基于智能管控的自動配料及預加水系統

王明生

（河南潤民自動化設備有限公司，鄭州 450001）

隨著科學技術的不斷發展進步，智能管控技術已廣泛應用到各個領域，從而不斷地改變著人類的思想觀念、工作方式和生活方式。目前，在人力成本不斷上升的情況下，借助自動化設備代替人力工作的方式日益受到現代企業的青睞。在建材行業中，原來的粗放式人工配料正逐步被精準配料所帶替。自動配料及預加水系統在這種情況下應運而生。該系統以一種物料為主，其他物料能夠按設定比例自動跟蹤主物料，并在入陳化時根據入陳化庫輸送帶物料多少和加水比例自動控制加水量，由于主物料不受臺時限制，該系統能夠極大提高生產效率。經過多年的努力和探索，自動配料及預加水系統的智能管控已覆蓋到各種物料生產配料過程中并逐漸代替了人工操作[1]。

1 智能管控系統組成

基于智能管控的自動配料及預加水系統主要由兩部分組成：一是現場控制部分；二是智能物聯部分[2]。通過物聯網把現場設備數據集中于云端，能夠實現遠程操作或手機操控，其核心主要通過數據采集、監視控制、數據交換及遠程數據管理和維護實現無人值守智能管控。

1.1 信息采集的主要組成

現場數據采集主要是將現場相關信息傳至智能控柜內完成對應數據模塊的現場數據采集。數據信息經RS232或RS485連接觸摸屏用于現場就地控制。數據通交換機和物聯網模塊接入上位機或手機客戶端。現場數據采集示意圖如圖1所示。

1.2 數據管理

數據管理的目的在于充分有效地發揮大數據的作用，在企業內部建設數據中心。數據中心是整個系統對數據資源進行集中、共享、分析的場所[3]。通過健全組織規范管理、比對分析、綜合運用，能夠把數據管理與企業生產過程有機結合，從而使企業生產效率進一步提高。

數據采集主要是在控制柜內完成，通過采集模塊與現場設備直接連接，然后通過可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）對應模塊中的對外接口獲取現場設備運行狀態、配比、流量、速度等參數。經PLC對外通信接口RS485接入觸摸屏能夠用于現場操作，經光電交換機和物聯網模塊能夠將其采集的數據統一傳至工控機，同時將采集數據進行加密打包并采用通信方式將數據上傳至云服務器[4-5]。 工控機主要用來完成現場設備集中管理和操作，通過手機App可以根據云端組態的管理權限來訪問相應數據及操作。

1.3 設備物聯網管理

1.3.1 設備實時數據收發

現場采集數據對應的傳輸部分在現場控制柜內的PLC上，經物聯網傳輸模塊將采集數據進行加密打包，并采取通信方式將數據上傳至云服務器。在云服務器上進云端操作界面的組態后，可將其對應的數據信息分類存入云服務器內，并建立完善的用戶管理權限以適用于不同登陸人員。通手機App可以隨查看設備現場運行狀況，并可根據相應權限進行操控制。

1.3.2 數據實時解析

云服務平臺中的數據解析模塊主要負責解析現場設備發送的數據信息。由于現場設備由眾多廠家供應，對應信號類型可能不盡相同，因此需要經過PLC和物聯網模塊轉化成統一信號進行傳輸，解析模塊將數據進行篩選、提取后，由云服務器將加密后的數據解密后整理為統一標準格式存放于云端數據庫，便于后續的數據處理。

1.3.3 物聯網操控制功能實現

隨著系統的運行，每天將有大量的采集數據實時上傳至云服務器，由于云服務器存儲空間有限，且擴展存儲成本高，因此云服務器只存儲最近一段時間的監控數據，歷史數據存儲在本地數據中心。這樣既提高了云服務器的運算性能，也保障了數據的安全性和長久性。

云服務器的數據管理由兩部分組成：一部分是歷史數據的轉發，系統可自動將超過時限的歷史數據打包轉發至本地數據中心，同時清除云服務器中的歷史數據；另一部分是將操控數據轉發至服務接口層，通過服務接口為用戶提供服務。運用設備物聯網操控技術可以實現現場設備實時操控系統多個終端（上位機端、現場端、手機端）中的共享資源，從而合理分配資源，提高運行效率。

2 智能操控及功能簡述

2.1 用戶登錄

企業根據軟件設定、注冊賬號密碼和驗證碼登錄系統，可以實現現場設備的遠程操控。登錄界面信息如圖2所示。

2.2 系統總述

本系統由兩個子系統組合而成，系統首頁上側列表顯示軟件的版本號、名稱、日期及時間，軟件名稱下面顯示當前是配料自動跟蹤計量控制系統，標識根據設備的狀態顯示不同顏色，其中正常為綠色，有異常報警信息時為紅黃色交替閃爍。

