新型建材配料称重系统的设计与研究

田秀义

【摘要】建筑再生砖在现代建筑物建设过程中有着广泛的应用，配料系统的精度、稳定性直接决定产品的质量。本文在深入了解建筑再生砖生产工艺的配料系统的基础上，对传统配料系统存在的配料精度不高、系统稳定性差的问题进行创新和探索研究。

【关键词】新型建材；配料称重；PLC

1.前言

建筑再生砖以建筑垃圾、旧建筑物改造、拆除过程中产生的固体废弃物（主要包括砖块、碎混凝土块、石子、块石以及废钢筋、铁丝等）分离后按比例添加其他原料加压烧制而成。再生砖生产过程中各原料配比的准确、均匀和稳定对产品的质量有着至关重要的作用。早期人工称重配料是操作人员按配方比称量出各物料质量，依次放入搅拌器中搅拌，生产效率低配料精度不能保证，加之配料现场往往噪音比较大、粉尘比较多、生产环境恶劣，严重影响操作人员的身心健康。随着电子技术、传感器技术、计算机技术以及智能控制理论的的发展，工业生产过程中对配料的精度、安全、稳定、自动化程度都提出了新的要求。因此，研制高效可靠的自动配料系统对企业的生产和发展有着极为重要的意义。

2. 建筑再生砖配料系统总体组成

建筑再生砖配料生产中需要动态称量过程，动态称量过程中既要考虑配料的快速性又要考虑的精确性。动态配料系统设计时，尽量使物料在生产允许的时间范围内配料精度达到要求。

2.1建筑再生砖配料系统工艺流程。

（1）建筑再生砖生产基本原料包括：石子、沙子、浆料、白灰、焦渣、水泥。根据原料的不同，配料方式分为三条配料线，骨料一般是大小不一的颗粒状物体以电子皮带称进行运输称重，浆料是一般装在罐中胶体性质的物质，用配料仪表控制称重，白灰、焦渣、水泥是粉末状的物质，开始配料前输送到控制设备中，配料时按照生产顺序时分时称重。

（2）建筑再生砖生产的工艺流程是将不同原料放在不同的设备中，骨料通过下料斗下料到电子配料秤上，同时储存罐中的浆料、白灰、焦渣、水泥开始下料到达预先设定的质量值时，搅拌器开始加水搅拌，搅拌完成后通过小车运走切割分块送入窑炉中加压制砖。配料系统设计分为两部分：电子皮带秤配料系统、配料仪表控制系统。

（3）称重电子皮带秤主要用来对骨料运输、重量测量以及电机转速的测量。当自动配料系统上电通过触摸屏进行相关设置并打开上料按钮，骨料1（石子）从料斗下落到电子皮带配料秤上，经由称重传感器转变成与物料质量成正比的电压信号，同时速度传感器测量出这一时刻电机的脉冲数，运算器得到的流量信号值一方面送到显示仪器中显示，另一方面和设定值比较对调速器控制进而调节电动机的转速。

（4）智能配料仪表和PLC配合使用主要对浆料、浆料、白灰、焦渣、水泥进行称重，每种物料配比的时间、先后顺序通过触摸屏上相应画面的设置达到预期效果。当配料结束并且运料设备到位，各接触开关触发PLC发出信号进行下一环节。

2.2电子皮带秤运行流程设计。

（1）电子皮带秤是一种对物料连续称重动态计量控制的计量衡器。称重采样过程选用定时中断周期形式，生产运行后分时对连续变化的重量信号采样转换成数字量平滑处理后取得重量值，对此时速度脉冲信号计算脉冲间隔得出速度值。采样是将一个信号（即时间或空间上的连续函数）转换成一个数值序列。采样时间间隔过大会影响系统的计量精度，时间间隔过小，能提高系统的实时计量精度，但中断的频繁产生会影响到系统对其它任务响应的实时性，导致其中断程序占用 CPU 的时间过长。在理论上对固定周期频率的信号，当采样频率大于信号最高频率的两倍可以恢复原始信号。

（2）实际应用中用理论计算的方法求频率是难以做到的，根据设计经验重量信号采样选用的中断时间为20ms。以Qn表示瞬时流量，ΔW表示ΔT时间内通过物料的重量，由ΔW=Qn·ΔT可以计算出ΔT时间内的重量。

2.3称重仪表系统流程设计。

连接好生产设备并设定好配方数据，称重仪表检测到需要配料打开物料粗料门进行配料。仪表循环检测采集重量值与实际设定的配料数据比较，当差值达到精秤值时仪表发出信号关闭粗料门，启动细料门来供料以减小物料下落时的冲击提高称重精度。若称重值和设定配方值在小范围内有误差，则需要进行点动补料（控制给料门开关，时间为0.1～0.5s），反复测量比较使实际值逐步逼近设定值。物料称量结束仪表发出状态信号，称重结束并打开卸料门卸料进入下一程序。整个过程中配料仪表与上位机触摸屏实时通信，将实时数据在监控界面上显示出来供生产人员参考。

3. 总结

本文分别从硬件措施和软件措施两方面进行了详细的阐述。满足现代企业控制系统时变、非线性的条件下，充分利用了智能 控制系统可靠性高、 抗干扰能力强的特点，又通过PID提高了控制系统的智能化程度， 具有成本低、 控制效果好的优点， 其应用前景广阔。

参考文献

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[3]A.Hoshino， K.Shinozaki， Y.Ishisaki，et al. Improved PID Method of Temperature Control for Adiabatic Demagnetization Refrigerators[J]. UnclearInstruments &Meth-ods in Physics Research， 2006， （558）：536～541.