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1 引言

混凝土在水利行業(yè)混凝土施工中發(fā)揮著重要的作用，其生產(chǎn)能力的大小、質(zhì)量的好壞直接影響工程質(zhì)量，因此在施工中對混凝土攪拌設(shè)備的生產(chǎn)工藝和控制技術(shù)的要求越來越高。混凝土攪拌站系統(tǒng)是一套復(fù)雜的施工設(shè)備，生產(chǎn)環(huán)境極其惡劣，目前大部分?jǐn)嚢枵究刂葡到y(tǒng)大都采用上位監(jiān)控+PLC，或者采用上位監(jiān)控+PLC+配料儀表模式。以上配置因?yàn)榇嬖谕ㄐ艤笈c數(shù)據(jù)采集功能不夠強(qiáng)大、數(shù)據(jù)報(bào)表記錄不夠及時(shí)、界面動(dòng)畫美觀、可配置性和靈活性不夠等一系列問題，生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)技術(shù)就更難發(fā)揮企業(yè)的能力，經(jīng)濟(jì)效益就無從談起。基于組態(tài)軟件開發(fā)的混凝土攪拌站配料系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)、配合比、配方設(shè)定、報(bào)表打印等一系列符合生產(chǎn)需求的功能。

2 系統(tǒng)硬件配置

120m3混凝土攪拌站配料系統(tǒng)主要由工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集板卡、驅(qū)動(dòng)設(shè)備及與配料軟件相結(jié)合的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1工控機(jī)

為了保證整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性，選用研華工控機(jī)作為上位機(jī)，內(nèi)裝模擬量數(shù)據(jù)采集板卡采集各種生產(chǎn)稱量的傳感信號(hào)，數(shù)字采集板卡作為輸入信號(hào)檢測和控制輸出，通過開發(fā)的混凝土攪拌站配料系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)從配料、卸料、攪拌、出料、記錄的全過程控制。模擬量信號(hào)采集采用研華PCI總線隔離高速模擬量輸入卡，狀態(tài)信號(hào)的輸入、輸出采用研華PCI總線隔離數(shù)字量I/0卡，配料監(jiān)控管理軟件通過計(jì)算機(jī)高速采集現(xiàn)場信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制，按預(yù)先設(shè)定的方案自動(dòng)精確地配置各種物料，具有動(dòng)態(tài)監(jiān)控、實(shí)時(shí)報(bào)警和誤差修正功能，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。同時(shí)，該系統(tǒng)還提供了后臺(tái)數(shù)據(jù)管理功能，包括用戶管理、配方管理、報(bào)表管理、稱量校準(zhǔn)等功能。

2.2操作臺(tái)及配電柜

由空氣開關(guān)、接觸器、熱繼電器等組成的強(qiáng)電控制柜能實(shí)現(xiàn)各種沒備電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)和短路保護(hù)、電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)。操作臺(tái)上，有自動(dòng)／手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、各種功能按鈕和開關(guān)及各種急停按鈕。整個(gè)操作臺(tái)上的各種按鈕和開關(guān)組成了一個(gè)工藝流程臺(tái)，自動(dòng)操作時(shí)各種設(shè)備和生產(chǎn)流程由工控機(jī)軟件控制，操作臺(tái)上的工藝流程臺(tái)具有顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的功能。手動(dòng)操作時(shí)操作臺(tái)可用來調(diào)試設(shè)備或手動(dòng)生產(chǎn)。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1軟件選擇

由于混凝土攪拌站數(shù)據(jù)采集量大、點(diǎn)數(shù)多、報(bào)表及畫面復(fù)雜，自行設(shè)計(jì)配料控制系統(tǒng)周期較長、難度較大，因此上位機(jī)配料監(jiān)控軟件采用國內(nèi)先進(jìn)的紫金橋組態(tài)軟件Realinfo6.5進(jìn)行開發(fā)。紫金橋組態(tài)軟件集成了多種PLC、DCS、智能儀表、板卡、智能模塊等設(shè)備驅(qū)動(dòng)，用戶無須編程即可完成數(shù)據(jù)的讀取和設(shè)置。該軟件可提供圖形組態(tài)工具，具有強(qiáng)大的腳本系統(tǒng)、報(bào)表系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，大大縮短了開發(fā)周期，并能保證混凝土攪拌站配料所需的功能。

3.2畫面設(shè)計(jì)

