CN114368600B - 基于传动负载均衡的物流输送优化控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于传动负载均衡的物流输送优化控制装置。基于将传送单元独立的方法，将每个传送单元之间互相独立，由单独的驱动电机驱动，并根据驱动电机的工作功率而调节驱动电机的转速，从而保证了每个驱动电机不会由于超负载运转而损失寿命，也不会因为驱动电机的负载过大导致传送效率降低；还基于驱动单元之间的联动设置了相应的传动辊，使得相邻的传送单元之间可以联动，当驱动电机的负载很低时，可以将相邻的传送单元之间联动，从而节省工作电机的个数，延长电机寿命；设置了传送辊表面的特殊材料的耐磨防滑涂层，防滑涂层一方面可以提高传输效率，另一方面可以保证传送单元之间很好的进行传动，防止出现打滑等现象，服务于本发明的整个负载均衡的控制。
Description
技术领域
本发明涉及传动控制领域，尤其涉及基于传动负载均衡的物流输送优化控制装置。
背景技术
物流运输业中在输送物体时传送带一般都可以由人工控制转动，从而实现快件的传送；但是一方面人工控制的精确度不高，另一方面设置专人来控制传送带的工作速度和功率等浪费了大量的人力；
公开号CN112949789A公开了一种机场行李传送带控制平台，包括实时扫码设备，用于对行李传送带的入口位置处的行李执行行李标识牌的扫码动作，以获得所述行李对应的乘客姓名；现场摄像设备，用于对行李传送带的周围环境进行现场摄像操作以获得周围环境图像。对行李传送带的传送结构进行优化，从而在保证行李有效传送的同时缩减了乘客的等待时间。
当前物流压力较大，运送随机性十分大，尤其是在节日前后，造成了大量的堆积，如果直接传送会导致传送系统负载过大，现有的传送系统也有分离设置的多个独立的传送模块；但是当单个传送模块的负载较大时，说明其自身携带了较多的货物，如果提高速度，势必会导致负载更大，如果降低速度，则会导致积压更多，会导致之后的负载进一步增大。如何进一步控制负载均衡，成了急需解决的问题。
发明内容
针对上述内容，为解决上述问题，提供一种基于传动负载均衡的物流输送优化控制装置，其特征在于包括总控制器、驱动电机、切换电机、切换控制器和传送单元；
传送单元、驱动电机和切换电机的数量均为多个，每个传送单元包括多个传送辊和驱动传送辊的皮带，传送单元首尾靠近连续设置，相邻传送单元的首尾之间设置一个传动辊；传动辊被切换电机带动，从而能够在与两个传送单元同时接触以及不接触的状态之间切换；当传动辊与两个传送单元同时接触时，两个传送单元相互联动，当传动辊两个传送单元不接触时，两个传送单元相互脱离联动；
驱动电机设置在传动带底部，用于驱动传送单元转动，每一个传送单元设置一个驱动电机；
驱动电机被切换电机带动，从而能够在与传送单元接触以及不接触的状态之间切换；当驱动电机与传送单元接触时，驱动电机驱动传送单元转动，当驱动电机与传送单元不接触时，传送单元不被该驱动电机驱动；
全部切换电机连接至切换控制器，切换控制器连接至总控制器；
全部驱动电机连接至总控制器，总控制器实时采集每一个驱动电机的工作功率和转动速度，总控制器根据每一个驱动电机的工作功率和转动速度控制驱动电机的转动速度调节量和切换电机的切换状态，从而保证驱动电机的整体负载均衡。
本发明还提供基于传动负载均衡的物流输送优化控制方法，其中总控制器的控制方案包括：
设第i个驱动电机的实时功率为Pi，转动速度为vi，那么当传送单元上的运输物体不变时，满足功率-速度相关函数Pi=f(vi)，即随着转动速度的vi的变化，实时功率Pi随着转速一同变化；
实际工作时驱动电机的实时功率一方面受到转动速度的影响，另一方面手段驱动电机驱动的传送单元上货物重量的影响，具体控制方式如下：
