專利名稱：一種皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)，具體涉及一種皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
在冶金、發(fā)電、煤炭等行業(yè)，物料的皮帶傳送是非常普遍的工業(yè)流程，有些工廠經(jīng)過數(shù)十個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站可以將物料傳送到幾千米以外。皮帶傳送對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備要求較高，一旦中間環(huán)節(jié)的某個(gè)皮帶出現(xiàn)停機(jī)或者打滑，后續(xù)皮帶必須馬上停止運(yùn)行，否則物料會(huì)堆積在故障皮帶上，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，可能會(huì)造成整個(gè)工廠的全線停產(chǎn)，帶來(lái)巨額經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)在的工業(yè)控制領(lǐng)域，為了節(jié)約人力成本，同時(shí)受制于現(xiàn)場(chǎng)惡劣的粉塵環(huán)境，會(huì)設(shè)立中央控制室，工人在操作員站對(duì)所有的皮帶進(jìn)行集中控制和運(yùn)行監(jiān)視。在實(shí)際使用過程當(dāng)中常會(huì)遇到以下兩個(gè)問題:I)傳統(tǒng)皮帶打滑檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修維護(hù)比較繁瑣，并且在惡劣的工業(yè)環(huán)境下無(wú)法保證其工作可靠性。2)傳統(tǒng)工業(yè)控制無(wú)法對(duì)皮帶撒料做出自動(dòng)判斷，一般情況下，工廠會(huì)在比較重要的皮帶上安裝攝像頭，將皮帶運(yùn)行的實(shí)時(shí)影像傳送到操作員站，但是視頻監(jiān)控和工業(yè)控制為兩套單獨(dú)的系統(tǒng)。工人通過監(jiān)視器對(duì)皮帶運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視，皮帶的撒料通過人眼來(lái)判斷。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備較多的情況下，常會(huì)出現(xiàn)誤判。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)及其控制方法，特別是針對(duì)皮帶運(yùn)行過程中的撒料以及打滑控制。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)，包括PLC，PLC的輸出端分別連接至聲光報(bào)警器以及皮帶的電機(jī)，PLC的輸入端分別與接近開關(guān)1、接近開關(guān)I1、工控機(jī)連接，所述接近開關(guān)I與接近開關(guān)II分別設(shè)置于皮帶的主動(dòng)輥筒和從動(dòng)輥筒處，所述工控機(jī)與攝像頭連接，所述攝像頭設(shè)置于動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域。所述動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域設(shè)置于易撒料的區(qū)域。上述皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)的控制方法，具體步驟如下:I)將易撒料的區(qū)域設(shè)置為動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域，皮帶啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)行步驟2)和步驟3)；2)記下皮帶的主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間T以及從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間t，倘若t-τ大于閾值I，且延時(shí)時(shí)間到，則進(jìn)入步驟8)，倘若t-T不大于閾值I，程序結(jié)束；3)每秒采集一張視頻圖像，每3秒一組，根據(jù)采集時(shí)間的先后順序?qū)?張視頻圖像分別存入緩存A、緩存B、緩存C，進(jìn)入步驟4)；4)在 當(dāng)前秒采集到新的視頻圖像，將其與C內(nèi)的視頻圖像進(jìn)行像素對(duì)比，倘若像素差異大于閾值II，則判定為皮帶撒料，進(jìn)入步驟6);倘若不大于閾值II，則判定為皮帶未撒料，進(jìn)入步驟5);5)將B內(nèi)的視頻圖像覆蓋A內(nèi)的視頻圖像、C內(nèi)的視頻圖像覆蓋B內(nèi)的視頻圖像、步驟4)中采集的新的視頻圖像覆蓋C內(nèi)的視頻圖像，返回步驟4)；6)工控機(jī)將撒料信號(hào)發(fā)送至PLC，PLC控制聲光報(bào)警器延時(shí)發(fā)出撒料警告，將步驟
