混凝土攪拌站配料控制系統(tǒng)的設(shè)計研究

朱振杰

摘 要：混凝土攪拌站，是專門用來對混凝土進(jìn)行攪拌制造的，在混凝土攪拌站的運行中，最核心的技術(shù)當(dāng)屬于配料的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的作用在于對攪拌站起到總體的控制作用，盡力對混凝土的配比等方面進(jìn)行整體設(shè)計?；炷翑嚢枵驹O(shè)計對于配料控制系統(tǒng)的要求越來越高，控制系統(tǒng)的重要性也日益顯現(xiàn)，本文旨在分析混凝土攪拌站中控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：混凝土;配料;設(shè)計

中圖分類號：U25????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

最近，混凝土的使用變得越來越廣泛。 在混凝土用于不同用途的過程中，對混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的應(yīng)用和設(shè)計提出了新的要求。 其意義在于調(diào)節(jié)攪拌站的控制功能和降低混凝土攪拌壓力。 通過這種方式，生產(chǎn)出成本較高的混凝土，充分發(fā)揮了攪拌站控制系統(tǒng)的功能，充分利用混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的設(shè)計，進(jìn)一步優(yōu)化和升級攪拌站控制系統(tǒng)。

一、土攪拌站控制系統(tǒng)分析

混凝土攪拌站采用更多的是工控機+ PLC +觸摸屏控制。 工控機為了滿足混凝土配置的要求，對攪拌站控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的指導(dǎo)。 它旨在控制生產(chǎn)過程的各個方面，并確保操作按照控制系統(tǒng)的統(tǒng)一指令進(jìn)行。

PLC的主要作用是監(jiān)督和管控混凝土攪拌站控制系統(tǒng)中混凝土的生產(chǎn)。 PLC的仿真模塊具有程序控制的因素。 混凝土程序化處理的目的是確?？刂葡到y(tǒng)具有嚴(yán)格的邏輯。 [1]監(jiān)控器使用觸摸屏技術(shù)。 其主要優(yōu)點在于使用人機界面，使攪拌站控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定和安全。 其中的觸摸屏的設(shè)計也大大簡化了操作程序。

二、凝土攪拌站控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計

（1）總體設(shè)計

混凝土攪拌站控制系統(tǒng)主要作用在于將混凝土及各類所需材料，根據(jù)一定的比例，統(tǒng)一裝卸到攪拌站內(nèi)。攪拌站控制系統(tǒng)的設(shè)計，必須與動態(tài)稱量系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，用來解決出現(xiàn)的配料時變性、非線性問題，避免超差這一情形，通過攪拌站控制系統(tǒng)來對混凝土配料的精度及準(zhǔn)度進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，以此來確?；炷列阅艿姆€(wěn)定?？刂葡到y(tǒng)的總體設(shè)計，需要著重參考的是對于配料精度的需求。[2]攪拌站在工作時，沖擊力、空中落差，屬于影響攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計的兩大主要因素。舉例說明空中落差對于攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計的影響：混凝土的某一項配料（如水泥、粉煤灰、礦粉），對于控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的指示，攪拌站的計量裝置在該配料的比重達(dá)到設(shè)定的數(shù)值時，控制系統(tǒng)便會自動關(guān)閉計量裝置，那么出料口與稱斗之間殘留的未處置完畢的配料則關(guān)閉在計量裝置以外，這部分配料便屬于空中落差的范圍。為了最大限度地減小誤差，混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的設(shè)計中提出模糊控制+PID算法，此算法的主要目的在于優(yōu)化攪拌站控制系統(tǒng)的運行環(huán)境。

模糊控制+PID算法的模式，具有混合型算法的一些特點，將控制系統(tǒng)的期望值進(jìn)行模式化的操作，進(jìn)行超調(diào)量的適度調(diào)節(jié)，與此同時，將該期待值作為控制系統(tǒng)的輸入變量，輸入后經(jīng)過計算獲得反饋值與期待值之間的偏差，經(jīng)過百分比進(jìn)行模糊化處理，將其作為另外一個輸入量，控制系統(tǒng)在此類模式的運用與操作下，檢測出期待值與反饋值之間的偏差百分比，當(dāng)百分比處于切換標(biāo)準(zhǔn)時，采用PID控制，利用迭代自學(xué)習(xí)的方式，提前預(yù)測出空中的落差，以此來解決由于空中落差帶來的誤差影響。

