預(yù)拌混凝土粉料入庫智能防錯系統(tǒng)研究

李長青

(四川興城港瑞建材有限公司, 四川成都 610213)

隨著社會的發(fā)展，科技的進步，裝備不斷更新?lián)Q代，混凝土攪拌站的智能設(shè)備是建筑行業(yè)領(lǐng)域高端設(shè)備的一個發(fā)展方向[1-4]。智能化體現(xiàn)在混凝土攪拌站生產(chǎn)商品混凝土、管理的各種設(shè)備等方面。在原材料的管理工作中，水泥、粉煤灰、礦粉等粉料輸送到粉料罐中的過程，是混凝土攪拌站日常工作中常見的一部分生產(chǎn)活動，而在此過程中經(jīng)常出現(xiàn)粉料或外加劑添加錯誤、儲料罐添加粉料錯誤、粉料或外加劑添加量錯誤、儲料罐爆倉等[6-8]。因此，造成嚴重的環(huán)境污染，混凝土的質(zhì)量達不到要求，造成重大工程質(zhì)量事故，以及巨大的經(jīng)濟損失。

現(xiàn)階段國內(nèi)大部分混凝土攪拌站都是是通過人工來管理儲料罐。目前大多采用打料口加鎖的措施來防止打錯粉料，但是由于鎖具和鑰匙人為管理不嚴格，或者是由于鎖具出現(xiàn)一把鑰匙開多鎖具的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致粉料人為打錯料的現(xiàn)象不斷發(fā)生[9-12]?；炷翑嚢枵倦m然也采取了各種各樣的管理措施，但是仍然不能完全避免粉料罐打錯粉料的現(xiàn)象。粉料打錯粉料罐，只能通過將粉料罐中粉料全部排出后再打入正確的粉料，這樣就對攪拌站造成了較大的原料損失[12-15]。有些攪拌站為了經(jīng)濟利益，將錯就錯，用罐中錯誤的粉料用于拌制混凝土，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量要求到不到標準，影響工程重量，更為嚴重的將會造成工程質(zhì)量事故。目前國內(nèi)粉料罐中計量設(shè)備不是很準確，所以難免會出現(xiàn)粉料打爆粉料罐，造成不必要的原料浪費及嚴重的環(huán)境污染問題[16-17]。

在日趨嚴格的環(huán)保形勢下, 企業(yè)需要減少成本來獲取更大的經(jīng)濟效益、以及控制粉塵對環(huán)境造成污染等因素, 需要有更好的解決方案[18-21]。面對這種情況， 一種新型預(yù)拌混凝土粉料入庫智能防錯系統(tǒng)應(yīng)運而生。

1 技術(shù)原理

新型預(yù)拌混凝土粉料入庫智能防錯系統(tǒng)防錯系統(tǒng)，包括區(qū)域門禁控制系統(tǒng)、顏色區(qū)分、過磅控制系統(tǒng)、粉料重量測量系統(tǒng)、卸灰量控制系統(tǒng)、防爆倉控制系統(tǒng)、粉料防錯控制系統(tǒng)，如圖1、圖2所示。區(qū)域門禁控制系統(tǒng)是在粉罐入口設(shè)置門禁鎖，需要從管理人員處拿到相對應(yīng)的卡才能打開相應(yīng)的門禁鎖，防止因疏忽將粉料打錯粉料罐。顏色區(qū)分是將罐體放置區(qū)入口刷不同的顏色，每一種不同的顏色對應(yīng)不同的粉料種類，一一對應(yīng)并錄入到ERP系統(tǒng)中和APP軟件中。過磅控制系統(tǒng)是運粉料的貨車在進場后先過磅稱重，卸料后在過磅及可得出所卸粉料的重量。粉料重量測量系統(tǒng)是通過安裝在粉料罐支撐架上的重量傳感器來測量粉料的重量。卸灰量控制系統(tǒng)是通過重量傳感器可以隨時測出粉料的重量，在系統(tǒng)中顯示，當達到罐體所需粉料的重量后，可以通過控制終端關(guān)閉電動閥門停止打料。防爆倉控制系統(tǒng)是由料位器、旋阻開關(guān)、電動閥門、指示燈組成，通過終端程序控制，當粉料達到料位器及旋阻開關(guān)位置時，指示燈閃爍警報，終端程序自動控制電動閥門關(guān)閉，停止打料，防止爆倉。粉料防錯控制系統(tǒng)是通過密度測量器可以檢測粉料的種類，在控制終端顯示，粉料打入罐體后先在預(yù)罐倉進行識別，若識別錯誤可通過底部排除管道排除，識別正確的粉料排入下部罐體。

