新型建材配料稱重系統(tǒng)的設計與研究

田秀義

【摘要】建筑再生磚在現(xiàn)代建筑物建設過程中有著廣泛的應用，配料系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性直接決定產品的質量。本文在深入了解建筑再生磚生產工藝的配料系統(tǒng)的基礎上，對傳統(tǒng)配料系統(tǒng)存在的配料精度不高、系統(tǒng)穩(wěn)定性差的問題進行創(chuàng)新和探索研究。

【關鍵詞】新型建材；配料稱重；PLC

1.前言

建筑再生磚以建筑垃圾、舊建筑物改造、拆除過程中產生的固體廢棄物（主要包括磚塊、碎混凝土塊、石子、塊石以及廢鋼筋、鐵絲等）分離后按比例添加其他原料加壓燒制而成。再生磚生產過程中各原料配比的準確、均勻和穩(wěn)定對產品的質量有著至關重要的作用。早期人工稱重配料是操作人員按配方比稱量出各物料質量，依次放入攪拌器中攪拌，生產效率低配料精度不能保證，加之配料現(xiàn)場往往噪音比較大、粉塵比較多、生產環(huán)境惡劣，嚴重影響操作人員的身心健康。隨著電子技術、傳感器技術、計算機技術以及智能控制理論的的發(fā)展，工業(yè)生產過程中對配料的精度、安全、穩(wěn)定、自動化程度都提出了新的要求。因此，研制高效可靠的自動配料系統(tǒng)對企業(yè)的生產和發(fā)展有著極為重要的意義。

2. 建筑再生磚配料系統(tǒng)總體組成

建筑再生磚配料生產中需要動態(tài)稱量過程，動態(tài)稱量過程中既要考慮配料的快速性又要考慮的精確性。動態(tài)配料系統(tǒng)設計時，盡量使物料在生產允許的時間范圍內配料精度達到要求。

2.1建筑再生磚配料系統(tǒng)工藝流程。

（1）建筑再生磚生產基本原料包括：石子、沙子、漿料、白灰、焦渣、水泥。根據(jù)原料的不同，配料方式分為三條配料線，骨料一般是大小不一的顆粒狀物體以電子皮帶稱進行運輸稱重，漿料是一般裝在罐中膠體性質的物質，用配料儀表控制稱重，白灰、焦渣、水泥是粉末狀的物質，開始配料前輸送到控制設備中，配料時按照生產順序時分時稱重。

（2）建筑再生磚生產的工藝流程是將不同原料放在不同的設備中，骨料通過下料斗下料到電子配料秤上，同時儲存罐中的漿料、白灰、焦渣、水泥開始下料到達預先設定的質量值時，攪拌器開始加水攪拌，攪拌完成后通過小車運走切割分塊送入窯爐中加壓制磚。配料系統(tǒng)設計分為兩部分：電子皮帶秤配料系統(tǒng)、配料儀表控制系統(tǒng)。

（3）稱重電子皮帶秤主要用來對骨料運輸、重量測量以及電機轉速的測量。當自動配料系統(tǒng)上電通過觸摸屏進行相關設置并打開上料按鈕，骨料1（石子）從料斗下落到電子皮帶配料秤上，經由稱重傳感器轉變成與物料質量成正比的電壓信號，同時速度傳感器測量出這一時刻電機的脈沖數(shù)，運算器得到的流量信號值一方面送到顯示儀器中顯示，另一方面和設定值比較對調速器控制進而調節(jié)電動機的轉速。

（4）智能配料儀表和PLC配合使用主要對漿料、漿料、白灰、焦渣、水泥進行稱重，每種物料配比的時間、先后順序通過觸摸屏上相應畫面的設置達到預期效果。當配料結束并且運料設備到位，各接觸開關觸發(fā)PLC發(fā)出信號進行下一環(huán)節(jié)。

2.2電子皮帶秤運行流程設計。

（1）電子皮帶秤是一種對物料連續(xù)稱重動態(tài)計量控制的計量衡器。稱重采樣過程選用定時中斷周期形式，生產運行后分時對連續(xù)變化的重量信號采樣轉換成數(shù)字量平滑處理后取得重量值，對此時速度脈沖信號計算脈沖間隔得出速度值。采樣是將一個信號（即時間或空間上的連續(xù)函數(shù)）轉換成一個數(shù)值序列。采樣時間間隔過大會影響系統(tǒng)的計量精度，時間間隔過小，能提高系統(tǒng)的實時計量精度，但中斷的頻繁產生會影響到系統(tǒng)對其它任務響應的實時性，導致其中斷程序占用 CPU 的時間過長。在理論上對固定周期頻率的信號，當采樣頻率大于信號最高頻率的兩倍可以恢復原始信號。

（2）實際應用中用理論計算的方法求頻率是難以做到的，根據(jù)設計經驗重量信號采樣選用的中斷時間為20ms。以Qn表示瞬時流量，ΔW表示ΔT時間內通過物料的重量，由ΔW=Qn·ΔT可以計算出ΔT時間內的重量。

2.3稱重儀表系統(tǒng)流程設計。

連接好生產設備并設定好配方數(shù)據(jù)，稱重儀表檢測到需要配料打開物料粗料門進行配料。儀表循環(huán)檢測采集重量值與實際設定的配料數(shù)據(jù)比較，當差值達到精秤值時儀表發(fā)出信號關閉粗料門，啟動細料門來供料以減小物料下落時的沖擊提高稱重精度。若稱重值和設定配方值在小范圍內有誤差，則需要進行點動補料（控制給料門開關，時間為0.1～0.5s），反復測量比較使實際值逐步逼近設定值。物料稱量結束儀表發(fā)出狀態(tài)信號，稱重結束并打開卸料門卸料進入下一程序。整個過程中配料儀表與上位機觸摸屏實時通信，將實時數(shù)據(jù)在監(jiān)控界面上顯示出來供生產人員參考。

3. 總結

本文分別從硬件措施和軟件措施兩方面進行了詳細的闡述。滿足現(xiàn)代企業(yè)控制系統(tǒng)時變、非線性的條件下，充分利用了智能 控制系統(tǒng)可靠性高、 抗干擾能力強的特點，又通過PID提高了控制系統(tǒng)的智能化程度， 具有成本低、 控制效果好的優(yōu)點， 其應用前景廣闊。

參考文獻

[1]劉勇. 基于PLC配料稱重系統(tǒng)的設計與研究 [D]. 青島理工大學， 2012.

[2]衛(wèi)潔瓊. 自動化配料控制系統(tǒng)及其算法研究[D]. 太原理工大學， 2010.

[3]A.Hoshino， K.Shinozaki， Y.Ishisaki，et al. Improved PID Method of Temperature Control for Adiabatic Demagnetization Refrigerators[J]. UnclearInstruments &Meth-ods in Physics Research， 2006， （558）：536～541.