hzs60混凝土攪拌站的技術改造
◇ 山東省路橋集團****李燦勝安耀峰嶽鵬王瑜
摘要 本文通過對hzs60混凝土攪拌站技術改造全過程的分析與實施，介紹了建築施工企業在進行工程機械技術改造特別是複雜的改造專案時應遵從的程式以及所注意的問題。
關鍵詞hzs60混凝土攪拌站技術選型改造組織實施技術改造
前言 裝置改造實質上是裝置的區域性技術更新，是提高企業裝備現代化的乙個重要手段。一般情況下(除非是徹底性的技術突破)它只是在裝置的某些方面進行改進，因此在實行技術改造時，機械的絕大部分結構可以保持不變。這樣在技術上針對性強，在生產上適應性好，可以使有限的資金得到最有效的利用，以較小的投資獲得較高的經濟效益。
由於混凝土攪拌裝置一般來說長期處於惡劣的施工環境中，加之工作量大，機械技術狀況嚴重劣化。以pc+8098微控制器實時控制系統的hzs60混凝土攪拌站在這種情況下使用壽命達到5-6年後應進行技術改造。
對hzs60混凝土攪拌站的改造主要是對8098微控制器實時控制系統的改造。因為它的穩定與否，抗干擾性能的高低直接影響著預拌混凝土的質量。下面就該種攪拌站的技術改造過程作一簡單介紹，供同行們參考。
1 改造的技術選型
機械技術改造的專案，一般來說都不是技術上已經很成熟定型的產品。因此，即使經過經濟論證是可行的，但在技術上也不一定能達到預期的目的。很多例項說明技術改造失敗的原因都在於技術方面。
由於施工企業的重點是從事建築施工， 對機械的技術改造往往缺乏必要的技術基礎和加工製作能力， 所以我們重視技術選型的目的就是要充分考慮所引用的新技術本身是否成熟，企業對該項新技術的全面情況及其細節， 是否已徹底了解和掌握，企業是否具備自行加工改造和管理能力。這也是重視技術選型的意義。
由於計算機技術、控制技術、網路技術和通訊技術的迅猛發展，各種自動化手段之間不是孤立的、靜止的，而是相互影響、相互滲透的，其間的界限越來越模糊。以工業控制計算機(以下簡稱「工控機」)的發展現狀看:dnc、plc、ipc、fcs、 nc/cnc各控制系統之間融合是大勢所趨。
所以，在進行技術選型時，應綜合加以考慮。下面是對幾種可能選擇的控制系統方案的比較分析。
1.1 dcs(集散控制系統)
hzs60原pc+8098控制系統即屬於簡單的dcs集散控制系統。pc機與控制器進行序列通訊，對全機進行自動控制，並能進行螢幕模擬顯示和報表輸出。但由於系統在操作過程中經常出現無故宕機或輸出混亂的現象，加之8098控制器在配件資源方面受到限制，所以，這種原系統技術形式沒有在我們考慮之列。
又由於使用年限的延長、 工地遷移的運輸安裝、線路的老化和正常的機械磨損，使得整個系統的穩定性、可靠性、抗電磁干擾效能大大降低。因此更新8098系統已成為必須。
1.2 plc(可程式設計控制器)
目前，全世界約有plc生產廠200家，生產品種多達300餘個，其以高功能、高速度、大容量、加大模擬量的發展方向，形成與dcs相抗爭的大系統。但由於我公司的大多數裝置工程技術人員對plc的系統結構、程式設計技術、控制特點等不熟悉，在工地複雜的用電環境中，一旦發生故障，勢必將購置更換整體的plc(相對於機架模組式plc而言)，甚至影響整個工程的質量和進度。
所以，雖然在制定技術方案的初期曾考慮過這種控制模式，但從裝置工程技術人員對該項技術的了解程度和以後的執行維護成本等角度考慮，我們放棄了這種方案。
