CN111924386A - 一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统，包括上位机、作为通讯主站的主控系统、作为通讯智能从站的与所述主控系统分别连接的压缩系统、搬运系统和升降系统，上位机与主控系统连接，主控系统用于接收所述上位机的控制指令和所述通讯智能从站的请求信号，并按所述请求信号分析处理，分别对所述通讯智能从站发出相应的控制指令；压缩系统用于控制垃圾压缩机将垃圾压缩推入垃圾箱；搬运系统用于控制搬运机将垃圾箱搬运至目标地址码；升降系统用于控制升降机在地下设备室和地上转运室之间的上升或下降；也公开了一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制方法，实现垃圾中转站系统的自动化，提高工作效率。

Description

一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统及方法

技术领域

本发明涉及环卫设备技术领域，尤其涉及一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统及方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，对空气质量要求越来越高，国家对环保的管控力度越来越严格，对城市生活垃圾的收集范围和管控力度也在不断加大，然而垃圾中转站的垃圾量也在日益增多，要求对垃圾压缩设备日处理量的能力和效率也随之提高。若通过增加垃圾压缩设备数量或者使用大型的垃圾压缩设备来提高垃圾日处理量的能力，一是成本太高，二是大型垃圾压缩设备占地面积较大，安装较复杂。为满足垃圾中转站现状的需求，通过在封闭的地下室建立垃圾中转站，通过负压通风系统将向地下设备室进行通风空气对流，然后通过负压将异味经过空气净化系统处理后排出室外。现实技术中，安装垃圾箱与压缩室分离和对接的垃圾压缩设备，配套多个垃圾箱，垃圾箱预先存放在储箱装置内，实现垃圾箱与垃圾压缩设备配套共享，通过搬运机实现垃圾箱与垃圾压缩设备的对接、储存及转运等，通过安装升降机实现地下设备室与地上转运室之间的升降，实现地下设备室垃圾箱的转运过程。但是整个过程操作流程复杂，人工操作起来比较繁琐，耗费时间多，人工劳动强度大，作业效率低，影响倒垃圾压缩处理的效率，时间就是金钱，因此，垃圾压缩处理的成本也随之增加，越是大型的垃圾中转站，上述问题越加严重。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本发明提供一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统及方法，实现垃圾中转站的整个系统的自动化，提高工作效率。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本发明提供一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统，包括上位机、作为通讯主站的主控系统、作为通讯智能从站的与所述主控系统分别连接的压缩系统、搬运系统和升降系统，所述上位机与主控系统连接，所述主控系统用于接收所述上位机的控制指令和所述通讯智能从站的请求信号，并按所述请求信号分析处理，分别对所述通讯智能从站发出相应的控制指令；所述压缩系统用于控制垃圾压缩机将垃圾压缩推入垃圾箱；所述搬运系统用于控制搬运机将垃圾箱搬运至目标地址码；所述升降系统用于控制升降机在地下设备室和地上转运室之间的上升或下降。

进一步的，所述主控系统包括可编程控制器一、用于储存垃圾箱的储箱装置、用于检测所述储箱装置中无或有垃圾箱的储箱感应器，所述储箱感应器接入所述可编程控制器一的数字量输入端；

所述压缩系统包括可编程控制器二、用于将压缩室内的垃圾推进垃圾箱的压缩机构、用于将垃圾箱与压缩室锁紧的锁紧机构、用于检测所述压缩机构、锁紧机构的位置状态的压缩感应器和用于检测垃圾的压缩压力值的压力传感器，所述压缩感应器、压力传感器分别接入所述可编程控制器二的数字量输入端和模拟量输入端，所述压缩机构、锁紧机构接入所述可编程控制器二的数字量输出端；

所述搬运系统包括可编程控制器三、用于垃圾箱的推拉操作的推拉机构、用于垃圾箱的搬运的行走机构、用于检测所述推拉机构的位置状态的搬运感应器、和用于对所述垃圾压缩机、升降机、储箱装置的位置编码定位的地址编码装置，所述搬运感应器接入所述可编程控制器三的数字量输入端，所述推拉机构、行走机构接入所述可编程控制器三的数字量输出端；

所述升降系统包括可编程控制器四、用于将升降机上垃圾箱锁止，防止在升降过程中滑动的锁止机构、用于升降机与地上转运室对接完毕后进行插销锁紧，防止滑落的插销机构、用于实现升降机上升或下降的升降机构，用于检测所述锁止机构、插销机构、升降机构的位置状态，以及检测升降机上有或无垃圾箱的升降感应器，所述升降感应器接入所述可编程控制器四的数字量输入端，所述锁止机构、插销机构、升降机构接入所述可编程控制器四的数字量输出端；

所述储箱装置、垃圾压缩机位于地下设备室的固定位置，所述升降机用于垃圾箱在地下设备室与地上转运室之间的升降对接，在地下设备室有固定位置，所述搬运机用于垃圾箱的搬运，在地下设备室中沿导轨运行，可到达所述储箱装置、垃圾压缩机、升降机构所在的固定位置；

所述上位机、可编程控制器一、可编程控制器二、可编程控制器三、可编程控制器四均接入工业以太网交换机。

进一步的，所述主控系统还包括用于指示所述控制系统的当前状态工作的指示器、用于指示所述控制系统运行出现异常时发出报警信号的报警器，所述指示器、报警器接入所述可编程控制器一的数字量输出端；

所述压缩系统还包括用于设备的手动操作、便于调试或维修使用的压缩现场操作箱，所述压缩现场操作箱接入所述可编程控制器二的数字量输入端；

所述搬运系统还包括用于设备的手动操作、便于调试或维修使用的搬运现场操作箱，用于检测所述行走机构运行过程中两侧障碍物的避障传感器、用于行走机构运行前的预警提示的搬运预警装置，所述搬运现场操作箱、避障传感器接入所述可编程控制器三的数字量输入端，所述搬运预警装置接入所述可编程控制器三的数字量输出端；

