混凝土攪拌站集中控制室改造

羅英華

（湖南婁底南方新材料科技有限公司，湖南 婁底 417000）

0 前言

我公司中心站是一家年產(chǎn)能 105 萬方，共計(jì) 3 條混凝土生產(chǎn)線的攪拌站。中心站成立于 2006 年，其中120 生產(chǎn)線（2 方機(jī)）為雙線，180 生產(chǎn)線（3 方機(jī)）為單線，于 2018 年進(jìn)行了就地環(huán)保升級改造，2019 年再投資 24.6 萬元進(jìn)行集中控制室升級改造。

1 問題描述

（1）操作系統(tǒng)問題。原 2 方機(jī)雙線為“工控機(jī)+板卡”控制方式，因控制系統(tǒng)過于落后、問題不斷、市場不再生產(chǎn)該控制板卡等原因，于 2017 年改造為“工控機(jī)+PLC”方式，并將工控操作系統(tǒng)升級；3 方機(jī)單線為另一家企業(yè)產(chǎn)品，操作系統(tǒng)版本過低，存在配料慢、誤差大（下料多了不扣秤、少了不補(bǔ)償）等問題。

（2）實(shí)際產(chǎn)能低、操作環(huán)境較差。攪拌站盡管有3 條生產(chǎn)線，但主機(jī)設(shè)備已運(yùn)行 10 多年，老化嚴(yán)重，實(shí)際每盤最大生產(chǎn)量：2 方機(jī)為 1.8方，3 方機(jī)為 2.5方，折算成實(shí)際年產(chǎn)能相當(dāng)于 2 條 3 方機(jī)生產(chǎn)線；又因3 條生產(chǎn)線有兩個(gè)現(xiàn)場操作室，生產(chǎn)量稍大時(shí)，生產(chǎn)人員需要在兩個(gè)操作室之間來回操作；生產(chǎn)時(shí)現(xiàn)場操作室普遍存在一定的噪音、粉塵、震動污染。

2 建設(shè)過程

集中控制應(yīng)涵蓋調(diào)度、操作、質(zhì)檢、視頻監(jiān)控等主要功能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)集中指揮、資源共享、智能高效、綠色環(huán)保等目的；考慮到中心站集中控制室為老企業(yè)的技改項(xiàng)目，還要做到因地制宜、方便實(shí)用、節(jié)約費(fèi)用等要求。

（1）集中控制室位置確定。方案一：在廠門口的收發(fā)室旁新建；方案二：將攪拌樓東邊原有的活動室改造成集中控制室。方案一的優(yōu)點(diǎn)是而靠近廠門口，方便攪拌車收發(fā)送貨單，便于對進(jìn)廠原材料及出廠混凝土檢驗(yàn)，還可以將收發(fā)室納入到集中控制室內(nèi)，缺點(diǎn)是要增加土建費(fèi)用；方案二的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約土建費(fèi)用，缺點(diǎn)是遠(yuǎn)離廠門口，且離最遠(yuǎn)的生產(chǎn)線 85 米，不利于攪拌車送貨單傳遞。權(quán)衡利弊，我們選擇了方案一的新建方案。

（2）項(xiàng)目分別建設(shè)。集中控制室一般是委托外單位打包建設(shè)，我們通過與幾家建設(shè)單位溝通，但對方都要求將 3 條生產(chǎn)線操作系統(tǒng)統(tǒng)一升級成他們的系統(tǒng)。經(jīng)反復(fù)考慮，我們放棄了這種方式。主要原因：一是打包升級費(fèi)用相對較高；二是 1#、2# 線已經(jīng)升級，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、配料快且準(zhǔn)確，操作員已非常熟練，如果將3 條線的系統(tǒng)推倒重來，勢必造成浪費(fèi)；三是有些公司打包產(chǎn)品存在兼容性差、無法定制化選配等問題。最終我們采用分別建設(shè)方案：1）保留 1#、2# 線原有系統(tǒng)，只升級 3# 線系統(tǒng)；2）系統(tǒng)整體遷移到集中控制室；3）可視化平臺建設(shè)；4）附屬項(xiàng)目建設(shè)。結(jié)果證明這種方式更靈活，達(dá)到了快速高效、節(jié)約建設(shè)費(fèi)用的目的。

（3）堅(jiān)持實(shí)用原則。原方案中的攪拌機(jī)內(nèi)窺裝置、車輛調(diào)度系統(tǒng)未實(shí)施。內(nèi)窺裝置的優(yōu)點(diǎn)是能很好地替代傳統(tǒng)的看料臺，改變其環(huán)境污染、效率低、存在安全隱患等缺點(diǎn)，但目前內(nèi)窺裝置不是很成熟，加上攪拌機(jī)內(nèi)工況復(fù)雜，已改造企業(yè)效果有好有壞；而車輛調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)與司機(jī)休息室配套。我們將這套兩系統(tǒng)都預(yù)留了接口，待時(shí)機(jī)成熟時(shí)再上不遲。

