吳海寶

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

關(guān)鍵詞：拌和站 原理 計(jì)算機(jī) PLC控制程序

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0064-02

1 混凝土拌和站在工程中的發(fā)展前景及重要性

隨著先進(jìn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，拌和站在道路、橋梁、隧道等施工中的作用日益明顯。自動(dòng)控制系統(tǒng)是混凝土拌和站的一個(gè)重要組成部分，自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能如何直接影響了拌和站的可靠性、作業(yè)效率及施工里面的質(zhì)量。為了開(kāi)發(fā)高性能高質(zhì)量的拌和機(jī)，國(guó)內(nèi)外的廠商對(duì)PLC控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)的配套使用上都投入了較多的力量。使自動(dòng)控制系統(tǒng)得到了不斷的改進(jìn)和提高。目前機(jī)電氣一體化控制技術(shù)已在拌和站上得到成功的應(yīng)用，全自動(dòng)人機(jī)控制電氣系統(tǒng)的拌和站已逐漸普及，目前全自動(dòng)人機(jī)電氣控制系統(tǒng)已成為拌合大方量混凝土的公路、橋梁、隧道工程的攪拌機(jī)必備系統(tǒng)，我國(guó)拌和站電氣控制系統(tǒng)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的電子技術(shù)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)的實(shí)際工程施工情況，取得了很大的進(jìn)步，許多廠家拌和站目前也配備了人機(jī)控制電氣系統(tǒng)供用戶選擇?？傊?，電氣系統(tǒng)是現(xiàn)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(gè)重要標(biāo)志。

2 拌和站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

混凝土拌合站是混凝土混合料的生產(chǎn)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和工作原理比較龐雜。下面是雅瀘項(xiàng)目單階式HZS60混凝土拌合站，主要由攪拌系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)及輔助配套系統(tǒng)組成。

2.1攪拌系統(tǒng)

攪拌系統(tǒng)是由攪拌機(jī)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、卸料部分組成。其基本工作原理是由電機(jī)擺線針輪減速機(jī)、小齒輪、開(kāi)式齒輪、同步齒輪等輔助設(shè)施帶動(dòng)設(shè)有專(zhuān)門(mén)的密封裝置攪拌軸進(jìn)行傳動(dòng)，為保證密封質(zhì)量，攪拌軸的四個(gè)端面上設(shè)有濃油泵，可方便地向軸端密封裝置內(nèi)供油；且在加工制作過(guò)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(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)卸料，利用一臺(tái)空氣壓縮機(jī)和兩個(gè)氣缸，通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)和電控?fù)Q向閥實(shí)現(xiàn)卸料門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)，遇有臨時(shí)停電，可采用手動(dòng)卸料桿進(jìn)行手動(dòng)卸料，此時(shí)需將軸與自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)脫開(kāi)。

2.2配料系統(tǒng)

本配料機(jī)主要由機(jī)架、骨料倉(cāng)、稱(chēng)量斗、皮帶輸送機(jī)、氣控系統(tǒng)等組成。結(jié)構(gòu)上在保證皮帶輸送機(jī)順暢工作的同時(shí)，調(diào)低稱(chēng)量斗高度，減小與皮帶輸送機(jī)的距離，以避免在卸料時(shí)骨料外溢的情況出現(xiàn)。其基本原理：當(dāng)骨料倉(cāng)向稱(chēng)量斗供料時(shí)，由微機(jī)稱(chēng)量控制儀控制，對(duì)各種物料進(jìn)行累加稱(chēng)量，完成稱(chēng)量設(shè)定、去皮、補(bǔ)差并輸出信號(hào)控制氣缸的動(dòng)作時(shí)間，使各料倉(cāng)按設(shè)定的程序向下部皮帶機(jī)供料。當(dāng)稱(chēng)量斗的骨料稱(chēng)到定值后皮帶機(jī)啟動(dòng)，向下一系統(tǒng)卸料，卸料結(jié)束后，皮帶機(jī)停止動(dòng)作，進(jìn)入下一輪稱(chēng)量。皮帶輸送機(jī)主要包括驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、傳動(dòng)部分、機(jī)架、清掃器等。