所述升降系统还包括用于设备的手动操作、便于调试或维修使用的升降现场操作箱、用于升降机构运行前的预警提示的升降预警装置、用于指导转运司机能正确理解垃圾箱的托运或存放的信号指挥装置、所述升降现场操作箱接入所述可编程控制器四的数字量输入端，所述升降预警装置、信号指挥装置接入所述可编程控制器四的数字量输出端。

进一步的，所述地址编码装置包括定位感应器和定位检测器，所述定位感应器位于搬运机的底部，接入所述可编程控制器三的数字量输入端，所述定位检测器安装在地面上，并与所述储箱装置、垃圾压缩机、升降机的中心线重合，所述垃圾压缩机、升降机、储箱装置在同一水平线上任意布置。

本发明还公开了一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统的控制方法，所述控制方法包括：

A、垃圾压缩机的垃圾箱“满箱储存”和“空箱对接”：由所述压缩系统控制垃圾压缩机实现垃圾压缩处理并使垃圾箱“满箱”，所述上位机弹出“满箱”窗口，经操作员确认后，所述主控系统获得搬运机机组编号和无箱储箱装置地址码；所述搬运系统控制所述搬运机机组编号对应的搬运机行驶至垃圾压缩机地址码，将“满箱”的垃圾箱拉上搬运机，再行驶至所述无箱储箱装置地址码，将所述“满箱”的垃圾箱推出至所述无箱储箱装置地址码对应的储箱装置，完成“满箱储存”；

由所述主控系统获得空箱储箱装置地址码，所述搬运系统再控制搬运机行驶至所述空箱储箱装置地址码，将所述空箱储箱装置地址码对应的“空箱”的垃圾箱拉上搬运机，再行驶至垃圾压缩机地址码将所述“空箱”的垃圾箱推出至所述垃圾压缩机，返回到初始位置，所述垃圾压缩机与垃圾箱完成“空箱对接”。

进一步的，所述控制方法还包括：

B、垃圾箱到地上转运室的“满箱转运”：在所述上位机操作“满箱转运”指令，由主控系统获得搬运机机组编号和满箱储箱装置地址码，所述搬运系统控制所述搬运机机组编号对应的搬运机行驶至所述满箱储箱装置地址码，将所述满箱储箱装置地址码对应的“满箱”的垃圾箱拉上搬运机，再行驶至升降机地址码将所述“满箱”的垃圾箱推出至升降机，最后返回到达初始位置，而所述升降系统控制所述升降机上升与所述地上转运室对接，实现垃圾箱到地上转运室的“满箱转运”。

进一步的，所述控制方法还包括：

C、地上转运室垃圾箱的自动“空箱储存”：在储箱装置有空位允许垃圾箱存放时，在所述上位机操作“空箱储存”指令，由所述升降系统控制升降机自地上转运室下降至地下设备室，由所述主控系统获取搬运机机组编号和无箱储箱装置地址码，所述搬运系统控制所述搬运机机组编号对应的搬运机行驶至升降机地址码，将所述升降机上的垃圾箱拉上搬运机，再行驶至所述无箱储箱装置地址码，将所述垃圾箱推出至所述无箱储箱装置地址码对应的储箱装置，所述储箱装置自动将状态标记为“空箱”，实现“空箱储存”，所述搬运机返回到达初始位置。

进一步的，所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取搬运机的行驶方向：d＝v-t，t为搬运机当前地址码，v为行驶目标地址码，若d>0，则搬运机向右行驶，若d<0，则搬运机向左行驶。

进一步的，所述主控系统通过搬运机优先调度的方法获得搬运机机组编号，即计算所述d的绝对值，绝对值小的对应的搬运机被调度；所述主控系统通过所述储箱装置内无箱、空箱、满箱三种状态的自动查询程序获得所需的储箱装置地址码。

进一步的，所述垃圾箱“满箱”通过所述压力传感器检测压缩压力值，若达到预设的垃圾箱满载容量对应的压缩压力值设定值时，则所述垃圾箱“满箱”，否则继续将垃圾压缩推进垃圾箱。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

(1)本发明中主控系统、压缩系统、搬运系统、升降系统通过PROFINET现场总线建立通讯连接，实现相互之间的数据交换和控制，数据通讯实时性高，形成整体的自动控制系统，通过上位机向主控系统一键式操作控制指令使其自动实现“满箱储存”、“空箱对接”、“满箱转运”、“空箱储存”等过程，自动化程度更高，不需要人工手动对单台设备进行分步操作，能大幅度减轻劳动工作量，提高设备的自动化运行程度，节省时间，提高垃圾中转站的运行效率，降低运营成本；

(2)本发明通过压力传感器实现自动判断垃圾箱“满箱”，在上位机经操作员确认后，自动调度最近的搬运机对垃圾箱进行搬运，自动查找和识别储箱装置的当前状态并获取无箱、空箱、满箱的地址码，根据目标地址码自动规划最近的行驶路线，实现搬运机的自动定位，自动化程度高；

(3)本发明通过区域组合检测方法，对垃圾压缩机、升降机、储箱装置进行地址编码以及实现搬运机运行的精确定位，以最佳的组合方法，减少定位感应器的安装数量，降低成本，简化线路，降低设备故障率；且垃圾压缩机、升降机、储箱装置可任意布置，只需根据垃圾压缩机、升降机布置的具体位置，通过上位机进行参数设定设备实际的地址码，控制系统在查找储箱装置无箱、空箱、满箱的地址码时，可自动屏蔽垃圾压缩机、升降机地址码的查找，提高程序的逻辑运算，提高运行效率；

(4)本发明能实现垃圾箱立体空间的横向、纵向、垂直方向的自动搬运，本方案的控制方法及算法，可以适用于垃圾站布置任意多个地址编码，只需要通过参数设置地址编码的最小地址码和最大地址码即可；

