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隨著我國綜合實(shí)力的快速提升，商品混凝土也進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期，混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的提高，生產(chǎn)成本的降低勢必提高企業(yè)的競爭力。最近幾年，國家高鐵項(xiàng)目，地鐵項(xiàng)目的實(shí)施，對商品混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量更是提出新的挑戰(zhàn)。
為了適應(yīng)市場需要， 現(xiàn)對HPS4000控制系統(tǒng)的使用及研究與大家交流。
控制系統(tǒng)方案
混凝土攪拌站作為機(jī)械，電氣，控制軟件的統(tǒng)一體，僅僅機(jī)械或電氣元件的穩(wěn)定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，控制系統(tǒng)對生產(chǎn)效率的提高是相當(dāng)重要的部分。而控制系統(tǒng)的優(yōu)劣主要通過以下幾個(gè)方面判斷：整體方案的穩(wěn)定性、生產(chǎn)控制精度、生產(chǎn)連續(xù)性、操作便捷性、對硬件系統(tǒng)故障判斷能力、超差處理能力等。除了整體方案穩(wěn)定性外，其他方面都是控制軟件起著決定性因素。下面把整體方案做以簡單介紹。
當(dāng)前的混凝土生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要有四種模式，現(xiàn)就四種方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比。
配料儀表+PLC+IPC：這是典型的初期配料模式，以CB920x為代表的配料方案，該模式的變種既是把PLC改為計(jì)算機(jī)板卡作為輸入輸出。上位軟件采用組態(tài)軟件或簡單的配料軟件即可實(shí)現(xiàn)。這種方式比較符合小型的工程站或現(xiàn)場站，優(yōu)點(diǎn)是可設(shè)置配方到儀表，在上位機(jī)故障的情況下可進(jìn)行半自動(dòng)配料。缺點(diǎn)是生產(chǎn)精度不高，系統(tǒng)連續(xù)生產(chǎn)能力差，對配料過程中出現(xiàn)的超差處理能力不足。
重量儀表+PLC+IPC：該方案最近幾年發(fā)展較快，系統(tǒng)硬件部分穩(wěn)定性好，配料精度高，操作靈活，但對軟件提供廠家的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)要求很高，是對通訊技術(shù)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力的綜合考驗(yàn)。
瀝青混凝土生產(chǎn)控制器+開關(guān)量輸入輸出+IPC：該方案最近幾年被一些廠家推出，其主要的優(yōu)點(diǎn)是硬件成本低，軟件操作簡單，缺點(diǎn)是混凝土配料控制器發(fā)生故障，導(dǎo)致無法生產(chǎn)，并且該方案的重量信號對不能滿足有計(jì)量許可要求的地區(qū)，如果是采用板卡輸出的方式，抗雷擊能力及計(jì)算機(jī)穩(wěn)定性將會(huì)變差。
重量變送器+PLC+ IPC：這種方案把配料部分放到PLC處理，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性很高，只有工控機(jī)部分才易發(fā)生故障。但由于PLC對浮點(diǎn)數(shù)處理能力很差，并且PLC的AD轉(zhuǎn)換模塊精度不高，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)精度不足。
HPS4000控制系統(tǒng)主要采用第二種控制方案，保證了硬件的整體穩(wěn)定性和靜態(tài)精度的情況下，完善配料軟件，在控制系統(tǒng)中有著強(qiáng)大的優(yōu)勢，并且該系統(tǒng)屬于組態(tài)模塊式軟件，通過更換設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，即可實(shí)現(xiàn)其他模式及驅(qū)動(dòng)各種硬件設(shè)備。
提高產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素保證產(chǎn)品質(zhì)量的先決條件是計(jì)量的精確度，采用高精度的重量儀表是保證計(jì)量精度的前提。在計(jì)量器具許可的條件下，對于電阻式應(yīng)變片傳感器，供橋電壓是決定計(jì)量精確的首要條件，所以必須由儀表單獨(dú)提供，只有高精度的重量儀表才能滿足高質(zhì)量生產(chǎn)。