（2）配置與算法

混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的配置是指攪拌電機、水泵電機、電力傳動裝置及其輔助部件?？刂葡到y(tǒng)的配置選擇的是按照開關(guān)、功能布置指示燈來進(jìn)行控制的PLC控制。PLC硬件是攪拌站控制系統(tǒng)中的核心與關(guān)鍵配置，具體如下：

1.1.中央處理裝置。中央處理裝置由基于PLC的混合站控制系統(tǒng)產(chǎn)生。S7-300設(shè)備裝置作為控制系統(tǒng)的重點，對設(shè)備和混合站現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，作為輔助傳感器，對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理。

2.2.I/O系統(tǒng)。這是混合站控制系統(tǒng)的輸入輸出系統(tǒng)。設(shè)備的輸入和輸出在PLC設(shè)備的遠(yuǎn)程控制下進(jìn)行。ET200是由站，Profibus總線，控制I/O數(shù)據(jù)，完成采集和控制輸出;

3.3.HMI 部分。在控制系統(tǒng)中，需要設(shè)計兩套具有相同配置的HMI服務(wù)器，以提高混合站控制系統(tǒng)的安全性性能。這兩套同樣配置的HMI服務(wù)器，其中一個用作備份，以一對一的方式運行。即使混合站控制系統(tǒng)的HMI服務(wù)器出現(xiàn)故障，也可以立即投入使用另一臺備用服務(wù)器來保證控制系統(tǒng)正常的操作。

混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的算法依賴于PLC編程軟件。具備以上硬件和配置，安排PLC編程軟件的操作。例如，在混凝土攪拌站控制系統(tǒng)算法中，采用西門子STEP7連接PLC硬件和軟件完成編程操作。[3]對綜合管理控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、設(shè)備等STEP7函數(shù)進(jìn)行分析;配置通信數(shù)據(jù)和編程符號，規(guī)范控制功能;設(shè)計PLC硬件參數(shù)，保證軟件功能匹配;編輯多功能語言程序;PLC硬件系統(tǒng)故障診斷，運行可靠性維護(hù)。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)

混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的監(jiān)控部分，用于監(jiān)督現(xiàn)場的攪拌工藝以及設(shè)備的運行，全面掌握攪拌系統(tǒng)的運行。[4]攪拌站控制方面，工控機操作選用WINDOWS XP SP3，利用WinCC 構(gòu)建人- 機界面，設(shè)計兩臺供備工控機，而且工控機上均安裝監(jiān)控軟件，實時監(jiān)督攪拌站現(xiàn)場的運行情況，記錄好工況參數(shù)。

三、凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計的注意事項

首先，要確定好混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計的可靠性。PLC設(shè)備是一個單獨的接地方法，嚴(yán)格要求接地電阻不應(yīng)超過1Ω。同時，為了實現(xiàn)控制系統(tǒng)運行的可靠性和安全性，接觸器位置、裝置上要安裝電阻容量吸收裝置、繼電器線結(jié)合二極管操作的使用?？刂葡到y(tǒng)的電纜結(jié)構(gòu)，特別是弱電系統(tǒng)，采用屏蔽線設(shè)計，屏蔽層進(jìn)行單端接地處理，保證了混合站控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

二是注意測量的精度控制。對于混合站控制系統(tǒng)的誤差，無論是靜態(tài)的還是動態(tài)的，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對誤差進(jìn)行補償，保證系統(tǒng)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，不影響混合站控制系統(tǒng)的運行。配料的稱量操作，考慮到精度控制的要求，首先安排高速給予，進(jìn)給量達(dá)到90%左右，改變到低速，符合精度標(biāo)準(zhǔn)。[5]骨料的精稱，啟動大、小雙料倉，控水，使用粗管、細(xì)管，全面控制測量精度。

四、結(jié)語

混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計，是關(guān)乎混凝土攪拌安全與質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，切實操作好攪拌站控制系統(tǒng)，時刻警惕控制系統(tǒng)設(shè)計中的注意事項，加入新工藝切實提高混凝土的攪拌工作與水平，規(guī)范控制系統(tǒng)的各項操作，通過完善控制系統(tǒng)的各項操作，進(jìn)而充分發(fā)揮混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的真正作用與價值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓景云. 混凝土攪拌站控制系統(tǒng)軟件設(shè)計[D]. 鄭州大學(xué)，2010.（5）：45-47