淺談商品混凝土在我國的發展

摘要：商品混凝土[1]亦稱預拌混凝土，它的產生和出現可以說是混凝土發展歷史上的一次“革命”，是混凝土工業走向現代化和科學化的標志。由于其生產專業化、集中化等特點，為建筑工程中節省水泥及砂、石材料，改進施工組織，提高設備利用率，減輕勞動強度，降低生產成本提供可能性，同時也因施工用地的節省，改善勞動強度、減輕環境污染、噪音等而使社會受益。商品混凝土的實質就是把混凝土這種主要建筑材料從備料、拌制到運輸等一系列生產環節從傳統的施工系統中游離出來，成為一個獨立經濟核算的建筑材料加工企業—預拌混凝土廠或混凝土公司。

關鍵詞：商品混凝土；發展；背景

一、商品混凝土的歷史與發展

（一）國外商品混凝土發展概況。從1903年德國建造世界上第一座預拌混凝土攪拌站后，商品混凝土作為獨立產業已有多年的歷史。隨后，美國于1913年，法國于1933年建立了自己的攪拌站。二戰以后，尤其是20世紀70年代，世界商品混凝土的發展進入黃金時期，混凝土攪拌站得到了快速的發展。目前，德國、美國、意大利及日本等國家的攪拌站在技術水平和可靠性方面處于領先地位，其產品占據了世界工程機械的大部分市場，而且牢牢占據了高端市場，在混凝土總產量中商品混凝土也已經占有絕對優勢，在本國的占有比例中，美國占84%，瑞典占83%，日本占78%，澳大利亞占63%，英國占57%。

（二）我國商品混凝土的發展概況。建國初期，我國在一些大型水利工程中采用了預拌混凝土，但是由于種種原因，我國商品混凝土的生產發展比較遲緩，與發達國家相比，形成了很大的差距。我國的商品混凝土攪拌站始建于20世紀70年代后期，在上海、常州等地。隨后，由于建設的需要和政府的支持，城市商品混凝土發展較快，每年以約15%的幅度遞增。自八十年代以來，我國商品混凝土有兩次戰略性產品結構調整，對行業發展起到了舉足輕重的作用。在“十一五”乃至2015年期間，我國要建設一大批煤礦、油田、電站、機場、港口、高速鐵路、高等級公路等重點工程，同時也要進行大量的城市道路、城鎮住宅的開發和建設，這都需要大量的混凝土。所以現在正是我國大力發展商品混凝土的大好時機，也是我國趕超國際一流水平的關鍵時期。

二、配料控制產生的背景和要求

在現代工業生產中，如化工、冶金、建材、礦山、電力、食品、飼料加工等行業，有許多產品是將一種原料和其他多種原料按事先設定的比例進行混合配料，再通過加工而成。這種按一定的比例混合原料的過程就是配料的過程。配料過程中，物料混合比例是否按預先的配比進行，將直接影響產品的質量。現在各行業對配料的效率和精度要求越來越高，人工配料已遠遠不能滿足連續化、自動化生產的要求。所以研制高效率、高精度自動配料生產線勢在必行，而配料控制器是關鍵的設備之一。

一般配料工業現場粉塵大、工作環境惡劣、勞動強度大、污染環境，不利于操作人員的身心健康；配料品種多，標準量各不相同，對每種物料下料速度和稱量精度都要求嚴格，生產也要求較高；因原料供應廠家不同，料樣為粉料的情況下，物料的粘度、比重各不相同，且物料溫度、濕度變化易粘連、結塊，使物料的流動性降低，對稱量精度有一定的影響。

（一）結構方式。從上世紀四、五十年代到七十年代初期，模擬式儀表控制系統經歷了基地式氣動、電動儀表、單元組合式儀表和組裝式智能儀表等幾個階段。隨著工業生產規模日益擴大，生產能力不斷提高，要求有更高水平的控制系統，常規的模擬式儀表控制暴露出它的局限性。