(5)本发明具有手动和自动控制两种方式，且具备安全的预警和系统安全保护机制，确保设备的正常运行，且具备信号指挥装置，方便知道司机正确理解地上转运室垃圾箱的托运和存放。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施例一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统的示意图；

图2为本发明实施例的“满箱储存”和“空箱对接”的流程示意图；

图3为本发明实施例的“满箱转运”的流程示意图；

图4为本发明实施例的“空箱储存”的流程示意图；

图5为本发明实施例的地址编码方法示意图；

图6为本发明实施例的一种地埋式三体分离垃圾压缩站项目的控制系统的示意图；

图中：1：储箱装置；2：垃圾压缩机；3：垃圾箱；4：升降机；5：导轨；6：搬运机；7：定位感应器；8：定位检测器；9：地下设备室；10：地上转运室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供了一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统，如图1所示，包括上位机、主控系统、压缩系统、搬运系统、升降系统以及视频监控系统；所述上位机作为整个控制系统的人机交互，实现对控制系统运行数据监控、故障状态监控、报警信息提示、报警信息存储与查询、参数设置、控制指令下发；所述主控系统作为控制系统的通讯主站，所述压缩系统、搬运系统、升降系统作为控制系统的通讯智能从站，主控系统通过本地局域网络，与所述压缩系统、搬运系统、升降系统通过PROFINET现场总线通讯协议建立网络数据通讯，实现对所述压缩系统、搬运系统、升降系统的可编程控制器的数据读取和发送，并实现所述压缩系统、搬运系统、升降系统相互之间的数据传递，形成智能从站相互之间数据传递的中间桥梁，确保控制系统相互之间能实现安全的互锁操作，为控制系统的自动化运行提供安全保障机制；同时，所述主控系统也是控制系统的核心控制和数据交互中心，接收上位机的控制指令以及所述压缩系统、搬运系统、升降系统智能从站的请求信号，对接收的请求信号的分析处理，按要求对所述压缩系统、搬运系统、升降系统发出相应的控制指令，完成控制系统的自动调度；所述视频监控系统，用于对地下设备室9的储箱装置1、垃圾压缩机2、搬运机6、升降机4、地上转运室10、垃圾压缩机倒料室进行视频监控和录像存储，以便及时掌控现场设备运行情况，实现视频录像的回放；所述压缩系统用于控制垃圾压缩机2将垃圾压缩推入垃圾箱3，所述搬运系统用于控制搬运机6将垃圾箱3搬运至指定位置，所述升降系统用于控制升降机4在地下设备室9和地上转运室10之间的上升或下降。

所述视频监控系统包括视频监视器、硬盘录像机、摄像头；所述硬盘录像机内安装存储硬盘，用于存储视频录像，所述硬盘录像机和摄像头分别通过以太网接口采用网线连接接入工业以太网交换机，硬盘录像机通过视频输出接口连接视频监视器，通过所述视频监视器实现对设备的视频监控。

所述主控系统包括可编程控制器一、储箱装置1、储箱感应器、指示器、报警器，所述可编程控制器一是主控系统的核心控制组件，实现程序的逻辑运算与处理，所述可编程控制器一通过以太网接口采用网线连接接入工业以太网交换机。所述储箱装置1设有储箱感应器，用于检测储箱装置1中无或有垃圾箱3，当所述储箱感应器检测到所述储箱装置1内有垃圾箱3时，向所述可编程控制器一发出信号，当所述储箱感应器未检测到储箱装置1内垃圾箱3时，所述储箱感应器不发出信号。所述储箱感应器接入所述可编程控制器一的数字量输入端，实现所述可编程控制器一对储箱感应器的信号采集，所述指示器、报警器接入所述可编程控制器一的数字量输出端；所述指示器用于指示自动控制系统的当前状态工作：自动模式、自动备妥、运行状态；所述报警器用于指示自动控制系统运行出现异常时发出报警信号；所述储箱装置1用于储存垃圾箱3，有三种状态，分别是：(1)储箱装置1内无垃圾箱3时，称为“无箱”；(2)储箱装置1内为空垃圾箱时，称为“空箱”；(3)储箱装置1内为满垃圾箱时，称为“满箱”。

所述压缩系统包括可编程控制器二、压缩现场操作箱、压缩感应器、压力传感器、压缩机构、锁紧机构；所述可编程控制器二是压缩系统的核心控制组件，实现程序的逻辑运算与处理，所述可编程控制器二通过以太网接口采用网线连接接入工业以太网交换机。所述压缩现场操作箱、压缩感应器接入所述可编程控制器二的数字量输入端，所述压力传感器接入所述可编程控制器二的模拟量输入端，所述压缩机构、锁紧机构接入所述可编程控制器二的数字量输出端；其中，所述压缩现场操作箱用于设备的手动操作，便于所述压缩系统调试或维修使用；所述压缩机构用于控制垃圾压缩机2将压缩室内的垃圾推进垃圾箱3，实现垃圾压缩处理；锁紧机构用于将垃圾箱3与压缩室锁紧，实现紧固密封连接；所述压缩感应器用于检测压缩机构、锁紧机构的位置状态；所述压力传感器用于压缩机构压缩垃圾时，检测垃圾的压缩压力值，根据所述压缩压力值判断垃圾箱3是否装满。