采用紫金橋組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)的混凝土攪拌站配料控制系統(tǒng)，主要步驟為配置設(shè)備、建立變量、數(shù)據(jù)庫組態(tài)、畫面沒計(jì)、報(bào)表設(shè)計(jì)、腳本代碼設(shè)計(jì)。系統(tǒng)畫面由標(biāo)題欄、生產(chǎn)流程監(jiān)控區(qū)、狀態(tài)欄組成。監(jiān)控系統(tǒng)的畫面使操作人員能夠更加準(zhǔn)確、直觀地了解實(shí)際現(xiàn)場的工作狀態(tài)，通過混凝土攪拌站生產(chǎn)畫面，形象地模擬了攪拌站的現(xiàn)場工藝流程，操作人員能夠在控制室的計(jì)算機(jī)屏幕上了解攪拌站的全部運(yùn)行狀況，包括各種報(bào)警、生產(chǎn)流程畫面，見圖2。

3.3 系統(tǒng)主要功能

(1)用戶管理：維護(hù)系統(tǒng)用戶。

(2)秤管理：秤維護(hù)，增加、刪除、修改秤信息。

(3)料倉管理：料倉維護(hù)，增加、修改料倉信息。

(4)參數(shù)定義：基本信息維護(hù)，如工地名稱、客戶資料、施工部位、輸送車號(hào)、參數(shù)設(shè)置、輸入開關(guān)檢測、輸出開關(guān)檢測、調(diào)零、校秤。 因此采用軟件自動(dòng)調(diào)整零點(diǎn)的方法，以消除稱量黏滯物

(5)配方管理：如增加、刪除、修改配方。

(6)生產(chǎn)計(jì)劃：計(jì)劃列表維護(hù)，增加、刪除、修改計(jì)劃。

(7)配料報(bào)表：對歷史數(shù)據(jù)的查詢、保存、導(dǎo)人、報(bào)表打印。

3，4精度與效率的控制措施

在軟件設(shè)計(jì)中，從可靠性、稱量標(biāo)定、稱量精度、數(shù)據(jù)處理等各方面綜合考慮，以提高生產(chǎn)效率和控制精度。

3. 4.1數(shù)字濾波

在稱重模擬量信號(hào)輸入中由于受機(jī)械振動(dòng)、電氣干擾等影響，信號(hào)失真較為嚴(yán)重，軟件先對采樣的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行濾波，消除抑制干擾信號(hào)，采用對落差跟蹤式調(diào)整，在生產(chǎn)過程中可以自動(dòng)修正，這樣能保證骨料誤差在±2%以內(nèi)，而其他粉料誤差在±1%內(nèi)。通過對數(shù)據(jù)的預(yù)先處理，在連續(xù)生產(chǎn)中可提前稱料來提高效率，稱量時(shí)先高速給料，達(dá)到設(shè)定值的90%左右后開始進(jìn)入抖動(dòng)補(bǔ)料，實(shí)現(xiàn)精稱。

3.4.2稱量標(biāo)定

稱量標(biāo)定的粗調(diào)由硬件完成，稱量標(biāo)定的微調(diào)由軟件完成，以避免稱量標(biāo)定微調(diào)時(shí)零點(diǎn)遷移和增益幅值在硬件電路中的互相牽制問題，提高標(biāo)定效率和標(biāo)定精度。

3.4.3自動(dòng)調(diào)零

由于稱量物質(zhì)可能黏滯在稱量斗上而影響稱量精度，因此采用軟件自動(dòng)調(diào)整零點(diǎn)的方法，以消除稱量黏滯物對重復(fù)稱量精度的影響。

3.4 4落差修正

配料過程是動(dòng)態(tài)稱量過程，稱量物質(zhì)以自由落體的形式落到稱量斗上。當(dāng)達(dá)到稱量值時(shí)，由于機(jī)械動(dòng)作延時(shí)的離散性造成藩差的隨機(jī)性，影響動(dòng)態(tài)稱量的精度。

4 結(jié)束語

采用組態(tài)軟件開發(fā)的120m3，混凝土攪拌站配料系統(tǒng)，充分利用了組態(tài)軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)的能力，融合了自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，具有可靠性高、操作簡單、維護(hù)容易等特點(diǎn)，大大提高了混凝土大型攪拌站的生產(chǎn)效率和精度。

 

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