括报警装置，所述主取料机作业进度百分比做了延时处理，当所述作业进度百分比超过100％时，或者 [0017] 当所述配料实时比例与设定比例超过±10％时，或者 [0018] 当主取料机和从取料机的作业进度百分比相差超过10％时，报警装置发出报警； [0019] 进一步，所述中控上位机中设有物料种类信息、存放物料的目标垛位信息、目标取料量、目标仓号、目标装仓量和配料方式； [0020] 所述主上位机的显示单元设在所述主取料机的仪表盘面板上，并显示其作业信息； [0021] 所述从上位机的显示单元设在所述从取料机的仪表盘面板上，并显示其作业信息。 [0022] 进一步，所述双取为同线双取或异线双取。 [0023] 一种使用上述双取配料系统进行双取配料的方法，其特征在于： [0024] 第一步，在中控上位机输入物料种类信息、存放物料的目标垛位信息、目标取料量、目标仓号、目标装仓量、配料方式，根据目标取料量的比例获得设定的配料比例； [0025] 第二步，判断主取料机和从取料机，获得物料流从主取料机和从取料机到汇集点的时间差； [0026] 第三步，主取料机将其累计取料量、瞬时流量和作业进度百分比的数据进行储存，以第二步中的所述时间差延时显示在从取料机上位机上； [0027] 第四步，主取料机和从取料机根据其各自的上位机显示的作业信息进行相应作业。 [0028] 进一步，当主、从取料机上位机显示的作业进度百分比超过100％时，停止作业并由报警装置发出报警；或者 [0029] 当作业的两台取料机进度相差超过10％时，停止作业并由报警装置发出报警。 [0030] 本发明的优势在于，双取配料系统通过设置主、从取料机，并共享相互的作业信息，可以对取料和配料过程的精确控制，尤其是从取料机根据经过一定时间延迟后的主取料机的作业信息来调整取料量和取料进度，保证了主、从取料机所取物料同时汇集在指定的汇集点，从而实现了控制配料比例的准确以及配料混合的均匀。附图说明 [0031] 图1是利用本发明双取配料系统进行配煤的示意图 [0032] 图2是利用本发明双取配料系统进行配煤的启动程图 [0033] 图3是利用本发明双取配料系统进行配煤的运行流程图 [0034] 图4是利用本发明双取配料系统进行配煤的停止流程图 具体实施方式[0035] 本发明的双取配料系统，其涉及的主要设备为：主取料机、从取料机、皮带机和中控设备。取料机将散物料从堆场中取出，通过皮带机运送到指定位置，再由装载设备(例如装船机)送入运输设备(例如船舶)。其中，中控设备包括：中控上位机、主取料机的主上位机和从取料机的从上位机，中控设备优选为PLC或工控机等具备计算处理功能的设备，用于计算取料机距离、主取料机和从取料机延时值以及存储上料瞬时流量和累积量等。中控上位机、主取料机及主上位机、从取料机及从上位机之间保持相互通信连接，主取料机和从取料机通过共享作业信息实现同线双取或异线双取作业的物料流在同时汇集到指定的汇集点。本发明的双取配料系统还涉及以下设备： [0037] 2)散物料实时称重设备，例如皮带秤等计量装置，用于监测取料机上料的瞬时流量和一定时间内的累积量； [0038] 3)数据传输设备，可使用光缆通讯或无线通讯物理介质，将取料机的取料数据通过发送和接收设备互相传送； [0040] 应当理解，本发明的双取配料系统适用于各种场合(例如：港口、钢厂、发电厂、粮站和饲料厂等)对分散堆放或存放的物料(例如：煤炭、矿石、砂石和粮食等)进行取料、配料等。通过增设多个从取料机(例如增设第二从取料机、第三从取料机)可以实现多种不同物料的取料和配料，即多取配料。 [0041] 以下将以港口双取配煤运输为例对本发明的双取配料系统做进一步说明。 [0042] 为了实现将两种不同种类的煤按一定配比均匀的混合在一起，采用了图1所示的双取配料系统，其涉及的主要设备为：主取料机21和从取料机22、皮带机31-36以及中控设备。其中，中控设备包括中控上位机、主取料机的主上位机和从取料机的从上位机。首先，取料机将两种不同种类的煤分别从堆场11和12中取出，然后分别通过皮带机31、32输送至转接塔41、42，再由皮带机33-36运至装船机51-54，最后送入船舶。主取料机和从取料机通过共享作业信息实现同线双取或异线双取作业的煤流同时汇集到汇集点。 [0043] 图2是利用本发明的双取配料系统进行配煤的启动流程图。