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1攪拌站配料
現(xiàn)有混凝土攪拌站控制系統(tǒng)大致分為“工控機+板卡”、“工控機+PLC+配料控制器”、“工控機+PLC”、“工控機+PLC+觸摸屏”4種模式[1]。控制模式的不同主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、配線復(fù)雜度、維護的難易程度以及生產(chǎn)過程對各組件的依賴程度。
單就配料而言，其配料原理基本一致，均是由控制器（板卡、配料控制器或PLC）處理稱重傳感器傳入的重量信號，根據(jù)現(xiàn)有重量及設(shè)定目標量控制給料裝置動作，將物料由儲料裝置輸送到秤斗中，完成配料。以“工控機+PLC+配料控制器”為例，其配料系統(tǒng)由配料控制器、稱重傳感器、儲料裝置、給料裝置以及秤斗組成，配料過程大致如圖1所示。

2影響配料精度因素分析
在混凝土攪拌站的實際生產(chǎn)中，存在諸多因素影響攪拌站的配料精度，經(jīng)過深入分析，本文將影響配料精度的因素歸納為4類。
2.1物料特性
當(dāng)物料的流動性不佳時（大小不均勻、純度不夠、堆積時間過長等原因造成），會造成過沖量波動、配料超差、扣秤不準及配料時間延長等不良后果。例如石子大小不均勻時容易卡住料門；砂含水含泥量大時容易堵料或粘于秤斗上；粉料結(jié)拱時會延長配料時間或間斷輸料。
2.2硬件設(shè)備
作為承載配料功能的料倉、秤斗、水泵、螺旋等硬件，其設(shè)計、選型、安裝的合理性，以及對設(shè)備的養(yǎng)護等都影響著配料精度。
1）設(shè)計與安裝角度若秤斗重心偏置，或進料口位置設(shè)計不合理，進料后物料重心與秤斗重心不在同一垂線上，會導(dǎo)致傳感器受力不均勻；秤斗或稱重傳感器的安裝存在干涉，或本身不干涉，在物料進入秤斗后與周圍結(jié)構(gòu)干涉都會使秤讀數(shù)不準確，影響配料精度[2]。儲料倉倉門與秤斗秤門過大，則會使物料流量過大，導(dǎo)致配料與扣秤不準。
2)選型角度稱重傳感器量程選擇不合理會影響準確度、靈敏度及過載保護的可靠性，因為現(xiàn)場工況會對稱重傳感器的性能造成影響，若稱重傳感器不具備相應(yīng)的防護能力，在溫差大、粉塵多或是濕度大的工況下，靈敏度及使用壽命都會有所下降，從而影響配料精度[3]。配料螺旋、配料泵選擇不合理會使配料流量偏大或偏小，難以完成小目標量的稱量且點動補料時單次補料量過大，直接造成正超差；或配料速度慢，影響效率。
3）設(shè)備養(yǎng)護角度配料控制器在電源電壓不穩(wěn)時會有零點漂移，其A/D轉(zhuǎn)換速率也會影響配料控制器對重量信息的響應(yīng)速度，影響配料精度。設(shè)備潤滑不足或老化會導(dǎo)致動作響應(yīng)遲滯、信號采集失真。氣路供氣不足或不穩(wěn)定，會使骨料倉粗精稱門氣缸動作響應(yīng)遲緩。粉料秤為密閉空間，其除塵或排氣不暢，配料時會產(chǎn)生一定壓力作用在傳感器上，使實際配料量比顯示重量值小或是配料完后重量值回落，影響配料精度。若秤斗秤門出現(xiàn)漏料未及時發(fā)現(xiàn)，則會嚴重影響配料精度。
2.3生產(chǎn)過程
在混凝土的生產(chǎn)過程中，存在著許多沖擊與振動。比如配料時物料下落對秤斗的沖擊、料倉或秤斗震散積料時振動電機的震動、輸料皮帶及攪拌主機運行時的機械振動，都會對傳感器采集的重量值或物料流量造成一定的影響，從而影響配料精度。
2.4配料參數(shù)
配料控制器作為配料的核心，其配料參數(shù)若設(shè)置有誤，對配料精度的影響也是極大的。
比如與過沖量相關(guān)的參數(shù)，當(dāng)其為自動補償模式時，若自動補償范圍設(shè)置過小，會使配料控制器自動舍棄每次獲得的大于補償范圍的過沖量計算值；若自動補償范圍設(shè)置過大，則出現(xiàn)手動操作、石子卡門或砂結(jié)塊導(dǎo)致過沖量發(fā)生異常變化時，無法舍棄異常值。當(dāng)物料配方值變化時會使配料即將完成時秤斗中物料上表面與進料口的距離發(fā)生變化，從而使過沖量發(fā)生變化。
與補料相關(guān)的參數(shù)，超差處理方式若為自動處理時，若點動補料啟動時間設(shè)置過長，會使單次補料量過大；若點動補料停止時間設(shè)置過短，會使秤未穩(wěn)定時就再次點動補料，容易出現(xiàn)正超差，影響配料精度。
其他參數(shù)如數(shù)字濾波參數(shù)設(shè)置不佳時，會使重量采集出現(xiàn)遲滯或失真；延時檢測超差時間設(shè)置過小，在生成配料報表時秤斗還未穩(wěn)定下來，會使報表數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)不一致。
