浅析混凝土拌合站控制系统存问题及解决对策,优秀专业论文【优秀范文】

下面是小编为大家整理的浅析混凝土拌合站控制系统存问题及解决对策,优秀专业论文【优秀范文】,供大家参考。

　

　浅析混凝土拌合站控制系统存在的问题及解决对策 摘要：作为现代社会用量最大、用途最广的一种建筑材料，混凝土被广泛应用到各类大型建筑工程当中，而其生产则主要是依赖于拌合站。作为生产混凝土的重要设备，在其工作过程中其控制系统的好坏在很大程度上决定着混凝土的产量和质量。对此本文主要对混凝土拌合站主要的控制系统进行了介绍，并就控制系统的各部分组成做了较为详细的分析，并就拌合站控制系统运作的各个控制单元的原理及设计做了较为详细的介绍，同时就本公司拌合站电气控制系统实际存在的问题进行分析，并就存在的问题对原电气控制系统进行升级改造，最终取得了明显的经济效益，各项工艺指标均得到了较大幅度的提升。

　关键词：混凝土；拌合站；电气控制系统；问题；改造措施

　前言 随着我国社会经济的快速发展，各项基础设施正在如火如荼的建设当中，而商品混凝土由于其技术性能优势，被广泛的应用到各类建筑当中。对于我国而言商品混凝土的应用也有三十多年的历史，这其中商品混凝土的技术也在不断的发展和提高，而其中最为显著的莫过于生产混凝土的设备拌合站控制系统的发展了。由于混凝土拌合站集合了自动化控制、机械以及电气等先进的科学技术，其自动化程度、各种配料的精确计量、生产能力、能耗以及故障率都是评价拌合站设备性能的基本标准，而主要以其控制系统性能的高低来评定拌合站的性能。随着九十年代初进口自动系统成功统一拌合站控制系统之后，在经历了随后的信息技术革命，其发展更是取得了长足的发展，对于我国现阶段而言，全国各地拌合站控制系统主要有 LIEBHERR、SeMen ELBA、TaKa、、Sttet、日产、台湾翊江等等，本文对混凝土拌合站电气控制系统相关技术进行简要介绍之后，就我公司拌合站电气控制系统存在的问题进行分析，并就如何对其进行升级改造做了简要的介绍。

　1 混凝土拌合站电气控制系统相关技术 1.1 PCL 控制相关技术 随着计算机、微处理器以及数字通信技术的不断发展，计算机自动控制技术

　已在所有的工业领域得到了应用。由于社会需求的不同，因此要求生产设备具有灵活性和可靠性，而可编程序控制器（(Programmable Logic Controller)[1] 正是顺应这一需求，用以满足自动生产线和生产设备的控制系统的需求，其以计算机技术、自动化技术以及通讯技术融为一体，由于 PLC 使用方便、功能强大因此被广泛应用到各类机械设备和生产过程当中，而在混凝土拌合站控制系统当中也得到了大量的应用。

　1.1.1 PLC 的基本结构 PLC 结构一般由 CPU 模块、机架、功能模块、信号模块、通信处理器、编程设备以及电源模块组成，各种共同安装在机架之上。PLC 通过通信处理器或是 CPU模块的接口与通信网络相连接，从而可以实现与其他 PLC、计算机或是通讯设备进行联络通信。

　1.1.2 PLC 的基本功能及特点 PLC 模块既可用于单台机电设备的控制也可对生产流水线进行控制。对于混凝土拌合站控制系统而言，可以根据混凝土的需求设计控制顺序，进而对其进行编程、调试以实现对生产线的控制，其主要具有定时控制、步进控制、条件控制、数据处理、A/D D/A 转化、监控功能等功能[2] 。

　对于 PLC 技术而言，其主要具有以下一些特点：

　1.可靠性高 对于混凝土拌合站而言，由于需要采用大量重复性工作，而其控制系统用会到微电子技术，而大量的开关动作都是由无触点的半导体完成的，从而减少了继电器的使用频率，从而大大降低了因触点不良所造成的故障，其内同时采用隔离、滤波、屏蔽等抗干扰技术，使得其可靠性得到了极大的提升。

　2.通用性好 PLC 技术可用于不同对象的控制，通过改变编程软件即可实现对不同对象的控制，由于 PLC 功能模块种类较多，可以通过不同的组合实现对不同大小和功能系统的控制。

　3.功能极强，性价比高 经过多年的发展，PLC 不仅具有步进、计时以及逻辑运算功能，同时还能够实现数字处理、数字运算以及生产过程监控、通讯联网等多种功能，同时又可以

　实现集中管理、分散控制，使得其性价比极高。

　4.故障率低，维护方便 PLC 接线之与输出信号设备、输入端子相接，接线较少，使得工作较为简单。同时 PLC 的故障率极低，由于采取了多种抗干扰技术，使得其性能得到了进一步的提升，同时 PLC 上设置的编程以及应用的发光二极管能够在输入装置或是执行装置发生故障时给予提醒，可以快速方便的查明故障原因，从而实现快速排出故障的效果，使得维护十分方便。

