一种水泥库清库设备的自动控制系统
技术领域
本发明涉及储库清理技术领域，具体涉及一种水泥库清库设备的自动控制系统。
背景技术
水泥库中的水泥由于是粉状物，当水泥库使用一段时间后，水泥这种粉状物很容易粘在库壁上，形成库壁挂料，这些附着物随着时间的增长越来越厚，导致水泥库的容积变小，即水泥库的使用效率变低。有时还会自行脱落成为大小不一的块状物或片状物混在水泥粉中，轻者堵死下料器，重者在库内漏斗上结拱起蓬，把物料架空无法泄出，造成断料停产。
本公司结合水泥库的结构特点，开发出申请号为202010031818.5的一种水泥库清库设备，包括卷扬机、回转支撑、液压站、伞状支架、可调挡铁、油缸、油缸连接段、可加长矩形管、电镐连接端和电镐；该设备能够降低清库的成本，提高清库的速度，改善工人的工作环境，具有很好的市场前景。
对于这种全新清库设备来说，没有成型的自动控制系统可以作为参考，同时其工作环境恶劣，粉尘大，振动大，能见度差，工作空间受局限。所以，如何解决各个机械部件之间、机械与液压站之间的协调和控制，以及如何解决恶劣工作环境中的电控设备设计与选型，完成一套新的自动控制系统，达到与预期一致的设备使用效果，是一个新的难题。
为了实现这种对这种全新清库设备的自动控制，达到最好的技术成果和最大的经济效益。为其配置的一套实时性优、稳定性好，可靠性和安全性高的自动控制系统，对提高这种全新设备预期使用效率，达到最终显著经济效益具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题，为我公司新型清库设备提供一种水泥库清库设备的自动控制系统，运行可靠、精确控制系统各项参数，使该种新型清库设备合理高效运行。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种水泥库清库设备的自动控制系统，包括无线通信模块、PLC系统、限位开关、上位计算机、摄像系统、激光测距仪和遥控器；
所述无线通信模块包括PLC系统的无线收发模块、无线路由器和上位计算机的无线收发模块；PLC系统的无线收发模块、无线路由器均与上位计算机进行通信，数据传输；
所述PLC系统包括顶部PLC控制箱和底部PLC控制箱；顶部PLC控制箱设置在库外，顶部PLC控制箱控制卷扬机的收放和伞状支架的旋转；底部PLC控制箱设置在清库设备的液压站上，底部PLC控制箱控制液压站，实现伞状支架机械臂的折叠与撑开，并控制电镐的启停；限位开关设置在清库设备的液压站底板下方，限位开关对伞状支架机械臂撑开角度限位；
所述上位计算机通过自身的无线收发模块，实现控制命令的下传和PLC系统数据的读取；
所述摄像系统包括分别设置在伞状支架各机械臂上的摄像头，摄像系统追踪设备位置和监控库内实时状态，视频图像信号通过无线路由器上传至上位计算机进行监控；
所述激光测距仪设置在卷扬机底座上，测量并传送伞状支架的实际下放距离信息至上位计算机；
所述遥控器通过射频通信分别与顶部PLC控制箱和底部PLC控制箱进行信号传递，控制伞状支架机械臂的收放、上下移动，以及电镐的启停操作。
具体的，所述自动控制系统还包括电缆收放卷盘；电缆收放卷盘用于底部PLC控制柜电源电缆的管理。
具体的，所述底部PLC控制箱下侧设置有减震装置。
更具体的，所述的减震装置包括减震座、减震底板、弹簧层和橡胶层；减震座均匀设置在底部PLC控制箱下侧，减震底板设置在减震座下侧，弹簧层设置在减震底板下侧和橡胶层上侧之间。
具体的，所述的顶部PLC控制箱控制伞状支架在0°~120°的角度内旋转。
具体的，所述的限位开关限位伞状支架机械臂撑开的角度为58°~62°。
在需要清库工作时，通过上位计算机下传命令至顶部PLC控制箱，控制卷扬机下放伞状支架，使折叠起来的伞状支架停留在库内合适的高度，同时控制伞状支架在0°~120°的旋转角度内调整；激光测距仪测量并传送回伞状支架的实际下放距离至上位计算机，伞状支架被卷扬机下放到目标位置后，通过上位计算机下传命令至底部PLC控制箱控制液压站，使得机械臂自动撑开，限位开关保证机械臂的撑开角度，使机械臂端部的电镐靠近库壁，通过上位计算机或遥控器启动电镐，开始清库；摄像系统将各机械臂的运动状态监控图像通过无线路由器传回至上位计算机；目标位置清理完毕后，收起机械臂，卷扬机继续下放伞状支架到下一目标位置；当卷扬机下放伞状支架时，电缆收放卷盘随重力自动旋转下放电缆。
遥控器做为备用的指令设备，若上位计算机短暂性失去通信信号，或者用户认为上位计算机操作复杂时，可以使用遥控器对系统进行控制；遥控器通过射频信号将伞状支架下放命令发送至顶部PLC控制柜，或者将机械臂收放命令和电镐启停命令发送至底部PLC控制柜，两个控制柜收到信号后，执行如前述一样的动作，完成系统功能。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、 监控清库设备运转系统，保持卷扬机、液压站、伞状支架机械臂、电镐等设备的良好运行，预见可能的故障，并提前做出处理。