2.3輸送系統(tǒng)（如圖1）

輸送系統(tǒng)是由主電機(jī)滾筒帶動(dòng)從動(dòng)滾筒通過(guò)斜皮帶運(yùn)輸混合骨料，機(jī)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(shè)施，使得皮帶在輸送的過(guò)程中提高了平穩(wěn)性、精確性。

3 混凝土攪拌站的PLC控制系統(tǒng)

如圖2所示，為混凝土攪拌站的PLC控制系統(tǒng)原理圖。該系統(tǒng)主要包括四個(gè)配料稱(chēng)量控制器PLY600、計(jì)算機(jī)、PLC控制器及其與之適配的輸出電路。

開(kāi)始工作前，先從計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)輸入該次生產(chǎn)混凝土料的配方等有關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)有關(guān)數(shù)據(jù)輸入完成并按啟動(dòng)按鈕時(shí)，計(jì)算機(jī)向PLC發(fā)出啟動(dòng)命令，PLC開(kāi)始工作。PLC首先分別開(kāi)啟1、2、3、4號(hào)骨料儲(chǔ)料倉(cāng)倉(cāng)斗底門(mén)，使四種骨料依次在D電子稱(chēng)上進(jìn)行累計(jì)稱(chēng)量。先放1號(hào)骨料，當(dāng)1號(hào)骨料達(dá)到配方要求值時(shí)，PLY600發(fā)出信號(hào)并輸入PLC中，PLC輸出信號(hào)關(guān)閉1號(hào)骨料倉(cāng)的底門(mén)，停止1號(hào)骨料的稱(chēng)量，同時(shí)開(kāi)始2號(hào)骨料的放料稱(chēng)量。當(dāng)電子稱(chēng)料質(zhì)量減去1號(hào)骨料配方質(zhì)量所得之值即2號(hào)骨料的凈質(zhì)量，此值達(dá)到配方要求時(shí)，停止2號(hào)骨料的稱(chēng)量，同時(shí)開(kāi)始下一種料的稱(chēng)量。依次類(lèi)推，直到稱(chēng)所有的四種骨料。在骨料稱(chēng)量的同時(shí)，PLC也水泥稱(chēng)量斗C、水稱(chēng)量斗B、外加劑稱(chēng)量斗A放料，進(jìn)行這些料的稱(chēng)量。當(dāng)各種料的質(zhì)量達(dá)到配方設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉對(duì)應(yīng)的放料門(mén)，停止該種料的稱(chēng)量。在所有的料均已完成一次稱(chēng)量后，結(jié)束配料稱(chēng)量過(guò)程，進(jìn)入放料攪拌過(guò)程。

在放料攪拌過(guò)程中，稱(chēng)量好的料依次放入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，達(dá)到攪拌時(shí)間設(shè)定值時(shí)，PLC發(fā)出信號(hào)關(guān)掉攪拌機(jī)，并開(kāi)始卸攪拌好的成品料。卸完成品料即完成一個(gè)工作的循環(huán)，PLC自動(dòng)地又從程序的開(kāi)始進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)，如此一直重復(fù)下去，直到關(guān)機(jī)。

在水泥倉(cāng)底部裝有限位傳感器，限位傳感器檢測(cè)水泥的高度，并將此信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算發(fā)出信號(hào)，拉響警報(bào)，提示水泥已達(dá)到水泥倉(cāng)的下限位。

配料控制器PLY600不僅可以把被稱(chēng)料的質(zhì)量與配方要求的量進(jìn)行比較，輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)給PLC，還具有數(shù)字顯示料質(zhì)量和自動(dòng)去皮功能。