計算機技術的應用，使儀表控制無法達到的功能得以實現，計算機控制系統首先實現了開環監視、閉環控制，同時引入了現代控制方法，如自適應控制，最優控制及分級控制等等，提高了控制精度；實現了集中顯示和操作；但是由于整個生產過程控制集中到一臺計算機上，對計算機的可靠性提出了苛刻的要求，一旦計算機出現故障，整個生產系統將處于癱瘓，甚至產生危險。

隨著現代工業控制的分散性和管理的集中性的不斷提高，分布型或集散型配料控制系統應運而生。分布型配料控制系統由分散的儀表控制系統組成，它將控制系統分成若干個獨立的局部控制系統，用以完成受控生產過程自動控制任務。

（二）控制系統

1、硬件系統。目前計算機控制的方式有多種形式，而且隨著計算機技術的發展控制的方式越來越多下面針對常見的控制方式進行簡要說明。

（1）物料儀和工控機組合。每個計量秤對應一個物料儀，各物料儀與工控機連接。外置I/O功能板和物料儀、工控機連接，該I/O功能板接外部中間繼電器與外部限位。

這種方式中工控機負責自動運行的協調工作，并且通過I/O功能板來控制外部繼電器和處理外部限位輸入信號。物料儀實現秤的顯示和配料控制。如果工控機損壞，無法實現整個攪拌站工作流程的自動控制，但可以使用物料儀實現手動或半自動控制。應該說這種控制形式環節多，故障率高。

（2）工控機控制。工控機自帶模數板（A/D）、數字輸入輸出板（I/O），傳感器輸入信號直接接到A/D板上，I/O板控制中間繼電器、外部限位。操作盤上的按鈕和指示燈均為DC2V4，并且可以通過中間繼電器接入工控機的I/O板。

由于該方式中整個控制核心為工控機，控制軟件設計時對抗干擾等因素要求高，對攪拌站操作人員的素質要求較高；工控機本身出現問題，如硬盤、內存、電源等，整個系統就會癱瘓，同時外部接線和檢修比較復雜，因此混凝土攪拌站的控制使用這種形式的情況不多。

（3）物料儀、可編程控制器和工控機組合。每臺物料儀控制一套計量裝置，同時與PLC連接實現自動控制，并且每臺物料儀同工控機連接實現管理功能。該方式中，各個物料儀獨立控制每個計量裝置，PLC控制各執行機構，在工控機損壞的情況下，可以實現自動計量，自動循環控制。

（4）單片機和工控機組合。將多個秤集成到一臺由單片機組成的控制微機中，同時提供中間繼電器輸出和外部限位輸入接口，該機器可以獨立協調各秤的計量和實現攪拌站工作流程的自動控制。

通過串行通訊口和工控機連接，實現控制及管理功能。在此形式中即使工控機發生故障，單片機仍然能夠實現攪拌站的控制。

（二）軟件系統。目前，基于配料控制器和Windows軟件平臺的集散控制系統是一種常見的組態形式。系統中配料控制器作為下位機，工控機作為上位機[4]，工控機通過RS-232（或RS-485）雙向通訊接口與各儀表連接。工控機根據配比自動計算出各臺配料秤的目標重量，并通過通訊接口對配料控制器進行設置。配料軟件為模塊式，包括操作、報表管理、現場監控、系統組態、報警管理和設置等模塊。

三、結論

本文對混凝土配料系統進行了詳細的設計論證和對比分析在此基礎之上通過調試初步達到了設計指標的要求，能夠完成混凝土生產工藝的要求任務，達到了預期效果。

參考文獻：

[1]陳斌，林小峰.PLC在商品混凝土攪拌站自動控制系統中的應用[J].工礦自動化，2004，（4）.

[2]張德仁.DCS、PLC的現狀與展望[J].山西電子技術，1999，（3）.

[3]張建文，徐瓊，馮林.PLC控制系統工作方式的分析和研究.華東地質學院學報，2003，（03）.

[4]孫運波，鄒勇賢.PLC在混凝土攪拌站自動控制系統中的應用.中國儀器儀表，2001.