2、自动调节卷扬机下放位置，合理控制伞状支架机械臂的张开收缩角度，合理控制电镐的启停；通过对清库设备各项参数的精确控制，实现设备运行的最大效率，尽量多的满足设备的安全经济运行。
3、摄像系统的视频监控信号均通过无线传输，既节省了初始投资又满足了实际工况不便于敷设电缆的要求。
4、上位计算机既实现了清库设备的精准控制，安全运行以及高度的集成自动化，又实现了在尽量少的操作工人以及高度安全生产的前提，从而提高经济效益。
附图说明
图1为本专利的信号传递关系示意图。
图2为本专利的部分信号流向示意图。
图3为本专利的摄像系统的信号流向示意图。
图4为本专利的底部PLC控制箱与减震装置的示意图。
图示： 1-减震座，2-减震底板，3-弹簧层，4-橡胶层 。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步解释说明，不能以此限定本发明的保护范围，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
结合附图1-4，本发明所述的一种水泥库清库设备的自动控制系统，包括无线通信模块、PLC系统、限位开关、上位计算机、摄像系统、激光测距仪、遥控器和电缆收放卷盘；
无线通信模块包括PLC系统的无线收发模块、无线路由器和上位计算机的无线收发模块；PLC系统的无线收发模块、无线路由器均与上位计算机采用S7通信协议进行通信，数据传输；
PLC系统包括顶部PLC控制箱和底部PLC控制箱，PLC系统均采用西门子1200-PLC，配置W788无线收发模块；顶部PLC控制箱设置在库外，顶部PLC控制箱控制卷扬机的收放和伞状支架在0°~120°的角度内旋转；底部PLC控制箱设置在清库设备的液压站上，底部PLC控制箱控制液压站，实现伞状支架机械臂的折叠与撑开，并控制电镐的启停；底部PLC控制箱下侧设置有减震装置，减震装置包括减震座1、减震底板2、弹簧层3和橡胶层4；减震座1均匀设置在底部PLC控制箱下侧，减震底板2设置在减震座1下侧，弹簧层3设置在减震底板2下侧和橡胶层4上侧之间。
限位开关设置在清库设备的液压站底板下方，限位开关为AC220V，触点容量为6A，限位开关对伞状支架机械臂在58°~62°撑开角度范围内限位；电缆收放卷盘用于底部PLC控制柜电源电缆的管理。
上位计算机通过自身的无线收发模块，实现控制命令的下传和PLC系统数据的读取；上位计算机采用Dell电脑， i7处理器、独显4G、内存16G、固态硬盘512G；DELL电脑安装高级语言编程软件C#2015版作为开发语言，用来开发无线通信组件，完成同PLC系统的S7通信，并利用C#开发自动控制系统的监控画面, 实现控制命令的下传和PLC系统数据的读取；无线通信组件采用SOCKET套接字进行编程。
摄像系统包括分别设置在伞状支架各机械臂上的300万高清红外监控网络摄像头，摄像系统追踪设备位置和监控库内实时状态，视频图像信号通过YN-AR41AP-A2/100M无线路由器上传至上位计算机进行监控。
激光测距仪设置在卷扬机底座上，测量并传送伞状支架的实际下放距离信息至上位计算机，激光测距仪测量量程为100米，含开关量输出，作为下放收起的报警限位使用。
遥控器通过射频通信分别与顶部PLC控制箱和底部PLC控制箱进行信号传递，控制伞状支架机械臂的收放、上下移动，以及电镐的启停操作。
在需要清库工作时，通过上位计算机下传命令至顶部PLC控制箱，控制卷扬机下放伞状支架，使折叠起来的伞状支架停留在库内合适的高度，同时控制伞状支架在0°~120°的旋转角度内调整；激光测距仪测量并传送回伞状支架的实际下放距离至上位计算机，伞状支架被卷扬机下放到目标位置后，通过上位计算机下传命令至底部PLC控制箱控制液压站，使得机械臂自动撑开，限位开关保证机械臂的撑开角度，使机械臂端部的电镐靠近库壁，通过上位计算机或遥控器启动电镐，开始清库；摄像系统将各机械臂的运动状态监控图像通过无线路由器传回至上位计算机；目标位置清理完毕后，收起机械臂，卷扬机继续下放伞状支架到下一目标位置；当卷扬机下放伞状支架时，电缆收放卷盘随重力自动旋转下放电缆。
遥控器做为备用的指令设备，若上位计算机短暂性失去通信信号，或者用户认为上位计算机操作复杂时，可以使用遥控器对系统进行控制；遥控器通过射频信号将伞状支架下放命令发送至顶部PLC控制柜，或者将机械臂收放命令和电镐启停命令发送至底部PLC控制柜，两个控制柜收到信号后，执行如前述一样的动作，完成系统功能。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
