砼攪拌站自動配料方式的實用性研究及應用

嚴輝容，汪朝鳳，唐 俊

（1.四川工程職業(yè)技術學院，四川德陽 618000；2.德陽市恒正自動化科技有限公司，四川德陽 618000）

0 引言

自動配料系統(tǒng)廣泛應用于建筑、飼料、油漆、瀝青和水泥生產(chǎn)等行業(yè)。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，市場對各種自動配料控制系統(tǒng)的要求越來越高，不僅要求系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，計量精度高，易于操作，而且要求系統(tǒng)出現(xiàn)故障后易于檢修和排除，即使是非專業(yè)人員也能及時解決問題，快速恢復生產(chǎn)，不影響工作進度[1]。本文的自動配料控制系統(tǒng)正是針對這一理念而開發(fā)的應用于混凝土攪拌站（樓）、干混砂漿攪拌站、瀝青攪拌站等的一種控制系統(tǒng)。

在研制自動配料控制系統(tǒng)的過程中，著重考慮了如何提高自動配料系統(tǒng)的可維護性和快速排除故障影響等問題。因為任何一套控制系統(tǒng)都有出現(xiàn)故障的時候，一旦出現(xiàn)了故障是必須專業(yè)人員前來排除還是一般的人員就能解決？如果一般的人員能自行解決或在專業(yè)人員的電話指導下以及網(wǎng)絡遠程操作能解決問題，就可以既節(jié)約時間，不影響工程進度，又能節(jié)約費用，降低生產(chǎn)成本。

1 改進前的控制方式

混凝土攪拌站的配料一般分為骨料、粉料、水和外加劑四種。國家標準規(guī)定，骨料稱的動態(tài)計量精度必須控制在±2%，粉料、外加劑、水等秤動態(tài)計量精度必須控制在±1%[2]。在工程實際中，這四種材料的配料分別有不同的計量秤。改進前的配料系統(tǒng)中，6個及以下的秤由一塊A/D板來完成，A/D板負責把各個秤從傳感器采集來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；而攪拌站的各個動作則由I/O板來完成，通過采集各個門的限位信號作為輸入信號，然后由CPU發(fā)出指令，由I/O板輸出信號去控制設備的機械動作。

按圖1所示配置有它的優(yōu)越性，可以使顯示更加直觀，成本更低，但是，也有它致命的缺陷。

有的混凝土攪拌站的使用場所比較偏遠，當A/D板上有一路轉(zhuǎn)換損壞或I/O板上的某個動作沒有輸出，那么整個流程就沒法進行，此時只有停止生產(chǎn)，更換整個控制板，再重新標定A/D板上所有秤的靈敏度和放大倍數(shù)或者重新調(diào)試I/O板上的動作。

圖1 改進前的A/D轉(zhuǎn)換線路圖

1.1 A/D板的調(diào)試

調(diào)試A/D板需調(diào)試兩個參數(shù)：放大倍數(shù)和零位，如圖2所示。

1.1.1 首先調(diào)節(jié)“零位”旋鈕，將計量秤（無配料時）清零；

1.1.2 放置標準砝碼，其重量為最大稱量值的60%～80%（一般選擇常用的稱量值），如最大稱量值是500 kg，先放置300 kg砝碼，調(diào)節(jié)“放大倍數(shù)”旋鈕，使顯示值等于砝碼標定值，再繼續(xù)增加砝碼至400 kg，如果此時顯示值是400 kg，則此計量秤調(diào)試到位，如果顯示值不是400，則需要調(diào)節(jié)“放大倍數(shù)”旋鈕，使顯示值為400 kg，再將砝碼全部取下，檢查顯示值是否為零，如果為零，則調(diào)試結束，如果不為零，則需重復上述步驟，直至無砝碼時顯示為零，有砝碼時顯示值和標定值相同為止；

圖2 電位器調(diào)試

1.1.3 攪拌站上計量秤的數(shù)量是根據(jù)用戶要求設計的，每臺攪拌站可能有3～12個計量秤，一臺攪拌站有多少路A/D信號，則需要按1.1.2的步驟進行多少次調(diào)試，直到每臺計量秤滿足調(diào)試要求為止。所以當A/D板有故障重新更換一塊新的A/D時，其調(diào)試的工作量有多大，有多少個秤就要重復調(diào)試多少次秤。

1.2 I/O板的調(diào)試

更換I/O板后的調(diào)試較A/D板稍簡單一些。由于外圍設備是按要求連接的，此時只需調(diào)試I/O輸出動作與外接控制繼電器的動作一致即可（不要帶載進行調(diào)試，因為此時稱量斗中可能還有剩余配料）。

由于配料計量系統(tǒng)故障是攪拌站多發(fā)、易發(fā)的故障[3]，上述調(diào)試過程又比較繁瑣，如果沒有比較專業(yè)的人員就沒法解決，尤其是在建筑工地上，人員的素質(zhì)不高，這種控制方式就漸漸暴露出它的弊端了，一旦任意一塊控制板出現(xiàn)問題，都將嚴重影響到工程的工期和生產(chǎn)的混凝土質(zhì)量。

2 改進后的控制方式

為減少現(xiàn)場調(diào)試工作量，使計量秤的故障能盡快排除，對控制板的設計進行了根本性的改進，那就是“一秤一表”，每一臺計量秤的控制板各自獨立，且能互換。以HZ950攪拌站為例，控制器可用于單物料或4種物料混配控制器，單物料運行時具有扣秤功能；采用順序配料累計計量的控制理論，容多物料于一斗（稱量斗）的配料控制器，并具有超差自動報警、誤差自動調(diào)節(jié)等一系列智能化運行的配料儀表?？蛇m用于各種電阻應變式稱重傳感器的應用場合。

