商品砼攪拌站是建筑、道路、橋梁、大壩等施工中必備的施工設(shè)備。它是由供料、貯料、配料、攪拌、出料、控制等系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)部件組成，用于生產(chǎn)混凝土的成套設(shè)備(如圖1)。顯然，它是一個受多環(huán)節(jié)制約的復(fù)雜系統(tǒng)。混凝土攪拌站的攪拌性能、物料動態(tài)配比、物料動態(tài)稱量精度、供水量等直接影響混凝土質(zhì)量。目前，商砼攪拌站的控制系統(tǒng)多數(shù)仍停留在較低的水平上，尤其是缺乏自檢和控制功能。比如物料稱重裝置采用機(jī)械式稱重方式，這只能滿足靜態(tài)稱量精度要求，不能滿足動態(tài)稱量精度要求，也不適應(yīng)混凝土大規(guī)模生產(chǎn)。

圖1：商砼攪拌站組成示意圖

本文介紹的HZS50型混凝土攪拌站自動控制系統(tǒng)是基于商砼攪拌站的工作原理，運(yùn)用計算機(jī)控制技術(shù)，通過傳感器、硬件電路、I/O接口電路、顯示面板等對混凝土攪拌站作業(yè)參數(shù)進(jìn)行實時測量和顯示，控制執(zhí)行元件，實現(xiàn)對混凝土攪拌站整機(jī)控制。同時采用裝架式機(jī)箱，微型面板式打印機(jī)、控制裝置、電氣控制臺渾然一體，提高了整機(jī)結(jié)構(gòu)水平。多臺攪拌站可實現(xiàn)聯(lián)機(jī)控制，自動化程度高，極大地提高了機(jī)械設(shè)備管理科學(xué)化程度。

1、系統(tǒng)主要技術(shù)性能指標(biāo)

混凝土物料配比：本系統(tǒng)可同時存儲10種混凝土配比，分別用0～9編號表示，供隨時調(diào)用和修改，數(shù)據(jù)掉電保護(hù)。每種配方包括：骨料1、骨料2、骨料3、骨料4、水泥1、水泥2、煤灰、、微硅粉、水、附加劑1、附加劑2等項。

計量　水泥、煤灰：0～1000kg;計量分辨率：0.25kg;顯示精度：?;綜合精度：?%。骨料：0～4000kg;計量分辨率：1kg;綜合精度：?%。水：0～999L;精度：?%。

落料自動補(bǔ)償：包括物料落料預(yù)測和自適應(yīng)補(bǔ)償。

參數(shù)設(shè)置與修改：混凝土攪拌時間、混凝土卸料時間、料斗提升等待時間、物料投料時間等均可隨機(jī)設(shè)置與修改，掉電保護(hù)。

振動給料：系統(tǒng)自動運(yùn)行時，防止物料落料過慢，系統(tǒng)可自動開啟振動給料機(jī)，實現(xiàn)振動落料。

自檢功能和報警功能：開機(jī)后進(jìn)行自檢，完成系統(tǒng)初始狀態(tài)測試，超極限自動報警。

工作條件：電源電壓：AC220?0%，50Hz;環(huán)境溫度：0～45℃;相對濕度：<85%RH。

2、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

由于施工現(xiàn)場環(huán)境噪聲較大，為了保證監(jiān)控系統(tǒng)可靠在線工作，系統(tǒng)硬件設(shè)計采用了抗干擾強(qiáng)且應(yīng)用成熟的STD總線結(jié)構(gòu)工控計算機(jī)。監(jiān)控系統(tǒng)可方便地進(jìn)行人機(jī)對話，參數(shù)調(diào)整以及控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并可打印出設(shè)備運(yùn)行及報警記錄。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)模塊見圖2。

圖2：系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

CPU板：該板為系統(tǒng)中心處理部分，板上配有中央處理器(CPU)、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、兩路RS-232C串行通訊口、兩路并行打印機(jī)接口、掉電保護(hù)及自動復(fù)位電路。CPU板輸出采用兩個DB15型D形連接器，其一為打印機(jī)接口，另一為兩路RS-232C串行通訊口。

A/D板：采用12位A/D轉(zhuǎn)換器，具有7路模擬量調(diào)理放大通道和4路模擬表盤驅(qū)動電路，速度高，精度滿足要求。每一路模擬量的零點(diǎn)、靈敏度及總靈敏度均可分別調(diào)節(jié)。A/D輸出采用DB25型D形連接器。對于不同的配料系統(tǒng)，應(yīng)保持稱量信號與A/D板放大通道的對應(yīng)關(guān)系。

I/O板：具有24路開出驅(qū)動電路，8路開入緩沖電路，開入開出均經(jīng)光電隔離。I/O板輸出采用DB37型D形聯(lián)接器，提供24路開出、8路開入及DC24V電源。開出可驅(qū)動DC24V中間繼電器，開入可外接限位開關(guān)。

DISA板：該板為顯示板、按鍵管理板，具有兩路脈沖輸入通道及兩路I/F轉(zhuǎn)換通道，可配接蝸輪流量計、電流型電容物位計傳感器，實現(xiàn)水、附加劑計量。DISA板輸出采用DB9型D形連接器，輸出DC18V和DC12V電源，分別為電容物位計和蝸輪流量計提供電源。

DISB板：該顯示板具有27位數(shù)碼管顯示及11位發(fā)光二極管指示，24個按鍵。27位數(shù)碼管組成9個顯示窗口。顯示窗口可對多種配料提供獨(dú)立顯示。

電源：電源部分將AC220V轉(zhuǎn)換成微機(jī)、外部傳感器、繼電器等所需直流電源。采用三芯電源線，兩芯接入AC220V，另一芯接地。

操作面板功能：根據(jù)商砼攪拌站的操作和系統(tǒng)要求，操作面板功能如圖3所示。其中，1～9：LED數(shù)碼顯示窗口，不同狀態(tài)下，數(shù)據(jù)含義不同;10：微型面板式打印機(jī);11～13：發(fā)光二極管指示區(qū)，實現(xiàn)狀態(tài)指示;14：按鍵區(qū)，包括數(shù)字鍵、功能鍵共24鍵;15：各種狀態(tài)下常用配料對應(yīng)的序號區(qū)。

圖3：操作面板示意圖

3、軟件設(shè)計及特點(diǎn)

軟件設(shè)計采用模塊式結(jié)構(gòu)，模塊按功能劃分，按中斷程序形式編制。完成系統(tǒng)的控制、報警與顯示。系統(tǒng)主程序流程圖見圖4。系統(tǒng)上電后，完成自檢功能，同時對各傳感器完成零點(diǎn)校正。

圖4：主程序流程圖

在混凝土攪拌機(jī)攪拌過程中中，物料動態(tài)稱量精度是一個重要指標(biāo)，直接影響到混凝土配比的準(zhǔn)確性。A/D測量模塊中予以充分考慮，且采用閉環(huán)控制，由計量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和反饋控制等環(huán)節(jié)組成。物料稱量模塊程序流程圖見圖5。

圖5：物料稱量模塊程序流程圖

在物料稱量過程中，開門動作和初始落料都會給稱量傳感器帶來沖擊力。若此時啟動A/D測量傳感器輸出電壓，必然給采樣值帶來影響，從而引起執(zhí)行元件誤動作。為此，在程序中作了t/s延時，等待沖擊衰減后，啟動A/D測量。

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