混凝土拌和站的自動控制技術

摘要：混凝土拌和站自動控制技術，主要是計算機、PLC及電氣控制為一體的工藝流程。通過PLC可編控制程序在計算機給出的指令下執行電控元件把電流傳送到電磁閥，完成逐步的工藝流程。

關鍵詞：拌和站 原理 計算機 PLC控制程序

中圖分類號：TP274+.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0064-02

1 混凝土拌和站在工程中的發展前景及重要性

隨著先進技術的不斷創新，拌和站在道路、橋梁、隧道等施工中的作用日益明顯。自動控制系統是混凝土拌和站的一個重要組成部分，自動控制系統的性能如何直接影響了拌和站的可靠性、作業效率及施工里面的質量。為了開發高性能高質量的拌和機，國內外的廠商對PLC控制系統及計算機的配套使用上都投入了較多的力量。使自動控制系統得到了不斷的改進和提高。目前機電氣一體化控制技術已在拌和站上得到成功的應用，全自動人機控制電氣系統的拌和站已逐漸普及，目前全自動人機電氣控制系統已成為拌合大方量混凝土的公路、橋梁、隧道工程的攪拌機必備系統，我國拌和站電氣控制系統在引進國外先進的電子技術上，結合國內的實際工程施工情況，取得了很大的進步，許多廠家拌和站目前也配備了人機控制電氣系統供用戶選擇?？傊?，電氣系統是現代化拌和站不可缺少的組成部分，也是衡量拌和站水平的一個重要標志。

2 拌和站的結構特點及工作原理

混凝土拌合站是混凝土混合料的生產設備，其結構和工作原理比較龐雜。下面是雅瀘項目單階式HZS60混凝土拌合站，主要由攪拌系統、配料系統、輸送系統及輔助配套系統組成。

2.1　攪拌系統

攪拌系統是由攪拌機、潤滑系統、卸料部分組成。其基本工作原理是由電機擺線針輪減速機、小齒輪、開式齒輪、同步齒輪等輔助設施帶動設有專門的密封裝置攪拌軸進行傳動，為保證密封質量，攪拌軸的四個端面上設有濃油泵，可方便地向軸端密封裝置內供油；且在加工制作過程中采用行之有效的制作工藝和工裝，保證了良好的密封性能。卸料機構采用氣動卸料，利用一臺空氣壓縮機和兩個氣缸，通過杠桿機構和電控換向閥實現卸料門的開閉狀態，遇有臨時停電，可采用手動卸料桿進行手動卸料，此時需將軸與自動卸料機構脫開。

2.2　配料系統

本配料機主要由機架、骨料倉、稱量斗、皮帶輸送機、氣控系統等組成。結構上在保證皮帶輸送機順暢工作的同時，調低稱量斗高度，減小與皮帶輸送機的距離，以避免在卸料時骨料外溢的情況出現。其基本原理：當骨料倉向稱量斗供料時，由微機稱量控制儀控制，對各種物料進行累加稱量，完成稱量設定、去皮、補差并輸出信號控制氣缸的動作時間，使各料倉按設定的程序向下部皮帶機供料。當稱量斗的骨料稱到定值后皮帶機啟動，向下一系統卸料，卸料結束后，皮帶機停止動作，進入下一輪稱量。皮帶輸送機主要包括驅動裝置、張緊裝置、傳動部分、機架、清掃器等。

2.3　輸送系統（如圖1）

輸送系統是由主電機滾筒帶動從動滾筒通過斜皮帶運輸混合骨料，機架上安裝了改向壓帶輪、擋邊輥、高擋邊皮帶、清掃器等輔助設施，使得皮帶在輸送的過程中提高了平穩性、精確性。

3 混凝土攪拌站的PLC控制系統

如圖2所示，為混凝土攪拌站的PLC控制系統原理圖。該系統主要包括四個配料稱量控制器PLY600、計算機、PLC控制器及其與之適配的輸出電路。

開始工作前，先從計算機的鍵盤輸入該次生產混凝土料的配方等有關數據。當有關數據輸入完成并按啟動按鈕時，計算機向PLC發出啟動命令，PLC開始工作。PLC首先分別開啟1、2、3、4號骨料儲料倉倉斗底門，使四種骨料依次在D電子稱上進行累計稱量。先放1號骨料，當1號骨料達到配方要求值時，PLY600發出信號并輸入PLC中，PLC輸出信號關閉1號骨料倉的底門，停止1號骨料的稱量，同時開始2號骨料的放料稱量。當電子稱料質量減去1號骨料配方質量所得之值即2號骨料的凈質量，此值達到配方要求時，停止2號骨料的稱量，同時開始下一種料的稱量。依次類推，直到稱所有的四種骨料。在骨料稱量的同時，PLC也水泥稱量斗C、水稱量斗B、外加劑稱量斗A放料，進行這些料的稱量。當各種料的質量達到配方設定值時，關閉對應的放料門，停止該種料的稱量。在所有的料均已完成一次稱量后，結束配料稱量過程，進入放料攪拌過程。