2.1 硬件配置

攪拌站硬件的配置作了如下調(diào)整。

（1）工控機：每臺攪拌站使用一臺工控機作為上位機，也可使用家用PC機，該上位機主要用于與下位機的通信、輸入?yún)?shù)、存儲配方、查詢歷史數(shù)據(jù)和管理功能，還具有實時顯示功能，可以直觀地顯示攪拌站當前的運行情況；

（2）主控模塊MC700：用于對物料計量秤的集中控制，如圖3所示。

（3）各種物料的稱重控制儀表：HZ950攪拌站的儀表配置如圖4所示。

圖3 主控模塊儀表面板

圖4 HZ950儀表面板

（4）采用主控模塊和儀表控制是本次改進的重點內(nèi)容。根據(jù)用戶的要求設計自動配料的秤數(shù)，每一路A/D轉(zhuǎn)換配置一臺單獨的儀表，各自獨立同時進行物料的配料工作。由于稱量系統(tǒng)是并行的，當某一路計量系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，不會影響其他計量秤的工作，此時，只需將出現(xiàn)故障的儀表取下，換上新的儀表，同時，通過該系統(tǒng)的學習功能，將原儀表的校秤信息復制到新儀表上，每一塊A/D板將不再需要按1.1進行調(diào)試，大大節(jié)省了原控制系統(tǒng)的A/D板的調(diào)試時間。

2.2 控制方式

改進后的控制系統(tǒng)不再是單一的自動控制方式，視生產(chǎn)現(xiàn)場的具體情況，可以分別按如下三種方式控制物料的配料和攪拌站的運行。

（1）由上位機控制的全自動控制方式，和上位機構成有顯示畫面的完整的自動控制系統(tǒng)。

（2）由主控模塊控制的全自動控制方式：當上位機出現(xiàn)故障，現(xiàn)場又無法及時更換上位機時，可以完全脫開上位機，由主控模塊直接控制，此時同樣可以實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的全自動控制。

（3）半自動控制方式：在軟件的編制上，充分考慮了下位機的獨立工作性。主控模塊有記數(shù)和指揮的功能，在脫開上位機時能指揮各配料控制儀表按設計的流程運行，各配料控制儀表能單獨校秤，當某一個配料控制儀表出現(xiàn)故障時，只須取下插接頭，另換一只表重新校稱即可。因此，當上位機和主控模塊同時出現(xiàn)故障時，攪拌站仍然可以繼續(xù)工作，此時，物料的配料工作可以由稱重控制儀自動控制，而其他的皮帶運行、卸料等工作可由人工控制進行，保證了生產(chǎn)的正常進行。而且各個秤的儀表可互換使用，儀表操作比較簡單，對人員素質(zhì)要求不高，只要有中學文化程度就可，出現(xiàn)故障時大多數(shù)情況下電話就能解決。

正是由于有這三種控制方式作保證，所以當控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，才有選擇的余地，才能不影響工程進度。

3 使用效果

根據(jù)十幾年的工作經(jīng)驗，攪拌站的不少用戶都是水電系統(tǒng)的，位置比較偏僻。當用戶上位機、配料控制系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，尤其是硬件方面的故障，用戶一般都是無能為力（由于原控制系統(tǒng)的下位機不能單獨實現(xiàn)自動控制），只能停工等待維修人員，而且維修時要重復對所有計量秤進行調(diào)試，這樣操作人員很辛苦，精神要高度集中，而且生產(chǎn)效率也受到影響[5]。

最近，接待了幾個水電系統(tǒng)的老客戶，由于他們的控制系統(tǒng)是幾年前的老系統(tǒng)，不具有現(xiàn)在系統(tǒng)的特點，要么是沒準備有備用板，要么是換了板調(diào)試不來，還有的是因為版本不一樣，沒法用，不能互換，還有好些類似問題。而且，不少工地上專業(yè)人才缺乏，一些簡單的問題都解決不了，由此可見，在設計時，一定要考慮用戶的實際情況，當上位機出現(xiàn)了故障，下位機能單獨實現(xiàn)自動控制非常重要。

4 結語

本文介紹了一種新的砼攪拌站自動配料控制系統(tǒng)，通過對原有配料系統(tǒng)的工控機、主控模塊和稱重控制模塊3個部分進行調(diào)整，將原有集成式控制改進為“一秤一表”的并聯(lián)式控制，大大簡化了設備維修過程，即使是非專業(yè)人員也可以自行排除故障，提高了自動配料系統(tǒng)的可維護性。在已售出的上百套控制系統(tǒng)中，當發(fā)生故障時，大多由施工人員自行排除故障，或由技術人員遠程指導解決，用戶滿意率達到100%。

［1］王小兵，楊尚金，王曙.淺談攪拌站計量系統(tǒng)誤差［J］.筑路機械與施工機械化，2011（4）：7-9.

［2］GB/T10171-2005.混凝土攪拌站（樓）［S］.

［3］陳兵.商品混凝土度量影響因素及控制措施［J］.商品與質(zhì)量，2011（8）：230-231.

［4］唐俊.提高攪拌站骨料計量精度的改進［J］.裝備制造技術，2007（12）：118-119.

［5］王守奇.試述混凝土攪拌站的工作原理及故障處理方法［J］.黑龍江科技信息，2012（3）：285.