嚴(yán)輝容，汪朝鳳，唐 俊

（1.四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽(yáng) 618000；2.德陽(yáng)市恒正自動(dòng)化科技有限公司，四川德陽(yáng) 618000）

0 引言

自動(dòng)配料系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于建筑、飼料、油漆、瀝青和水泥生產(chǎn)等行業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)各種自動(dòng)配料控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，不僅要求系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，計(jì)量精度高，易于操作，而且要求系統(tǒng)出現(xiàn)故障后易于檢修和排除，即使是非專(zhuān)業(yè)人員也能及時(shí)解決問(wèn)題，快速恢復(fù)生產(chǎn)，不影響工作進(jìn)度[1]。本文的自動(dòng)配料控制系統(tǒng)正是針對(duì)這一理念而開(kāi)發(fā)的應(yīng)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(tǒng)。

在研制自動(dòng)配料控制系統(tǒng)的過(guò)程中，著重考慮了如何提高自動(dòng)配料系統(tǒng)的可維護(hù)性和快速排除故障影響等問(wèn)題。因?yàn)槿魏我惶卓刂葡到y(tǒng)都有出現(xiàn)故障的時(shí)候，一旦出現(xiàn)了故障是必須專(zhuān)業(yè)人員前來(lái)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(zhuān)業(yè)人員的電話(huà)指導(dǎo)下以及網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作能解決問(wèn)題，就可以既節(jié)約時(shí)間，不影響工程進(jìn)度，又能節(jié)約費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。

1 改進(jìn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，骨料稱(chēng)的動(dòng)態(tài)計(jì)量精度必須控制在±2%，粉料、外加劑、水等秤動(dòng)態(tài)計(jì)量精度必須控制在±1%[2]。在工程實(shí)際中，這四種材料的配料分別有不同的計(jì)量秤。改進(jìn)前的配料系統(tǒng)中，6個(gè)及以下的秤由一塊A/D板來(lái)完成，A/D板負(fù)責(zé)把各個(gè)秤從傳感器采集來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；而攪拌站的各個(gè)動(dòng)作則由I/O板來(lái)完成，通過(guò)采集各個(gè)門(mén)的限位信號(hào)作為輸入信號(hào)，然后由CPU發(fā)出指令，由I/O板輸出信號(hào)去控制設(shè)備的機(jī)械動(dòng)作。

按圖1所示配置有它的優(yōu)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(chǎng)所比較偏遠(yuǎn)，當(dāng)A/D板上有一路轉(zhuǎn)換損壞或I/O板上的某個(gè)動(dòng)作沒(méi)有輸出，那么整個(gè)流程就沒(méi)法進(jìn)行，此時(shí)只有停止生產(chǎn)，更換整個(gè)控制板，再重新標(biāo)定A/D板上所有秤的靈敏度和放大倍數(shù)或者重新調(diào)試I/O板上的動(dòng)作。

圖1 改進(jìn)前的A/D轉(zhuǎn)換線路圖

1.1 A/D板的調(diào)試

調(diào)試A/D板需調(diào)試兩個(gè)參數(shù)：放大倍數(shù)和零位，如圖2所示。

1.1.1 首先調(diào)節(jié)“零位”旋鈕，將計(jì)量秤（無(wú)配料時(shí)）清零；

1.1.2 放置標(biāo)準(zhǔn)砝碼，其重量為最大稱(chēng)量值的60%～80%（一般選擇常用的稱(chēng)量值），如最大稱(chēng)量值是500 kg，先放置300 kg砝碼，調(diào)節(jié)“放大倍數(shù)”旋鈕，使顯示值等于砝碼標(biāo)定值，再繼續(xù)增加砝碼至400 kg，如果此時(shí)顯示值是400 kg，則此計(jì)量秤調(diào)試到位，如果顯示值不是400，則需要調(diào)節(jié)“放大倍數(shù)”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(diào)試結(jié)束，如果不為零，則需重復(fù)上述步驟，直至無(wú)砝碼時(shí)顯示為零，有砝碼時(shí)顯示值和標(biāo)定值相同為止；

