李锐辉
广东省长大公路工程有限公司 510075
摘要：随着社会科技的快速发展，PLC和工控机的技术应用也越来越广泛。本文首先对HZS200型混凝土搅拌站的结构进行粗略介绍，再深入分析搅拌站的工作原理，然后通过结构、工作原理，结合现有技术发展对基于PLC和工控机的混凝土搅拌站系统进行了详细研究，利用先进的计算机技术提高了混凝土搅拌站的可靠性、稳定性和高效性。
关键词：工控机；搅拌站；系统
引言
由于广乐高速公路LM1标的混凝土工程工期短，工程量比较大；为了能够提高产品质量，提前完成任务；广东省长大公路工程有限公司引进了一台上海华东建筑机械厂有限公司制造的HZS200型混凝土搅拌站，其采用JS型双卧轴搅拌机系列为主机；由PLC和工控机组成的自动化控制系统，可满足中等规模以上的建筑、水电、公路、桥梁、港口、机场等工程建设及大中型混凝土预制厂和商品混凝土生产厂。
一、HZS200型混凝土搅拌站分析
HZS200型混凝土搅拌设备是由功能单元链组合连接配置成一个以搅拌主楼为中心的混凝土生产系统。这些单元包括：搅拌主楼、砂石配料及物料输送系统、控制室。
1.1 搅拌主楼
搅拌主楼主要由主楼结构、搅拌装置、粉料计量系统、水及附加剂计量系统、过渡料仓、气路系统、除尘系统、主楼外封组成。
（1）主楼结构
HZS200型混凝土主楼分为主机架、混凝土出料斗（可存放一斗4方左右的成品）、供液系统。主机架的上、下机架之间用螺栓连接，整个机架由四根方柱用螺栓联接，方柱在基础上；供液系统又分为供水系统和供附加剂系统两部分；供水系统使用水管输送，采用离心泵将水从蓄水池输送到称量斗，通过粗称电磁阀和精称电磁阀开关控制水量。供附加剂系统的结构和原理类似于供水系统，工作原理如下：贮液罐→闸阀→离心管道泵→球阀→称量斗。
（2）搅拌装置
搅拌装置使用螺栓固定在主楼中间的机架上，包括搅拌电动、传动装置、搅拌缸、卸料门、检修门等。
（3）粉料计量系统
粉料计量系统采用先进的电脑称量仪控制称量。在此水泥、粉煤灰等粉料由四个粉罐贮存，用螺旋输送机将粉料送到计量仓中称量。
（4）水及附加剂计量系统
水及附加剂计量系统都是由一个传感器装置、称量斗、气动蝶阀和振动器构成，附加剂的称量斗位于水称量斗的上方，液体排放时先进入水中与水混合后再一起进入主机，保证了混凝土的均匀性。
（5）气路系统
气路系统采用一台空压机、两个储气罐、气源处理三联件（二联件）、电磁换向阀、若干管接头和管路共同构成一个良好的供气系统。
（6）过渡料仓
过渡料仓相当于暂存料斗，可预存一罐砂石料，它缩短了搅拌站的工作循环时间，是搅拌站提高生产率的重要保证；它主要由斗体、支架、卸料门、气缸及限位开关组成，由四个螺栓固定在上机架上。
（7）主楼除尘系统
主楼除尘系统由除尘布袋、抽风管、透气管组成。
除尘布袋：为透气量250升/s.m2的无纺布制作，用来平衡骨料和粉料投料时在搅拌机内形成的正压力，工作时利用布袋的自然张闭可抖落吸附在布袋内表面的粉尘，以达到免维护的目的。抽风管：配有SF4B-4，0.25KW，4500m3/h风机一台，用来排除漂浮在过渡仓内由于含尘太多的骨料带来的粉尘。
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（8）主楼外封
主楼外封现场拼装，主要由外封骨架、外封板、包角包边、门窗组成。外封骨架与主楼结构螺栓连接，外封板用自攻螺钉固定在骨架上。
1.2 砂石配料及物料输送系统
砂石配料系统由四个骨料仓（每一个料仓都有粗配料和细配料门阀）和四个计量斗组成，每一个计量斗都有三个压力传感器，保证了称量的精确、稳定性。
物料输送系统包括砂石的输送和粉料的输送，砂石的输送采用带式输送机（平皮带机和斜皮带机）输送；水泥和掺和料的输送采用螺旋输送机输送。
1.3 控制室
控制室安装在基础上。采用轻质彩板建造，内部安放有电控操作系统，左、右两侧为塑钢移窗，前面为大屏幕玻璃，视野开阔，室内光线明亮，配备一台1.5匹冷暖二用空调，保证系统正常工作。