所述搬运系统包括可编程控制器三、搬运现场操作箱、搬运感应器、避障传感器、地址编码装置、搬运预警装置、推拉机构、行走机构。所述可编程控制器三是搬运系统的核心控制组件，实现程序的逻辑运算与处理，所述可编程控制器三通过以太网接口采用网线连接接入工业以太网交换机。所述搬运现场操作箱、搬运感应器、避障传感器接入所述可编程控制器三的数字量输入端，所述推拉机构、行走机构、搬运预警装置接入所述可编程控制器三的数字量输出端，其中，所述搬运现场操作箱用于设备的手动操作，便于搬运机6调试或维修使用；所述搬运感应器用于检测所述推拉机构的位置状态；所述避障传感器用于检测所述行走机构运行过程中两侧的障碍物，防止碰撞；所述推拉机构用于垃圾箱3的推拉操作；所述行走机构用于垃圾箱3的搬运；所述搬运预警装置用于行走机构运行前的预警提示；所述地址编码装置包括定位感应器7和定位检测器8，定位感应器7接入所述可编程控制器三的数字量输入端，定位检测器8安装在地面上，用于对所述垃圾压缩机2、升降机4、储箱装置1的准确定位。

所述升降系统包括可编程控制器四、升降现场操作箱、升降感应器、升降预警装置、信号指挥装置、锁止机构、插销机构、升降机构；所述可编程控制器四是升降系统的核心控制组件，实现程序的逻辑运算与处理，所述可编程控制器四通过以太网接口采用网线连接接入工业以太网交换机。所述升降现场操作箱、升降感应器接入所述可编程控制器四的数字量输入端，所述升降预警装置、信号指挥装置、锁止机构、插销机构、接入所述可编程控制器四的数字量输出端；其中，所述升降现场操作箱用于设备的手动操作，便于升降机4调试或维修使用；所述升降感应器用于检测所述锁止机构、插销机构、升降机构的位置状态，以及检测升降机4上有或无垃圾箱3；所述升降预警装置用于升降机4运行前的预警提示；所述锁止机构用于将升降机4上垃圾箱3锁止，防止在升降过程中滑动；所述插销机构对升降机4与地上转运室10对接完毕后进行插销锁紧，防止滑落；所述升降机构用于实现升降机4上升或下降；所述信号指挥装置，安装在地上转运室10，指示地上转运室10的当前状态，指导转运司机能正确理解垃圾箱3的托运或存放，信号指挥灯亮红灯时，禁止垃圾箱3托运和存放，信号指挥灯亮绿灯时，允许垃圾箱3托运，信号指挥灯亮黄灯时，允许垃圾箱3存放。

所述储箱装置1、垃圾压缩机2位于地下设备室9的固定位置，所述升降机4用于垃圾箱3在地下设备室9与地上转运室10之间的升降对接，在地下设备室9有固定位置，所述搬运机6用于垃圾箱3的搬运，在地下设备室9中沿导轨5运行，可到达所述储箱装置1、垃圾压缩机2、升降机4所在的固定位置。所述储箱装置1、垃圾压缩机2、升降机4的固定位置分配一个唯一的地址码，地址码与搬运系统的地址编码装置一致。地址码用同一数组名的数组元素a[n]表示，a为数组名，n表示地址码数值，即表示储箱装置1、垃圾压缩机2、升降机4的具体位置，地址码为1……n。数组元素a[n]内不同值的大小，表示储箱装置1内无箱、空箱、满箱的三种状态。本发明技术方案中定义a[n]＝0为无箱，a[n]＝1为空箱，a[n]＝2为满箱，a[n]也可以为定义为其他值。

搬运系统的地址编码装置，地址编码装置用于对所述储箱装置1、垃圾压缩机2、升降机4位置的编码以及准确定位，实现对垃圾箱3的推拉操作。地址编码装置由多个定位感应器7和多个定位检测器8组成，所述定位感应器7安装在搬运机6的底部，定位检测器8安装在地面上，并与所述储箱装置1、垃圾压缩机2、升降机4的中心线重合，当搬运机6底部的不同定位感应器7与不同定位检测重合时，向可编程控制器三发出信号，可编程控制器三根据不同的信号，进行地址译码。

在自动控制系统的控制过程中，所述储箱装置1、垃圾压缩机2、升降机4，按顺序依次分配确定地址码a[n]，与搬运机地址编码保持一致。通过上位机设定所述垃圾压缩机2、升降机4当前位置的地址码，确保主控系统能正确识别所述垃圾压缩机2、升降机4所在固定位置的地址码，同时，主控系统对所述储箱装置1内无箱、空箱、满箱三种状态按地址码从小到大依次轮询查找时，自动跳过所述垃圾压缩机2、升降机4的地址码，确保查找的正确性，并能节省查找时间，提高查找效率。通过上位机设定搬运机6初始位置的地址码为1，行驶最远的终点地址码n，通过程序可防止搬运机6行驶越限。

本发明所述的垃圾压缩设备的垃圾箱搬运控制方法能自动完成以下步骤：

A、垃圾压缩机2的垃圾箱3“满箱储存”和“空箱对接”：由所述压缩系统控制垃圾压缩机2实现垃圾压缩处理并使垃圾箱3“满箱”，所述上位机弹出“满箱”窗口，经操作员确认后，所述主控系统获得搬运机机组编号和无箱储箱装置地址码；所述搬运系统控制所述搬运机机组编号对应的搬运机6行驶至垃圾压缩机地址码，将“满箱”的垃圾箱3拉上搬运机6，再行驶至所述无箱储箱装置地址码，将所述“满箱”的垃圾箱3推出至所述无箱储箱装置地址码对应的储箱装置1，完成“满箱储存”；

由所述主控系统获得空箱储箱装置地址码，所述搬运系统再控制搬运机6行驶至所述空箱储箱装置地址码，将所述空箱储箱装置地址码对应的“空箱”的垃圾箱3拉上搬运机6，再行驶至垃圾压缩机地址码将所述“空箱”的垃圾箱3推出至所述垃圾压缩机2，返回到初始位置，所述垃圾压缩机2与垃圾箱3完成“空箱对接”；如图2所示，包括：