圖1 粉料入庫智能防錯控制系統(tǒng)原理示意

圖2 智能防錯粉料罐結(jié)構(gòu)原理示意

2 工藝流程與操作要點

本新型粉料入庫智能防錯系統(tǒng)工藝流程是粉料進場后收料人員根據(jù)粉料品種給運輸車司門禁卡，司機解除相應(yīng)門禁后打料，粉料先在預(yù)罐倉進行識別，識別正確后排入下部罐體，將檢測錯誤的粉料排出罐體，運輸車卸料后在次過磅，與重量傳感器反饋的數(shù)據(jù)進行比對分析偏差，工藝流程圖如圖3所示。

圖3 粉料入庫智能防錯系統(tǒng)防錯系統(tǒng)工藝流程

本新型粉料入庫智能防錯系統(tǒng)操作要點如下：

(1)將粉料罐放置區(qū)入口刷成不同顏色，不同顏色分別對應(yīng)不同的原料。水泥對應(yīng)其區(qū)域入口紅色門，粉煤灰對應(yīng)其區(qū)域入口黃色門，礦粉對應(yīng)其區(qū)域入口綠色門，如圖1所示。在每種粉料罐放置區(qū)前設(shè)置品牌品種標志牌，在每種粉料罐門口設(shè)置門禁系統(tǒng)，在門口設(shè)置門禁鎖。門禁系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)與智能防錯系統(tǒng)管理計算機相連。磅房右側(cè)安裝門禁卡充磁機，管理人員通過查詢管理系統(tǒng)將對應(yīng)的卡片充磁后才能打開門禁鎖。在磅房邊上設(shè)置地磅，地磅測量的重量在磅房左側(cè)的電子屏上顯示，并記錄在防錯系統(tǒng)管理計算機。卸料區(qū)與控制區(qū)通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)控制及數(shù)據(jù)傳輸。

(2)在粉料罐支撐架上安裝有重量傳感器，通過無線網(wǎng)絡(luò)在電子屏上實時顯示總重量；在罐體內(nèi)側(cè)安裝有密度測量器，檢測粉體種類，通過無線網(wǎng)絡(luò)在電子屏上顯示，相應(yīng)數(shù)據(jù)也會傳輸至ERP系統(tǒng)管理計算機。

(3)當粉料進場時，先通過地磅進行稱重。收料管理人員根據(jù)粉料品種通過在系統(tǒng)中查詢對應(yīng)的顏色，將對應(yīng)的卡片在門禁卡充磁機充磁，司機用對應(yīng)的卡片打開對應(yīng)粉料罐區(qū)域門禁系統(tǒng)。

(4)粉料通過輸送管首先進入預(yù)罐倉進行識別，通過密度測量器，如果檢測到上部粉料錯誤，可以通過向上打開側(cè)面錯料排料口(圖4)，將上部錯料排出；如果檢測到夾層粉料錯誤，可以通過向下打開側(cè)面錯料排料口將夾層錯料排除(圖5)；如果檢測到底部粉料錯誤，可以通過打開底部錯料排除管道閥門將粉料通過錯料排除管道將底部錯料排出，然后重新裝料并識別正確后再將粉料排入下部罐體。