1.3 ipc(工業pc)
因pc機硬、軟體資源豐富、產量大、**低，為廣大技術人員所熟悉和認可。家用電腦的逐步普及，pc機占通用計算機比例的增加是工業pc熱的基礎。搞工控的技術專家和技術人員自然想賦予pc匯流排更高的使命，擬讓它在過程控制、製造自動化、樓宇自動化中扮演重要角色。
作為與dcs、plc成鼎足之勢的ipc市場在擴大，尤其是在我國，因實時作業系統、程式語言等的較好解決，ipc在未來的幾十年內將蓬勃發展。
我們在考察中建二局洛陽建機廠有關技術改造方面的專案時，發現他們正在使用這一工控技術對較早出廠的hzs系列混凝土攪拌站控制系統進行改造，且已經在北京、廣東、甘肅、寧夏等地的客戶中成功的進行了應用，使用效果良好。這一發現，與我們正在討論制定的技改方案不謀而合，所以在廠方的技術支援與大力配合下，我們最終決定採用「工業控制計算機ipc(另加顯示儀表)」的技術方案，並共同進行了改造。
2 改造的組織實施
2023年4月28日，在山東濱州黃河公路大橋專案部，由我公司工程技術人員和中建二局洛陽建機廠技術改造科的工程師們共同組成了改造領導小組，對兩台hzs60攪拌站的控制系統實施改造。
2.1 改造的主要內容
(1)骨料秤的改造;
(2)8098控制系統的更新。
2.2 改造的預期目的
(1)提高系統抗電磁干擾的能力;
(2)提高系統計算的精確性;
(3)提高系統的易操作性、可維護性和部件的通用性、經濟性。
2.3 技術改造
改造分兩步進行。
2.3.1 骨料秤的改造
原來的後台骨料供料計量系統採用槓桿傳力原理，由於長時間的機械磨損，槓桿生鏽，刀口變鈍，機械卡阻等因素，傳力已不準確，也就是說槓桿傳到感測器上重力已不能反映實際骨料的重量，進而導致感測器產生的電訊號也不能準確的按比例的反映實重，骨料計量的不準確直接影響到預拌混凝土的和易性。所以為了達到這次改造的預期效果，我們首先對這一部分進行改造。
撤掉槓桿，去掉原來的乙個3t感測器，改用四個1t福建浦田生產的cknf-s型防水抗衝擊抗扭力高效能稱重感測器， 分別定位於骨料稱量鬥的四個角上，這樣不經過機械槓桿傳力，無損失的將骨料重量直接傳遞給感測器，在調稱較準確的情況下，感測器也就能產生比較精確的反映骨料實際重量的電訊號，經過放大、取樣保持、ad轉換進而變成計算機系統所採用的數碼訊號，從一開始盡量減小誤差，這樣可以為控制系統提供高質量的數碼訊號。
更換定位感測器時，要注意電焊不要損傷感測器及其訊號線纜，連線四隻感測器的上下加長桿要垂直，長度要適中， 以保證各感測器受力均勻。在感測器和放大器之間要設定可調平衡電阻，因為4只感測器引數不可能完全相同，在相同骨料重力的作用下，每只感測器產生的電訊號也不相同，進而產生訊號誤差。加設平衡電阻的目的就是減小這個誤差。
所以訊號的誤差控制在系統的改造過程中是重中之重。
2.3.2 8098控制系統的更新
hzs60原控制示意圖:
圖(一)
hzs60改造後的控制示意圖:
圖(二)
圖(一)與圖(二)的差別在於控制模式的不同，圖(二)中虛線框內的部分是改造後的系統核心，即「工業控制計算機ipc+顯示儀表」系統。系統由中建二局洛陽建機廠技術改造科及其外協單位提供，控制主程式由其編制;顯示儀表為jk990系列由清華大學設計提供;外部資料採集系統介面板卡由北京凌華技術支援。現對這一系統作具體分析。
2.3.2.1 硬體及其介面