1.4 HZS200型搅拌站工作原理
工作开始时，砂石配料系统按配方开始配料，再经过皮带机输送至过渡仓储存；同时水泥、粉煤灰、水及附加剂等按设定的程序由各自的输送装置向计量斗供料，当电脑称量仪控制的称量（也可叠加计量）达到设定重量时，控制系统自动停止该种物料的计量（或启动另一种物料的输送装置，直至所有物料都计量完毕）；然后砂石开始投料，几秒后（具体时间可视情设定），控制仪会发出信号给出口蝶阀气缸，使其开启，将其它物料投入搅拌机中。当所有的物料都投入搅拌机且过渡仓门和称量斗全部关闭后，搅拌机按设定的时间进行搅拌计时；待搅拌完毕后，主机自动开门将成品料卸至卸料斗存储，最后经过卸料斗卸至输送车[1]。从过渡仓门和计量斗蝶阀关闭，输送机的物料进入计量仓体或过渡仓，计量结束到输送机停止，碟阀打开投料，再进行搅拌、卸料为一次出料过程。
二、HZS200型混凝土搅拌站系统结构
2.1 PLC与工控机简介
PLC（可编程逻辑控制器）是工业控制的核心，随着计算机的发展而发展起来的，其基本思想是将计算机和继电器的优点相结合，形成操作简单、功能完善的系统。它以微处理器为基础，采用一类可编程的存储器，综合了计算机技术、半导体集成技术、数字技术、自动控制技术、通信技术而发展起来的一种通用工业自动控制装置，通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
由于处理数据量较大，考虑到实时性的因素，工控机应运而生，其友好的人机互动界面和简单方便的操作使工控机已成为混凝土搅拌站的重要组成部分。
2.2 PLC工作原理
PLC有两种工作状态：运行和停止，可通过软件或硬件来控制它的工作状态。
在运行状态时，它由五个循环阶段组成：自动诊断处理、通信信息处理、输入处理、程序执行和输出处理；在停止状态时，PLC则循环执行自动诊断处理和通信信息处理两个阶段[2]。
2.3系统选择
HZS200型混凝土搅拌站采用上海思伟软件有限公司开发的《商品砼自动化生产管理系统（TGL）》进行界面监控和操作，通过PLC以及称重仪表进行通讯，实现对现场数据的采集、模拟，以及对流程的控制；监控软件和数据管理软件互相独立，二者之间通过独立的数据库进行联系和交流。
系统具有手动、自动两种操作功能，硬件设备（工控机和称量设备）满足骨料精确度小于2%，水泥、掺和料、水和附加剂称量的精确度小于1%[3]；可储备200种混凝土配方；界面监控使得工作人员可以全面监控一系列的工作流程和故障点，提高了工作效率。另外搅拌站配置的监视器，分别用于监视斜皮带机尾部与平皮带机接口处和混凝土料斗与混凝土输送车接口处，能实时监控砂石输送和混凝土送入输送车是否有异常情况出现，以便及时处理。
三、总结
HZS200型混凝土搅拌站是固定式搅拌站，具有生产量大、生产能力强、生产质量好的自动化的大型混凝土搅拌站，由于该站使用PLC和工控机来控制生产，这使得搅拌站在硬件上和操作上更加简单，能够适应各类不同的环境，而且从故障分析上看，人机友好处理、交流界面，使得操作手可以快速定位并及时修复故障，节省了一系列检查故障的时间。整套系统又采用电子计量、自由卸水，降低了整机的能耗，减少了卸水时间，保证了搅拌的质量和产量，为公司创造了更多的效益。
参考文献：
[1]周秀君.基于PLC的混凝土搅拌站控制系统设计.广东工业大学[M]，2008
[2]吕厚余，邓力.工业电气控制技术.科学出版社[M]，2007
[3]李继业，新编道路工程混凝土实用技术手册.化学工业出版社[M]，2012
论文作者:李锐辉
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/28
标签：混凝土论文; 系统论文; 主楼论文; 搅拌站论文; 卸料论文; 砂石论文; 物料论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;