韓哲 李計德

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加氣混凝土砌塊作為新型節(jié)能環(huán)保建筑材料具有質輕、隔音、保溫、抗?jié)B、抗震、經濟等諸多優(yōu)點，因此近年來得到了廣泛應用。它是以硅質材料加水磨成的料漿和鈣質材料，經摻加發(fā)泡劑后，通過配料、攪拌、澆注、靜養(yǎng)、切割、蒸壓、養(yǎng)護等工藝過程制成的輕質多孔硅酸鹽制品，是一種替代傳統(tǒng)實心粘土磚理想的墻體材料。加氣混凝土生產原料豐富，特別是使用粉煤灰為原料后，既能綜合利用工業(yè)廢渣、治理環(huán)境污染、不破壞耕地，又能創(chuàng)造良好的社會效益和經濟效益，多年來受到國家墻改、稅收和環(huán)保政策的大力支持，具有廣闊的市場發(fā)展前景。然而，傳統(tǒng)的制備工藝過程往往采用現(xiàn)場手動電磁控制，不僅操作人員多、強度大，而且效率低、原料配比難以精確掌握，容易導致廢次品的發(fā)生。為此，我們采用西門子SIMATICS7-300中型PLC作為中央控制單元，其模塊化結構，易于實現(xiàn)分布式配置，且電磁兼容性強，抗震動沖擊性好，與西門子ET200M通訊模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊等共同組成過程控制系統(tǒng)，構成了一種既經濟又切合實際的解決方案。而且通過組態(tài)，使各種現(xiàn)場參數(shù)或變量均可在遠程PC機上進行修改、調整，從而實現(xiàn)了全部自動化控制過程。這必將利于節(jié)能環(huán)保墻體材料的進一步推廣，為節(jié)能環(huán)保型社會建設作出貢獻。

1 控制系統(tǒng)設計方案

1.1 原料預處理控制系統(tǒng)

原料預處理指的是粉煤灰和石灰的處理。在濕磨機旁加入分控制箱，控制分為“遠程”和“就地”。當切換到遠程時，PLC檢測到遠程信號，并且檢測到其它信號，例如“備妥”。在上位機上可以直接啟動濕磨機，或者在控制箱內直接加入數(shù)字量輸入輸出模塊，處理更多的信號。然后通過UT200和DP通訊線和西門子S7-300直接通訊，既方便快捷，又減少了電纜線的長度?？梢杂猛瑯拥姆椒ㄌ幚矸勰C控制系統(tǒng)。S7-300與現(xiàn)場通訊如圖1所示。

圖1 西門子S7-300 與現(xiàn)場模塊通訊

1.2 配料控制系統(tǒng)

配料控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心。配料過程就把料漿、水泥、石灰、鋁粉按照給定的配比進行混合。每個原料庫下都有配料螺旋，配料螺旋對應稱量斗，稱量斗裝有稱重傳感器，將重量值轉換為電信號后經變送器變?yōu)镻LC可處理信號。一次配料過程為：PLC接受上位機下達配料開始命令，輸出各點驅動中間繼電器，通過其常開或常閉觸點控制交流接觸器的吸合/斷開，或直接控制各種外部閥門，從而啟動各個庫下的螺旋機或閥門進行配料。隨著落入稱量斗中的物料的不斷增多，PLC模擬量輸入端的電流信號亦不斷升高。PLC內部通過FC105功能塊，將模擬量轉換成工程計算需要的實數(shù)，然后通過CMP指令與設定值進行比較。當完成值加上落差值≥設定值時，則此盤配料完畢，關閉對應的螺旋機或閘門。卸料時，首先卸掉料漿，之后，澆注攪拌機內的溫度通過熱電阻PT轉換為電信號，后經溫度變送器轉換為4~20mA電流，若此設定值≤測量值，則開始卸石灰和水泥。石灰遇水放熱，使攪拌機內溫度值上升。PLC再進行比較，若達到可加鋁粉溫度，則PLC內置位輸出點，蜂鳴器報警，現(xiàn)場可加鋁粉。當各稱重斗卸料完畢，為自動進行下次配料，則生產盤次自動加1后與設定值進行比較，若＜設定值，則繼續(xù)配料，重復該過程。

1.3 擺渡車控制系統(tǒng)

擺渡車由軌道推進電機、停止報閘機構，及進模柜車和出模柜車的摩擦輪組成。為便于定位，擺渡車兩端需安裝光電感應開關。當澆注完成后，延時2s，啟動軌道推進電機，在擺渡車電器箱中，加入變頻器，當要到選定位時，則選高速啟動擺渡車，啟動n秒后，低速運行，位置定位更加準確。

2 上位機系統(tǒng)設計方案

上位機操作系統(tǒng)由PC機來完成，用西門子公司的WINCC在PC機上組態(tài)，組態(tài)各種變量以及系統(tǒng)畫面。組態(tài)后主要配料畫面如圖2所示。

圖2 加氣混凝土配料監(jiān)控畫面

3 結語

加氣混凝土砌塊作為新型節(jié)能環(huán)保墻體材料市場前景廣闊。本文討論了基于西門子SIMATICS7-300中型PLC的加氣混凝土砌塊生產自控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，該系統(tǒng)充分發(fā)揮了S7-300PLC配置靈活、控制可靠、編程方便及可現(xiàn)場調試的優(yōu)點，通過與西門子ET200M通訊模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊等共同組成過程控制系統(tǒng)，構成了一種既經濟又切合實際的解決方案。通過在生產現(xiàn)場實際運行，不但降低了人力成本、勞動強度，而且系統(tǒng)響應速度快、控制精確，完全滿足了生產工藝的各項指標要求，提高了加氣混凝土砌塊這種節(jié)能環(huán)保建材的生產效率和產能，具有很好的應用推廣價值。

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