　1.2 现场总线技术 混凝土拌合站控制系统的进步和发展离不开现场控制技术的支持，根据混凝土拌合站自动化控制系统的发展轨迹该技术可以分为三个发展阶段。

　1.2.1 集中式控制系统 上个世纪五十年代自动化设备及现场仪表提供的都是模拟信号，将这些信号收集起来在集中送往控制室的控制盘上，通过对模拟信号进行分析控制员可以较为清楚的了解各个生产流程的生产状况。不过由于模拟信号需要一对一的物理连接，同时信号传输时抗干扰能力也较弱，使得各项控制精度和速度都比较差。此种技术被随后所发展起来的集散式控制系统所替代。

　1.2.2 集散式控制系统 随着计算机技术的发展，逐步形成了将 PLC 和多个计算机递阶构成的分散与集中相结合的集散控制系统，该种系统完善了传统集中式控制系统的不足，在性能、功能方面都有了较大的提升，实现了集散式控制站与控制室之间的网络通信，减少了电缆数目，降低了信号干扰的概率 [3] 。同时经过多方努力，在开发集散式控制系统时逐步形成了开放式的开发模式，可以有效的解决兼容性，能够很好的支持第三方先进的控制产品，不过此种模式也同样带来了可靠性和安全性的问题。而一旦因开放性受到攻击的话所造成的停产损失将是十分巨大的，因此在选择控制系统时要根据现有的需求合理的选择，而不能仅仅是为了便宜。

　1.2.3 现场总线控制系统 智能芯片技术的不断成熟为混凝土拌合站实现智能化控制提供了可能。基于开放标准的现场总线控制技术的不断成熟为设备自动化的进一步升级提供了可能。现场总线及现场智能设备追求的目标就是信息处理的现场化。现场总线已成

　为当今自动化领域技术的核心技术之一，其是智能仪表技术、通信技术、电子技术以及自动控制技术相互结合的产物。在此方面，混凝土拌合站控制系统应用该技术还处于起步阶段，其还有很长的路要走。

　1.3 OPC 技术 OPC 是 OLE for Process Control 的缩写，是目前工业控制的标准之一。该种技术建立在 OLE 规范的基础之上，对工业领域的通信接口进行了规范，可以实现软件稳定、可靠、高效的运作，能够实现对数据的存储操作，可以使得软件之间能够灵活方便的交流，从而使得控制系统适应性和可操作性得到了极大的提升，使得控制系统的自动化变得异常的简单 [4] 。

　1.4 PID 控制算法 PID 控制器面世已有七十余年，其具有易于实现、工作可靠、结构简单、调整方便等优势而逐步成为工业设备控制系统的主要技术之一。PID 技术应用于那些无法对控制对象的参数及结构较难准确获得，控制系统所获得的参数必须经过现场调试调整之后来确定，此种使用 PID 技术较为方便。应用 PID 技术具有以下一些优点：

　1.具有典型的结构，程序编辑简单，参数调整方便。

　2.不需要知道控制对象的数学模型，而且由于绝大多数的工业控制对象的数学模型是无法准确得到的，而应以 PID 技术可以很好的克服这一不足。

　3.能够很好的根据控制对象的不同而做出调整，具有很强的适应性和灵活性。

　2 混凝土拌合站控制系统 现代混凝土是由砂、石、水泥、水以及多种添加剂所形成的多项聚集体，而传统混凝土相比，其配合比设计、组成、施工方式都有了很大的不同，因此随着时代的发展自动控制的混凝土拌合站逐步取代了过去那种由工地自行生产的混凝土方式，随着时代的发展，混凝土拌合站也逐步实现了自动化控制，而这种性能稳定、生产的产品质量优良、生产成本低的控制系统已成为混凝土拌合站控制系统的主流，同时也是其未来进一步发展的趋势所在。根据上面所介绍的混凝土拌合站控制系统相关技术，本文就我公司实际间歇式混凝土拌合站存在的问题及

　其改进意见进行简要的分析。

　2.1 原电气控制系统的组成 2.1.1 原电控系统硬件组成 我公司间歇式强制式混凝土拌合站生产线原电气控制系统的硬件主要由以下几个部分组成：一是电器控制柜，主要由 OMRON NS-14 系列触摸屏组成，变压器、变频器、中间继电器、温度显示仪等电气元件；二是电动机；三是接近开关、温度传感器以及压力变送器扥。

　2.1.2 原电气控制系统软件控制方式 （1）石料加热温度控制方式。该控制方式属于回路闭环控制系统，通过电动调节阀来控制燃料油的流量，并且将温度反馈给 PID 调节器，通过实测值与设计值的差值来控制电动调节阀。此种方式将所有干扰温度的因素都考虑在内，在实践证明，此种方法质量较差，主要是燃料油压力的变化会导致流量的变化，导致最终的延时较大，达不到及时调控的目标，而且在操作频繁时，使得燃料油压力变化较大，偏差会很大，控制的质量显著降低，在改造前不得已实施手动设定来实现对温度的调节控制。