驱动电机的最大功率为PM，初始状态令全部传送单元速度相等且不联动，每一个驱动电机驱动一个传送单元，检测每一个驱动电机的实时功率：
当Pi< Pi+1时，△vi+1= f-1(PM)- f-1(Pi+1)；同时调节△vi=-△vi+1，调节后继续检测，直到检测到Pi= Pi+1，则调整-△vi+1=△vi=( vi+1- vi)；
Pi> Pi+1时，△vi= f-1(PM)- f-1(Pi)；同时调节△vi+1=-△vi，调节后继续检测，直到检测到Pi= Pi+1，则调整△vi+1=-△vi=( vi- vi+1)；
其中△vi为第i个电机的速度调整量，△vi+1为第i+1个电机的速度调整量，正值为加速，负值为减速，i为正整数；vi为第i个驱动电机的实时转动速度,vi+1为第i+1个驱动电机的实时转动速度；
总控制器的控制方案还包括：
Pe为驱动电机的额定功率，如果任意两个相邻的驱动电机的实时功率满足Pi<Pe/2且Pi+1<Pe/2，则将第i和第i+1个传送单元之间的传动辊切换成与两个传送单元同时接触，且将第i+1个驱动电机切换为与传送单元不接触，设置第i+1个驱动电机关闭，然后令全部大于i+1的驱动电机的编号减1；
如果第i和第i+1个传送单元之间传动辊状态为与两个传送单元同时接触，且Pi与Pi+1的中的不为0的一个其功率大于1.5倍的Pe，则将第i和第i+1个传送单元之间的传动辊切换成与两个传送单元不接触，且将两个驱动单元中不接触传送单元的驱动电机切换为接触传送单元，并且将第i和i+1个驱动电机的功率设置为Pi=Pi+1，且均为切换状态前较大功率的一半；
总控制器的控制方案进一步包括：
任意一个切换电机完成一次切换工作后，令全部传送单元速度相等，检测每一个驱动电机的实时功率重新调节驱动电机的转动速度。
传送单元由多根传送辊和连接传送辊的皮带构成，皮带设置在传送辊的两端，以连接每个传送辊，使得传送辊转动；
传送辊表面包覆有耐磨的防滑涂层，涂层厚度为1-2mm。
耐磨的防滑涂层的具体制备方法为，
准备原材料，以下按质量计：
PVC树脂11份～13份，天然橡胶38份～50份，碳粉13份～25份，硅烷偶联剂8份～10份，5-叔丁基焦棓酚1份～2份，氧化铁3份～5份，氧化锰1份～1.5份，四乙基硼酸钠1份～1.5份，二氧化硅1份～3份，氧化锌3份～5份；
将上述原材料中加入甲醇和乙醇的混合物后充分混合，溶剂的体积为原材料体积的2倍至4倍；
混合后将混合物加入高压釜中进行加热，加热温度为150-180℃，加热过程中保证高压釜中的压力大于10Bar，加热时间10-30min；
加热后冷却到室温，冷却后打开高压釜，缓慢加热至80℃，待溶剂挥发后，当液体的粘度能够附着到金属杆表面不会流动时，将材料加入预先准备好的高压罐体中，喷涂至传送辊表面。
本发明的有益效果为：
本发明基于将传送单元独立的方法，将每个传送单元之间互相独立，由单独的驱动电机驱动，并根据驱动电机的工作功率而调节驱动电机的转速，从而保证了每个驱动电机不会由于超负载运转而损失寿命，也不会因为驱动电机的负载过大导致传送效率降低；
本发明还基于驱动单元之间的联动设置了相应的传动辊，使得相邻的传送单元之间可以联动，当驱动电机的负载很低时，可以将相邻的传送单元之间联动，从而节省工作电机的个数，延长电机寿命；
本发明设置了传送辊表面的特殊材料的耐磨防滑涂层，防滑涂层一方面可以提高传输效率，另一方面可以保证传送单元之间很好的进行传动，防止出现打滑等现象，服务于本发明的整个负载均衡的控制。
附图说明
图1为本发明的整体架构示意图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
