智能化片状混凝土搅拌装备的结构优化设计研究

前言：现在，随着工业的发展，越来越多地融入到了信息技术之中，在自动化控制的帮助下，片状混凝土搅拌装备也能够实现智能化的管理和发展。采用智能化控制技术，改变了以往施工现场人工浇筑混凝土的做法，消除了施工过程中产生的噪音和扬尘等问题。通过该自动控制系统，可以生产出优质、稳定的混凝土，并且还能节约大量的人力、物力，给企业带来较高的经济效益，并且还能保护环境，因此，它越来越多地被企业所采用。

一、片状混凝土搅拌装备概述

新型的片状混凝土搅拌装备智能控制系统，它是一种以工业控制计算机、控制面板、电流支撑柜为主要组成的自动化电子配料和控制装置。通过这些系统的结合，可以根据特定的生产任务，对水泥搅拌的各种参数进行智能化的调节，例如，对各个部分的物料称量、投料、搅拌和出料等，使搅拌的结果更加准确，满足企业的生产需求，同时也不会造成太大的浪费。对自动控制系统进行维修保养，保证其正常运转，不出现故障时，不会对搅拌作业产生影响，是今后发展的重点。

在搅拌站中，片状料仓的控制是其关键。片状混凝土仓是由若干块水泥仓组合而成，每块水泥仓各有一套独立的控制系统。采用 PLC 与控制面板相结合的方式，实现对料仓的整体控制。在搅拌站中，对片状控制的控制方式有人工控制与自动控制两种。手工操作需手工操作，在一定程度上制约了生产率的提高。同时，采用全自动控制技术，使整个生产过程达到了完全的自动化水平，从而提高了生产的效率，改善了产品的质量。

二、智能化片状混凝土搅拌装备运用意义

（一）有助于提升生产效率

文章介绍了一种能够有效降低人为参与度，大大加强产出能力的新型片状混凝土搅拌装备的智能控制方法。比如，为了获得最好的产出结果，可以采用自动控制系统对混合时间、混合速率等进行控制。

（二）有助于节约能源

片状混凝土搅拌装备的智能化控制是利用自动控制系统对混合时间、混合速率等进行调整，实现最优的生产结果，降低能耗。

（三）有助于提高混凝土质量

通过一种基于计算机辅助设计的片状混凝土搅拌装备智能自动控制系统，能够使得操作员对混凝土生产过程中的各个相关数据及时、快速地掌握。如：对原材料配比、水泥用量、拌和时间等指标的监控与记录，确保产品的品质与稳定。

三、智能化片状混凝土搅拌装备的结构设计策

（一）搅拌配料装置结构设计优化

混合配料设备的构成内容比较复杂，而人机对话接口又是确保整个生产过程的重要环节。人机交互接口即是将人与机的信息联系起来，在实际的生产操作中，必须要让相关的工作人员和控制装置建立起一种人机对话的管理方式，从而确保系统的正常运转，对这种状况，可以采用 PLC 作为控制器，它的控制面板为人机交互提供了强大的支撑。该系统能够将 PLC 中的按键、指示灯等功能有效地应用于实际系统中，从而达到了人机对话的功能。

在人机界面与 PLC 的通讯方面，主要采用 EthernetRJ-45 接口，确保混合配料设备的自动化程度和电气自动化程度，提高整个系统的控制管理效率。西门子变频器是一种混合配料设备，其传动速度除配合比例外，还具有较大的重要性，为了实现调速系统的调整与控制，可采用西门子的变频调速技术。为了提高 PLC 对变频器的使用效率，我们选择了G120 变频器，这两个设备可以互相协作，构成了一个独立的转速控制任务命令处理模块，从而从根源上确保了对转速的控制，并确保了调试的质量，为搅拌设备的正常运转打下了良好的基础。 西门子 S7-1500 可编程控制器用于工业以太网，主要是将其与配料间板装置相连，建立实时分析模型，实现分布式自动化的目的，在以太网的支持下，主控机之间的通讯效率得到了基本保证，使每一台设备和每一台设备的工作效率得到了进一步的提升。在实际的联接中，以工业以太网为主，在实际应用中，可以保证整个系统的实时性，可以实现各个现场设备的联网，而且在实际应用中，操作简单、便捷，可以有效地提高整体工作的效率与质量。

