一种料仓料位中心断面解析系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种料仓料位中心断面解析系统及方法，其特征在于：所述的解析系统包括料仓、检测仪表、逻辑控制器和计算机软件系统；所述的解析方法包括以下步骤：1、计算得出仓内物料重量特征值，2、计算得出料仓料位最小值，3、计算得出料仓料位最大值，4、偏差大于阈值时予以报警，5、修正料仓料位最小值与最大值，6、解析得出料仓内物料中心断面图形。本发明专利技术的优点是：料位解析结果不易受到上料过程中的物料流干扰，并且能够连续完全反映料仓内物料料位状态，得出料仓内物料中心断面图形，为保证生产的连续和稳定，实现料仓上料及下料的自动控制奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种料仓料位中心断面解析系统及方法
本专利技术涉及工业计算机实时控制
，具体涉及一种料仓料位中心断面解析系统及方法。
技术介绍
工业生产中，经常采用料仓对固体物料进行储存和中转，以保证生产的连续性。对料仓料位的准确测量是实现料仓上料及下料自动控制的前提条件。目前，对料仓料位的测量通常采用的仪表有雷达料位计、超声波料位计、重锤料位计和称重式料位计等。雷达料位计、超声波料位计、重锤料位计只能进行点式测量，由于料仓通常具有较大的横截面积并且料仓内物料的上表面并非平面，所以点式测量无法完全反映料仓料位的状态，另外，雷达料位计和超声波料位计在料仓上料过程中易受到物料流的干扰，重锤料位计虽然不易受到上料过程中物料流的干扰，但其为间断测量，不具备连续性。称重式料位计不易受到上料过程中物料流的干扰，但其检测值为料仓内物料的重量，与自动控制要求的料仓料位有所不同，也无法完全反映料仓料位的状态。专利技术专利CN108534860A，提供一种基于图像分析的重锤料位检测系统和检测方法，包括控制模块、摄像头、信息采集模块、无线通信模块、用户、重锤和缆线滚轮组件；所述重锤置于所述料仓内、并通过电机与控制模块相连，所述摄像头置于料仓壁的上方，用于拍摄料仓内重锤移动的图像，图像经由信息采集模块发送给控制模块，所述控制模块对接收到的图像帧进行计算处理，得到料位值后通过无线通信模块传输给用户。该专利技术具有集成度高、控制部件少、成本低、工作可靠、易于使用和维护等优点，克服了传统的重锤料位测量装置维护成本高的缺点，避免了超声波料位测量装置对粉尘敏感的缺点，同时能实现装置的自维护，因此在电厂、化工等过程控制工业中具有广泛应用前景。也有一些文献资料涉及到这方面的内容，例如论文《称重式电子料位计粉料筒仓实时料位显示系统》，粉料筒仓料位测量一直是一个难以解决的技术问题，正筒仓作为贮存水泥、粉煤灰的装置在搅拌站中被广泛应用，随着环保要求的提高，水泥、粉煤灰等物料由于无法准确测量仓位，从而无法实现料仓上料及下料的自动控制，造成扬尘和污染，引起了环保部门和越来越多制造商的重视。
技术实现思路
针对现有技术对料仓料位测量中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种料仓料位中心断面解析系统及方法，能够实时监控料仓断面料位的状况，得出料仓内物料中心断面图形，为料仓上料及下料的自动控制奠定基础。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术的一种料仓料位中心断面解析系统，包括料仓、称重式料位计和和料仓料位检测系统，所述的料仓上部为中空圆柱，下部顺接倒立中空圆台，所述的称重式料位计设置在料仓下部外壁上；其特征在于，所述的料仓料位检测系统为料仓料位中心断面解析系统，包括接触式料位开关Ⅰ、接触式料位开关Ⅱ、逻辑控制器和计算机软件系统；所述的接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ设置在料仓边壁处，接触式料位开关Ⅱ安装位置高于接触式料位开关Ⅰ，所述的逻辑控制器与称重式料位计、接触式料位开关Ⅰ、接触式料位开关Ⅱ电性相连，所述的计算机软件系统与逻辑控制器电性相连；本专利技术的一种料仓料位中心断面解析方法，采用如权利要求1所述的料仓料位中心断面解析系统，其特征在于所述的解析方法包括以下步骤：步骤1、计算得出仓内物料重量特征值；设料仓内物料刚刚覆盖中空圆台小半径平面时的重量为特征值WA(t)，WA由公式(1)确定:设料仓内物料刚刚覆盖中空圆台大半径平面时的重量为特征值WB(t)，WB由公式(2)确定:其中ρ为物料堆密度(t/m3)，θ为物料安息角(°)；R为中空圆台大半径(m)；r为中空圆台小半径(m)；h为中空圆台高度(m)；A1、A2为修正系数；步骤2、计算得出料仓料位最小值；设料仓内物料最低点距离料仓底部的高度为料仓料位最小值HMIN(m)，HMIN由公式(3)确定:其中W为称重式料位计2检测值即料仓内物料重量(t)；B1、B2、B3为修正系数；步骤3、计算得出料仓料位最大值；设料仓内物料最高点距离料仓底部的高度为料仓料位最大值HMAX(m)，HMAX由公式(4)确定:其中C1、C2、C3、C4为修正系数；步骤4、偏差大于阈值时予以报警；分别判定料仓料位最小值与接触式料位开关Ⅰ检测值、接触式料位开关Ⅱ检测值的偏差，当公式(5)成立时予以报警：其中HL为接触式料位开关Ⅰ对应料仓低料位值(m)；HH为接触式料位开关Ⅱ对应料仓高料位值(m)；HA为接触式料位开关Ⅰ检测值(0、1)，HB为接触式料位开关Ⅱ检测值(0、1)，HD为料仓料位报警偏差阈值(m)；HL和HH数值的确定，根据接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ的安装位置，分为三种情况：1)当接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ都安装在料仓下部圆台边壁时，HL和HH分别由公式(6)和公式(7)确定：2)当接触式料位开关Ⅰ安装在料仓下部圆台边壁、接触式料位开关Ⅱ安装在料仓上部圆柱边壁时，HL和HH分别由公式(8)和公式(9)确定：HH＝LH-DH·tanθ(9)3)当接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ都安装在料仓上部圆柱边壁时，HL和HH分别由公式(10)和公式(11)确定：HL＝LL-DL·tanθ(10)HH＝LH-DH·tanθ(11)其中LL为接触式料位开关Ⅰ距离料仓底部的安装高度(m)，LH为接触式料位开关Ⅱ距离料仓底部的安装高度(m)，DL为接触式料位开关Ⅰ有效检测部位的插入料仓的深度(m)，DH为接触式料位开关Ⅱ有效检测部位的插入料仓的深度(m)；步骤5、修正料仓料位最小值HMIN与料仓料位最大值HMAX；料仓料位最小值修正值HMIN′(m)，由公式(12)确定:料仓料位最大值修正值HMAX′(m)，由公式(13)确定:步骤6、得出料仓内物料中心断面图形；料仓内物料的上表面按圆锥体表面考虑，根据料仓几何尺寸、料仓料位最小值修正值HMIN′和料仓料位最大值修正值HMAX′，得出料仓内物料中心断面图形，分为三种情况：1)当W≤WA时，在料仓中心断面的下底边线上，定义距离下底边线中心点为HMAX′×ctanθ的两个点a和c；在料仓中心断面的中心线上，定义距离下底边线中心点为HMAX′的点为b；依次连接点a、b、c，料仓中心断面中此连线和下底边线包围区域即为料仓内物料中心断面图形；2)当WA＜W＜WB时，在料仓中心断面下部梯形的两条腰线上，分别定义距离下底边线垂直高度为HMIN′的点a和c；在料仓中心断面的中心线上，定义距离下底边线中心点为HMAX′的点为b；依次连接点a、b、c，料仓中心断面中此连线、下部梯形的两条腰线和下底边线包围区域即为料仓内物料中心断面图形；3)当W≥WB时，在料仓中心断面上部矩形的两条竖边线上，分别定义距离下底边线垂直高度为HMIN′的点a和c；在料仓中心断面的中心线上，定义距离下底边线中心点为HMAX′的点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种料仓料位中心断面解析系统，包括料仓、称重式料位计和和料仓料位检测系统，所述的料仓上部为中空圆柱，下部顺接倒立中空圆台，所述的称重式料位计设置在料仓下部外壁上；其特征在于，所述的料仓料位检测系统为料仓料位中心断面解析系统，包括接触式料位开关Ⅰ、接触式料位开关Ⅱ、逻辑控制器和计算机软件系统；所述的接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ设置在料仓边壁处，接触式料位开关Ⅱ安装位置高于接触式料位开关Ⅰ，所述的逻辑控制器与称重式料位计、接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ电性相连，所述的计算机软件系统与逻辑控制器电性相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种料仓料位中心断面解析系统，包括料仓、称重式料位计和和料仓料位检测系统，所述的料仓上部为中空圆柱，下部顺接倒立中空圆台，所述的称重式料位计设置在料仓下部外壁上；其特征在于，所述的料仓料位检测系统为料仓料位中心断面解析系统，包括接触式料位开关Ⅰ、接触式料位开关Ⅱ、逻辑控制器和计算机软件系统；所述的接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ设置在料仓边壁处，接触式料位开关Ⅱ安装位置高于接触式料位开关Ⅰ，所述的逻辑控制器与称重式料位计、接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ电性相连，所述的计算机软件系统与逻辑控制器电性相连。