实施例1：
结合图1-2，一种基于传动负载均衡的物流输送优化控制装置，其特征在于包括总控制器、驱动电机2、切换电机、切换控制器和传送单元1；
传送单元1、驱动电机2和切换电机的数量均为多个，每个传送单元1包括多个传送辊3和驱动传送辊3的皮带4，传送单元1首尾靠近连续设置，相邻传送单元1的首尾之间设置一个传动辊5；传动辊5被切换电机带动，从而能够在与两个传送单元1同时接触以及不接触的状态之间切换；当传动辊5与两个传送单元1同时接触时，两个传送单元1相互联动，当传动辊5两个传送单元1不接触时，两个传送单元1相互脱离联动；
驱动电机2设置在传动带底部，用于驱动传送单元1转动，每一个传送单元1设置一个驱动电机2；
驱动电机2被切换电机带动，从而能够在与传送单元1接触以及不接触的状态之间切换；当驱动电机2与传送单元1接触时，驱动电机2驱动传送单元1转动，当驱动电机2与传送单元1不接触时，传送单元1不被该驱动电机2驱动；
全部切换电机连接至切换控制器，切换控制器连接至总控制器；
全部驱动电机2连接至总控制器，总控制器实时采集每一个驱动电机2的工作功率和转动速度，总控制器根据每一个驱动电机2的工作功率和转动速度控制驱动电机2的转动速度调节量和切换电机的切换状态，从而保证驱动电机2的整体负载均衡。
总控制器的控制方案包括：
设第i个驱动电机2的实时功率为Pi，转动速度为vi，那么当传送单元1上的运输物体不变时，满足功率-速度相关函数Pi=f(vi)，即随着转动速度的vi的变化，实时功率Pi随着转速一同变化；
实际工作时驱动电机2的实时功率一方面受到转动速度的影响，另一方面手段驱动电机2驱动的传送单元1上货物重量的影响，具体控制方式如下：
驱动电机2的最大功率为PM，初始状态令全部传送单元1速度相等且不联动，每一个驱动电机2驱动一个传送单元1，检测每一个驱动电机2的实时功率：
当Pi< Pi+1时，△vi+1= f-1(PM)- f-1(Pi+1)；同时调节△vi=-△vi+1，调节后继续检测，直到检测到Pi= Pi+1，则调整-△vi+1=△vi=( vi+1- vi)；
Pi> Pi+1时，△vi= f-1(PM)- f-1(Pi)；同时调节△vi+1=-△vi，调节后继续检测，直到检测到Pi= Pi+1，则调整△vi+1=-△vi=( vi- vi+1)；
其中△vi为第i个电机的速度调整量，△vi+1为第i+1个电机的速度调整量，正值为加速，负值为减速，i为正整数；vi为第i个驱动电机2的实时转动速度,vi+1为第i+1个驱动电机2的实时转动速度；
实施例2：
总控制器的控制方案还包括：
Pe为驱动电机2的额定功率，如果任意两个相邻的驱动电机2的实时功率满足Pi<Pe/2 且Pi+1<Pe/2，则将第i和第i+1个传送单元1之间的传动辊5切换成与两个传送单元1同时接触，且将第i+1个驱动电机2切换为与传送单元1不接触，设置第i+1个驱动电机2关闭，然后令全部大于i+1的驱动电机2的编号减1；
如果第i和第i+1个传送单元1之间传动辊5状态为与两个传送单元1同时接触，且Pi与Pi+1的中的不为0的一个其功率大于1.5倍的Pe，则将第i和第i+1个传送单元1之间的传动辊5切换成与两个传送单元1不接触，且将两个驱动单元中不接触传送单元1的驱动电机2切换为接触传送单元1，并且将第i和i+1个驱动电机2的功率设置为Pi=Pi+1，且均为切换状态前较大功率的一半；
实施例3：
总控制器的控制方案进一步包括：
任意一个切换电机完成一次切换工作后，令全部传送单元1速度相等，检测每一个驱动电机2的实时功率重新调节驱动电机2的转动速度。
实施例4：