A1、由所述压缩机构控制垃圾压缩机2将垃圾压缩推进垃圾箱3，并由所述压力传感器检测垃圾的压缩压力值，直到垃圾箱3“满箱”时，所述上位机弹出“满箱”窗口，经操作员确认后，所述压缩机构返回初始位置，打开所述锁紧机构，使垃圾箱3与压缩室脱开连接，向主控系统发出“满箱储存”信号请求和垃圾压缩机地址码；

压缩系统工作，由所述压缩机构控制垃圾压缩机2将压缩室内的垃圾压缩推进垃圾箱3，由于垃圾箱3当前装载容量不同，所述压力传感器检测的垃圾的压缩压力值随之不同，垃圾压缩机2推进的过程中，通过所述压力传感器多次检测压缩压力值，若达到预设的垃圾箱3满载容量对应的压缩压力值设定值时，则所述垃圾箱3“满箱”，否则继续将垃圾压缩推进垃圾箱3；上位机界面弹出“满箱”确认窗口，操作员根据实际情况对“满箱”窗口确认操作；

A2、所述主控系统通过搬运机优先调度计算公式以及无箱自动查找程序，获得搬运机机组编号和无箱储箱装置地址码，向所述搬运系统发送“满箱储存”指令、所述垃圾压缩机地址码和无箱储箱装置地址码；

A3、所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取行驶至所述垃圾压缩机地址码的行驶方向，并启动所述搬运预警装置，由所述行走装置控制所述搬运机机组编号对应的搬运机6行驶，直到到达所述垃圾压缩机地址码的位置，并通过所述推拉机构将所述垃圾压缩机地址码对应的“满箱”的垃圾箱3拉上搬运机6；

A4、所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取行驶至所述无箱储箱装置地址码的行驶方向，由所述行走装置控制所述搬运机6行驶，直到到达所述无箱储箱装置地址码的位置，并通过所述推拉机构将所述“满箱”的垃圾箱3推出至所述无箱储箱装置地址码对应的储箱装置1，所述储箱感应器检测到当前地址码的储箱装置1内有垃圾箱3时，自动将储箱装置状态标记为“满箱”，即a[n]＝2；

A5、所述主控系统通过空箱自动查找程序，获得空箱储箱装置地址码，向所述搬运系统发送“空箱对接”指令和所述空箱储箱装置地址码；

A6、所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取行驶至所述空箱储箱装置地址码的行驶方向，由所述行走装置控制所述搬运机6行驶，直到到达所述空箱储箱装置地址码的位置，并通过所述推拉机构将所述空箱储箱装置地址码对应的“空箱”的垃圾箱3拉上搬运机6；

A7、所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取行驶至所述垃圾压缩机地址码的行驶方向，由所述行走装置控制所述搬运机6行驶，直到到达所述垃圾压缩机地址码的位置，并通过所述推拉机构将所述“空箱”的垃圾箱3推出至所述垃圾压缩机2；

A8、所述搬运系统自动规划获取行驶至初始位置的行驶方向，返回到达所述初始位置，停止所述搬运预警装置，向主控系统发送完成信号；

A9、所述主控系统向压缩系统发出“空箱对接”指令，所述压缩系统收到指令后，通过所述锁紧机构将所述“空箱”的垃圾箱3与压缩室进行紧固连接，向主控系统发出完成信号，若要进行垃圾压缩处理则进入步骤A1。

B、垃圾箱3自地上转运室10的“满箱转运”：在所述上位机操作“满箱转运”指令，由主控系统获得搬运机机组编号和满箱储箱装置地址码，所述搬运系统控制所述搬运机机组编号对应的搬运机6行驶至所述满箱储箱装置地址码，将所述满箱储箱装置地址码对应的“满箱”的垃圾箱3拉上搬运机6，再行驶至升降机地址码将所述“满箱”的垃圾箱3推出至升降机4，最后返回到达初始位置，而所述升降系统控制所述升降机4上升与所述地上转运室10对接，实现垃圾箱3到地上转运10室的“满箱转运”，如图4所示，包括：

B1、在上位机人机操作界面，选择升降机4，按下“满箱转运”指令；

B2、所述主控系统经搬运机优先调度以及满箱储箱装置地址码自动查找程序，获得搬运机机组编号和满箱储箱装置地址码，向搬运系统发送“满箱转运”指令、满箱储箱装置地址码和升降机地址码：

B3、所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取行驶至所述满箱储箱装置地址码的行驶方向，并启动所述搬运预警装置，由所述行走装置控制所述搬运机机组编号对应的搬运机6行驶，直到到达所述满箱储箱装置地址码的位置，并通过所述推拉机构将所述满箱储箱装置地址码对应的“满箱”的垃圾箱3拉上搬运机6，所述储箱感应器检测到当前地址码的储箱装置1内无垃圾箱3时，自动将当前地址码的储箱装置状态标记为“无箱”，即a[n]＝0；

B4、所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取行驶至所述升降机地址码的行驶方向，由所述行走装置控制所述搬运机6行驶，直到到达所述升降机地址码的位置，并通过所述推拉机构将所述“满箱”的垃圾箱3推出至升降机4，所述升降感应器检测到升降机4上垃圾箱3完全推入后，继续下一步骤；

B5、所述搬运系统自动规划获取行驶至初始位置的行驶方向，返回到达所述初始位置，停止所述搬运预警装置，向主控系统发送完成信号；

B6、所述主控系统向升降系统发送“平台升”指令，所述升降系统收到指令后，启动所述升降预警装置，所述锁止机构将垃圾箱3锁止，所述升降机构控制所述升降机上升与所述地上转运室10对接；

B7、所述插销机构对升降机4进行插销锁止以防滑落，复位所述锁止机构对垃圾箱3解锁，以便垃圾箱3实现转运，停止所述升降预警装置，同时所述信号指挥装置亮绿灯，允许垃圾箱3托运，升降系统向主控系统发送完成信号，主控系统结束本次任务。

