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

自動配料系統廣泛應用于建筑、飼料、油漆、瀝青和水泥生產等行業。隨著經濟的不斷發展，市場對各種自動配料控制系統的要求越來越高，不僅要求系統穩定可靠，計量精度高，易于操作，而且要求系統出現故障后易于檢修和排除，即使是非專業人員也能及時解決問題，快速恢復生產，不影響工作進度[1]。本文的自動配料控制系統正是針對這一理念而開發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。

在研制自動配料控制系統的過程中，著重考慮了如何提高自動配料系統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都有出現故障的時候，一旦出現了故障是必須專業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人員的電話指導下以及網絡遠程操作能解決問題，就可以既節約時間，不影響工程進度，又能節約費用，降低生產成本。

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。國家標準規定，骨料稱的動態計量精度必須控制在±2%，粉料、外加劑、水等秤動態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換成數字信號；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，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或者重新調試I/O板上的動作。

圖1 改進前的A/D轉換線路圖

1.1 A/D板的調試

調試A/D板需調試兩個參數：放大倍數和零位，如圖2所示。

1.1.1 首先調節“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，調節“放大倍數”旋鈕，使顯示值等于砝碼標定值，再繼續增加砝碼至400 kg，如果此時顯示值是400 kg，則此計量秤調試到位，如果顯示值不是400，則需要調節“放大倍數”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 電位器調試

1.1.3 攪拌站上計量秤的數量是根據用戶要求設計的，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試，直到每臺計量秤滿足調試要求為止。所以當A/D板有故障重新更換一塊新的A/D時，其調試的工作量有多大，有多少個秤就要重復調試多少次秤。

1.2 I/O板的調試

更換I/O板后的調試較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）。

由于配料計量系統故障是攪拌站多發、易發的故障[3]，上述調試過程又比較繁瑣，如果沒有比較專業的人員就沒法解決，尤其是在建筑工地上，人員的素質不高，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問題，都將嚴重影響到工程的工期和生產的混凝土質量。

2 改進后的控制方式

為減少現場調試工作量，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、誤差自動調節等一系列智能化運行的配料儀表。可適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、輸入參數、存儲配方、查詢歷史數據和管理功能，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容。根據用戶的要求設計自動配料的秤數，每一路A/D轉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。由于稱量系統是并行的，當某一路計量系統出現故障時，不會影響其他計量秤的工作，此時，只需將出現故障的儀表取下，換上新的儀表，同時，通過該系統的學習功能，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進行調試，大大節省了原控制系統的A/D板的調試時間。

2.2 控制方式

改進后的控制系統不再是單一的自動控制方式，視生產現場的具體情況，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。

（2）由主控模塊控制的全自動控制方式：當上位機出現故障，現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，此時同樣可以實現整個生產過程的全自動控制。

（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故障時，攪拌站仍然可以繼續工作，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，對人員素質要求不高，只要有中學文化程度就可，出現故障時大多數情況下電話就能解決。

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

3 使用效果

根據十幾年的工作經驗，攪拌站的不少用戶都是水電系統的，位置比較偏僻。當用戶上位機、配料控制系統出現了故障，尤其是硬件方面的故障，用戶一般都是無能為力（由于原控制系統的下位機不能單獨實現自動控制），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試，這樣操作人員很辛苦，精神要高度集中，而且生產效率也受到影響[5]。

最近，接待了幾個水電系統的老客戶，由于他們的控制系統是幾年前的老系統，不具有現在系統的特點，要么是沒準備有備用板，要么是換了板調試不來，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，當上位機出現了故障，下位機能單獨實現自動控制非常重要。

4 結語

本文介紹了一種新的砼攪拌站自動配料控制系統，通過對原有配料系統的工控機、主控模塊和稱重控制模塊3個部分進行調整，將原有集成式控制改進為“一秤一表”的并聯式控制，大大簡化了設備維修過程，即使是非專業人員也可以自行排除故障，提高了自動配料系統的可維護性。在已售出的上百套控制系統中，當發生故障時，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.