（4）集中控制室土建。根據(jù)總部對 3 條線集中控制室面積控制要求，確定實(shí)空為長 7m、寬 5m、高3.5m，共計(jì) 1 層。做法：上下圈梁、4 個(gè)構(gòu)造柱、磚混結(jié)構(gòu)、頂板為混凝土現(xiàn)澆；前面安裝鋼化玻璃，開有司機(jī)取票小窗；后面安裝平開窗，吊頂、鋪設(shè)防靜電地板，內(nèi)外簡易裝修。從集中控制室到攪拌現(xiàn)場開挖 70m電纜溝，多芯電纜外套 PE 套管，扎鋼筋籠，就位后澆筑 C35 混凝土。為防止新澆混凝土被重車壓壞，在養(yǎng)護(hù)期鋪設(shè) 20mm 厚鋼板作為臨時(shí)通道。

圖1 和圖2 分別為集中控制室的外觀圖和內(nèi)部布置圖。

圖1 集中控制室外觀圖

圖2 集中控制室內(nèi)部布置圖

（5）改造費(fèi)用。集中控制室改造共計(jì)花費(fèi) 24.6 萬元，明細(xì)見表1。

3 建設(shè)亮點(diǎn)

（1）造價(jià)低、效果好。項(xiàng)目建設(shè)充分利用了原有軟件、硬件，上位機(jī)、下位機(jī)、顯示器、操作系統(tǒng)、現(xiàn)場儀表只要能利用的都不更換，土建方面主要控制建筑面積。集中控制室改造后，明顯提高了工作效率：技改前，日產(chǎn) 1000 方的任務(wù)都難以完成的；技改后，在攪拌主機(jī)未更換、人員未增加的情況下，可以輕松達(dá)日產(chǎn)3000 方的生產(chǎn)量。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量改善。3# 線操作系統(tǒng)升級后，配料精準(zhǔn)，效率高，產(chǎn)品質(zhì)量改善，工地投訴明顯減少。

（3）工作環(huán)境好、企業(yè)形象提高。

4 出現(xiàn)問題及處理措施

中控系統(tǒng)改造升級后，總體運(yùn)行平穩(wěn)，但調(diào)試期出現(xiàn)過以下問題：

（1）待料斗卸料門的偶發(fā)性不對應(yīng)問題。中控顯示待料斗卸料門關(guān)閉但現(xiàn)場是開啟狀況，或者相反，造成嚴(yán)重后果：攪拌機(jī)頭盤料還在攪拌，第二盤直接卸到攪拌機(jī)中，造成悶機(jī)；或者攪拌機(jī)內(nèi)沒有砂石，但待料斗中出現(xiàn) 2 盤砂石將斜皮帶頂停，問題的關(guān)鍵是偶發(fā)現(xiàn)象，沒有規(guī)律?，F(xiàn)場檢查氣壓、卸料門執(zhí)行器、限位開關(guān)等，但都正常；檢查程序才發(fā)現(xiàn)癥結(jié)：首先程序聯(lián)鎖沒有錯(cuò)，是確認(rèn)待料斗卸料門關(guān)閉才進(jìn)行下一盤料的配料及輸送，問題出在確認(rèn)方式：不是以現(xiàn)場限位開關(guān)信號為依據(jù)，而是以輸出電流及時(shí)間作為依據(jù)的。如：系統(tǒng)發(fā)出待料斗卸料門關(guān)閉指令，又有執(zhí)行器的電流輸出反饋，但現(xiàn)場卸料門被卡住沒有關(guān)閉或處于半關(guān)閉狀態(tài)，一定時(shí)間后工控機(jī)即默認(rèn)已關(guān)閉卸料門，程序開始配料、輸送，造成兩盤料進(jìn)入攪拌機(jī)。處理措施：修改程序，選擇以現(xiàn)場限位開關(guān)信號為確認(rèn)依據(jù)，問題得以解決。為了更保險(xiǎn)，我們在待料斗卸料門位置、斜皮帶出料口加裝視屏鏡頭進(jìn)行監(jiān)控。

表1 婁底南方新材料集中控制室改造費(fèi)用明細(xì)

（2）漿水準(zhǔn)確計(jì)量問題。環(huán)保技改時(shí)，砂石分離及漿水處理廠家自帶有漿水計(jì)量系統(tǒng)，但其計(jì)量系統(tǒng)實(shí)際是一個(gè)時(shí)間繼電裝置，漿水的用量是通過調(diào)整漿水泵的運(yùn)行時(shí)間控制的，但漿水濃度、管道的部分堵塞都會影響漿水計(jì)量準(zhǔn)確性。處理措施：去掉時(shí)間繼電裝置，將漿水泵起停信號線接入弱電柜，修改中控程序，加入漿水計(jì)量點(diǎn)，并與生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）對接，這樣漿水無論是單獨(dú)計(jì)量還是與清水疊加計(jì)量，都可以保障漿水、清水的計(jì)量準(zhǔn)確。