C、地上转运室10垃圾箱3的自动“空箱储存”：在储箱装置1有空位允许垃圾箱3存放时，在所述上位机操作“空箱储存”指令，由所述升降系统控制升降机4自地上转运室10下降至地下设备室9，由所述主控系统获取搬运机机组编号和无箱储箱装置地址码，所述搬运系统控制所述搬运机机组编号对应的搬运机6行驶至升降机地址码，将所述升降机4上的垃圾箱3拉上搬运机6，再行驶至所述无箱储箱装置地址码，将所述垃圾箱3推出至所述无箱储箱装置地址码对应的储箱装置1，所述储箱装置1自动将状态标记为“空箱”，实现“空箱储存”，所述搬运机6返回到达初始位置；如图5所示，包括：

C1、所述信号指挥装置亮黄灯，即储箱装置1有空位允许垃圾箱3存放时，在上位机人机操作界面，选择升降机4，按下“空箱储存”指令；

C2、所述主控系统向升降系统发出“平台降”指令，所述升降系统收到指令后，启动所述升降预警装置，所述锁止机构对垃圾箱3进行锁止防止滑动，所述插销机构对升降机4进行解锁，所述升降机构控制升降机4下降到位；

C3、复位所述锁止机构对垃圾箱3进行解锁，停止所述升降预警装置，向主控系统发送完成信号；

C4、所述主控系统经搬运机优先调度以及无箱储箱装置地址码自动查找程序，获取搬运机机组编号和无箱储箱装置地址码，向搬运系统“空箱储存”指令、升降机地址码和无箱储箱装置地址码；

C5、所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取行驶至所述升降机地址码的行驶方向，并启动所述搬运预警装置，由所述行走装置控制所述搬运机机组编号对应的搬运机6行驶，直到到达所述升降机地址码的位置，并通过所述推拉机构将所述垃圾箱3拉上搬运机6；

C6、所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取行驶至所述无箱储箱装置地址码的行驶方向，由所述行走装置控制所述搬运机6行驶，直到到达所述无箱储箱装置地址码的位置，并通过所述推拉机构将所述垃圾箱3推出至储箱装置1，所述储箱感应器检测到当前地址码的储箱装置1内有垃圾箱3后，自动将储箱装置状态标记为“空箱”，即a[n]＝1；

C7、所述搬运系统自动规划获取行驶至初始位置的行驶方向，返回到达所述初始位置，停止所述搬运预警装置，向主控系统发送完成信号。

其中，搬运机行驶路线计算方法：两台搬运机E、搬运机F初始位置分别停靠在左边起始地址码1、右边终点地址码n，搬运机6行驶方向计算公式，d＝v-t，d为计算结果，t为搬运机6当前地址码，v为行驶目标地址码，若d>0，则搬运机6向右行驶，若d<0，则搬运机6向左行驶。

搬运机优先级调度的计算方法，将行驶目标的地址码v分别与搬运机E、搬运机F的当前地址码t1、t2进行相减运算并取绝对值，绝对值结果数值小，说明搬运机6离目标地址码最近，即d1＝|v-t1|，d2＝|v-t2|，若d1<d2时，调度搬运机E工作，否则d1>d2时，调度搬运机F工作。

所述储箱装置1内无箱、空箱、满箱三种状态的自动查询方法为：所述主控系统调用执行Find address code(unit Type)自动查找函数，调用函数时根据需要查找储箱装置1的三种状态，给变量Type赋值0、1、2，程序自动从小到大依次轮询查找储箱装置1内的当前状态，并且会自动识别屏蔽垃圾压缩机地址码、升降机地址码的查找，查找到的信息经程序逻辑运算与变量Type的值进行分析比对一致后，结束程序查找过程，提高程序运行的效率，然后获取当前储箱装置1的地址码，返回自动查询结果。当查找程序执行完毕后，未获取到所需要的储箱装置地址码，发出获取失败报警信息，在上位机人机界面弹出警告提示，以提示操作员及时掌握当前情况，其中，Find address code(unit Type)自动查找函数：

所述地址编码装置的编码方法，垃圾压缩机2、升降机4、储箱装置1在同一水平线上任意布置，与左右顺序无关，与垃圾压缩机2、升降机4、储箱装置1的位置没有关系；只要在上位机通过参数设定垃圾压缩机2、升降机4所处在的地址码，剩余的就是储箱装置1的地址码，再通过上位机参数设定搬运机E、F的初始位置(即1和n)，n也就是最大地址码；垃圾压缩机2、升降机4、储箱装置1固定安装在地下设备室，且有唯一的地址码，地址码由左向右依次为1.2.3……n，与搬运机6的地址编码装置的编码一致；垃圾压缩机2、升降机4、储箱装置1的地址码由系统分配，且固定不变，而搬运机6的地址码随行走机构的左右行驶而变化(1.2.3……n)，当搬运机6的地址码与垃圾压缩机2、升降机4、储箱装置1的地址码一致时，即到达相应位置。

所述地址编码装置的编码方法采用区域组合检测的方法，如图5所示：根据所述储箱装置1、垃圾压缩机2、升降机4的总数量，确定地址码数量，当地址码数量>＝6时，首先对所述储箱装置1、垃圾压缩机2、升降机4的地址码进行分区域检测，如区域A、区域B、区域C，每个区域由多个定位检测器8和定位感应器7①、②、③、④组成，区域A、B、C与定位检测器8①、②、③、④组合形成12个地址编码。即地址编码的数量是区域检测数量与定位检测器8数量的乘积。地址编码数量计算公式为：n＝N1×N2，N1为区域数量，N2为定位检测器8数量。地址编码装置共使用定位感应器7数量为N＝N1+N2。这种区域组合检测的方法，尤其是对于垃圾箱3较多，搬运机6行驶距离较长的场合，能减少定位感应器7的使用数量，大大降低成本，减少定位感应器7线路的布置，节省空间，降低定位感应器7的故障率，减少维修成本，维修简便。

