混凝土攪拌站配料控制系統的設計研究

朱振杰

摘 要：混凝土攪拌站，是專門用來對混凝土進行攪拌制造的，在混凝土攪拌站的運行中，最核心的技術當屬于配料的控制系統。控制系統的作用在于對攪拌站起到總體的控制作用，盡力對混凝土的配比等方面進行整體設計。混凝土攪拌站設計對于配料控制系統的要求越來越高，控制系統的重要性也日益顯現，本文旨在分析混凝土攪拌站中控制系統的相關設計內容。

關鍵詞：混凝土;配料;設計

中圖分類號：U25????????????? 文獻標識碼：A

最近，混凝土的使用變得越來越廣泛。 在混凝土用于不同用途的過程中，對混凝土攪拌站控制系統的應用和設計提出了新的要求。 其意義在于調節攪拌站的控制功能和降低混凝土攪拌壓力。 通過這種方式，生產出成本較高的混凝土，充分發揮了攪拌站控制系統的功能，充分利用混凝土攪拌站控制系統的設計，進一步優化和升級攪拌站控制系統。

一、土攪拌站控制系統分析

混凝土攪拌站采用更多的是工控機+ PLC +觸摸屏控制。 工控機為了滿足混凝土配置的要求，對攪拌站控制系統進行統一的指導。 它旨在控制生產過程的各個方面，并確保操作按照控制系統的統一指令進行。

PLC的主要作用是監督和管控混凝土攪拌站控制系統中混凝土的生產。 PLC的仿真模塊具有程序控制的因素。 混凝土程序化處理的目的是確保控制系統具有嚴格的邏輯。 [1]監控器使用觸摸屏技術。 其主要優點在于使用人機界面，使攪拌站控制系統更加穩定和安全。 其中的觸摸屏的設計也大大簡化了操作程序。

二、凝土攪拌站控制系統的相關設計

（1）總體設計

混凝土攪拌站控制系統主要作用在于將混凝土及各類所需材料，根據一定的比例，統一裝卸到攪拌站內。攪拌站控制系統的設計，必須與動態稱量系統進行配合使用，用來解決出現的配料時變性、非線性問題，避免超差這一情形，通過攪拌站控制系統來對混凝土配料的精度及準度進行精準的控制，以此來確保混凝土性能的穩定。控制系統的總體設計，需要著重參考的是對于配料精度的需求。[2]攪拌站在工作時，沖擊力、空中落差，屬于影響攪拌站控制系統設計的兩大主要因素。舉例說明空中落差對于攪拌站控制系統設計的影響：混凝土的某一項配料（如水泥、粉煤灰、礦粉），對于控制系統預先設定的指示，攪拌站的計量裝置在該配料的比重達到設定的數值時，控制系統便會自動關閉計量裝置，那么出料口與稱斗之間殘留的未處置完畢的配料則關閉在計量裝置以外，這部分配料便屬于空中落差的范圍。為了最大限度地減小誤差，混凝土攪拌站控制系統的設計中提出模糊控制+PID算法，此算法的主要目的在于優化攪拌站控制系統的運行環境。

模糊控制+PID算法的模式，具有混合型算法的一些特點，將控制系統的期望值進行模式化的操作，進行超調量的適度調節，與此同時，將該期待值作為控制系統的輸入變量，輸入后經過計算獲得反饋值與期待值之間的偏差，經過百分比進行模糊化處理，將其作為另外一個輸入量，控制系統在此類模式的運用與操作下，檢測出期待值與反饋值之間的偏差百分比，當百分比處于切換標準時，采用PID控制，利用迭代自學習的方式，提前預測出空中的落差，以此來解決由于空中落差帶來的誤差影響。

（2）配置與算法

混凝土攪拌站控制系統的配置是指攪拌電機、水泵電機、電力傳動裝置及其輔助部件。控制系統的配置選擇的是按照開關、功能布置指示燈來進行控制的PLC控制。PLC硬件是攪拌站控制系統中的核心與關鍵配置，具體如下：

1.1.中央處理裝置。中央處理裝置由基于PLC的混合站控制系統產生。S7-300設備裝置作為控制系統的重點，對設備和混合站現場進行監控，作為輔助傳感器，對數據進行收集和整理。

2.2.I/O系統。這是混合站控制系統的輸入輸出系統。設備的輸入和輸出在PLC設備的遠程控制下進行。ET200是由站，Profibus總線，控制I/O數據，完成采集和控制輸出;

3.3.HMI 部分。在控制系統中，需要設計兩套具有相同配置的HMI服務器，以提高混合站控制系統的安全性性能。這兩套同樣配置的HMI服務器，其中一個用作備份，以一對一的方式運行。即使混合站控制系統的HMI服務器出現故障，也可以立即投入使用另一臺備用服務器來保證控制系統正常的操作。

混凝土攪拌站控制系統的算法依賴于PLC編程軟件。具備以上硬件和配置，安排PLC編程軟件的操作。例如，在混凝土攪拌站控制系統算法中，采用西門子STEP7連接PLC硬件和軟件完成編程操作。[3]對綜合管理控制系統中的數據、設備等STEP7函數進行分析;配置通信數據和編程符號，規范控制功能;設計PLC硬件參數，保證軟件功能匹配;編輯多功能語言程序;PLC硬件系統故障診斷，運行可靠性維護。

（3）監控系統

混凝土攪拌站控制系統的監控部分，用于監督現場的攪拌工藝以及設備的運行，全面掌握攪拌系統的運行。[4]攪拌站控制方面，工控機操作選用WINDOWS XP SP3，利用WinCC 構建人- 機界面，設計兩臺供備工控機，而且工控機上均安裝監控軟件，實時監督攪拌站現場的運行情況，記錄好工況參數。

三、凝土攪拌站控制系統設計的注意事項

首先，要確定好混凝土攪拌站控制系統設計的可靠性。PLC設備是一個單獨的接地方法，嚴格要求接地電阻不應超過1Ω。同時，為了實現控制系統運行的可靠性和安全性，接觸器位置、裝置上要安裝電阻容量吸收裝置、繼電器線結合二極管操作的使用。控制系統的電纜結構，特別是弱電系統，采用屏蔽線設計，屏蔽層進行單端接地處理，保證了混合站控制系統的安全穩定運行。

二是注意測量的精度控制。對于混合站控制系統的誤差，無論是靜態的還是動態的，采用神經網絡算法對誤差進行補償，保證系統測量結果的準確性，不影響混合站控制系統的運行。配料的稱量操作，考慮到精度控制的要求，首先安排高速給予，進給量達到90%左右，改變到低速，符合精度標準。[5]骨料的精稱，啟動大、小雙料倉，控水，使用粗管、細管，全面控制測量精度。

四、結語

混凝土攪拌站控制系統設計，是關乎混凝土攪拌安全與質量的關鍵步驟，切實操作好攪拌站控制系統，時刻警惕控制系統設計中的注意事項，加入新工藝切實提高混凝土的攪拌工作與水平，規范控制系統的各項操作，通過完善控制系統的各項操作，進而充分發揮混凝土攪拌站控制系統的真正作用與價值。

參考文獻：

[1] 韓景云. 混凝土攪拌站控制系統軟件設計[D]. 鄭州大學，2010.（5）：45-47