关于混凝土搅拌站控制系统的设计分析

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摘 要：混凝土搅拌站，专门用于拌制混凝土，搅拌站运行中，控制系统属于核心的设计，用于提高搅拌站的控制水平，满足混凝土的配比需求。混凝土搅拌站设计，提高了对控制系统的重视度，规范搅拌站控制系统的使用。因此，本文重点分析混凝土搅拌站控制系统相关的设计内容。

关键词：混凝土；搅拌站；控制系统；设计

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.123

随着混凝土应用规模的扩大，搅拌站在控制系统上，提出了新的要求，目的是规范搅拌站的控制功能，避免增加混凝土搅拌的压力，生产高质量、高性能的混凝土，体现搅拌站控制系统的设计优势，全面落实混凝土搅拌站控制系统的各项设计，提高搅拌站控制系统的运行水平。

1 混凝土搅拌站控制系统分析

混凝土搅拌站控制内，比较常用的方案是工控机+PLC+触摸屏控制。工控机，根据混凝土配置的需求，对搅拌站控制系统规划指令，要求控制系统的生产过程，能够按照标准的指令进行。PLC，用于控制搅拌站控制系统的流程、过程，监督并控制生产动作，PLC的模拟量模块，具有程序化处理的要求，实行程序化的处理，保证搅拌站控制系统的逻辑化[1]。触摸屏监控器，提供人机界面的终端服务，维护搅拌站控制的可靠性，利用触摸屏简化控制操作。

2 混凝土搅拌站控制系统的相关设计

2.1 总体设计

混凝土搅拌站控制系统，是将混凝土的各项物料，按照配比称量，送到搅拌站内。搅拌站控制系统的设计，需要配合动态称量系统，解决配料的非线性、时变性问题，禁止出现超差的情况，通过控制系统，规范配料的精度、速度，维护混凝土的性能。控制系统的总体设计，重点考虑配料精度的需求，搅拌站配料的过程中，冲击力、空中落差，属于影响搅拌站控制系统设计的两大因素，例如：空中落差因素，混凝土的某一项配料，如水泥、粉煤灰、矿粉，搅拌站的计量装置，受到控制系统的指示，当该配料的配比达到设计值时，控制系统会对计量装置发送关闭的指令，此时出料口、称斗之间，仍旧存在一部分物料，属于计量装置统计以外的，此部分属于空中落差的范畴。因此，混凝土搅拌站控制系统内，提出模糊控制+PID算法，优化搅拌站控制系统的运行环境。

模糊控制+PID算法的模式，表现出了混合型算法的特征，对控制系统的期望值实行模式化的处理，有效调节超调量，同时将其作为控制系统的输入变量，输入后，获取反馈值、期望值的偏差，经过百分比进行模糊化处理，将其作为另外一个输入量，控制系统在此类模式的作用下，检测偏差百分比，当百分比处于切换标准时，采用PID控制，利用迭代自学习的方式，提前预测出空中的落差，解决落差的问题。

2.2 配置与算法

混凝土搅拌站控制系统的配置，是指搅拌电机、水泵电机以及电动传动和附属部分[2]。控制系统配置设计，选择PLC控制，按照功能布置指示灯、开关等。搅拌站控制系统的核心是PLC硬件，分析配置设计，如：（1）中央处理装置，基于PLC的搅拌站控制系统中央处理装置，可以采用S7-300设备，做为控制的重点，监督现场的运行设备，辅助传感器，实行数据采集；（2）I/O系统，其为控制系统的输入输出，在PLC的控制下进行远程的设备操作，构建ET200从站，Profibus总线，控制I/O数据，完成收集与控制输出；（3）HMI部分，设计两套同配置的HMI服务器，提高搅拌站控制系统的可靠性，而且两套服务器，按照一供一备的方式运行，即使搅拌站控制系统的HMI服务器出现故障，也能投运备用服务器，确保控制系统的正常运行。

混凝土搅拌站控制系统的算法，实现过程依赖于PLC编程软件。配合上述硬件及组态，安排PLC编程软件的运行[3]。例如：混凝土搅拌站控制系统算法中，采用西门子STEP7，连接PLC的硬件、软件，完成程序化的操作。分析STEP7作用下的功能，如：（1）综合管理控制系统内的数据、设备；（2）配置通信数据和编程符号，规范控制功能；（3）设计PLC的硬件参数，保障其可配合软件的功能；（4）编辑多功能的语言程序；（5）诊断PLC硬件系统的故障，维护运行的可靠性。

2.3 监控系统

混凝土搅拌站控制系统的监控部分，用于监督现场的搅拌工艺以及设备的运行，全面掌握搅拌系统的运行。搅拌站控制方面，工控机操作选用WINDOWS XP SP3，利用WinCC构建人-机界面，设计两台供备工控机，而且工控机上均安装监控软件，实时监督搅拌站现场的运行情况，记录好工况参数。

3 混凝土搅拌站控制系统设计的注意事项

首先注意混凝土搅拌站控制系统设计的可靠性，PLC装置，采取单独接地处理的方式，而且接地的电阻，不能超过1Ω[4]。为了维护控制系统运行的可靠性，接触器位置，要安装阻容吸收的装置，继电器线路上，采用二极管运行。控制系统的电缆结构，尤其是弱电系统，设计一层屏蔽线，屏蔽层要实行单端接地处理，保护搅拌站控制系统的运行。

第二是称量精度控制方面的注意事项，针对搅拌站控制系统内的误差，不论是静态还是动态误差，都采用神经网络算法实行补偿，保障系统测量结果的精准性，以免影响搅拌站控制系统的运行。配料的称量操作，考虑到精度控制的需求，先安排高速给料，给料量达到90%左右，更改为低速配料，符合精称的标准。骨料的精称，启动大、小双料仓，水分控制，使用粗管、细管，全面控制称量的精度。

4 结束语

混凝土搅拌站控制系统设计，关系到混凝土搅拌的实际情况，全面落实搅拌站控制系统的设计，注意设计中的特殊事项，辅助提高混凝土搅拌站的工作水平，规范其在混凝土搅拌中的应用，进而体现搅拌站设计的优势和价值，完善混凝土搅拌站控制系统的运行过程。

参考文献：

[1]韩景云.混凝土搅拌站控制系统软件设计[D].郑州大学，2010.

[2]张兆武.基于PLC的混凝土搅拌站控制系统设计[J].机械，2010（08）：49-51.

[3]库祥臣，王文骞，岳阳.搅拌站智能控制系统设计[J].自动化与仪表，2014（10）：50-53.

[4]李俊华，彭力，曹红亮，李彦荣.沥青混凝土搅拌控制系统的设计与应用[J].微计算机信息，2008（25）：45-46+55.