具体地，一个已经应用的地埋式三体分离垃圾压缩站项目的控制系统如图6所示，控制系统由两台垃圾压缩机2、两台搬运机6、两台升降机4、八个储箱装置1组成，共形成12个地址码。其中一、二号压缩机地址码分别为设定为2、5，一、二号升降机4地址码分别为设定为3、4，储箱装置地址码为1、6-12。通过上位机设置或程序固化垃圾压缩机2和升降机4的地址码，用于控制系统在自动查找储箱装置三种状态时，可以自动屏蔽跳过垃圾压缩机2和升降机4的地址码的查询，提高程序运行效率。两台搬运机6可以在轨道上进行自由行驶，并实现对地址码进行准确定位。一号搬运机6初始位置停靠在地址码1位置(最左)，二号搬运机6初始位置停靠在地址码12位置(最右)。通过上位机或程序固化两台搬运机6的行驶范围限制，防止搬运机6行驶超出范围。其中，一号搬运机6在地址码1-11范围安全行驶，二号搬运机6在地址码2-12范围安全行驶。搬运机自动规划和识别的行驶方向程序算法、储箱装置1内三种状态(无箱、空箱、满箱)自动查找的程序算法、搬运机最近距离调度程序算法都通过程序模拟运行，控制系统的PROFINET现场总线通过实际测试，通讯数据实时性好，稳定可靠，自动控制流程清晰具体，自动化程度高，减轻了操作员的劳动工作量，控制效果明显。

综上可知，通过上述的一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统及方法，具有以下优点：

(1)本发明中主控系统、压缩系统、搬运系统、升降系统通过PROFINET现场总线建立通讯连接，实现相互之间的数据交换和控制，数据通讯实时性高，形成整体的自动控制系统，通过上位机向主控系统一键式操作控制指令使其自动实现“满箱储存”、“空箱对接”、“满箱转运”、“空箱储存”等过程，自动化程度更高，不需要人工手动对单台设备进行分步操作，能大幅度减轻劳动工作量，提高设备的自动化运行程度，节省时间，提高垃圾中转站的运行效率，降低运营成本；

(2)本发明通过压力传感器实现自动判断垃圾箱“满箱”，在上位机经操作员确认后，自动调度最近的搬运机对垃圾箱进行搬运，自动查找和识别储箱装置的当前状态并获取无箱、空箱、满箱的地址码，根据目标地址码自动规划最近的行驶路线，实现搬运机的自动定位，自动化程度高；

(3)本发明通过区域组合检测方法，对垃圾压缩机、升降机、储箱装置进行地址编码以及实现搬运机运行的精确定位，以最佳的组合方法，减少定位感应器的安装数量，降低成本，简化线路，降低设备故障率；且垃圾压缩机、升降机、储箱装置可任意布置，只需根据垃圾压缩机、升降机布置的具体位置，通过上位机进行参数设定设备实际的地址码，控制系统在查找储箱装置无箱、空箱、满箱的地址码时，可自动屏蔽垃圾压缩机、升降机地址码的查找，提高程序的逻辑运算，提高运行效率；

(4)本发明能实现垃圾箱立体空间的横向、纵向、垂直方向的自动搬运，本方案的控制方法及算法，可以适用于垃圾站布置任意多个地址编码，只需要通过参数设置地址编码的最小地址码和最大地址码即可；

(5)本发明具有手动和自动控制两种方式，且具备安全的预警和系统安全保护机制，确保设备的正常运行，且具备信号指挥装置，方便知道司机正确理解地上转运室垃圾箱的托运和存放。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统，其特征在于，包括上位机、作为通讯主站的主控系统、作为通讯智能从站的与所述主控系统分别连接的压缩系统、搬运系统和升降系统，所述上位机与主控系统连接，所述主控系统用于接收所述上位机的控制指令和所述通讯智能从站的请求信号，并按所述请求信号分析处理，分别对所述通讯智能从站发出相应的控制指令；所述压缩系统用于控制垃圾压缩机将垃圾压缩推入垃圾箱；所述搬运系统用于控制搬运机将垃圾箱搬运至目标地址码；所述升降系统用于控制升降机在地下设备室和地上转运室之间的上升或下降。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统，其特征在于，

所述主控系统包括可编程控制器一、用于储存垃圾箱的储箱装置、用于检测所述储箱装置中无或有垃圾箱的储箱感应器，所述储箱感应器接入所述可编程控制器一的数字量输入端；

所述压缩系统包括可编程控制器二、用于将压缩室内的垃圾推进垃圾箱的压缩机构、用于将垃圾箱与压缩室锁紧的锁紧机构、用于检测所述压缩机构、锁紧机构的位置状态的压缩感应器和用于检测垃圾的压缩压力值的压力传感器，所述压缩感应器、压力传感器分别接入所述可编程控制器二的数字量输入端和模拟量输入端，所述压缩机构、锁紧机构接入所述可编程控制器二的数字量输出端；

所述搬运系统包括可编程控制器三、用于垃圾箱的推拉操作的推拉机构、用于垃圾箱的搬运的行走机构、用于检测所述推拉机构的位置状态的搬运感应器、和用于对所述垃圾压缩机、升降机、储箱装置的位置编码定位的地址编码装置，所述搬运感应器接入所述可编程控制器三的数字量输入端，所述推拉机构、行走机构接入所述可编程控制器三的数字量输出端；

所述升降系统包括可编程控制器四、用于将升降机上垃圾箱锁止，防止在升降过程中滑动的锁止机构、用于升降机与地上转运室对接完毕后进行插销锁紧，防止滑落的插销机构、用于实现升降机上升或下降的升降机构，用于检测所述锁止机构、插销机构、升降机构的位置状态，以及检测升降机上有或无垃圾箱的升降感应器，所述升降感应器接入所述可编程控制器四的数字量输入端，所述锁止机构、插销机构、升降机构接入所述可编程控制器四的数字量输出端；

