专利名称：履带式储油罐清理机器人自动控制系统的制作方法油罐在储存油品特别是原油时，机械杂质、沙砾、泥土、重金属盐类、石蜡和沥青等重油性成分会因比重差而自然沉降在油罐底部，形成油罐底部积泥。这部分积泥使储油罐有效容量减少，严重影响油罐的储运生产，因此原油储罐一般需间隔2-3年进行定期检查维修和清除罐内淤渣。目前储油罐的清罐方法主要是采用人力手工清罐法，在这种易燃易爆和有毒污染的恶劣危险环境中进行清罐作业，存在着安全性差、劳动强度大、施工周期长、油气回收率低、污染环境等问题。而近几年机器人在油罐外表和油管中的清洗、焊接和检测中的成功应用，体现了机器人技术先进性和实用性。基于这种现状，利用移动机器人携带水射流工具和推铲来完成油罐油泥的清理工作，基于PLC研发了储油罐清理机器人自动
控制系统，实现完全替代人工清罐，将清罐工人从高强度劳动和恶劣危险环境中解放出来，
縮短了施工周期和提高了清罐安全性。


图1为本实用新型的工作示意图；[0015] 图2为本实用新型的机器人组成简图；[0016] 图3为本实用新型的电气控制柜简图；[0017] 图4为本实用新型的PLC控制系统组成简图；[0018] 图5为本实用新型的视频连接简图。 图2中1-液压缸2-机器人行走驱动液压马达3-比例电磁阀组4-防爆型可燃气体测试仪(2台)5-防爆接线箱6-水流控制电磁阀7-防爆红外灯8-隔爆/防粉尘点燃型摄像机9-雨刷10-水枪11-俯仰运动机构12-回转运动机构13-推铲[0020] 图3中14-远程控制台15-风扇16-压力表17-电流表18-电压表19-液晶显示器20-指示灯21-俯仰、回转操纵杆22-急停按钮23-抽吸泵启动24-抽吸泵停止25-水泵启动26-水泵停止27-液压泵站启动28-液压泵站停止29-铲板抬起30-铲板放下31-水枪32-雨刷33-自动/手动34-自动运行35-水枪流量调整36-右液压马达操纵杆37-键盘38-左液压马达操纵杆

4块后从狭窄人孔带入油罐，在油罐中进行快速组装，然后操作者就可以在外部通过现场图 像和基于PLC的控制系统遥控机器人。机器人通过携带的具有回转和俯仰两个自由度的高 压水枪10配合照明7和图像采集设备8将油罐中的油泥冲稀，由推铲13将油泥堆积，油泥 抽吸装置将油泥运至油罐外。高压水泵站、液压泵站和油泥抽吸装置和远程控制中心14均 在油罐外面，只有机器人携带高压水枪10、照明设备7和推铲13进行清理工作。 储油罐清理机器人自动控制系统由照明、变压器、24V直流稳压电源、PLC、电磁阀、 传感器、空气开关，接触器，继电器等组成。以上设备集中在一个控制柜中，电气控制柜及操 作控制台如图3所示。 储油罐清理机器人自动控制系统将控制以下电机高压水泵电机，液压泵站电机， 抽吸泵电机和俯仰、回转电机；每个电机都用继电器控制接触器启动，具有过载、短路、漏 电、欠压和零压保护。 上述PLC控制系统由CPU，存储器，开关量输入、输出模块，模拟量输入、输出模块
等几部分组成，完成逻辑运算、数字运算、A/D、D/A转换等功能以及输入信号、反馈信号的处
理、电磁阀、电机等执行机构的控制。PLC系统是整个机器人的控制核心，除视频信号以外的
所有设备输入输出信号进入PLC，由PLC来进行运算，PLC配EEPROM存储卡使PLC程序可以