3精度控制的方法與建議
在對影響配料精度因素進行了分析研究后，提出以下方法與建議供參考。
3.1控制物料特性
要保證最佳的物料特性，需要關(guān)注物料的源頭、保存及使用3個方面。
1）源頭采購物料時嚴格把關(guān)，同類別石子大小均勻，砂含泥量不能超標。
2）保存為避免天氣影響，可在骨料場、骨料倉及輸料皮帶添加封裝，完善料場排水能力，避免生產(chǎn)時物料含水率出現(xiàn)較大波動。若進場時砂石含水較多時，分批次晾曬使用。
3）使用可要求在當(dāng)日生產(chǎn)結(jié)束后或生產(chǎn)存在長時間間歇時，將骨料倉中砂轉(zhuǎn)移回料場，避免砂在骨料倉中長期靜置，水分下滲，導(dǎo)致下次生產(chǎn)前幾盤水分不易控制或是下料困難。
3.2控制硬件設(shè)備
1）優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計減小設(shè)備運行時的震動，降低設(shè)備震動對物料秤的影響；確保各秤斗水平安裝、秤斗重心位于中心且物料進入秤斗后重心與秤斗重心在同一垂線上，且稱重傳感器及秤斗安裝或配料時不存在干涉；合理設(shè)計骨料倉粗精稱門大小，合理選擇螺旋大小及水、外加劑配料泵大小，使配料流量小且穩(wěn)定，確保一次配完，不再需要補秤或補秤時單次補料量少；合理設(shè)計秤門大小或氣動蝶閥大小，確保在出現(xiàn)扣秤時，物料流量盡可能小與穩(wěn)定。
設(shè)備選型比如選擇稱重傳感器時考慮其精度、量程、安裝方式、使用工況等因素；傳感器的滿載量程應(yīng)為秤斗滿載量程的50%～70%；在潮濕或粉塵多的環(huán)境，應(yīng)選用密封性能好的傳感器；在溫差大的環(huán)境應(yīng)選擇耐高低溫的傳感器；同時采取其他保護措施，盡量減少環(huán)境對傳感器穩(wěn)定性的影響，保證配料系統(tǒng)的可靠性。再比如選擇性能優(yōu)秀的氣缸，同時在生產(chǎn)時保證供氣的氣壓達到要求且穩(wěn)定，確保氣缸動作響應(yīng)迅速有力，縮短關(guān)門時間，減小過沖量。
3）合理選擇配料控制器選擇采樣速度快、抗干擾能力強的控制器，同時可給配料控制器供電加裝濾波器，保證供電穩(wěn)定，避免電壓不穩(wěn)時出現(xiàn)零位漂移影響配料精度。
4）設(shè)備的日常維護與保養(yǎng)要確保設(shè)備得到足夠的潤滑，各秤秤門在關(guān)閉狀態(tài)時不會漏料，及時更換老化的部件，保持粉料秤排氣暢通，排除氣壓影響。
另外為了減少或避免由計量系統(tǒng)自身誤差對配料精度的影響，攪拌站可自備一定數(shù)量砝碼，定期對配料秤進行不完全自檢，每年由計量局進行一次全量程檢驗。針對不同的混凝土產(chǎn)品供應(yīng)對象與不同的精度要求自行決定對配料秤不完全自檢的頻次。
3.3控制生產(chǎn)軟件及配料參數(shù)
目前上位機控制軟件功能的健全使得控制器參數(shù)的調(diào)整可以通過鼠標、鍵盤在生產(chǎn)界面上直接調(diào)整，更為便捷。
在軟件中預(yù)置不同配方值范圍的參數(shù)方案，配料時根據(jù)配方值，下發(fā)過沖量及其他匹配此配方值的參數(shù)，避免配方變化時配料超差。過沖量具體值可以通過大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)給出推薦值，在調(diào)具體值可以通過大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)給出推薦值，在調(diào)為固定過沖量，合理調(diào)整其值使配料結(jié)果只能出現(xiàn)正常配完或負超差，然后通過點動補料（單次補料量少），使其不超差。
為減少振動電機振動對配料及扣秤的影響，可設(shè)定在即將配完或即將扣秤時禁止振動電機振動。
其他參數(shù)應(yīng)根據(jù)物料種類及現(xiàn)場工況調(diào)整，合理地設(shè)置數(shù)字濾波系數(shù)，可濾去周期性的干擾信號與突變的重量信號，提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性；合理設(shè)置點動補料時間與點動補料停止時間，控制單次補料量；調(diào)整延時檢測超差時間，確保秤讀數(shù)穩(wěn)定后再進行超差檢測或采集報表信息；合理設(shè)置過沖量自動補償范圍，使配料控制器能自動舍棄過沖量異常值，避免手動操作或倉門卡料導(dǎo)致過沖量異常值影響配料精度。
 

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