混凝土攪拌站粉料倉環(huán)保安全進料系統(tǒng)介紹

王建強，何新初,2，王磊

（1. 杭州江河機電裝備工程有限公司，浙江 杭州 310001；2. 浙江省水利水電裝備表面工程技術(shù)研究重點實驗室，浙江 杭州 310024）

0 前言

粉料倉是混凝土攪拌站水泥、粉煤灰和摻合料等粉料最為常用的存儲設(shè)備，在混凝土攪拌站中廣泛使用。水泥、粉煤灰等粉料一般采用水泥罐車從工廠運輸?shù)綌嚢枵荆俳?jīng)過特定的管路輸送進入對應(yīng)的粉料倉存儲，目前該過程一般采用人工控制，在操作過程中，由于人為的疏忽，會出現(xiàn)從罐車向粉料倉進料打錯倉的情況，還存在進料過程中由于料位控制不及時而“冒頂”情況，導(dǎo)致粉料向大氣飄散，引發(fā)環(huán)境問題。隨著混凝土攪拌站綠色管理及精細化管理的需要，迫切需要一套自動化、安全可靠和環(huán)保的粉料進料技術(shù)和設(shè)備。

1 系統(tǒng)組成

該進料控制系統(tǒng)由上位機和控制單元兩部分組成，一個上位機系統(tǒng)可以對應(yīng)多個控制單元，控制單元以可編程邏輯控制器（PLC）為中心，實現(xiàn)對粉料倉料位檢測、進料口控制及除塵器控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)集成料位檢測、上料控制和除塵控制等多種功能，實時檢測料倉料位，為上料控制提供依據(jù)，防止“冒頂”發(fā)生，在上料的同時，及時開啟除塵設(shè)備，防止粉料倉內(nèi)壓力過大而“爆倉”，把粉料上料的過程作為一個有機的整體。同時該系統(tǒng)可為攪拌站信息化系統(tǒng)提供接口，提供必要的粉料倉基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

控制單元 PLC 采用西門子 S7-200 smart，該 PLC配備西門子專用高速處理器芯片，并且可擴展的 I/O 點數(shù)，且同時具有豐富的通信端口，集成強大的以太網(wǎng)通信等優(yōu)點，系統(tǒng)合理設(shè)計了所需要的數(shù)字輸入點、輸出點及模擬量輸入點，如圖2所示。

圖2 控制單元電氣圖

2 功能實現(xiàn)

2.1 安全上料控制

每個粉料倉設(shè)置一個現(xiàn)場操作箱和上料安全閥，并把控制點連接到 PLC。現(xiàn)場安全上料閥由特制的固定架固定在管道上，安裝便捷，安裝有檢測裝置，實時反饋閥門狀態(tài)，保證了上位機顯示信息的準確性。現(xiàn)場操作箱上設(shè)有五位電子鎖和其它控制按鈕，按鈕信號進入到PLC 系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場操作箱

具體工作過程為：粉料罐車進過地磅稱重后，根據(jù)物料品種和實施料位情況，自動或人工選擇確定一個倉，隨后上位機系統(tǒng)會隨機生成一個以 1、2、3、4、5為基數(shù)的兩位、三位或四位密碼，傳送到 PLC 數(shù)據(jù)存儲區(qū)。并打印出選倉小票。車輛到達現(xiàn)場后，司機按照小票上提示的密碼在現(xiàn)場操作箱上操作，比如按下按鍵1，動作后按鍵1的指示燈會亮，其他按鍵一樣操作，如果發(fā)現(xiàn)密碼輸錯，按取消鍵取消后重新輸入密碼，密碼正確后，PLC 輸出開啟進料管端口上料安全閥，允許物料進行上料，反之密碼錯誤上料口不能打開，防止物料輸送錯誤。

2.2 料位顯示

粉料倉的料位顯示采用連續(xù)式料位計和阻旋式料位計相結(jié)合的方式，粉料倉安裝連續(xù)式料位計，通過配套的安裝法蘭安裝于倉頂，料位計模擬量信號輸入到 PLC中，在上位機上可以實時顯示粉料倉料位，界面如圖4所示。并在倉頂附件安裝阻旋式料位開關(guān)，用于上料過程中料面接近臨界值時的超限報警，可以通過上位機及PLC 對阻旋式料位開關(guān)進行控制及顯示。

系統(tǒng)通過安裝于倉頂?shù)倪B續(xù)式料位計探測筒倉內(nèi)料面位置，獲取上空值，并通過料倉總高、料倉半徑、物料密度、錐體高度、未檢測高度等信息計算算法獲取倉內(nèi)物料存量，對倉內(nèi)存量有預(yù)期，配合報警系統(tǒng)，同時和超限開關(guān)結(jié)合，雙重保險，防止“冒頂”發(fā)生。根據(jù)安裝調(diào)試的精確度，可獲得誤差較小實時重量，該功能可與 ERP 信息化管理系統(tǒng)對接，獲取精準的日盤點、周盤點、月盤點數(shù)據(jù)，為物料系統(tǒng)管理提供決策依據(jù)。

圖4 上位機操作界面

2.3 粉料倉除塵器聯(lián)動控制

系統(tǒng)檢測到進料管端口閥門打開后，延時一段時間，粉料倉除塵風(fēng)機自動啟動，同時除塵器上的脈沖電磁閥按照設(shè)定好的時間循環(huán)進行，運行信號在上位機顯示，當(dāng)檢測到輸送完成后，除塵風(fēng)機可及時停機，節(jié)約能源。系統(tǒng)中的時間參數(shù)均可通過上位機系統(tǒng)隨時調(diào)整。系統(tǒng)保留手動功能，當(dāng)特殊情況需要手動時，在粉料倉現(xiàn)場操作箱和上位機都可以手動控制除塵器。粉料倉除塵器聯(lián)動能夠有效地提高粉料倉除塵效果，也能有效地避免安全閥冒灰問題，避免“爆倉”事故的發(fā)生。

3 總結(jié)

混凝土攪拌站粉料安全環(huán)保進料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制可靠，能有效的提高粉料上料的可靠性和安全性，能有效的加強粉料的庫存管理，能有效的防止粉料的無組織排放污染環(huán)境。相比傳統(tǒng)人工管理，更安全、更高效、更節(jié)能環(huán)保。該系統(tǒng)已在多個混凝土攪拌站中投入使用，受到使用單位的一致認可。