掉电保护，计算机与PLC通过RS-232接口进行连接，用计算机作为编程器。控制内容如图
4所示，主要包括 输入部分 參自动/手动切换按钮33、自动运行启/停按钮34、急停按钮22 ; 參高压水泵，液压泵站，抽吸泵的手动启动23、25、27和停止按钮24、26、28 ; 參水枪的俯仰、回转操纵杆21及反馈信号； 參机器人行走控制操纵杆信号36、38 ; 參水射流操纵杆信号35 ; 參铲板的俯仰控制按钮29、30 ; 參雨刷、照明和摄像机控制按钮32 ; 參可燃气体检测仪4检测数据； 參其它输入信号等。 输出部分 3个电机的启停指示灯20 ; ^3个电机的控制信号； ^推铲液压缸电磁换向阀的控制信号； ^水枪俯仰、回转的控制信号；2个驱动液压马达比例阀的控制信号； ^照明、摄像和雨刷等的控制信号； ^报警指示、警铃信号，其它输出信号等。 上述图像采集及显示系统由防爆/防粉尘点燃型一体化摄像机8、雨刷9、防爆/ 防粉尘点燃型红外灯7、防爆接线箱5、视频线、液晶显示器19、电视盒等组成。红外灯7将 罐内照亮，摄像机8采集视频信息，经电视盒转换后由液晶显示器19显示，为防止摄像机8 的镜头被油泥覆盖而导致图像模糊，在摄像机上安装了雨刷9，可手动或自动清洗镜头。视
5频连接及布置如图5所示。 上述可燃气体测试系统由2台防爆型可燃气体测试仪4、线缆、PLC气体浓度处理 模块等组成。可对油罐内的可燃气体浓度进行监测，测试数据进入PLC进行处理，并在显示 器上显示可燃气体浓度，若两台仪器数据相差较大时，需重新调整测试，当油气浓度超过该 油品爆炸下限的20 %时，机器人禁止使用高压水枪冲刷罐壁和推铲刮碰罐底。 上述机器人行走控制系统由双轴霍尔型操纵杆36、38， PLC模拟量输入、输出模 块，功率放大器和比例电磁阀等组成。工人操作操纵杆36、38，操纵杆36、38的位移信号被 PLC模拟量输入模块接收，经PLC运算，PLC模拟量输出模块输出4 20mA电流信号，经功 率放大器放大成260mA 500mA电流信号控制比例电磁阀来调节液压马达的流量，从而控 制机器人的行走速度。机器人通过两个驱动马达差速实现转向。也可输入数字量直接设定 行走的速度，自动运行方式可按设定速度自行移动。 上述油泥清理及抽吸控制系统由水射流清洗、推铲清理和抽吸等组成。水射流清 洗由高压清洗泵、防爆电磁阀6、喷头10、俯仰11和回转12机构等组成，俯仰11和回转12 机构由蜗轮蜗杆、电机和编码器等组成，俯仰机构11载着喷头10、摄像机8、红外灯7进行 180°的俯仰运动，回转机构载着喷头10、摄像机8、红外灯7进行360。的水平回转，实现在 空间的清洗作业，自动运行方式下，可按设定速度俯仰和回转扫描清洗。PLC综合输入指令 和编码器的反馈信号控制电机的旋转，水射流清洗由PLC控制防爆电磁阀实现启停。推铲 清理由推铲13、液压缸、防爆电磁阀、连杆机构等组成，PLC控制电磁阀实现推铲的清理动 作。抽吸部分由抽吸泵、电磁阀、液压油管等组成，PLC控制电磁阀实现油泥的抽吸。 本实用新型由于以PLC为核心构建控制系统，自动化程度高，系统易于扩展，实现 了油罐清理的罐外远程控制，将工人从高强度劳动和恶劣危险环境中解放出来，使油泥清 理工作实现了安全化、简单化、资源化，具有显著的社会和经济效益。还可以用来清理成品 油罐、高压釜、冷却塔、贮罐等恶劣危险环境下的清理工作。