在放料攪拌過程中，稱量好的料依次放入攪拌機中進行攪拌，達到攪拌時間設定值時，PLC發出信號關掉攪拌機，并開始卸攪拌好的成品料。卸完成品料即完成一個工作的循環，PLC自動地又從程序的開始進行下一個工作循環，如此一直重復下去，直到關機。

在水泥倉底部裝有限位傳感器，限位傳感器檢測水泥的高度，并將此信號輸入計算機，計算發出信號，拉響警報，提示水泥已達到水泥倉的下限位。

配料控制器PLY600不僅可以把被稱料的質量與配方要求的量進行比較，輸出開關信號給PLC，還具有數字顯示料質量和自動去皮功能。

計算機可以記憶各種物料的消耗量、每日生產量、每月物料消耗及所用配方，并可以通過打印機打印出各種報表。

4 計算機控制系統的組成

如圖3所示，各部分的作用如下。

4.1　傳感器

傳感器的作用是將被測量的非電量參數轉換成比例的電量參數（電流、電壓等）。拌和設備中所用的傳感器一般是稱重傳感器、溫度傳感器等。

4.2　放大器

各種傳感器輸入的輸出的信號通常較弱，一般毫伏級，不能滿足后續電路對幅度的要求，因此，必須由放大器將信號進行適當放大。

信號在進行放大之前，一般還要進行濾波處理，以除去有用信號中的干擾信號。

4.3　多路模擬開關

在有多路模擬輸入信號的情況下，為了公用一個采樣保持器和A/D轉換器，需分時將多路模擬信號接通，即每次只接通一路信號進行數據采集。用來完成這一切換功能的器件稱為多路模擬開關，其由CPU控制進行通道的切換。

4.4　數/模和模/數轉換

計算機所能加工處理的信號只能是數字量，而各種傳感器輸出的通常是連接變化的模擬量，因此，首先需要把模擬量轉換成計算機能夠接受的數字量，即進行A/D轉換，然后才能進行處理和運算，如果計算機控制的對象是模擬量，也必要把輸出的數字量轉換成模擬量，即進行D/A轉換，才能控制諸如伺服電機等執行機構。

A/D和D/A轉換是由相應的轉換器來實現的。

4.5　采樣保持器

由于A/D需要一定的轉換時間，為了保證精度，在轉換過程中必要使A/D轉換器的輸入電壓，即瞬間采集的模擬電壓保持不變，因此需要有采樣保持器。

4.6　開關量輸入/輸出（I/O）接口

來自選擇開關、行程開關、接觸器和各種繼電器觸點的輸入信號以及用以驅動接觸器、電磁閥、指示燈等的輸出信號都是開關量信號，其特點只有通、斷兩個狀態。CPU通過I/O接口電路與外部的輸入輸出裝置箱聯系，以便獲取輸入裝置的狀態及控制執行機構的動作，I/O接口電路出了在CPU與外部輸入輸出裝置間傳遞信號外，還具有電平轉換、噪聲隔離等作用。

5 對我國拌和站發展的看法

（1）拌和站的質量主要包括技術性能、結構、可靠性、穩定性以及故障率等綜合指標。評估拌和站的優劣，要采用在多種工況下，定量的施工時間的科學方法進行考核驗證和評估。

（2）我國目前各個制造廠家生產的高檔拌和站產品基本上都采用德國先進電子技術和結構。其主要的電磁閥、傳感器等均選用進口件。

（3）國產配套件包括電磁閥、電子原件、配套部件以及重要材質等方面的質量，均與國外有相當大的差距，但這是影響拌和站產品質量的關鍵條件之一。因此，急待完善和提高，否則將會制約拌和站的質量和技術發展。

（4）自主開發創新能力急待改進和提高。我們在引進、學習和借鑒國外先進技術、結構等方面都做得相當不錯，也很及時。但屬于我們自主開發的專利技術和結構較少，這將會制約我們今后的發展和產品大規模出口業務。

（5）中國拌和站不能停留在國內市場上進行殘酷價格戰的層面上，要在質量和品牌上多下工夫，開發研制出同檔性價比占優勢的多檔產品，增強自身的競爭力。同時要利用我們的性價比優勢，盡快大力開拓國際市場，逐步形成穩定的國際市場。

參考文獻

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