新型智能料位檢測系統(tǒng)在 商品混凝土攪拌站的應(yīng)用實踐

張金營，劉金柱，張偉，邵立會，李杰，郜衛(wèi)波

（1. 菏澤中聯(lián)混凝土有限公司，山東 菏澤 274000；2. 邢臺中聯(lián)混凝土有限公司，河北 邢臺 054000）

0 引言

商品混凝土亦稱預(yù)拌混凝土或商品砼，實質(zhì)上是把混凝土這種主要建筑材料從備料、配料、拌制到運輸?shù)纫幌盗猩a(chǎn)環(huán)節(jié)從傳統(tǒng)的施工系統(tǒng)中分離出來，成為一個獨立經(jīng)濟核算的加工企業(yè)——預(yù)拌混凝土攪拌站或混凝土公司。在市場經(jīng)濟不斷發(fā)展的時代背景下，商品混凝土攪拌站成為了房屋建筑、造橋修路等工程項目中提供基礎(chǔ)混凝土原材料的關(guān)鍵場所。

在商品混凝土原材料管理工作中，水泥、粉煤灰、礦粉等粉體物料的備料存料是通過粉體罐車（散裝水泥運輸車）的出料管接入商品混凝土攪拌站粉體罐的進料管中進行送料的，一般是利用車輛的柴油機驅(qū)動車載擺動式空壓機，產(chǎn)生的壓縮空氣進入氣室內(nèi)，使罐內(nèi)粉狀物料產(chǎn)生流態(tài)化現(xiàn)象。當壓力達到目標值時，打開出料蝶閥，實現(xiàn)向粉體罐輸送水泥、粉煤灰、礦粉等粉體料的過程。

粉體罐一般由筒倉罐體、罐頂收塵器、壓力安全閥（防爆閥）、阻旋式料位指示器、檢修爬梯、進料管、助流氣墊、手動蝶閥和支腿構(gòu)成（圖 1）。為了探測粉料罐內(nèi)粉料的儲存量，常在筒倉罐體內(nèi)設(shè)置有料位計及聲光指示器。常采用阻旋式料位指示器（圖 2），設(shè)高低兩個料位指示。高位聲光報警，表示粉料罐中的物料已快裝滿，物料到達高料位，應(yīng)停止向罐內(nèi)輸送物料。低位聲光報警，表示粉體罐內(nèi)的物料已經(jīng)快用完，物料降到低料位，應(yīng)及時向罐內(nèi)輸送物料。送料、止料均是通過粉體罐車司機人工操作，并在很大程度上受商品混凝土攪拌站的實際管理水平、機電技術(shù)人員力量以及粉體罐車（散裝水泥運輸車）司機的責(zé)任心等各種因素影響，粉體罐安全閥被打爆、嚴重冒灰的事屢見不鮮（圖 3）；有的甚至將筒倉倉頂或倉頂除塵器打爆，造成設(shè)備設(shè)施損毀及危及人員生命安全的事故。

圖1 混凝土攪拌站粉體罐照片及示意圖

圖2 混凝土攪拌站粉體罐常用阻旋式料位指示器

圖3 混凝土攪拌站粉體罐打滿冒料爆倉爆罐照片

1 新型智能料位檢測系統(tǒng)簡介

鑒于傳統(tǒng)的粉料打灰系統(tǒng)可能出現(xiàn)種種的環(huán)境問題和安全隱患，我們特對原來安裝有阻旋式料位指示器的粉體罐進行了升級改造，重新安裝了兩套新型智能料位檢測系統(tǒng)予以代替，使用效果良好，可以很好地解決粉體罐被打冒、打爆的問題，為商品混凝土攪拌站創(chuàng)造更安全、環(huán)保的工作環(huán)境。

該系統(tǒng)是由貼片式料位計、安全上料顯示終端、粉料電子門禁鎖、智能電子物料顯示牌、粉料余量監(jiān)控（箱）系統(tǒng)（觸摸屏終端）、進料管電磁閥、手機 APP、PC 采集軟件以及智能電視終端顯示系統(tǒng)組成。它能夠?qū)崟r顯示粉倉物料重量等數(shù)據(jù)，并能保證粉倉進料正確，避免注料過程中發(fā)生打滿爆倉爆罐的現(xiàn)象，還能減少粉塵污染。

1.1 新型智能料位檢測系統(tǒng)架構(gòu)

檢測系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖見圖 4。

圖4 新型智能料位檢測系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

1.2 新型智能料位檢測系統(tǒng)構(gòu)成

1.2.1 貼片式稱重料位傳感器

貼片式稱重傳感器（圖 5）的工作原理是測量容器支撐件的應(yīng)力變化，進而產(chǎn)生與物料重量成正比的電壓變化，亦即測量物料變化給容器支撐結(jié)構(gòu)的形變，因此不受掛料、堆積角、結(jié)拱等影響。標準化軸向應(yīng)變靈敏度可在廣泛的溫度范圍提供主動溫度補償，是新一代帶主動溫度補償?shù)馁N片式稱重傳感器，廣泛應(yīng)用于料倉稱重，源自于常見的螺栓固定應(yīng)變式技術(shù)經(jīng)驗，設(shè)計獨特、靈敏度高、熱穩(wěn)定性好，可在容器使用期間進行快速簡單地安裝，可直接固定于容器的支撐結(jié)構(gòu)上（圖 6）。無論對需要稱重或需要指示料位的容器、罐體使用 H 型支腳、剪切梁交叉支架還是支撐裙筒，貼片式稱重傳感器都有良好的通用性，與其他需要調(diào)整或提升容器的傳統(tǒng)稱重傳感器相比，貼片式稱重傳感器無疑是一個高性價比的稱重儀器。