圖4 預(yù)罐倉側(cè)面排料口向下打開示意

圖5 預(yù)罐倉側(cè)面排料口向上打開示意

(5)在預(yù)罐倉、下部罐體頂部處安裝有料位器和旋阻開關(guān)，進料口安裝有電動閥門和指示燈當檢測到粉料打滿時，指示燈閃爍報警，智能防錯系統(tǒng)管理計算機通過預(yù)設(shè)程序遠程操控打料口電動閥門關(guān)閉，停止打料。

(6)運輸車卸料完畢后，再一次通過地磅進行去皮，得到該車粉料凈重量計入ERP系統(tǒng)管理計算機。

3 關(guān)鍵技術(shù)改進與優(yōu)化研究

(1)本新型預(yù)拌混凝土粉料入庫智能防錯系統(tǒng)在傳統(tǒng)粉料罐的基礎(chǔ)上增加了許多智能化設(shè)備，例如:計算機ERP系統(tǒng)、重量傳感器、密度測量器、旋阻開關(guān)、料位器、控制終端、手機APP以及電子門禁鎖等，通過無線網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r監(jiān)測粉料罐中的粉料的種類，能夠遠程控制電動閥門，實現(xiàn)智能化精準打料，大大節(jié)約了人力物力。

(2)本新型預(yù)拌混凝土粉料入庫智能防錯系統(tǒng)通過料位器以及旋阻開關(guān)能夠?qū)崟r監(jiān)測粉料罐的剩余容量。當罐中粉料達到料位器和旋阻開關(guān)位置時，控制終端自動關(guān)閉打料口的電動閥門，防止粉料打爆粉料罐。

(3)本新型預(yù)拌混凝土粉料入庫智能防錯系統(tǒng)中粉料罐采用預(yù)罐倉結(jié)構(gòu)，將粉料罐上部分隔出一部分空間作為預(yù)罐倉，粉料先打入粉料罐后先預(yù)存在預(yù)罐倉中進行識別，若錯誤則可通過側(cè)面錯料排料口以及底部錯料排料管道將預(yù)罐倉中錯誤的粉料排出，將原料損失降到最低，提高了預(yù)拌混凝土的質(zhì)量，具有良好的經(jīng)濟效益。

(4)本新型預(yù)拌混凝土粉料入庫智能防錯系統(tǒng)將粉料罐外表刷成各種不同的顏色分別對應(yīng)不同粉料，例如：將水泥粉料罐外表刷成紅色，粉煤灰粉料罐外表刷成黃色，礦粉粉料罐外表刷成綠色，便于粉料運輸司機識別，進一步保證打料的準確性，而且罐體顏色及其對應(yīng)的粉料錄入ERP系統(tǒng)及開發(fā)的手機APP中，避免收料人員將粉料打錯粉料罐。

(5)本新型預(yù)拌混凝土粉料入庫智能防錯系統(tǒng)通過對比運輸車卸灰完畢后，再次上磅去皮后得到的粉料凈重量和粉料罐中重量傳感器讀取的粉料的實際數(shù)據(jù)，能及時發(fā)現(xiàn)粉料質(zhì)量偏差，有效避免了發(fā)生更大的預(yù)拌混凝土質(zhì)量問題。

4 結(jié)論

與傳統(tǒng)粉料罐相比，本新型粉料入庫智能防錯系統(tǒng)的能將粉料罐中錯誤的粉料排出粉料罐，將粉料損失減少到最低，并且使預(yù)拌混凝土的質(zhì)量得到了提高，在很大程度上保證了工程的質(zhì)量。而且本新型系統(tǒng)能有效防止粉料打爆粉料罐，避免了對環(huán)境造成污染。另外，本新型系統(tǒng)的智能化大大節(jié)約了人力物力，提高了混凝土攪拌站的經(jīng)濟效益。但是鑒于目前智能設(shè)備的智能化水平不斷提高，本新型預(yù)拌混凝土粉料入庫智能防錯系統(tǒng)還需進一步研究和優(yōu)化完善。