摘要：目前混凝土攪拌站骨料儲存主要有兩種方式，一種是地面料場，骨料運輸車先把骨料存放在地面料場，再通過鏟車轉移料場內堆積的骨料到骨料配料機，在攪拌站運轉時需要鏟車頻繁轉移骨料來保證混凝土生產需要，人力物力消耗都比較大，另一種是立體料庫，通過傳輸皮帶結構使骨料運輸車可以直接卸料、布料至立體料庫，無須二次轉移骨料可直接參與混凝土生產，本文介紹一種基于絕對值編碼器的立體料庫骨料全自動布料技術研究，設計一鍵啟停方式，并在攪拌站現場驗證了其可靠性、穩定性、準確性。

　　關鍵詞：骨料儲存;全自動布料;絕對值編碼器;一鍵啟停

　　0.引言

　　新時代下混凝土企業發展迅猛，競爭日益加劇，人力資源成本、交通物流成本和環境保護成本都在加大，國家對環保要求越來越嚴格，砂石料的開采和生產也管控較嚴，在企業生存壓力下，怎樣使混凝土企業可以科學管理砂石料、形成智能化管理系統，于是研發出一種基于絕對值編碼器的立體料庫骨料全自動布料技術。通過人機界面觸摸屏、可編程序控制器PLC實現遠程控制模式，配合各個檢測機構使系統穩定可靠。

　　1.系統架構

　　骨料全自動布料系統是基于絕對值編碼器進行編程設計的，主要由人機界面操作系統、自動化控制系統和部件檢測系統組成，人機界面使用工業觸摸屏，自動化控制系統選用可編程序控制器PLC，兩者通過TCP/IP網絡通訊，觸摸屏用來展示整個系統運轉狀態及發送、接收PLC指令，并通過PLC編程實現對布料機構自動定位、自動啟停控制。系統架構如圖一所示：

圖1 系統架構圖

　　2.人機界面觸摸屏動態顯示設計

　　通過觸摸屏編程技術使整個骨料布料系統圖形化顯示，幫助操作人員快速了解上料系統工作流程;設置手動模式和自動模式，根據需要切換;骨料倉狀態、輸送皮帶動態顯示一目了然，實時監控上料過程;一鍵式啟動、停止上料系統，不出錯、不慌亂。

圖2 觸摸屏界面設計圖

　　3.全自動布料技術分析與編程設計

　　全自動布料系統設計為兩個骨料卸料點，可滿足每個卸料點把骨料通過皮帶傳輸至任意的立體料倉儲料倉內，觸摸屏給出選倉動作，通過檢測當前倉位和目標倉位的關系來編寫運動程序，使布料機構運動至準確位置后依次啟動各個傳輸皮帶，并在檢測到料倉高位信號時停止皮帶傳輸骨料。

　　設計思路：

　　1、系統要達到全自動一鍵啟停的目標，必須對布料機構進行準確的自動定位，如果用普通的光電開關來定位時可能出現運轉一段時間后機械部位檢測不到的情況，通過實驗激光傳感器、行程開關、編碼器等多種檢測手段后確定選用絕對值編碼器，絕對值編碼器信號不怕干擾，具有位置唯一性，停電數據不會丟失，PLC對于絕對值編碼器無需時刻計數，對于CPU掃描無需計算中斷時間并節省CPU資源，數據可靠性高，節省調試時間，減少售后服務成本，因此對核心的布料機構定位編程是以基于絕對值編碼器的PLC編程設計;

　　2、混凝土結構的立體料庫比較大，所以布料機構行走的距離就比較遠，對于這種編碼器旋轉工作時范圍超過360度時，需要選用智能型多圈絕對值編碼器，它具有4-20mA模擬量輸出和RS485數字量輸出，并且20MA可靈活設定在1-4096圈之間的任何位置，信號采集精度高、抗干擾、傳輸速度快。