圖5 貼片式稱重傳感器

圖6 貼片式稱重傳感器在粉體罐實際安裝位置

該產(chǎn)品克服了傳統(tǒng)料位傳感器安裝維護困難（登高作業(yè)）、測量數(shù)據(jù)不準確、測量結(jié)果易受干擾（如雷達超聲波料位計容易受掛壁、架橋、揚塵干擾，重錘式料位計雖然一般不會受溫度、粉塵、震動等干擾，但也有機械系統(tǒng)維護量較大、繩斷、亂繩，容易被料埋錘等）等缺點，具有安裝維護簡便、測量準確、使用安全性高、安裝過程中不需要停產(chǎn)等優(yōu)點，是目前測量粉料倉料位的首選傳感器解決方案。

1.2.2 BSQ300 檢測終端（圖 7）

（1）通過采集貼片式稱重料位傳感器的料位信號，自帶多色指示小燈可以顯示每路料倉的料位或重量百分比，方便直觀。

（2）采用 ZigBee 無線通信技術(shù)，將傳感器料位信號傳送給粉料余料檢測箱內(nèi)的 BSTCOM 模塊，料位信息可通過觸摸屏、生產(chǎn)監(jiān)控電腦、磅房監(jiān)控系統(tǒng)、ERP（BGM 企業(yè)綜合管理系統(tǒng)）等終端顯示。而 ZigBee 是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以嵌入各種設(shè)備中，同時支持地理定位功能，適合于自動控制和遠程控制，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

1.2.3 粉料管理系統(tǒng)終端（粉料余料檢測箱）（圖 8）

圖8 粉料管理系統(tǒng)終端（粉料余料檢測箱）

（1）支持以太網(wǎng)和串口通訊，可與多個料位采集終端通信。

（2）對檢測到的進料信號做了濾波處理，能夠有效屏蔽掉無效信號。

（3）觸摸屏可實時顯示每路料倉的稱重數(shù)值，料位百分比（柱狀圖方式形象直觀），同時可設(shè)置料倉的基本信息。

1.3 新型智能料位檢測系統(tǒng)功能綜述

（1）采用 ZigBee 無線通信技術(shù)，將料位情況通過采集終端——觸摸屏實時顯示，畫面形象具體，可直觀地利用柱狀圖顯示當前料位。

（2）利用以太網(wǎng)通訊，料位信息還可以通過生產(chǎn)監(jiān)控電腦實時顯示，方便操作員在混凝土生產(chǎn)過程中實時查看料倉料位情況。

（3）系統(tǒng)可通過生產(chǎn)監(jiān)控電腦實時了解料位信息，也可設(shè)計高低料位報警提示及聯(lián)鎖關(guān)閉進料管電磁安全閥功能，聲光報警提示、防止粉料斷料或粉體罐冒頂爆倉情況。

（4）開放的接口協(xié)議，料位信息可與 ERP（BGM 企業(yè)綜合管理系統(tǒng)）聯(lián)網(wǎng)，即支持攪拌站 ERP 系統(tǒng)訪問，進行料位實時監(jiān)控、磅房管理，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)料位信息共享，減少磅房人員人為出錯及作弊的可能，也允許管理人員在 ERP 系統(tǒng)內(nèi)，任何位置查看料位數(shù)據(jù)，對采購人員提供決策依據(jù)，也可通過 ERP 系統(tǒng)對比每個倉的原料消耗曲線數(shù)據(jù)、進料數(shù)據(jù)、實時庫存，系統(tǒng)可監(jiān)控混凝土生產(chǎn)原料是否使用錯誤，及時提醒預(yù)警信息，防止質(zhì)量事故發(fā)生。

（5）系統(tǒng)采用以太網(wǎng)通信，可將每個倉的重量信號傳送到攪拌站控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件上，便于操作人員查看，也可以通過手機 APP 查看實時料位信息，方便快捷。

2 結(jié)果與討論

（1）本公司新型智能料位檢測系統(tǒng)的改造升級采取了循序漸進的步驟，先在一個雙生產(chǎn)線攪拌站試用，論證設(shè)計安裝調(diào)試，前后耗時約一個星期，改造后效果良好，徹底解決了粉體罐易被打冒、打爆的問題。

（2）料罐料位顯示直觀，徹底改變了每月盤庫需要人工機械敲罐的落后做法，杜絕了粉體罐每月至少被一次人為的機械敲罐外力損傷或破壞，延長了罐體外刷油漆以及粉體罐的壽命，降低了粉體罐定期刷漆防腐的維護成本。

當前自動化、信息化已廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，信息化進程和工業(yè)化進程不再相互獨立進行，將在技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)、管理和業(yè)務(wù)等許多層面進行融合。但“兩化”融合仍任重道遠，廣大企業(yè)應(yīng)需要不斷摸索改進，以適應(yīng)社會發(fā)展的需要。還應(yīng)與時俱進，開拓創(chuàng)新，結(jié)合自身實際情況，重視“兩化”融合，重視新技術(shù)、新設(shè)備、新材料和新工藝的推廣與應(yīng)用，以信息化為支撐，帶動工業(yè)化轉(zhuǎn)型升級，以工業(yè)化促進信息化不斷完善改進，追求可持續(xù)性科學(xué)發(fā)展模式。