传送单元1由多根传送辊3和连接传送辊3的皮带4构成，皮带4设置在传送辊3的两端，以连接每个传送辊3，使得传送辊3转动；
传送辊3表面包覆有耐磨的防滑涂层，涂层厚度为1-2mm。
耐磨的防滑涂层的具体制备方法为，
准备原材料，以下按质量计：
PVC树脂13份，天然橡胶50份，碳粉25份，硅烷偶联剂10份，5-叔丁基焦棓酚2份，氧化铁5份，氧化锰1.5份，四乙基硼酸钠1.5份，二氧化硅3份，氧化锌5份；
将上述原材料中加入甲醇和乙醇的混合物后充分混合，溶剂的体积为原材料体积的4倍；
混合后将混合物加入高压釜中进行加热，加热温度为180℃，加热过程中保证高压釜中的压力大于10Bar，加热时间10min；
加热后冷却到室温，冷却后打开高压釜，缓慢加热至80℃，待溶剂挥发后，当液体的粘度能够附着到金属杆表面不会流动时，将材料加入预先准备好的高压罐体中，喷涂至传送辊3表面。
实施例5：
传送单元1由多根传送辊3和连接传送辊3的皮带4构成，皮带4设置在传送辊3的两端，以连接每个传送辊3，使得传送辊3转动；
传送辊3表面包覆有耐磨的防滑涂层，涂层厚度为1mm。
耐磨的防滑涂层的具体制备方法为，
准备原材料，以下按质量计：
PVC树脂11份，天然橡胶38份，碳粉13份，硅烷偶联剂8份，5-叔丁基焦棓酚1份，氧化铁3份，氧化锰1份，四乙基硼酸钠1份，二氧化硅1份，氧化锌3份；
将上述原材料中加入甲醇和乙醇的混合物后充分混合，溶剂的体积为原材料体积的2倍；
混合后将混合物加入高压釜中进行加热，加热温度为150℃，加热过程中保证高压釜中的压力大于10Bar，加热时间30min；
加热后冷却到室温，冷却后打开高压釜，缓慢加热至80℃，待溶剂挥发后，当液体的粘度能够附着到金属杆表面不会流动时，将材料加入预先准备好的高压罐体中，喷涂至传送辊3表面。
值得指出的是，虽然附图中仅给出了三个传送单元的示例，但是本领域技术人员知晓的是，任意数量的传送单元都可以基于本发明给出的实施方式实现本发明的技术效果。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于传动负载均衡的物流输送优化控制装置，其特征在于包括总控制器、驱动电机（2）、切换电机、切换控制器和传送单元（1）；
传送单元（1）、驱动电机（2）和切换电机的数量均为多个，每个传送单元（1）包括多个传送辊（3）和驱动传送辊（3）的皮带（4），传送单元（1）首尾靠近连续设置，相邻传送单元（1）的首尾之间设置一个传动辊（5）；传动辊（5）被切换电机带动，从而能够在与两个传送单元（1）同时接触以及不接触的状态之间切换；当传动辊（5）与两个传送单元（1）同时接触时，两个传送单元（1）相互联动，当传动辊（5）两个传送单元（1）不接触时，两个传送单元（1）相互脱离联动；
传送单元（1）由多根传送辊（3）和连接传送辊（3）的皮带（4）构成，皮带（4）设置在传送辊（3）的两端，以连接每个传送辊（3），使得传送辊（3）转动；
驱动电机（2）设置在传送单元（1）的皮带（4）底部，用于驱动传送单元（1）转动，每一个传送单元（1）设置一个驱动电机（2）；
驱动电机（2）被切换电机带动，从而能够在与传送单元（1）接触以及不接触的状态之间切换；当驱动电机（2）与传送单元（1）接触时，驱动电机（2）驱动传送单元（1）转动，当驱动电机（2）与传送单元（1）不接触时，传送单元（1）不被该驱动电机（2）驱动；
全部切换电机连接至切换控制器，切换控制器连接至总控制器；
全部驱动电机（2）连接至总控制器，总控制器实时采集每一个驱动电机（2）的工作功率和转动速度，总控制器根据每一个驱动电机（2）的工作功率和转动速度控制驱动电机（2）的转动速度调节量和切换电机的切换状态，从而保证驱动电机（2）的整体负载均衡；
