大型基础设施的大规模建设对混凝土搅拌设备的需求越来越大，要求越来越高，提高混凝土的质量和产量已经十分必要。因而，混凝土生产过程中搅拌设备自动控制系统日益受到人们的重视。PLC具有可靠性高，功能完善，编程简单等特点，可以有效地弥补混凝土搅拌站常规继电器控制系统的缺陷，与工控机相结合，混凝土搅拌站的控制系统采用上位机进行管理，下位机PLC进行控制与监视，实现从配料计量、搅拌、到出料生产全过程的自动化、智能化。以提高配料精度，提高产品质量和产量，降低成本。

混凝土搅拌站控制系统组成

混凝土搅拌站设备由骨料给料系统、粉料给料系统、水及添加剂给料系统、传输、搅拌与储存系统、电气自动控制系统6个部分组成，为了达到计量准确快速和控制可靠的目的，混凝土搅拌站控制采用下位机PLC和上位工控机相结合来实现，以保证其可靠性和功能可扩充性。控制结构如图１所示。上位工控机安装西门子ＷinCC监控组态软件，实现混凝土搅拌生产过程可视化监控，下位机ＰＬＣ接受上位工控机命令，按照设定的配方自动、连续地控制各部分物料的计量，自动进行配料、加料、搅拌和出料等控制。

混凝土搅拌站工艺流程设计

混凝土搅拌站由搅拌主机、配料系统(骨料系统、粉料系统、供水系统及添加剂系统)气动系统(执行系统)和控制系统等组成。搅拌主机的作用是搅拌已按一定比例混合的各种原材料，配料系统是称量、输送混凝土生产所需要的各种骨料、粉料、水及添加剂等原材料，气动系统是控制系统的部分执行单元，开关给料阀门、预混仓门和卸料门等。

搅拌站进行混凝土生产时，首先打开石料和砂料的给料阀门分别将骨料投入到秤斗进行称量，秤斗中的骨料不断增加直到电子秤指示到配比所要求的重量才控制下料阀门停止投料，起动传送带将骨料卸入预混合仓。和上述方法类似，在骨料配料的同时在各自的秤斗中进行水泥、粉煤灰的计量。在生产一大轮混凝土所需的各种骨料、粉料计量完毕后，若上一轮搅拌已经完成，控制预混合仓开门，以把各种材料装入搅拌机进行搅拌，开预混合仓门的同时计量水及添加剂，完成计量后直接加到搅拌机中。完成所有的配料后开始搅拌计时，在搅拌机运行了规定的时间后，打开搅拌机的门进行卸料，完成混凝土生产的一个循环。

为了提高搅拌站的生产效率，在搅拌机进行混凝土搅拌时，下一个生产循环的骨料粉料等的称重计量同时进行。各骨料、粉料先按要求混合的比例储存于混料仓中，待上一次搅拌完成，将混料仓中的物料全部投入到搅拌腔，进行下一轮的搅拌，同时又进行新一轮的配料。实现了称量物料快速按比例一次性快速向搅拌腔投料,搅拌与配料同时进行，提高混凝土搅拌实际工效。

1.自动加料算法

自动加料采用循环控制算法，先将总的生产任务分解成各个以搅拌腔容积为单位的大轮配料，再将每大轮配料分成各个小轮配料，每一小轮配料按各计量斗中最小计量斗的正常最大量程配料，其余的按配料比例与最小料斗同步配料。每完成一大轮配料和小轮配料分别计数，用于计算已经生产的任务。具体算法如下：

初始化：各配料的总量=要求生产的总量×各配料的百分比。

大轮计数、小轮计数分别清零。

由于其他配料称重程序与骨料类似，骨料、粉料也是同时进行配料，这样可以减少配料时间，提高生产效率。因为水及添加剂直接加入到搅拌主机中，而且其量不是特别大而且配料比较快，可以选择在打开预先混合料仓的同时进行配料。

2.PLC控制程序设计

选择西门子S7200的模块化PLC系统作为现场控制装置，在PLC通电的第一个扫描周期，程序执行初始化。初始化程序中，将生产总量、预先混合仓的容量、各配料百分比、标准含水率、各计数器全部初始化，同时计算出各配料的需求总量，一大轮配料中各原料的最大加料量、并保存到相应的存储区，为自动生产作好准备。配料过程中PLC采集骨料计量斗、水泥计量斗、粉煤灰计量斗的称重传感器信号，存储在PLC的数据寄存器中，然后经过PLC与上位机给出的设定值比较计算，再由PLC根据得到的结果与各条件比较判断，输出对电磁阀、电动机等各执行机构的控制信号，发出相应的加料、出料控制动作。以骨料配料为例,各骨料斗称量时，当重量达到设定值的85%以前快速给料，达到85%以后慢速给料，达到设定值时停止给料。为了提高测量精度，骨料斗设置两个给料门，计量开始时，同时打开两个给料门，当重量到达设定值的85%时，关闭大开度给料门，仅由小门进行加料，直到重量到达设定值。

系统功能特点

1.适应性

可根据用户的生产要求，任意选择配料配比，系统采用每种配料单独计算的方式进行生产，各配料之间没有必然的联系，可以随时方便地更改生产方案。搅拌主机上多增加了一个与搅拌腔差不多容量的预混合仓，用于储存搅拌的同时按比例配制的配料，待搅拌结束，直接将配料全部投入搅拌腔进行搅拌。

2.自动控制

可自动控制搅拌站的全部工作过程。生产过程中，各智能传感器采集各自的测量数据，送给PLC，PLC根据相应的条件进行现场控制，同时将生产结果返回给上位机，方便管理。

3.手动/自动选择

考虑到自动生产的同时，有时需要手动操作其中的一部分生产过程，系统设置了手动/自动选择，且手动/自动之间的转换互锁。手动操作的同时，系统的自动计算不受到影响。

4.自动报警

每个储料仓设有下限报警值，当配料低于下限设定值时，系统产生声光报警，可以在原料配制的过程中提醒工作人员及时往储料仓中添加配料，保证自动生产过程的连续性，提高生产效率。粉料配制过程中，若出现结块现象或者异物堵塞，也会影响生产。在粉料破拱之后设定计时，超过预定时间，则系统发出故障报警，提醒工作人员及时处理。

5.提高称量精度

对骨料采用变速给料，减少冲量的影响。称量时，先快速给料，开启大小两个给料门，达到设定值的85%左右时自动变为低速给料，以提高骨料的称量精度。

6.提高配比精度

砂石含水率的变化会改变混凝土的水灰比，影响混凝土的质量及施工性能，因此准确地测量砂石的含水率，根据测定结果进行配比的调整是很必要的。采用电容法的传感器测定骨料中的超标含水率，并计算出总的含水量，然后在加水时扣除这部分水的量，从而提高混凝土的配比精度，提高混凝土的质量。

基于PLC的搅拌站控制系统利用了PLC抗干扰能力强、稳定、可靠、适用工业现场的特点，实现了按照生产需要设定的配方，自动连续地控制各部分物料的计量，自动进行配料、加料、搅拌和出料等控制，使混凝土搅拌站完全自动化，提高了产品质量及生产效率。

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