（3）視屏顯示延遲問題。拼接屏的分辨率為1920×1080，能清晰看到下料情況，但實(shí)際操作時(shí)發(fā)現(xiàn)屏幕顯示與現(xiàn)場實(shí)際存在 5 秒左右的延遲，當(dāng)操作員看到下料坍落度過小立即手動關(guān)閉卸料門時(shí)，現(xiàn)場往往已堵料。出現(xiàn)的根本原因是網(wǎng)絡(luò)延遲造成的。處理措施：將拼接屏的顯示方式由“清晰度優(yōu)先”改為“時(shí)間優(yōu)先”，同時(shí)也可以通過提高網(wǎng)速來改善。

5 應(yīng)注意事項(xiàng)

（1）調(diào)試階段的全面打點(diǎn)檢查。調(diào)試階段，PLC點(diǎn)位與現(xiàn)場控制點(diǎn)位 100% 對應(yīng)，中控與現(xiàn)場點(diǎn)位100% 對應(yīng)。特別是中控與現(xiàn)場的對點(diǎn)工作，千萬不能以包代管，一定要自己檢查。

（2）加強(qiáng)操作員培訓(xùn)?，F(xiàn)場操作時(shí)，操作員可以通過聽聲音、看現(xiàn)場、聞氣味、感覺震動去判斷生產(chǎn)是否正常，改為中控后很多操作員一段時(shí)間不適應(yīng)。應(yīng)加強(qiáng)對操作員培訓(xùn)：遠(yuǎn)程操作更應(yīng)嚴(yán)守安全操作規(guī)程，如生產(chǎn)前一定要與現(xiàn)場人員確認(rèn)，生產(chǎn)時(shí)保持溝通，操作時(shí)集中精神，觀察電流變化、監(jiān)控視屏情況來判斷生產(chǎn)是否正常（圖3）。

圖3 中控監(jiān)控界面

（3）不斷開發(fā)、不斷完善。我們是老企業(yè)的集中控制改造，平皮帶、斜皮帶上缺少速度傳感器，只能通過增加視屏點(diǎn)來加強(qiáng)監(jiān)控；攪拌機(jī)電流在我們的強(qiáng)烈要求下進(jìn)入了中控系統(tǒng)，并且設(shè)置了報(bào)警提示，當(dāng)電流高于額定值時(shí)用紅色報(bào)警，最近我們又將空壓機(jī)的遠(yuǎn)程起停接入了中控。操作系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)不斷完善的過程，要爭取做到 30kW 以上電機(jī)都能在中控監(jiān)控電流，能設(shè)置報(bào)警值、跳停值，并能查詢電流趨勢。如果硬件支持、端口足夠，還應(yīng)監(jiān)控皮帶機(jī)尾輪轉(zhuǎn)速、減速機(jī)的軸承溫度、攪拌機(jī)主軸跳動值等，最終做到減少人為干預(yù)，增加自動控制的目的。

（4）系統(tǒng)安全。攪拌操作系統(tǒng)普遍使用 Windows平臺，但微軟公司在 2014 年 4 月 8 日、2020 年 1 月14 日后先后停止 XP 系統(tǒng)、Win7 系統(tǒng)的補(bǔ)丁和安全更新，現(xiàn)在改由 360 等殺毒軟件接替提供安全防護(hù)服務(wù)。為保障系統(tǒng)使用安全，應(yīng)注意：1）嚴(yán)格遵守公司《生產(chǎn)運(yùn)營信息化操作手冊》規(guī)定，確保集團(tuán)運(yùn)營管理平臺（GERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、工控系統(tǒng)（PCS）三部分的運(yùn)行安全；2）非受權(quán)人員，禁止在中控電腦上使用各種硬件，如 U 盤、移動硬盤、外接音箱及外接手機(jī)充電等；3）不得在中控電腦上安裝各種非生產(chǎn)軟件，如視屏播放器、音屏播放器、QQ、游戲等；4）關(guān)閉 Windows 自帶的自動升級系統(tǒng)（Windowsupdate），統(tǒng)一安裝 360 安全衛(wèi)士及 360 殺毒軟件，其他殺毒軟件卸載；5）沒有必要則不聯(lián)外網(wǎng)。集中控制室內(nèi)除攪拌車定位系統(tǒng)電腦外，其他生產(chǎn)用工控機(jī)、電腦上的首選 DNS、備用 DNS 都應(yīng)刪除，保障這些電腦只能聯(lián)內(nèi)網(wǎng)不能上外網(wǎng)，如有遠(yuǎn)程協(xié)助需要，可由企業(yè)信息專員臨時(shí)填上，防范上外網(wǎng)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)束語

老企業(yè)進(jìn)行的集中控制改造，應(yīng)本著實(shí)用、高效、節(jié)約的原則進(jìn)行，不成熟項(xiàng)目不要盲目投入，但要預(yù)留好接口，便于今后再次開發(fā)；中控系統(tǒng)升級不是一蹴而就，而應(yīng)是一個(gè)長期摸索、不斷開發(fā)、不斷改進(jìn)的過程。