总控制器的控制方案包括：
设第i个驱动电机（2）的实时功率为Pi，转动速度为vi，那么当传送单元（1）上的运输物体不变时，满足功率-速度相关函数Pi=f(vi)，即随着转动速度的vi的变化，实时功率Pi随着转速一同变化；
实际工作时驱动电机（2）的实时功率一方面受到转动速度的影响，另一方面手段驱动电机（2）驱动的传送单元（1）上货物重量的影响，具体控制方式如下：
驱动电机（2）的最大功率为PM，初始状态令全部传送单元（1）速度相等且不联动，每一个驱动电机（2）驱动一个传送单元（1），检测每一个驱动电机（2）的实时功率：
当Pi< Pi+1时，△vi+1=f-1(PM)-f-1(Pi+1)；同时调节△vi=-△vi+1，调节后继续检测，直到检测到Pi= Pi+1，则调整-△vi+1=△vi=( vi+1- vi)；
Pi> Pi+1时，△vi=f-1(PM)-f-1(Pi)；同时调节△vi+1=-△vi，调节后继续检测，直到检测到Pi= Pi+1，则调整△vi+1=-△vi=( vi- vi+1)；
其中△vi为第i个电机的速度调整量，△vi+1为第i+1个电机的速度调整量，正值为加速，负值为减速，i为正整数；vi为第i个驱动电机（2）的实时转动速度,vi+1为第i+1个驱动电机（2）的实时转动速度；
总控制器的控制方案包括：
Pe为驱动电机（2）的额定功率，如果任意两个相邻的驱动电机（2）的实时功率满足Pi<Pe/2 且Pi+1< Pe/2，则将第i和第i+1个传送单元（1）之间的传动辊（5）切换成与两个传送单元（1）同时接触，且将第i+1个驱动电机（2）切换为与传送单元（1）不接触，设置第i+1个驱动电机（2）关闭，然后令全部大于i+1的驱动电机（2）的编号减1；
如果第i和第i+1个传送单元（1）之间传动辊（5）状态为与两个传送单元（1）同时接触，且Pi与Pi+1的中的不为0的一个其功率大于1.5倍的Pe，则将第i和第i+1个传送单元（1）之间的传动辊（5）切换成与两个传送单元（1）不接触，且将两个驱动单元中不接触传送单元（1）的驱动电机（2）切换为接触传送单元（1），并且将第i和i+1个驱动电机（2）的功率设置为Pi=Pi+1，且均为切换状态前较大功率的一半。
2.根据权利要求1所述的一种基于传动负载均衡的物流输送优化控制装置，其特征在于：
总控制器的控制方案包括：
任意一个切换电机完成一次切换工作后，令全部传送单元（1）速度相等，检测每一个驱动电机（2）的实时功率重新调节驱动电机（2）的转动速度。
3.根据权利要求1所述的基于传动负载均衡的物流输送优化控制装置，其特征在于：
传送辊（3）表面包覆有耐磨的防滑涂层，涂层厚度为1-2mm。
4.根据权利要求3所述的基于传动负载均衡的物流输送优化控制装置，其特征在于：
耐磨的防滑涂层的具体制备方法为：
准备原材料，以下按质量计：
PVC树脂11份～13份，天然橡胶38份～50份，碳粉13份～25份，硅烷偶联剂8份～10份，5-叔丁基焦棓酚1份～2份，氧化铁3份～5份，氧化锰1份～1.5份，四乙基硼酸钠1份～1.5份，二氧化硅1份～3份，氧化锌3份～5份；
将上述原材料中加入甲醇和乙醇的混合物后充分混合，溶剂的体积为原材料体积的2倍至4倍；
混合后将混合物加入高压釜中进行加热，加热温度为150-180℃，加热过程中保证高压釜中的压力大于10Bar，加热时间10-30min；
加热后冷却到室温，冷却后打开高压釜，缓慢加热至80℃，待溶剂挥发后，当液体的粘度能够附着到金属杆表面不会流动时，将材料加入预先准备好的高压罐体中，喷涂至传送辊（3）表面。
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