「工業控制計算機＋顯示儀表」的控制模式與原來的「普通 pc+8098微控制器系統」相比，按預期的目的，在技術上應該更先進、效能上更穩定、生產上更具自動化。
它的工作原理為:工業控制機內建輸入輸出卡和資料採集卡。每一路稱對應乙個顯示儀表，顯示儀表完成稱值的顯示， 由資料採集卡來採集顯示儀表的顯示稱值，由輸入卡來採集外圍斗門開關狀態和電機啟停狀態訊號，工控機根據這兩種訊號來決定輸出卡的輸出訊號狀態，以此控制外圍各個斗門開關和電機啟停，達到自動控制生產的目的。
工業控制計算機是整個控制部分的核心部件，負責各種輸入訊號的採集和顯示。它內建專業的輸入輸出介面卡。pc-6407 的介面而設計開發的專業輸出介面卡。
考慮到現在開關量的輸出中「開/關」瞬態對計算機干擾十分強烈及現場強電的干擾，本卡採用了光電隔離技術，使計算機與現場的各種強弱訊號之間全部隔離，提高了計算機與本卡在工作中的搞干擾能力和抗損毀能力。工控機內建的資料採集卡是由世界著名專業板卡生產廠家 moxa技術****所設計的ci-134系列介面卡，本系統採用 ci-134介面卡。它具有四路rs-422/rs485口和ti550c uart。
其中ti550c uart是專門為防止資料丟失而設計的高速通訊控制器，這是其它在多數資料採集系統所沒有的。同時ci-134還是具有高整合度、高穩定性、高智慧型化，從而使整個系統更具有普通pc機所無法比擬的技術優勢。
顯示儀表jk990(我們採用的是jk9902儀表)系列是一種全自動的、智慧型化、多功能的重量配料控制儀，專用軟體為混凝土配料所設計，可控制多種料連續累加計量，有多種介面可供選擇，是目前混凝土配料行業理想的專用儀表。不過在本系統中， jk990儀表僅起顯示作用，只有在ipc工控系統程式被衝，出現故障時，該系統儀表才能顯示它獨立的應有的技術功能。和原來的機架模組式8098 系統相比，它具有整合度高、穩定性高、體積小、**低的優點。
特別是其全數字式自動調較稱方式更是降低和減少了手動調稱的人為誤差，與原系統相比大大提高了系統的線性度和計量的精確性。應用軟體中「穩稱時間」、「精稱重量」、「過衝量」、「物料殘餘重量」 等幾個關鍵引數值的設定，大大提高了計量系統引數的可控性， 在實際生產中具有重要的意義。
2.3.2.2 軟體及其介面
控制系統應用軟體由中建二局洛陽建機廠技術改造科的工程師編制，採用vi_su_al ba_sic 5.0高階程式語言。其友好的人機對話介面、簡單方便的可操作性，獲得了一線機械操作手的一致好評。
但是，在控制主程式執行除錯的過程中，我方電氣工程技術人員又發現了一些問題。為了生產上方便性，經協商後，我們建議在hzs60控制主程式及其介面上增加了如下功能:
(1)在介面上，計量到哪一種物料，哪一種物料的配比值在計量過程中顯示由綠色變為紅色，以視覺效果提醒操作手時刻注意計量的程序;
(2)砂石儲存鬥(操作介面上)物料顯示值跟隨記憶上一盤料， 投料顯示遞減直至歸零，以避免在手動狀態下發生二次投料卡阻主機的現象;
(3)攪拌程序條始終顯示在介面上;
(4)(系統的引數設定)顯示物料精稱重值設定，精稱重量可人為自由設定，便於雨雪天氣適當調整設定值以保證計量的精確性;
(5)在介面的配比值設定上，無論水的值為零與否，各種物料都能單獨計量，這樣便於空載除錯;
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