圖2 電位器調(diào)試

1.1.3 攪拌站上計(jì)量秤的數(shù)量是根據(jù)用戶(hù)要求設(shè)計(jì)的，每臺(tái)攪拌站可能有3～12個(gè)計(jì)量秤，一臺(tái)攪拌站有多少路A/D信號(hào)，則需要按1.1.2的步驟進(jìn)行多少次調(diào)試，直到每臺(tái)計(jì)量秤滿(mǎn)足調(diào)試要求為止。所以當(dāng)A/D板有故障重新更換一塊新的A/D時(shí)，其調(diào)試的工作量有多大，有多少個(gè)秤就要重復(fù)調(diào)試多少次秤。

1.2 I/O板的調(diào)試

更換I/O板后的調(diào)試較A/D板稍簡(jiǎn)單一些。由于外圍設(shè)備是按要求連接的，此時(shí)只需調(diào)試I/O輸出動(dòng)作與外接控制繼電器的動(dòng)作一致即可（不要帶載進(jìn)行調(diào)試，因?yàn)榇藭r(shí)稱(chēng)量斗中可能還有剩余配料）。

由于配料計(jì)量系統(tǒng)故障是攪拌站多發(fā)、易發(fā)的故障[3]，上述調(diào)試過(guò)程又比較繁瑣，如果沒(méi)有比較專(zhuān)業(yè)的人員就沒(méi)法解決，尤其是在建筑工地上，人員的素質(zhì)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(xiàn)問(wèn)題，都將嚴(yán)重影響到工程的工期和生產(chǎn)的混凝土質(zhì)量。

2 改進(jìn)后的控制方式

為減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量，使計(jì)量秤的故障能盡快排除，對(duì)控制板的設(shè)計(jì)進(jìn)行了根本性的改進(jìn)，那就是“一秤一表”，每一臺(tái)計(jì)量秤的控制板各自獨(dú)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(yùn)行時(shí)具有扣秤功能；采用順序配料累計(jì)計(jì)量的控制理論，容多物料于一斗（稱(chēng)量斗）的配料控制器，并具有超差自動(dòng)報(bào)警、誤差自動(dòng)調(diào)節(jié)等一系列智能化運(yùn)行的配料儀表?？蛇m用于各種電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合。

2.1 硬件配置

攪拌站硬件的配置作了如下調(diào)整。

（1）工控機(jī)：每臺(tái)攪拌站使用一臺(tái)工控機(jī)作為上位機(jī)，也可使用家用PC機(jī)，該上位機(jī)主要用于與下位機(jī)的通信、輸入?yún)?shù)、存儲(chǔ)配方、查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)和管理功能，還具有實(shí)時(shí)顯示功能，可以直觀地顯示攪拌站當(dāng)前的運(yùn)行情況；

（2）主控模塊MC700：用于對(duì)物料計(jì)量秤的集中控制，如圖3所示。

（3）各種物料的稱(chēng)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(jìn)的重點(diǎn)內(nèi)容。根據(jù)用戶(hù)的要求設(shè)計(jì)自動(dòng)配料的秤數(shù)，每一路A/D轉(zhuǎn)換配置一臺(tái)單獨(dú)的儀表，各自獨(dú)立同時(shí)進(jìn)行物料的配料工作。由于稱(chēng)量系統(tǒng)是并行的，當(dāng)某一路計(jì)量系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響其他計(jì)量秤的工作，此時(shí)，只需將出現(xiàn)故障的儀表取下，換上新的儀表，同時(shí)，通過(guò)該系統(tǒng)的學(xué)習(xí)功能，將原儀表的校秤信息復(fù)制到新儀表上，每一塊A/D板將不再需要按1.1進(jìn)行調(diào)試，大大節(jié)省了原控制系統(tǒng)的A/D板的調(diào)試時(shí)間。

2.2 控制方式

改進(jìn)后的控制系統(tǒng)不再是單一的自動(dòng)控制方式，視生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行。

（1）由上位機(jī)控制的全自動(dòng)控制方式，和上位機(jī)構(gòu)成有顯示畫(huà)面的完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