2.一种料仓料位中心断面解析方法，采用如权利要求1所述的料仓料位中心断面解析系统，其特征在于所述的解析方法包括以下步骤：
步骤1、计算得出仓内物料重量特征值；
设料仓内物料刚刚覆盖中空圆台小半径平面时的重量为特征值WA(t)，WA由公式(1)确定:



设料仓内物料刚刚覆盖中空圆台大半径平面时的重量为特征值WB(t)，WB由公式(2)确定:



其中ρ为物料堆密度(t/m3)，θ为物料安息角(°)；R为中空圆台大半径(m)；r为中空圆台小半径(m)；h为中空圆台高度(m)；A1、A2为修正系数；
步骤2、计算得出料仓料位最小值；
设料仓内物料最低点距离料仓底部的高度为料仓料位最小值HMIN(m)，HMIN由公式(3)确定:



其中W为称重式料位计2检测值即料仓内物料重量(t)；B1、B2、B3为修正系数；
步骤3、计算得出料仓料位最大值；
设料仓内物料最高点距离料仓底部的高度为料仓料位最大值HMAX(m)，HMAX由公式(4)确定:



其中C1、C2、C3、C4为修正系数；
步骤4、偏差大于阈值时予以报警；
分别判定料仓料位最小值与接触式料位开关Ⅰ检测值、接触式料位开关Ⅱ检测值的偏差，当公式(5)成立时予以报警：



其中HL为接触式料位开关Ⅰ对应料仓低料位值(m)；HH为接触式料位开关Ⅱ对应料仓高料位值(m)；HA为接触式料位开关Ⅰ检测值(0、1)，HB为接触式料位开关Ⅱ检测值(0、1)，HD为料仓料位报警偏差阈值(m)；
HL和HH数值的确定，根据接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ的安装位置，分为三种情况：
1)当接触式料位开关Ⅰ和接触式料位开关Ⅱ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巍，吕庆，
申请(专利权)人：中冶北方大连工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21