混凝土生產(chǎn)中水的比例是塌落度的決定因素。因?yàn)樵诰€含水檢測儀器故障率和使用壽命均不盡人意，所以其使用比率很低，而在生產(chǎn)過程中，砂的含水變化比較大；所以操作手需要隨時(shí)根據(jù)砂含水進(jìn)行加砂減水。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)中，該過程只能在下一盤生產(chǎn)中才會(huì)體現(xiàn)，在當(dāng)前生產(chǎn)盤次中，生產(chǎn)后無法進(jìn)行在線調(diào)整，所以影響了當(dāng)盤質(zhì)量。由此可知，系統(tǒng)能否達(dá)到含水率調(diào)整即時(shí)生效，并且可方便的調(diào)整水的單盤用量，留水于秤中等待下次使用是保證單盤生產(chǎn)質(zhì)量的重要因素。
產(chǎn)品質(zhì)量決定于配合比，但材料的超差是不可避免的，以往控制系統(tǒng)中對材料不足情況處理基本一致，就是采用點(diǎn)動(dòng)加料的方式處理，點(diǎn)動(dòng)處理增加了機(jī)械和電氣的磨損。而在智能的HPS4000控制系統(tǒng)中，會(huì)根據(jù)配料誤差情況減少點(diǎn)動(dòng)次數(shù)，自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)償或重新開門加料，以達(dá)到精度、速度、損耗均衡的效果。系統(tǒng)對材料超過用量的情況處理也采用了多種方式，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)材料秤的情況，自動(dòng)選擇互補(bǔ)處理及扣秤處理。各種處理方法通過配置來適應(yīng)不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)及用戶要求。
HPS4000系統(tǒng)中材料超差手動(dòng)處理。生產(chǎn)工藝也是保證生產(chǎn)質(zhì)量重要環(huán)節(jié)。對于二次攪拌工藝的影響，本人對比研究了水灰比為0.40、0.45和0.50的試樣，預(yù)拌水泥漿的混凝土28d抗壓強(qiáng)度比通常混凝土分別提高12.74%、14.46%和14.71%，預(yù)拌砂漿的混凝土比通常混凝土28d抗壓強(qiáng)度分別提高12.44%、16.76%和17.08%。在配制C80高強(qiáng)度混凝土?xí)r采用了裹砂法。

將水分兩次加入，降低了混凝土中固-液界面的產(chǎn)生，降低了混凝土中的含氣量，使混凝土更加密實(shí)，裹砂法可以提高混凝土早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度29%～39%。
由此可見， 在商品混凝土生產(chǎn)中，控制系統(tǒng)能夠?qū)嚢韫に囘M(jìn)行靈活設(shè)置，以達(dá)到我們生產(chǎn)工藝要求是很重要的，HPS4000就可滿足該工藝的生產(chǎn)。
配料快速性及操作便捷性在商品混凝土生產(chǎn)中，在滿足生產(chǎn)質(zhì)量的情況下，提高配料速度是提高生產(chǎn)效率的主要方法，這包括生產(chǎn)連續(xù)性，對超差處理的智能程度，軟件操作的靈活和便捷性等等，簡而言之，就是連續(xù)，自動(dòng)配料，減少人工干預(yù)。
配料的連續(xù)性，也就是最大限度減少設(shè)備空閑時(shí)間，在站式的生產(chǎn)線中，配料速度的瓶頸往往在骨料的傳輸過程和攪拌時(shí)間。提高斜皮帶的利用率就會(huì)提高生產(chǎn)效率，傳統(tǒng)的做法也是最安全的做法是，直到中儲倉安全關(guān)門，下盤的骨料才進(jìn)入斜皮帶傳輸，這種方法固然保證了發(fā)生故障后處理的方便性，但損失了配料的連續(xù)性。HPS4000在生產(chǎn)過程中，把軟件配置為可提前投料的情況下，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定計(jì)算出安全投料時(shí)間，將提前進(jìn)行投料，提高了配料的連續(xù)性。在連續(xù)投料過程中，如果硬件發(fā)生意外，軟件系統(tǒng)將停止投料，并根據(jù)電氣及機(jī)械情況采取適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ赃_(dá)到安全生產(chǎn)。
軟件一定要在可靈活設(shè)置骨料秤排列順序的同時(shí)，要保證平皮帶斷料的情況發(fā)生。
通過實(shí)驗(yàn)表明，在HPS4000系統(tǒng)中，2m3攪拌機(jī)啟用提前排料功能后，產(chǎn)量從86m3/ h 提高到112m3/h，生產(chǎn)率提高了30%；生產(chǎn)耗能從2.1kwh降低到1.3kwh，同比降低了38%。
