大型基礎設施的大規模建設對混凝土攪拌設備的需求越來越大，要求越來越高，提高混凝土的質量和產量已經十分必要。因而，混凝土生產過程中攪拌設備自動控製係統日益受到人們的重視。PLC具有可靠性高，功能完善，編程簡單等特點，可以有效地彌補混凝土攪拌站常規繼電器控製係統的缺陷，與工控機相結合，混凝土攪拌站的控製係統采用上位機進行管理，下位機PLC進行控製與監視，實現從配料計量、攪拌、到出料生產全過程的自動化、智能化。以提高配料精度，提高產品質量和產量，降低成本。

混凝土攪拌站控製係統組成

混凝土攪拌站設備由骨料給料係統、粉料給料係統、水及添加劑給料係統、傳輸、攪拌與儲存係統、電氣自動控製係統6個部分組成，為了達到計量準確快速和控製可靠的目的，混凝土攪拌站控製采用下位機PLC和上位工控機相結合來實現，以保證其可靠性和功能可擴充性。控製結構如圖１所示。上位工控機安裝西門子ＷinCC監控組態軟件，實現混凝土攪拌生產過程可視化監控，下位機ＰＬＣ接受上位工控機命令，按照設定的配方自動、連續地控製各部分物料的計量，自動進行配料、加料、攪拌和出料等控製。

混凝土攪拌站工藝流程設計

混凝土攪拌站由攪拌主機、配料係統(骨料係統、粉料係統、供水係統及添加劑係統)氣動係統(執行係統)和控製係統等組成。攪拌主機的作用是攪拌已按一定比例混合的各種原材料，配料係統是稱量、輸送混凝土生產所需要的各種骨料、粉料、水及添加劑等原材料，氣動係統是控製係統的部分執行單元，開關給料閥門、預混倉門和卸料門等。

攪拌站進行混凝土生產時，首先打開石料和砂料的給料閥門分別將骨料投入到秤鬥進行稱量，秤鬥中的骨料不斷增加直到電子秤指示到配比所要求的重量才控製下料閥門停止投料，起動傳送帶將骨料卸入預混合倉。和上述方法類似，在骨料配料的同時在各自的秤鬥中進行水泥、粉煤灰的計量。在生產一大輪混凝土所需的各種骨料、粉料計量完畢後，若上一輪攪拌已經完成，控製預混合倉開門，以把各種材料裝入攪拌機進行攪拌，開預混合倉門的同時計量水及添加劑，完成計量後直接加到攪拌機中。完成所有的配料後開始攪拌計時，在攪拌機運行了規定的時間後，打開攪拌機的門進行卸料，完成混凝土生產的一個循環。

為了提高攪拌站的生產效率，在攪拌機進行混凝土攪拌時，下一個生產循環的骨料粉料等的稱重計量同時進行。各骨料、粉料先按要求混合的比例儲存於混料倉中，待上一次攪拌完成，將混料倉中的物料全部投入到攪拌腔，進行下一輪的攪拌，同時又進行新一輪的配料。實現了稱量物料快速按比例一次性快速向攪拌腔投料,攪拌與配料同時進行，提高混凝土攪拌實際工效。

1.自動加料算法

自動加料采用循環控製算法，先將總的生產任務分解成各個以攪拌腔容積為單位的大輪配料，再將每大輪配料分成各個小輪配料，每一小輪配料按各計量鬥中最小計量鬥的正常最大量程配料，其餘的按配料比例與最小料鬥同步配料。每完成一大輪配料和小輪配料分別計數，用於計算已經生產的任務。具體算法如下：

初始化：各配料的總量=要求生產的總量×各配料的百分比。

大輪計數、小輪計數分別清零。

由於其他配料稱重程序與骨料類似，骨料、粉料也是同時進行配料，這樣可以減少配料時間，提高生產效率。因為水及添加劑直接加入到攪拌主機中，而且其量不是特別大而且配料比較快，可以選擇在打開預先混合料倉的同時進行配料。

2.PLC控製程序設計

選擇西門子S7200的模塊化PLC係統作為現場控製裝置，在PLC通電的第一個掃描周期，程序執行初始化。初始化程序中，將生產總量、預先混合倉的容量、各配料百分比、標準含水率、各計數器全部初始化，同時計算出各配料的需求總量，一大輪配料中各原料的最大加料量、並保存到相應的存儲區，為自動生產作好準備。配料過程中PLC采集骨料計量鬥、水泥計量鬥、粉煤灰計量鬥的稱重傳感器信號，存儲在PLC的數據寄存器中，然後經過PLC與上位機給出的設定值比較計算，再由PLC根據得到的結果與各條件比較判斷，輸出對電磁閥、電動機等各執行機構的控製信號，發出相應的加料、出料控製動作。以骨料配料為例,各骨料鬥稱量時，當重量達到設定值的85%以前快速給料，達到85%以後慢速給料，達到設定值時停止給料。為了提高測量精度，骨料鬥設置兩個給料門，計量開始時，同時打開兩個給料門，當重量到達設定值的85%時，關閉大開度給料門，僅由小門進行加料，直到重量到達設定值。

係統功能特點

1.適應性

可根據用戶的生產要求，任意選擇配料配比，係統采用每種配料單獨計算的方式進行生產，各配料之間沒有必然的聯係，可以隨時方便地更改生產方案。攪拌主機上多增加了一個與攪拌腔差不多容量的預混合倉，用於儲存攪拌的同時按比例配製的配料，待攪拌結束，直接將配料全部投入攪拌腔進行攪拌。

2.自動控製

可自動控製攪拌站的全部工作過程。生產過程中，各智能傳感器采集各自的測量數據，送給PLC，PLC根據相應的條件進行現場控製，同時將生產結果返回給上位機，方便管理。

3.手動/自動選擇

考慮到自動生產的同時，有時需要手動操作其中的一部分生產過程，係統設置了手動/自動選擇，且手動/自動之間的轉換互鎖。手動操作的同時，係統的自動計算不受到影響。

4.自動報警

每個儲料倉設有下限報警值，當配料低於下限設定值時，係統產生聲光報警，可以在原料配製的過程中提醒工作人員及時往儲料倉中添加配料，保證自動生產過程的連續性，提高生產效率。粉料配製過程中，若出現結塊現象或者異物堵塞，也會影響生產。在粉料破拱之後設定計時，超過預定時間，則係統發出故障報警，提醒工作人員及時處理。

5.提高稱量精度

對骨料采用變速給料，減少衝量的影響。稱量時，先快速給料，開啟大小兩個給料門，達到設定值的85%左右時自動變為低速給料，以提高骨料的稱量精度。

6.提高配比精度

砂石含水率的變化會改變混凝土的水灰比，影響混凝土的質量及施工性能，因此準確地測量砂石的含水率，根據測定結果進行配比的調整是很必要的。采用電容法的傳感器測定骨料中的超標含水率，並計算出總的含水量，然後在加水時扣除這部分水的量，從而提高混凝土的配比精度，提高混凝土的質量。

基於PLC的攪拌站控製係統利用了PLC抗幹擾能力強、穩定、可靠、適用工業現場的特點，實現了按照生產需要設定的配方，自動連續地控製各部分物料的計量，自動進行配料、加料、攪拌和出料等控製，使混凝土攪拌站完全自動化，提高了產品質量及生產效率。

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