4)中采集的新的視頻圖像與A內(nèi)的視頻圖像進(jìn)行像素對(duì)比，倘若像素差異不大于閾值III，則判定為皮帶輕微撒料，返回步驟5);倘若像素差異大于閾值III，則判定為皮帶嚴(yán)重撒料，進(jìn)入步驟7)；7)記錄下出現(xiàn)嚴(yán)重撒料的次數(shù)，倘若3秒內(nèi)連續(xù)3次出現(xiàn)嚴(yán)重撒料，則進(jìn)入步驟8);倘若否，返回步驟5);8 ) PLC控制皮帶停止運(yùn)行。所述步驟I)中，皮帶啟動(dòng)運(yùn)行后，電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輥筒通過皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)。所述步驟2)的具體步驟為:21)主動(dòng)棍筒每轉(zhuǎn)一周,接近開關(guān)I向PLC發(fā)送一次脈沖信號(hào),前一個(gè)脈沖信號(hào)開始計(jì)時(shí)，到下一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)出，記為主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間T ；22)從動(dòng)棍筒每轉(zhuǎn)一周,接近開關(guān)II向PLC發(fā)送一次脈沖信號(hào),前一個(gè)脈沖信號(hào)開始計(jì)時(shí)，到下一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)出，記為從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間t。所述步驟3)中，通過工控機(jī)的視頻采集卡采集現(xiàn)場(chǎng)攝像頭的視頻圖像。所述步驟6 )中，工控機(jī)通過CP5611通訊卡向PLC發(fā)出撒料信號(hào)。本發(fā)明的工作原理:在皮帶正常運(yùn)行不打滑的情況下，皮帶電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輥筒，主動(dòng)輥筒帶動(dòng)皮帶，皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輥筒，主動(dòng)輥筒與從動(dòng)輥筒線速度相同。皮帶打滑為主動(dòng)輥筒與皮帶之間發(fā)生滑動(dòng)，此時(shí)主、從動(dòng)輥筒的線速度出現(xiàn)較大差值。在主、從動(dòng)輥筒上分別安裝一個(gè)接近開關(guān)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，給PLC發(fā)送一次脈沖信號(hào)，實(shí)時(shí)的記錄下主、從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周所用時(shí)間，當(dāng)兩個(gè)時(shí)間之差發(fā)生較大改變時(shí)，可以判定皮帶打滑。本發(fā)明將視頻圖像的動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，通過工控機(jī)的視頻采集卡采集現(xiàn)場(chǎng)攝像頭的視頻圖像，并在容易撒料的區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。當(dāng)皮帶撒料時(shí)，攝像頭所截取到的畫面中動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域會(huì)有料堆積，與之前正常畫面的動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域相比，像素會(huì)發(fā)生改變，將當(dāng)前畫面與前一秒的畫面進(jìn)行對(duì)比，像素差超過較小的閾值(閾值II)，認(rèn)為撒料，工控機(jī)發(fā)送撒料信號(hào)給PLC，PLC控制聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警，否則為不撒料。判定出皮帶撒料后，將當(dāng)前畫面與3秒前的畫面進(jìn)行對(duì)比，像素差超過較大的閾值(閾值III)，則認(rèn)為已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重撒料，連續(xù)3秒判斷出現(xiàn)嚴(yán)重撒料，直接通過PLC停止皮帶運(yùn)行。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明用于判定皮帶打滑，電氣、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于檢修維護(hù)，且能較廣泛的適應(yīng)各種惡劣工業(yè)環(huán)境。判斷皮帶撒料方面，使用了視頻動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)。初次判斷為撒料后，會(huì)進(jìn)行二次判斷。設(shè)置兩個(gè)閾值(閾值II和閾值III)來(lái)區(qū)分輕微撒料和嚴(yán)重撒料。并且，該判定方法不容易受光線等外圍因素的影響。本發(fā)明對(duì)皮帶打滑和容易撒料的區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，如果出現(xiàn)故障，程序會(huì)自動(dòng)發(fā)送故障信號(hào)給PLC，PLC會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的皮帶進(jìn)行自動(dòng) 停機(jī)或聲光報(bào)警。工業(yè)控制更準(zhǔn)確及時(shí)。攝像頭、工控機(jī)、PLC都是工廠常規(guī)使用設(shè)備，成本低廉。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的流程圖；其中1.攝像頭，2.工控機(jī)，3.PLC，4.聲光報(bào)警器，5.接近開關(guān)I，6.接近開關(guān)II，