2.3 系統功能

2.3.1 系統描述

登陸該系統后，自動配料及預加水系統總覽頁主要包括系統版本號、各種序號、物料名稱、配比、給定流量、實際流量、每種物料稱體啟動延時時間、累計流量、報警比例、報警停機時間及報警指示等信息。

2.3.2 啟停控制描述

在進行設備操作前，需要輸入對應參數，并根據現場實際稱體類型選擇序號，個位數為0表示此稱體已關閉，不可使用，若配方只需兩種物料可以關閉其中一種跟蹤物料；個位數為1表示此稱體為調速稱，需要采集速度信息；個位數為2表示此稱體為恒速稱，不需要采集速度信息。因此，啟動前必須對稱體進行選擇。另外，控制方式必須選擇0為本地控制，即現場控制，1為遠程操控制。在實際運行中，若物料報警，且報警時間超過設定報警停機時間，系統會自動停止配料運行，從而保證配料的精準性。

2.3.3 比例設定

設定物料比例時，要先根據現場實際狀況設定被跟蹤物料的最佳流量，根據化驗結果調整好各物料比例后，系統會自己計算出各種物料所需給定流量及加水量，并設定好報警比例和報警停機時間，從而避免由于設定報警比例不合適而產生的頻繁報警、停機、配料不準確等問題。

2.3.4 實時曲線走勢圖及數據查詢

在界面下半部分，顯示有跟蹤物料及加水量的實時流量與給定流量的偏差及趨勢，能夠使操作人員很直觀地看到物料實際需求流量和給定流量中存在的問題。為了更好、更準確地配料，可以設定某種物料延時啟動，以適應現場實際需求。

2.3.5 歷史數據及數據報警查詢

在歷史數據和數據報警查詢中，可以自行添加、編輯、刪除、設置查詢所需要的變量名稱、時間間隔等相關參數以及完成年月日報表等相關功能，而且可隨時打印出相關報表，從而對建立在同一物料名稱數據下的不同時間數據進行查看、對比、分析匯總，得出更多有價值的數據，達到更好地調整配料比例的目的。

3 參數設置與稱體標定

3.1 序號

智能管控計量系統中，稱體的除皮和標定是必不可少的。設置序號時，主要用聯機和關閉此路稱體：個位數為1表示該路稱體為調速稱，個位數為2表示該路秤體是恒速皮帶秤，個位數為0表示該路秤體已關閉不可使用；十位數為1表示該路由第一組物料秤控制，十位數為2表示該路由第二組物料秤控制，十位數為3表示該路由第三組物料秤控制。例如：22表示第一組稱體為恒速皮帶秤；20表示第二組秤已關閉，不可使用；21表示第二組秤體為調速皮帶秤。

3.2 控制方式

控制方式中，0為本地控制，1為遠程控制，可根據實際情況而定，在此不做詳細描述。

3.3 除皮

首先，設定確定稱上無雜物，并設定好除皮時間（設定時間為稱體運行一圈或n圈的時間，建議為2～3圈最佳）；其次，點擊除皮按鈕開始除皮，此時顯示稱體運行的時間與皮重的實時質量值，運行時間等于除皮時間后停止運行，并自動把這段時間內的運行皮重平均值存入；最后，皮重值也可以根據現場實際狀況人工輸入。

3.4 標定功能

標定分為實物標定和砝碼標定兩種。在實物標定系數和砝碼標定系數中，系統會將最近一次標定系數存入標定系數，作為最終流量計算系數。

3.4.1 實物標定

首先，設定好標定時間，并在稱體上放置物料和鏈碼。其次，點擊啟動按鈕，系統自動運行并顯示實時累計質量。標定結定結束后，需把物料實際質量輸入到實際質量值內，點擊確定后系統自動計算出系數并存入。最后，根據系數計算出實際流量。在這一過程中，也可以根據現場實際狀況手動輸入標定系數。

3.4.2 砝碼標定

首先，設定好標定時間，輸入相應砝碼質量，并在稱體上放置砝碼。其次，點擊啟動按鈕，系統自動運行并顯示實時砝碼質量。標定結束后，點擊確定后系統自動計算出系數并存入。最后，根據系數計算出實際流量。在這一過程中，也可以根據現場實際狀況輸入標定系數。

3.5 P值和T值

P值和T值為系統調節系數，其中：P值的設置范圍一般在0.01～0.90，初始可設為0.20，此數值越大，調節料輸出的幅度越大，此數越小，調節料輸出的幅度越小；T值的設置范圍一般在0.01～0.30，初始可設為0.01，此數越大，調節料輸出的時間越長，此數越小，調節料輸出的時間越短。實際運行過程中，可以根據運行效果調整P值、T值。

4 結語

基于智能管控的生產過程，各種物料精準配料及物料含水率的大小會直接影響其成型磚坯的質量。利用現代測控技術及智能控制，并引入物聯網大數據智能分析，實現了生產過程的智能閉環控制。通過對存儲數據分析，從中提取出有利于優化管理和決策的數據，在提高生產效率的同時也降低了企業生產 成本。