　（2）石料供给系统、沥青供给系统、矿粉供给和回收系统的控制方式。此三项控制系统均采用按控制按钮、热继电保护器、空气开关、三相交流电接触器直接启动以便于实现对石料、沥青、矿粉系统的控制。石料供给系统由大震动筛、烘干筒、热骨料提升机、集料带等组成，在停机时大震动筛会与拌合楼发生共振，为了消除共振问题，对此增加能耗制动系统以便于加快大震动筛的停止过程。

　（3）自动称量系统控制方式。本拌合站采用压力传感器+CPMIA+气动电磁阀+称重仪表的方式实现对称重的全过程自动控制。所有的称重过程均是采取电气动电磁阀对气缸进行控制，以便于实现对开门机构的开关操作。该称重系统有手动、半自动以及自动三种选择方式。可根据不同的需求合理选择。

　2.2 原电气自动控制系统存在的问题和不足 我公司混凝土拌合站始建于 2000 年，在当时该设备软件及硬件都是很先进的。采用多功能仪表和 PLC 模块对混凝土拌合站进行检测和控制，并装载有触摸屏操作终端，自动化水平较高，不过随着时间的推移，其一些问题也暴露出来，主要有以下一些问题。

　（1）石料温度表面看起来实现了自动化控制，但是实际上由于燃油加热系统的影响，输油管中的压力变化对管内输油量产生影响，使得其达不到预期的反馈调节功能。对于此类操作对于操作人员的要求是非常高的，要随时观察石料温度的变化以便于预见性的对石料输送速度进行控制，一旦出现温度波动较大的情况，会造成不合格产品的出现，所造成的损失是无法承受的。

　（2）测量仪表存在着一定的问题。由于稳重显示器受到 EMC 环境影响较大，其基准值容易发生偏移，同时温度显示器上出现零飘的现象。同时此种系统都无法实现与上位机控制系统建立起直接的通讯联系，以便于数据存储。

　（3）操作人员工作强度大，在整个过程需要操作人员频繁的调整变频器的摸你输入值等数值，给操作人员带来了很大的劳动强度。

　（4）成品料提升小车定位不够精准，只有通过人工操作才能对肥料进行处理，电机的启动需要定子串电阻的方式进行多段速控制，而这带来了很大的危害需要整改。

　（5）设备故障多，需要人工干预设置来适应外部因素的变化，造成操作频率大、操作困难，不合格成品率出机较高。

　3 电气控制系统改进方案 通过对本公司混凝土拌合站电气控制系统存在的问题进行分析之后，决定采用西门子公司 SMATIN7-400 系列 PLC 控制系统对其进行改造，主要由电磁阀、变频器、三相异步电动机以及脉冲阀等构成，操作室设置操作站，实现对数据的采集和监控。通过将计算机、变频调控技术以及智能控制技术相结合，实现了对拌合站整个配料、输送、添加料、成品的提升等过程的自动控制，从而实现了整个拌合站系统可靠、安全、有效的运行。

　整个电气控制系统采用 SMATIN7-400 系列 PLC 作为主要的控制器，其为一个独立的控制系统，可保证实现对电机的组合及单机启停操作，通过通信模块实现了工业控制计算机的管理，使得 PLC 内部的参数得到了很好的显示。

　对于新增石料加热燃油控制器，采取串级控制方式，便于于实现对燃油流量以及石料温度的控制盒采集，石料温度由外环 PID 进行控制，燃油流量由内环PID 进行控制。此方案可以在温度控制器上设置相应的数值，系统会克服因燃油压力所带来的对温度的干扰，从而使得整个控制品质得到了极大的提升。

　同时对工业计算机也进行了升级改造，只要在公司领导办公室设置一台相应的实时数据可就可以远程对整个设备的运行情况进行监控，能够及时对现场操作人员发出指令，提高了工作效率。

　4 总结 本文在对拌合站电气控制系统的发展历程做一简要介绍之后，就本公司拌合站电气控制系统存在的问题进行了分析，通过分析可知，其存在着诸如石料温度控制不佳、操作人员劳动强度大、系统不能够全面实现自动化、称量系统存在偏差等问题，从而对其进行升级改造，通过对拌合站电气控制系统采用SMATIN7-400 系列 PLC 进行升级改造之后，经过安装调试之后，其使用效果良好，能够达到较高的控制精度，表明该控制系统能够有效的提高我公司拌合站的各项工艺指标，同时也能够实现设备的自动化，取得了明显的经济效益。

　参考文献 [1] 任彦硕.自动控制原理=明,机械工业出版社,2004.8:17-19 [2] 廖常初.大中型 PLC 应用教程〔叫,机械工业出版社,2007.1:l-39 [3] 王常力.分布式控制系统(DCS)设计与应用实例[M8,电子工业出版社，2004，8:34-36. [4] 阳宪惠.现场总线技术及应用=叫,电子工业出版社,2008:1 [5] 梁兴文，史庆轩.混凝土结构设计[M].中国建筑工业出版社,2009：35-37. [6] 林明星.电气控制及可编程序控制器[M].机械工业出版社，2004：1-4.

推荐访问:浅析混凝土拌合站控制系统存问题及解决对策 优秀专业论文 优秀 浅析 控制系统