（2）由主控模塊控制的全自動(dòng)控制方式：當(dāng)上位機(jī)出現(xiàn)故障，現(xiàn)場(chǎng)又無(wú)法及時(shí)更換上位機(jī)時(shí)，可以完全脫開(kāi)上位機(jī)，由主控模塊直接控制，此時(shí)同樣可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的全自動(dòng)控制。

（3）半自動(dòng)控制方式：在軟件的編制上，充分考慮了下位機(jī)的獨(dú)立工作性。主控模塊有記數(shù)和指揮的功能，在脫開(kāi)上位機(jī)時(shí)能指揮各配料控制儀表按設(shè)計(jì)的流程運(yùn)行，各配料控制儀表能單獨(dú)校秤，當(dāng)某一個(gè)配料控制儀表出現(xiàn)故障時(shí)，只須取下插接頭，另?yè)Q一只表重新校稱(chēng)即可。因此，當(dāng)上位機(jī)和主控模塊同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，攪拌站仍然可以繼續(xù)工作，此時(shí)，物料的配料工作可以由稱(chēng)重控制儀自動(dòng)控制，而其他的皮帶運(yùn)行、卸料等工作可由人工控制進(jìn)行，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。而且各個(gè)秤的儀表可互換使用，儀表操作比較簡(jiǎn)單，對(duì)人員素質(zhì)要求不高，只要有中學(xué)文化程度就可，出現(xiàn)故障時(shí)大多數(shù)情況下電話(huà)就能解決。

正是由于有這三種控制方式作保證，所以當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，才有選擇的余地，才能不影響工程進(jìn)度。

3 使用效果

根據(jù)十幾年的工作經(jīng)驗(yàn)，攪拌站的不少用戶(hù)都是水電系統(tǒng)的，位置比較偏僻。當(dāng)用戶(hù)上位機(jī)、配料控制系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，尤其是硬件方面的故障，用戶(hù)一般都是無(wú)能為力（由于原控制系統(tǒng)的下位機(jī)不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制），只能停工等待維修人員，而且維修時(shí)要重復(fù)對(duì)所有計(jì)量秤進(jìn)行調(diào)試，這樣操作人員很辛苦，精神要高度集中，而且生產(chǎn)效率也受到影響[5]。

最近，接待了幾個(gè)水電系統(tǒng)的老客戶(hù)，由于他們的控制系統(tǒng)是幾年前的老系統(tǒng)，不具有現(xiàn)在系統(tǒng)的特點(diǎn)，要么是沒(méi)準(zhǔn)備有備用板，要么是換了板調(diào)試不來(lái)，還有的是因?yàn)榘姹静灰粯?，沒(méi)法用，不能互換，還有好些類(lèi)似問(wèn)題。而且，不少工地上專(zhuān)業(yè)人才缺乏，一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題都解決不了，由此可見(jiàn)，在設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮用戶(hù)的實(shí)際情況，當(dāng)上位機(jī)出現(xiàn)了故障，下位機(jī)能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制非常重要。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了一種新的砼攪拌站自動(dòng)配料控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)原有配料系統(tǒng)的工控機(jī)、主控模塊和稱(chēng)重控制模塊3個(gè)部分進(jìn)行調(diào)整，將原有集成式控制改進(jìn)為“一秤一表”的并聯(lián)式控制，大大簡(jiǎn)化了設(shè)備維修過(guò)程，即使是非專(zhuān)業(yè)人員也可以自行排除故障，提高了自動(dòng)配料系統(tǒng)的可維護(hù)性。在已售出的上百套控制系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，大多由施工人員自行排除故障，或由技術(shù)人員遠(yuǎn)程指導(dǎo)解決，用戶(hù)滿(mǎn)意率達(dá)到100%。

［1］王小兵，楊尚金，王曙.淺談攪拌站計(jì)量系統(tǒng)誤差［J］.筑路機(jī)械與施工機(jī)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(zhì)量，2011（8）：230-231.

［4］唐俊.提高攪拌站骨料計(jì)量精度的改進(jìn)［J］.裝備制造技術(shù)，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.