7.電機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。如圖1所示， 本發(fā)明包括PLC3，PLC3的輸出端分別連接至聲光報(bào)警器4以及皮帶的電機(jī)7，PLC3的輸入端分別與接近開關(guān)15、接近開關(guān)116、工控機(jī)2連接，接近開關(guān)15與接近開關(guān)116分別設(shè)置于皮帶的主動(dòng)輥筒和從動(dòng)輥筒處，工控機(jī)2與攝像頭I連接，攝像頭I設(shè)置于動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域，動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域設(shè)置于易撒料的區(qū)域。如圖2所示，上述皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)的控制方法，具體步驟如下:I)將易撒料的區(qū)域設(shè)置為動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域，皮帶啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)行步驟2)和步驟
3)；2)記下皮帶的主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間T以及從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間t，倘若t-τ大于閾值I，且延時(shí)時(shí)間到，則進(jìn)入步驟8)，倘若t-T不大于閾值I，程序結(jié)束；3)每秒采集一張視頻圖像，每3秒一組，根據(jù)采集時(shí)間的先后順序?qū)?張視頻圖像分別存入緩存A、緩存B、緩存C，進(jìn)入步驟4)；4)在當(dāng)前秒采集到新的視頻圖像，將其與C內(nèi)的視頻圖像進(jìn)行像素對(duì)比，倘若像素差異大于閾值II，則判定為皮帶撒料，進(jìn)入步驟6);倘若不大于閾值II，則判定為皮帶未撒料，進(jìn)入步驟5);5)將B內(nèi)的視頻圖像覆蓋A內(nèi)的視頻圖像、C內(nèi)的視頻圖像覆蓋B內(nèi)的視頻圖像、步驟4)中采集的新的視頻圖像覆蓋C內(nèi)的視頻圖像，返回步驟4)；6)工控機(jī)2將撒料信號(hào)發(fā)送至PLC3，PLC3控制聲光報(bào)警器4延時(shí)發(fā)出撒料警告，將步驟4)中采集的新的視頻圖像與A內(nèi)的視頻圖像進(jìn)行像素對(duì)比，倘若像素差異不大于閾值III，則判定為皮帶輕微撒料，返回步驟5);倘若像素差異大于閾值III，則判定為皮帶嚴(yán)重撒料，進(jìn)入步驟7);7)記錄下出現(xiàn)嚴(yán)重撒料的次數(shù)，倘若3秒內(nèi)連續(xù)3次出現(xiàn)嚴(yán)重撒料，則進(jìn)入步驟
8);倘若否，返回步驟5);8 ) PLC3控制皮帶停止運(yùn)行。其中，閾值III遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于閾值II。步驟I)中，皮帶啟動(dòng)運(yùn)行后，電機(jī)7帶動(dòng)主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輥筒通過皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)。步驟2)的具體步驟為:21)主動(dòng)棍筒每轉(zhuǎn)一周,接近開關(guān)15向PLC3發(fā)送一次脈沖信號(hào),前一個(gè)脈沖信號(hào)開始計(jì)時(shí)，到下一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)出，記為主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間T ；22)從動(dòng)棍筒每轉(zhuǎn)一周,接近開關(guān)116向PLC3發(fā)送一次脈沖信號(hào),前一個(gè)脈沖信號(hào)開始計(jì)時(shí)，到下一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)出，記為從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間t。步驟3)中，通過工控機(jī)2的視頻采集卡采集現(xiàn)場(chǎng)攝像頭I的視頻圖像。步驟6 )中，工控機(jī)2通過CP5611通訊卡向PLC3發(fā)出撒料信號(hào)。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保`護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)，其特征在于，包括PLC，PLC的輸出端分別連接至聲光報(bào)警器以及皮帶的電機(jī)，PLC的輸入端分別與接近開關(guān)1、接近開關(guān)I1、工控機(jī)連接，所述接近開關(guān)I與接近開關(guān)II分別設(shè)置于皮帶的主動(dòng)輥筒和從動(dòng)輥筒處，所述工控機(jī)與攝像頭連接，所述攝像頭設(shè)置于動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域設(shè)置于易撒料的區(qū)域。