（二）搅拌反应器装置结构设计优化

在真实混合反应系统中，物理实体流-能量-信息流-混沌流之间的交互传递与耦合，可以用最大李雅普诺夫指数、混沌吸引子等混沌特征参量来刻画。已知，在搅动系统中，李雅普诺夫指数>0 时，表示系统进入了混沌态，并且随着时间的推移，系统的混沌度也随之增大。为此，本项目拟采用大数据平台，通过小波分析、傅立叶变换等方法，对搅拌炉内的转速、 pH、温度等参数进行实时监测，并对其进行实时监测，从而达到提高搅拌炉效率、降低能耗的目的。本项目拟采用“混流特性参数-流体时变信号-搅拌器运行参数-结构参数匹配”等多学科交叉融合的研究思路，构建搅拌反应器动态特性参数时变信号获取与分析技术体系，构建搅拌反应器内流体动态特性参数与时变信号的关联机制，构建搅拌反应器的智能调控体系。

（三）搅拌输送调度装置结构设计优化

该系统将任务、行人、车辆、道路等信息融合为一体，利用信息平台、大数据分析和现代物联网络等技术，实现对任务、人、车、路等多个信息的融合。利用实时路况信息，结合车载 GPS 和信息系统，对路线规划和速度控制进行了智能化的分析，并对最优路线进行了智能的辨识，还可以监控道路的偏差，并对车辆的速度进行控制，在发现不对劲的时候，就会发出警报，做出相应的干预。利用车载监控设备和图像识别技术，对道路偏离、前方车辆超近等行驶状态进行实时监控，包括驾驶员疲劳状况、大型油罐加注和施工现场异常状况；利用大水箱正反向传感器对大水箱的工作状态进行反馈，保证了混凝土的质量；利用油面传感器对汽车燃油进行监控；根据现场施工的紧急性、进度和效率以及车辆资源状况，结合道路状况和积压数据，对车辆进行智能调度，并对发车间隔进行自动调整，使车辆的利用率最大化；采用洗车式清洗系统，保证了汽车的洁净，在保证产品品质的前提下，达到了环境保护的要求。

（四）搅拌控制装置结构设计优化

控制中心和中控室是整个变电站的“大脑”，负责对各个系统的信息进行采集、分析、处理，并进行智能化的反应。在中心室内，工作人员可以通过各种监控方式和监控数据来进行遥控生产，并在需要的时候进行远程介入，从而使工人的职业健康和安全得到极大的保障。在大屏幕上可以看到工厂的设备状况，材料库存，车辆操作，物料供应，以及各种异常警报。 及时对突发事件做出反应，确保资源的充分利用，确保运行的安全和质量的稳定性。通过控制中心，可以对全厂各个系统、各个环境的运行状况进行实时的了解，并对整座工厂的数据进行实时掌控，并能迅速地对各种变化作出反应，从而大幅度地减少了对人力资源的需要，并且在数据的时效性和精确度上，与传统的搅拌站相比，将会大大地提升效率，降低资源的浪费。

结语

总而言之，混凝土搅拌站的自动化控制在当今建设项目中发挥着越来越大的作用。在今后的工作中，通过对混凝土搅拌站的自动化控制技术，使其在减少生产时间、加大产品产出率、提高混凝土质量、降低管理难度等方面发挥更大的作用。

参考文献

[1] 沈灿钢.利用 S7-1200PLC 和 HMI 设计智能混凝土搅拌站控制系统[J].公路， 2020， 65（5）：5.

[2] 张敏，高寒，黄康华，等." 系统"实验设计[J].实验技术与管理， 2021（004）：038.

[3] 杨超，麦晓湛.搅拌站智 统设计与优化[J].安家， 2022（1）：0007-0009.

[4] 李先山，胡天让.基于物联网技术的混凝土搅拌站控制系统优化设计与改进[J].城市住宅， 2021（S1）.