計(jì)算機(jī)可以記憶各種物料的消耗量、每日生產(chǎn)量、每月物料消耗及所用配方，并可以通過(guò)打印機(jī)打印出各種報(bào)表。

4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)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(cè)量的非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成比例的電量參數(shù)（電流、電壓等）。拌和設(shè)備中所用的傳感器一般是稱(chēng)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(hào)通常較弱，一般毫伏級(jí)，不能滿足后續(xù)電路對(duì)幅度的要求，因此，必須由放大器將信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)放大。

信號(hào)在進(jìn)行放大之前，一般還要進(jìn)行濾波處理，以除去有用信號(hào)中的干擾信號(hào)。

4.3多路模擬開(kāi)關(guān)

在有多路模擬輸入信號(hào)的情況下，為了公用一個(gè)采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器，需分時(shí)將多路模擬信號(hào)接通，即每次只接通一路信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。用來(lái)完成這一切換功能的器件稱(chēng)為多路模擬開(kāi)關(guān)，其由CPU控制進(jìn)行通道的切換。

4.4數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換

計(jì)算機(jī)所能加工處理的信號(hào)只能是數(shù)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(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接受的數(shù)字量，即進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后才能進(jìn)行處理和運(yùn)算，如果計(jì)算機(jī)控制的對(duì)象是模擬量，也必要把輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，即進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，才能控制諸如伺服電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

A/D和D/A轉(zhuǎn)換是由相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4.5采樣保持器

由于A/D需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，為了保證精度，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中必要使A/D轉(zhuǎn)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(kāi)關(guān)量輸入/輸出（I/O）接口

來(lái)自選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、接觸器和各種繼電器觸點(diǎn)的輸入信號(hào)以及用以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥、指示燈等的輸出信號(hào)都是開(kāi)關(guān)量信號(hào)，其特點(diǎn)只有通、斷兩個(gè)狀態(tài)。CPU通過(guò)I/O接口電路與外部的輸入輸出裝置箱聯(lián)系，以便獲取輸入裝置的狀態(tài)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)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(hào)外，還具有電平轉(zhuǎn)換、噪聲隔離等作用。

5 對(duì)我國(guó)拌和站發(fā)展的看法

（1）拌和站的質(zhì)量主要包括技術(shù)性能、結(jié)構(gòu)、可靠性、穩(wěn)定性以及故障率等綜合指標(biāo)。評(píng)估拌和站的優(yōu)劣，要采用在多種工況下，定量的施工時(shí)間的科學(xué)方法進(jìn)行考核驗(yàn)證和評(píng)估。

（2）我國(guó)目前各個(gè)制造廠家生產(chǎn)的高檔拌和站產(chǎn)品基本上都采用德國(guó)先進(jìn)電子技術(shù)和結(jié)構(gòu)。其主要的電磁閥、傳感器等均選用進(jìn)口件。

（3）國(guó)產(chǎn)配套件包括電磁閥、電子原件、配套部件以及重要材質(zhì)等方面的質(zhì)量，均與國(guó)外有相當(dāng)大的差距，但這是影響拌和站產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵條件之一。因此，急待完善和提高，否則將會(huì)制約拌和站的質(zhì)量和技術(shù)發(fā)展。

（4）自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力急待改進(jìn)和提高。我們?cè)谝M(jìn)、學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、結(jié)構(gòu)等方面都做得相當(dāng)不錯(cuò)，也很及時(shí)。但屬于我們自主開(kāi)發(fā)的專(zhuān)利技術(shù)和結(jié)構(gòu)較少，這將會(huì)制約我們今后的發(fā)展和產(chǎn)品大規(guī)模出口業(yè)務(wù)。

（5）中國(guó)拌和站不能停留在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上進(jìn)行殘酷價(jià)格戰(zhàn)的層面上，要在質(zhì)量和品牌上多下工夫，開(kāi)發(fā)研制出同檔性價(jià)比占優(yōu)勢(shì)的多檔產(chǎn)品，增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)要利用我們的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，盡快大力開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)，逐步形成穩(wěn)定的國(guó)際市場(chǎng)。

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