3.權(quán)利要求1所述的一種皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，具體步驟如下: 1)將易撒料的區(qū)域設(shè)置為動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域，皮帶啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)行步驟2)和步驟3)； 2)記下皮帶的主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間T以及從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間t，倘若t-T大于閾值I，且延時(shí)時(shí)間到，則進(jìn)入步驟8)，倘若t-T不大于閾值I，程序結(jié)束； 3)每秒采集一張視頻圖像，每3秒一組，根據(jù)采集時(shí)間的先后順序?qū)?張視頻圖像分別存入緩存A、緩存B、緩存C，進(jìn)入步驟4)； 4)在當(dāng)前秒采集到新的視頻圖像，將其與C內(nèi)的視頻圖像進(jìn)行像素對(duì)比，倘若像素差異大于閾值II，則判定為皮帶撒料，進(jìn)入步驟6);倘若不大于閾值II，則判定為皮帶未撒料，進(jìn)入步驟5)； 5 內(nèi)的視頻圖像覆蓋A內(nèi)的視頻圖像、C內(nèi)的視頻圖像覆蓋B內(nèi)的視頻圖像、步驟4)中采集的新的視頻圖像覆蓋C內(nèi)的視頻圖像，返回步驟4)； 6)工控機(jī)將撒料信號(hào)發(fā)送至PLC，PLC控制聲光報(bào)警器延時(shí)發(fā)出撒料警告，將步驟4)中采集的新的視頻圖像與A內(nèi)的視頻圖像進(jìn)行像素對(duì)比，倘若像素差異不大于閾值III，則判定為皮帶輕微撒料，返回步驟5);倘`若像素差異大于閾值III，則判定為皮帶嚴(yán)重撒料，進(jìn)入步驟7)； 7)記錄下出現(xiàn)嚴(yán)重撒料的次數(shù)，倘若3秒內(nèi)連續(xù)3次出現(xiàn)嚴(yán)重撒料，則進(jìn)入步驟8);倘若否，返回步驟5); 8)PLC控制皮帶停止運(yùn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步驟I)中，皮帶啟動(dòng)運(yùn)行后，電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輥筒通過皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步驟2)的具體步驟為: 21)主動(dòng)輥筒每轉(zhuǎn)一周，接近開關(guān)I向PLC發(fā)送一次脈沖信號(hào)，前一個(gè)脈沖信號(hào)開始計(jì)時(shí)，到下一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)出，記為主動(dòng)棍筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間T ； 22)從動(dòng)輥筒每轉(zhuǎn)一周，接近開關(guān)II向PLC發(fā)送一次脈沖信號(hào)，前一個(gè)脈沖信號(hào)開始計(jì)時(shí)，到下一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)出，記為從動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間t。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種皮帶運(yùn)行控制方法，其特征在于，所述步驟3)中，通過工控機(jī)的視頻采集卡采集現(xiàn)場(chǎng)攝像頭的視頻圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種皮帶運(yùn)行控制方法，其特征在于，所述步驟6)中，工控機(jī)通過CP5611通訊卡向PLC發(fā)出撒料信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種皮帶運(yùn)行控制系統(tǒng)及其控制方法，特別是針對(duì)皮帶運(yùn)行過程中的撒料以及打滑控制。該系統(tǒng)包括PLC，PLC的輸出端分別連接至聲光報(bào)警器以及皮帶的電機(jī)，PLC的輸入端分別與接近開關(guān)I、接近開關(guān)II、工控機(jī)連接，接近開關(guān)I與接近開關(guān)II分別設(shè)置于皮帶的主動(dòng)輥筒和從動(dòng)輥筒處，工控機(jī)與攝像頭連接，攝像頭設(shè)置于動(dòng)態(tài)檢測(cè)區(qū)域。本發(fā)明對(duì)皮帶打滑和容易撒料的區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，如果出現(xiàn)故障，程序會(huì)自動(dòng)發(fā)送故障信號(hào)給PLC，PLC會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的皮帶進(jìn)行自動(dòng)停機(jī)或聲光報(bào)警。工業(yè)控制更準(zhǔn)確及時(shí)。攝像頭、工控機(jī)、PLC都是工廠常規(guī)使用設(shè)備，成本低廉。
文檔編號(hào)B65G43/04GK103241521SQ20131018078
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月16日
發(fā)明者馬剛 申請(qǐng)人:濟(jì)南伊斯達(dá)自控工程有限公司