在攪拌站系中，每盤配料時(shí)骨料秤一定是最先完成并進(jìn)入下批配料過程，如果當(dāng)車生產(chǎn)完畢，骨料秤將進(jìn)入空閑狀態(tài)。如果此時(shí)不能進(jìn)入下車生產(chǎn)，系統(tǒng)連續(xù)生產(chǎn)能力將大打折扣。所以，軟件系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有任務(wù)排隊(duì)，連續(xù)生產(chǎn)能力，防止中間骨料秤空閑。
配料速度和精度有著不可調(diào)和的矛盾，機(jī)械設(shè)計(jì)如此，控制系統(tǒng)也如此。系統(tǒng)對誤差進(jìn)行處理，勢必影響系統(tǒng)配料速度，同時(shí)也增加操作員的工作量，因此，系統(tǒng)需要根據(jù)配置情況自動(dòng)處理超差，各種處理方法按照其相應(yīng)的處理能力處理，當(dāng)系統(tǒng)超差進(jìn)入設(shè)定范圍后，系統(tǒng)暫停配料，操作人員可按情況處理后繼續(xù)進(jìn)行配料過程，防止誤差過大對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。
在生產(chǎn)系統(tǒng)中， 防誤操作， 糾誤功能都是系統(tǒng)好壞的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在HPS4000控制系統(tǒng)中，防誤操作有兩層防線，第一是上位軟件防線，第二是控制臺中的PLC系統(tǒng)。這樣，保證了安全的同時(shí)，對誤操作也起到了良好的效果。但這樣的設(shè)置局限性也很大，只能對部分功能做防誤處理，而調(diào)度的手誤是不可避免的，如選錯(cuò)了配方，車輛等，針對這種情況，生產(chǎn)中途發(fā)現(xiàn)問題后，操作員一般會(huì)采取一定的補(bǔ)救方式。而這種補(bǔ)救方式也是決定生產(chǎn)效率的一部分。如HPS4000系統(tǒng)中，可在生產(chǎn)過程中直接進(jìn)行生產(chǎn)方量的更改或生產(chǎn)配方的更改。更改配方后，系統(tǒng)在保證整車生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)，對生產(chǎn)安全也有校驗(yàn)功能。
為了解決材料下料不暢問題，控制系統(tǒng)都安裝有震機(jī)及破拱，震機(jī)或破拱的使用，雖然解決了不通暢問題，但對配料精度和機(jī)械損耗影響很大，手動(dòng)控制又增大操作手的工作量。HPS4000系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算配料和投料流量，并根據(jù)流量情況自動(dòng)啟動(dòng)和關(guān)閉震機(jī)或破拱，這樣從根本上解決以上問題，使操作員工作更加輕松。
組態(tài)化軟件系統(tǒng)
組態(tài)軟件在混凝土配料系統(tǒng)中使用廣泛，主要應(yīng)用于儀表或PLC配料的模式中，都是組態(tài)軟件廠家提供的商品化通用軟件，其特點(diǎn)是組態(tài)簡單，模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)可選擇，顯示畫面可修改等。這些特點(diǎn)帶給用戶的好處是顯然的，那就是在改造過程中，可具有沿襲性HPS4000具有組態(tài)軟件特性，同時(shí)優(yōu)化了軟件中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫部分的數(shù)據(jù)處理速度和能力，專有的業(yè)務(wù)控制模塊使生產(chǎn)速度更快，配置更方便。特別提出的是，HPS系統(tǒng)可根據(jù)各個(gè)操作手的需要，現(xiàn)場修改顯示方式，操作模式，來滿足不同操作手的個(gè)性化服務(wù)。
結(jié)論
商品攪拌站的管理需要從生產(chǎn)下手，使用穩(wěn)定，快速，準(zhǔn)確的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，無論從降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)耗能等方面，都有極大的促進(jìn)作用。
總之，商品攪拌站是一套綜合性系統(tǒng)，除了整體結(jié)構(gòu)要求穩(wěn)定之外，軟件功能也是系統(tǒng)非常重要的組成部分，我們考慮不應(yīng)該使用一流的機(jī)械電氣設(shè)備，二流的控制結(jié)構(gòu)，三流的軟件功能，應(yīng)該從全局把握，整體配合。

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