在中控上位机上选定流程后，取料机上位机判断本取料机是否是主取料机，如果是主取料机，则主取料机首先启动，如果判断本取料机是从取料机，则从取料机未接到启动信号前，等待启动信号。主取料机启动后进入下一步判断是否重载。如果主取料机不是重载，则直接进入流程运行。如果主取料机是重载情况，这时需要从取料机一起配料，那么在主取料机启动后会发送重载信号到从取料机，从取料机收到主取料机重载信号后进入开始延时倒计时，倒计时结束后开始运行，进入流程运行，从而实现主、从两台取料机一起配料的流程。 [0044] 图3是利用本发明双取配料系统进行配煤的运行流程图。在流程运行过程中，主取料机显示当前的累计取料量、瞬时流量和作业进度百分比，并根据当前的值进行配煤。而从取料机的瞬时流量、累计取料量等信息需要延时。延时后的累计取料量、瞬时流量和作业进度百分比，指的是依据计算出的主、从取料机各自煤流到达装船机时间差，首先将主取料机当前累计取料量、瞬时流量和作业进度百分比的数据进行储存，而不是直接发送给从取料机，只有当时间差过后方将存储的数据按先进先出的堆栈处理原则读出，并显示在从取料机的上位机上，操控人员根据此数据实时调整取料的快慢来接近要求的配煤比例。 [0045] 图4是利用本发明双取配料系统进行配煤的停止流程图。在停止流程中，主取料机先完成取料任务，完成取料任务后即可以停止运行，当系统判断主取料机完成取料任务并已经是空载的情况下，发送空载信号到从取料机，从取料机开始倒计时，倒计时结束，则从取料机也停止取料，即全部取料机停止运行，完成取料任务。 [0046] 利用本发明双取配料系统进行配煤的具体操作运行过程如下： [0047] 首先，在中控上位机录入生产信息，即选择好相应的双取配料流程,包括：煤种信息、存放物料的目标垛位信息、目标取料量、目标仓号、目标装仓量和配煤方式以及配煤比例。 [0048] 然后，发送以上录入的生产信息，相应的两台取料机都会收到所输信息，并显示在上位机上，下文将会详细描述。 [0049] 中控上位机流程监控包括监控配煤相关信息，如取料机的作业信息即垛位、煤种、目标取料量、累计取料量、配煤实时比例，取料机作业进度(主取料机做延时处理)。 [0050] 主从取料机判断：在异线双取流程中，根据两台取料机的编码器数值，换算成取料机到所在皮带的转接塔距离，具体的，取料机与转接塔之间的距离与取料机编码器数值相对应，因此，可以根据取料机编码器数值换算出取料机到所在皮带的转接塔距离，再根据各转接塔到转接塔41的距离，得出两台取料机到转接塔41的距离，再根据装船机的编码器数值，换算成装船机到41转接塔距离，具体的，装船机与转接塔之间的距离与装船机编码器数值相对应，因此，可以根据装船机编码器数值换算出装船机到转接塔距离，最后求和得出各取料机到装船机的距离。 [0051] 因为取料机到装船机的距离不同，如果两台取料机同时开始作业，距离较近的取料机的所取的煤将首先通过装船机，这样配煤质量不均匀。流程结束时，如果两台取料机同时完成取料任务，距离较远的取料机所取的一部分煤将最后通过装船机，这样配煤质量不均匀、不精细，不能达到客户的要求。所以为了保证配煤的精细化，必须要求两台取料机的煤流同时交汇到汇集点并且同时结束。 [0052] 根据取料机到装船机的距离比较确定距离较近的设置为从取料机，而距离较远的设置为主取料机，通过计算得到两台取料机的距离差和已知的各皮带机的运行速度，得出两台取料机到装船机煤流从取到装的时间差，而这个时间差就是取料机同起同停时造成的煤流不能汇集和结束的误差。所以当主取料机运行时，从取料机根据时间差延时启动，这样才能保证煤流同时汇集。当主取料机完成取料时，从取料机根据时间差延时完成取料，这样才能保证煤流同一时间结束。 [0053] 由于取料机司机操作水平不一致，不能保证取料机开始运行就上料，为了减小时间上的误差，设计当流程启动时，主取料机首先开始取料，当皮带秤瞬时流量超过300吨/小时并持续5s以上，确定主取料机处于重载运行，并将重载信号自动发送到从取料机上，此时从取料机开始取料，这样进一步缩小了误差。 [0054] 流程开始运行后，从取料机要根据紧紧跟随主取料机的流量和进度，保证取料机进度无限接近主取料机，当取料机即将完成取料任务，主取料机取料进度达到100％首先停止运行，此时将空载信号发送到从取料机，从取料机收到信号后，开始停止取料倒计时，从取料机司机需要在倒计时时间内完成自身的取料任务。从而整个流程结束，配煤程序完成。 [0055] 延时处理：在取料机作业过程中，取料机只显示对方的瞬时流量是没有意义的，因为从取料机需要跟随主取料机，如果从取料机上按照显示的主取料机瞬时流量进行参照取料，那么同一时间从取料机和主取料机所取的料并不能在最后汇集到一起，所以这个瞬时流量对于从取料机就变得没有意义。为了解决这个问题，就是保证从取料机的瞬时流量能和主取料机流量相匹配，用到了上述提到过的时间差，通过PLC程序，将主取料机的瞬时流量每一秒进行存储，所以时间差是几秒就存储多少个数据，然后将最先存储的数据显示在从取料机的上位机上，这样依次进行，先存储的先溢出。此时，取料机参照这个时间差延时后的瞬时流量来进行取料，这样所取的煤就和显示的主取料机瞬时流量最后汇集到一起，反映了当时的配煤质量。 [0056] 同样的道理，如果从取料机按照主取料机的当前的累计取料量和取料机进度进行跟随，那么两台取料机将同时完成取料任务，并且同时停止运行，那么煤流将不能同一时间结束，所以从取料机上所显示的主取料机累计取料量和取料机进度也作业延时处理，处理方法同上。 [0057] 与此同时，由于从取料机比主取料机晚起动，因此，从节能的角度考虑，在程序里设置了从取料机所在的皮带机延时启动，延时的时间与延时后的时间一致。这样就避免了从取料机所在皮带机的长时间空载。 [0058] 通过以上方法，在中控上位机的四个流程监控页面增加了相关信息，方便中控调度人员统筹管理和监控配煤实施情况，保证了配煤质量。 [0059] 取料机的作业信息包括：配煤实时比例，指双取流程中，两个取料机的煤流汇集点处的两种煤的实时比例，如图1所示，汇集点即皮带机32与皮带机35(可以根据需要选择皮带机33-36中的任意一条，此处仅以皮带机35为例)的交汇点；累计取料量，其中主取料机的累计取料量做了延时处理，从取料机显示当前时刻的取料量。取料机作业进度显示包括：增加了取料机21、22的取料进度，计算方法是取料机的累积量除以目标取料量，其中主取料机进度做了延时处理，当进度超过100％，会闪烁报警。当作业的两台取料机进度相差超过10％，也会提示报警。 [0060] 实时比例的计算方法是：当取料机21是主取料机时，实时比例为取料机21延时后的瞬时流量比上取料机22的瞬时流量，或者实时比例为取料机21延时后的累计取料量比上取料机22的累计取料量；当取料机21是从取料机时，实时比例为取料机21当前的瞬时流量比上取料机22延时后的瞬时流量，或者实时比例为取料机21当前的累计取料量比上取料机22延时后的累计取料量。虽然瞬时流量会有一定的波动性，但是从总趋势体上，还是能通过比例大小得出并控制配煤的精细程度。 [0061] 中控调度人员就可以根据上位页面所显示的数据，查看实时配煤过程，当两台取料机的取料机的取料进度无限接近时，说明配煤质量越高。 [0062] 取料机作为取料的工具型设备，它的工作状态是决定配煤质量的重要组成部分。取料机现在精细化配煤方面急需解决的问题有以下几点： [0063] (1)取料机配煤作业时无法知道对方取料机的工作状态，大机司机之间更无法做到实时的沟通，难以保证配煤效果。 [0064] (2)两名配煤作业的大机司机无法通过两台取料机的位置信息来判断两台大机的相对取料时间差，这就造成了在流程启动和停止的两个阶段都会出现煤流无法混合的情况，使得配煤质量下降。 [0065] (3)双取配料作业时，由于两台取料机的最大流量之和远远大于地面皮带的承载能力，这就有可能造成地面皮带的损伤。 [0066] (4)取料机作业时，司机最关注的就是皮带称的数据，而这个数据通过多个环节的转换和传输，实时性不足，有一定的延时。 [0067] 针对与以上几个问题，从取料机的上位显示等方面入手，对其进行了改造。 [0068] ①依据中控给出的作业指令，用PLC程序进行逻辑运算，判断流程是否为配煤流程；来判断出两台配煤的取料机编号；这样双方司机就都能够实时的了解对方取料机的作业情况和进度，从作业的开始一直到作业的结束，就实现了对整个配煤过程的精细化管理。 [0069] ②提取了数据后，双取配料过程中对距离装船机较远的“主”级别取料机要求较低，他只需要按照上位计算出的“目标瞬时流量”的数值尽量保证数据的取料量的均匀即可。而对于距离装船机距离较近的“从”级别取料机来说，所要控制的要相对较多。因为“主”级别取料机的取料过程已经发生，是不可改变的，这就要求“从”级别取料机要一直追随着“主”级别取料机来作业，以此来保证配煤质量。为了最大限度的方便“从”级别取料机的作业，为其提供了最直观的数据。 [0070] 对“从”取料机而言，自己取料机的目标瞬时流量包括：自己取料机的目标瞬时流量，根据两台取料机的配煤比例得出。无论“主”还是“从”取料机都会通过这个数据来了解自己这个流程中需要达到的作业量，以达到最高的作业效率。 [0071] 对方取料机即“主”取料机的作业数据包括：对方取料机的作业数据，包括对方取料机编号、延时后的对方瞬时流量(延时处理为与自己现在所取煤流汇合的“主”取料机的瞬时流量)、延时后的对方实际取料量(延时处理为已经与自己现在所取煤流汇合的“主”取料机累计流量)和对方的目标取料量等。通过这些数据，“从”取料机能够实时的掌握对方取料机的工作情况，精细整个作业流程，并通过与对方延时后的瞬时流量来保证地面皮带不出现超载情况，保证了设备的安全。 [0072] 本取料机的瞬时流量与累计量包括：本取料机的瞬时流量与累计量，帮助司机了解自己的作业情况。 [0073] 双方取料机的工作进度与实时配煤比例包括：双方取料机的工作进度与实时配煤比例，这也是完成精细化配煤的主要部分，在这个部分“主”级别取料机只能看到自己的工作进度，仅仅为其提供一个直观的显示。而“从”级别取料机就必须实时关注双方的进度，在作业过程中，他要尽量保证两边的进度无限接近，实时显示的配煤比例与实际要求的配煤比例相同，若“从”级别取料机保证好这个状态，最后就能够实现最佳的配煤效果。 [0074] ③为了避免在流程启动和停止的两个阶段出现煤流无法混合的情况，在流程启动和停止的两个阶段为从级别取料机进行了动画显示，司机可以通过这个显示来开始取料以及停止取料，以此来保证煤流在流程启动和停止的两个阶段也能保证良好的混合。“从”级别取料机可根据煤流流动的动画效果和上料时间的倒计时来控制上料开始的时间，当上料倒计时结束时，取料机就应该已经上料开始，上位界面上还会出现“可以上料”的闪动提示。当系统检测到取料机已经上料后，闪动提示就会消失。 [0075] 当流程停取时，上位也会有相应的停机提示。 [0076] 结合图1-4，主取料机21与从取料机22进行配煤作业，其中主取料机21所取的料通过皮带机31运输到皮带机35(可以根据需要选择皮带机33-36中的任意一条，此处仅以皮带机35为例)，而从取料机22所取的料通过皮带机32运输到皮带机35，再通过皮带机35运输到装船机54。 [0077] 中控选择好该流程后，PLC程序自动计算了主取料机21，从取料机22，时间差为60s，开始输入生产信息，生产信息包括：主取料机所取煤种信息、存放物料的垛位信息、目标取料量，例如3000吨；从取料机22所取煤种信息、垛位信息、目标取料量，例如3000吨；装船机54所对应船舶的仓号；配煤方式，如“双取”。目标装仓量根据主从取料机的目标取料量自动生成，例如为6000吨，若主从取料机的目标取料量都为3000吨，那么配煤比例自动生成，例如为1:1，选择船舶所在的泊位，最后发送上述这些生产信息。 [0078] 中控所录入的数据即刻发送到了作业的两个取料机上，中控开始启动流程，首先皮带机31开始运行，主取料机21开始取料，中控上位机显示皮带机5开始60s倒计时，当主取料机21达到重载要求时，自动向从取料机22发送自身重载信号，从取料机22上位机显示开始取料倒计时60s，60s后从取料机22开始取料，此时主取料机21所取得料流应在皮带机31上，但随着皮带机的运行，主取料机21所取的料将和从取料机22所取的料在皮带机35与皮带机32的交汇处同一时间汇集。 [0079] 作业过程中，主取料机21能够随时查看从取料机22的作业进度百分比，从取料机22能够查看到主取料机60s前的作业进度，当从取料机22取料进度与主取料机21取料进度相差较大时，优选相差超过±10％时，中控上位机、主取料机上位机以及从取料机上位机将报警提醒，取料机将根据自身情况进行调整。 [0080] 当流程即将结束时，主取料机21首先完成取料任务，主取料机21停止运行并将空载信号自动发送给从取料机22，从取料机22上位机上开始显示停止取料倒计时60s，从取料机22需要在这60s内完成自身取料任务，60s后从取料机22停止运行，随着皮带机的运行，两路料流将在皮带机32与皮带机35的交汇处同一时间结束。 [0081] 通过以上手段，能够让司机有一个相对准确的上料和停取的时间，这样就能够准确的做到煤流的充分混合，提高配煤质量。 |
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