歐陽鑫玉 潘常升 田雨澤 韓冬冬

(1.遼寧科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051；2.集佳綠色建筑科技有限公司，遼寧 鞍山 114044； 3.遼寧科技大學(xué)土木工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051)

裝配式建筑是未來建筑發(fā)展的主要方向，自“十二五”以來，我國的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，裝配式墻板作為裝配式建筑的重要部品，與傳統(tǒng)墻體相比，具有生產(chǎn)效率高、施工速度快、低碳綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，市場需求廣闊且逐年快速遞增，符合綠色建筑、建筑節(jié)能、環(huán)境保護(hù)的產(chǎn)業(yè)政策和社會發(fā)展需求[1,2]，因此加速裝配式墻板的工業(yè)化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前國內(nèi)可作為裝配式墻板的有很多，包括承重混凝土巖棉復(fù)合外墻板、薄壁混凝土巖棉復(fù)合墻板、混凝土聚苯乙烯復(fù)合墻板、泡沫混凝土保溫復(fù)合墻板、混凝土珍珠巖復(fù)合墻板、鋼絲網(wǎng)水泥保溫材料夾芯板、SP預(yù)應(yīng)力空心板、蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土(ALC)墻板、玻璃纖維增強(qiáng)水泥(GRC)板、植物纖維水泥板(PRC)以及真空擠壓成型纖維水泥板(簡稱ECP)等[3-5]。由于各種墻板采用的材料和生產(chǎn)工藝不同，且明顯區(qū)別于其他工業(yè)產(chǎn)品，使得其工業(yè)化實(shí)現(xiàn)具有一定的難度，雖然目前市場上已有一些成熟的生產(chǎn)線成套產(chǎn)品，但主要是針對具體墻板產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝而設(shè)計，難以適應(yīng)不同種類、不同配方墻板的工業(yè)生產(chǎn)需求，并且在如何使工藝更優(yōu)化、模數(shù)更精準(zhǔn)、質(zhì)量更優(yōu)越、產(chǎn)出更快速等方面，仍存在著很多需要解決的問題。

在此背景下，本文主要基于某企業(yè)研發(fā)的裝配式金屬尾礦多孔混凝土輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板特點(diǎn)和生產(chǎn)工藝需求，對其工業(yè)化生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)計。

1 生產(chǎn)工藝流程

裝配式金屬尾礦多孔混凝土輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板(簡稱復(fù)合墻板，如圖1所示)是一種新型的裝配式建筑部品，它以金屬尾礦多孔混凝土為芯材，外裹自流平水泥面層，兩邊設(shè)有公母隼槽，安裝時只需將公、母隼涂上少量嵌縫砂漿后對拼裝配即可，基本尺寸(長寬高)為3 000 mm×600 mm×90 mm,3 000 mm×600 mm×120 mm和3 000 mm×600 mm×150 mm，適用于各類建筑內(nèi)、外墻、屋面等工程使用。

該復(fù)合墻板生產(chǎn)工藝流程為：生產(chǎn)前準(zhǔn)備→模具組合→模具清洗及刷油→底層砂漿制作及鋪設(shè)→底層網(wǎng)格布鋪設(shè)→底層冷拔絲鋪設(shè)→金屬尾礦多孔混凝土磚鋪設(shè)→砂漿填縫→頂層冷拔絲鋪設(shè)→頂層網(wǎng)格布鋪設(shè)→頂層砂漿制作及鋪設(shè)→灌漿、抹面、壓光、清理→一次養(yǎng)護(hù)→起板→二次養(yǎng)護(hù)→包裝碼垛。

2 墻板生產(chǎn)線基本結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)復(fù)合墻板的生產(chǎn)工藝流程，對生產(chǎn)線的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基本結(jié)構(gòu)設(shè)計。在本生產(chǎn)線中，主要包括了上位機(jī)、主控系統(tǒng)、操作員站以及砂漿攪拌及送料系統(tǒng)、鋪砂漿機(jī)、鋪網(wǎng)機(jī)、鋼筋安裝機(jī)、鋪磚機(jī)、壓磚機(jī)、移位及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、翻板機(jī)、輸送軌道系統(tǒng)、正位機(jī)、模具清洗及吹干機(jī)、模具刷油機(jī)等，各部分之間通過通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的交互，如圖2所示。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計

本生產(chǎn)線在所設(shè)計的機(jī)械系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用兩級控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的生產(chǎn)自動控制和狀態(tài)監(jiān)控，同時配備手動操作作為備用。

分站(單機(jī))采用西門子SP7-200 SMART PLC作為控制主機(jī)，配以昆侖通態(tài)觸摸屏、變頻器、接近開關(guān)等，完成單機(jī)的開關(guān)量邏輯控制、模擬量控制、運(yùn)動控制、過程控制、單機(jī)數(shù)據(jù)處理以及與主站的聯(lián)網(wǎng)通訊等。

主站采用西門子SP7-1500 PLC通過以太網(wǎng)與各個分站(單機(jī))進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換，并將數(shù)據(jù)通過OPC軟件上傳到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線單元設(shè)備與整條生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)監(jiān)控。利用上位機(jī)，可以顯示整條生產(chǎn)線的運(yùn)行狀況，并對材料消耗、產(chǎn)成品等進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，對生產(chǎn)線運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障和啟停情況進(jìn)行記錄，建立日志，全面掌控各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件的部分操作界面如圖3,圖4所示，生產(chǎn)線正常情況下，按預(yù)定參數(shù)自動運(yùn)行；當(dāng)發(fā)生故障或其他緊急情況時，可以采用手動控制。

安裝完成后的生產(chǎn)線設(shè)計產(chǎn)能為15萬m2/年，通過調(diào)試運(yùn)行檢驗，達(dá)到了良好的生產(chǎn)效果。

4 結(jié)語

本文針對裝配式金屬尾礦多孔混凝土輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板工業(yè)化的實(shí)際需求，設(shè)計了一套自動生產(chǎn)線，利用西門子SP7 PLC作為控制主機(jī)，實(shí)現(xiàn)了墻板生產(chǎn)的自動控制和狀態(tài)監(jiān)控，顯著提高了墻板產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，有效促進(jìn)了智能裝備制造產(chǎn)業(yè)和裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。