　　3、由于骨料倉設計容量很大，倉位之間布料機構行走的距離比較遠，為了穩定提高換倉的效率，選用變頻器搭配驅動電機方式使布料機構在行走初中期以高速運行，行走快到目標倉位時提前減速運行，從而使效率提高、平滑運行。

　　3.1根據倉位設計編碼器圈數

　　設定最左側倉位為編碼器0位，依據布料機構減速機輸出轉速計算結果設定從左到右的倉位依次編碼器圈數500、1000...4000，每個倉位的位置具有唯一性。

　　3.2布料機構行走PLC編程設計

　　在啟動前，可以選擇任意的倉位，并自動復位其他所有已選擇倉位;確定倉位啟動時，根據選擇的倉位和目標倉位進行比較，具體方法為通過處理編碼器模擬輸入信號確定當前倉位，從而控制布料機構行走至目標倉位，各種實際工況如下(以從左到右倉位編號1-9為例)：

　　1、以當前布料機構在3位、目標倉位在7位時，控制布料機構正轉快速(65HZ)行走至距離7位還有50圈時停止快速行走，保持慢速(30HZ)行走至7位，然后順序啟動傳輸皮帶進行料倉布料，部分編程示例：

　　2、同理，當布料機構目標倉位在當前倉位左側時，需要控制布料機構反轉行走。

　　3、在料倉內堆料到達設定高位時，需要停止布料，防止骨料溢出，這時先關閉卸料處斗門，然后順序從下至上停止傳輸皮帶，部分編程示例：

　　4.技術應用擴展

　　通過對絕對值編碼的編程設計和實際應用，區分單圈和多圈的使用要求，此文所述技術還可以應用在旋轉分料機構，可采用單圈絕對值編碼器，設定各個倉位的角度(以4倉位為例，可設定4MA對應0度、20MA對應270度，每個倉位角度為0度、90度、180度、270度)，在PLC內對模擬輸入量進行轉換和標定從而確定對應的角度值，每一個倉位對應唯一的角度值，直接進行控制編程。

　　5.安全節能高效、智能檢測工況

　　5.1安全節能高效

　　骨料全自動布料系統無需鏟車、司機，節省大量維保成本;根據絕對值編碼器模擬信號輸入作為布料機構運動的基本信號，它抗干擾性強，數據可靠性高，節省調試時間，減少售后服務成本;采用變頻器驅動，使布料機構滿足可變的快慢速運轉，啟停平滑、行走迅速;無須人工操作，避免上錯料;高料位保護，防止骨料爆倉;從卸料口至料倉全程為皮帶傳輸，上料連續不間斷，設備能效最大化;遠程控制，設計觸摸屏控制箱，可根據現場情況放置在任意地點，通過普通網線即可實現骨料上料，操作簡單、移動方便。

　　5.2智能檢測工況

　　骨料全自動布料系統具備嚴密的工況檢測系統，保證系統可靠穩定運行，包含上料前系統具備運轉條件檢測，上料中設備運轉正常和故障檢測，具體如下：

　　1、布料機構定位檢測，檢測骨料機構位置是否滿足啟動上料系統，特殊情況下可切換至手動模式進行骨料布料;

　　2、輸送皮帶運轉檢測，上料中對輸送皮帶運轉情況進行檢測并實時反饋至觸摸屏動態顯示，故障時自動停止上料;

　　3、設備控制器狀態檢測，對電機起動器、接觸器、互鎖設計多重檢測，任意一個環節發生故障自動停止上料。

　　6.結語

　　本文在攪拌站現場實際應用的基礎上，總結經驗及重要數據，提出了基于絕對值編碼器的立體料庫骨料全自動布料技術，并通過人機界面觸摸屏、可編程序控制器PLC實現遠程控制模式，節能、高效、安全可靠，幫助混凝土企業做到人性化管理、精細化管理、材料科學化管理，實現在材料低價格時大量高效安全儲存骨料，提升企業經濟效益。

　　參考文獻：

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