所述储箱装置、垃圾压缩机位于地下设备室的固定位置，所述升降机用于垃圾箱在地下设备室与地上转运室之间的升降对接，在地下设备室有固定位置，所述搬运机用于垃圾箱的搬运，在地下设备室中沿导轨运行，可到达所述储箱装置、垃圾压缩机、升降机构所在的固定位置；

所述上位机、可编程控制器一、可编程控制器二、可编程控制器三、可编程控制器四均接入工业以太网交换机。

3.根据权利要求2所述的一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统，其特征在于，

所述主控系统还包括用于指示所述控制系统的当前状态工作的指示器、用于指示所述控制系统运行出现异常时发出报警信号的报警器，所述指示器、报警器接入所述可编程控制器一的数字量输出端；

所述压缩系统还包括用于设备的手动操作、便于调试或维修使用的压缩现场操作箱，所述压缩现场操作箱接入所述可编程控制器二的数字量输入端；

所述搬运系统还包括用于设备的手动操作、便于调试或维修使用的搬运现场操作箱，用于检测所述行走机构运行过程中两侧障碍物的避障传感器、用于行走机构运行前的预警提示的搬运预警装置，所述搬运现场操作箱、避障传感器接入所述可编程控制器三的数字量输入端，所述搬运预警装置接入所述可编程控制器三的数字量输出端；

所述升降系统还包括用于设备的手动操作、便于调试或维修使用的升降现场操作箱、用于升降机构运行前的预警提示的升降预警装置、用于指导转运司机能正确理解垃圾箱的托运或存放的信号指挥装置、所述升降现场操作箱接入所述可编程控制器四的数字量输入端，所述升降预警装置、信号指挥装置接入所述可编程控制器四的数字量输出端。

4.根据权利要求2所述的一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统，其特征在于，所述地址编码装置包括定位感应器和定位检测器，所述定位感应器位于搬运机的底部，接入所述可编程控制器三的数字量输入端，所述定位检测器安装在地面上，并与所述储箱装置、垃圾压缩机、升降机的中心线重合，所述垃圾压缩机、升降机、储箱装置在同一水平线上任意布置。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

A、垃圾压缩机的垃圾箱“满箱储存”和“空箱对接”：由所述压缩系统控制垃圾压缩机实现垃圾压缩处理并使垃圾箱“满箱”，所述上位机弹出“满箱”窗口，经操作员确认后，所述主控系统获得搬运机机组编号和无箱储箱装置地址码；所述搬运系统控制所述搬运机机组编号对应的搬运机行驶至垃圾压缩机地址码，将“满箱”的垃圾箱拉上搬运机，再行驶至所述无箱储箱装置地址码，将所述“满箱”的垃圾箱推出至所述无箱储箱装置地址码对应的储箱装置，完成“满箱储存”；

由所述主控系统获得空箱储箱装置地址码，所述搬运系统再控制搬运机行驶至所述空箱储箱装置地址码，将所述空箱储箱装置地址码对应的“空箱”的垃圾箱拉上搬运机，再行驶至垃圾压缩机地址码将所述“空箱”的垃圾箱推出至所述垃圾压缩机，返回初始位置，所述垃圾压缩机与垃圾箱完成“空箱对接”。

6.根据权利要求5所述的一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

B、垃圾箱到地上转运室的“满箱转运”：在所述上位机操作“满箱转运”指令，由主控系统获得搬运机机组编号和满箱储箱装置地址码，所述搬运系统控制所述搬运机机组编号对应的搬运机行驶至所述满箱储箱装置地址码，将所述满箱储箱装置地址码对应的“满箱”的垃圾箱拉上搬运机，再行驶至升降机地址码将所述“满箱”的垃圾箱推出至升降机，最后返回到达初始位置，而所述升降系统控制所述升降机上升与所述地上转运室对接，实现垃圾箱到地上转运室的“满箱转运”。

7.根据权利要求5所述的一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

C、地上转运室垃圾箱的自动“空箱储存”：在储箱装置有空位允许垃圾箱存放时，在所述上位机操作“空箱储存”指令，由所述升降系统控制升降机自地上转运室下降至地下设备室，由所述主控系统获取搬运机机组编号和无箱储箱装置地址码，所述搬运系统控制所述搬运机机组编号对应的搬运机行驶至升降机地址码，将所述升降机上的垃圾箱拉上搬运机，再行驶至所述无箱储箱装置地址码，将所述垃圾箱推出至所述无箱储箱装置地址码对应的储箱装置，所述储箱装置自动将状态标记为“空箱”，实现“空箱储存”，所述搬运机返回到达初始位置。

8.根据权利要求5-7任一项所述的一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制方法，其特征在于，所述搬运系统根据行驶路线计算方法获取搬运机的行驶方向：d＝v-t，t为搬运机当前地址码，v为行驶目标地址码，若d>0，则搬运机向右行驶，若d<0，则搬运机向左行驶。

9.根据权利要求8所述的一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制方法，其特征在于,所述主控系统通过搬运机优先调度的方法获得搬运机机组编号，即计算所述d的绝对值，绝对值小的对应的搬运机被调度；所述主控系统通过所述储箱装置内无箱、空箱、满箱三种状态的自动查询程序获得所需的储箱装置地址码。

10.根据权利要求5所述的一种垃圾压缩设备的垃圾箱自动搬运控制方法，其特征在于，所述垃圾箱“满箱”通过所述压力传感器检测垃圾的压缩压力值，若达到预设的垃圾箱满载容量对应的压缩压力值设定值时，则所述垃圾箱“满箱”，否则继续将垃圾压缩推进垃圾箱。

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