一种混凝土搅拌站配料精度动态控制系统及其方法
【专利摘要】本发明属于混凝土工程【技术领域】，涉及一种混凝土搅拌站配料精度动态控制系统及其方法，由配料装置、称重传感器、配料仪表(PLC)及工业控制计算机等几部分组成；该系统依据实时采集的动态称重数据与预期配料设定值(即配合比参数)进行对比，由配料装置采用粗称-精称两阶段配料法阶梯控制卸料量，并利用循环控制算法自动修正实时落差以及点动控制完成精确配料。本发明的系统具有配料精度高、稳定性好的突出优点，因此可以应用于土木工程领域的混凝土以及沥青混凝土搅拌站，可实现实时自动控制，提升搅拌站自动化程度，提高了配料的准确性与可靠性，保证了混凝土生产质量。
【专利说明】一种混凝土搅拌站配料精度动态控制系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及混凝土工程【技术领域】，具体地说是一种混凝土搅拌站配料精度动态控 制系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 随着铁路、公路、港口以及城市基础设施建设规模快速扩大，混凝土生产行业得到 蓬勃发展。特别是近年来高速铁路建设的迅猛发展，大家对混凝土的认识与质量要求不断 提高，这也使得混凝土生产技术面临严峻的挑战。混凝土生产必须按照设计配合比严格控 制原材料配料，以保证混凝土各项性能达到预期目标。配料是混凝土生产工艺中的关键关 节之一，其稳定性与精准度直接影响混凝土的最终质量。配料精度（batching accuracy) 通常指物料配料完毕，所配物料的显示值与约定值之间的相对误差，以百分数表示。造成配 料精度不足的原因主要有以下方面：
[0003] (1)配料落差或过冲量的随机性。配料机在配料过程中，当称量斗中的物料达到设 定值时，料门、螺旋输送机等加料装置就会自动停止，但此时仍有部分物料从空中落入计量 斗，此部分物料大多难以自动修正，而依靠人为设定落差值进行修正，严重影响配料精度。
[0004] (2)配料机械结构设计不合理。以骨料称量为例，骨料是非均质材料，下料过程中 骨料重心偏离传感器设计重心，加上料斗本色制造上的尺寸误差，造成传感器受力不均引 起配料计量误差。或是称料斗卸料时，由于含水物料易于粘附在称量斗壁上，配料控制器无 法完成全部卸料，造成实际卸料量小于预设配料量。
[0005] (3)配料系统元器件的稳定性与可靠性下降。例如，传感器的输入/输出特性理想 曲线与实际情况存在区别，大温差、高湿度、高粉尘及震动等造成传感器灵敏度下降；外供 电源电压不稳造成配料控制器零点漂移，影响配料精度。
[0006] 国家标准《混凝土搅拌站（楼）》（GB/T 10171-2005)在混凝土搅拌站电气控制条 款中，特别对计量配料控制提出了具体的要求。此外，《预拌混凝土》(GB/T 14902-2012)规 定，混凝土原材料的计量允许偏差不应大于表1规定的范围。
[0007] 表1混凝土原材料计量允许偏差（单位为百分比）
【权利要求】
1. 一种混凝土搅拌站配料精度动态控制系统及其方法，其特征在于：该系统依据实时 采集的动态称重数据与预期配料额定值（即配合比参数）进行对比，由配料装置按照粗 称-精称两阶段配料法阶梯控制卸料量，并利用循环控制算法自动修正实时落差以及点动 控制精确配料，直至配料量达到设定值。
2. 如权利要求1所述的一种混凝土搅拌站配料精度动态控制系统及其方法，其特征 在于：该系统由配料装置、称重传感器、配料仪表（PLC)及工业控制计算机等几部分组成， 其中，配料装置可根据物料类型设置大小仓门、粗细管路以及可控蝶阀；传感器要求灵敏度 高、线性好、滞后小以及防护等级高。
3. 如权利要求1所述的一种混凝土搅拌站配料精度动态控制系统及其方法，其特征还 在于：配料装置采用"双门法"与"双管法"实现粗称、精称，即设置一大一小两个卸料门与 一粗一细两条管路。配料初始阶段，两门同时打开，当达到额定值的80%时，大门随即关闭； 当达到额定值的95%时，小门自动关闭，剩余物料采取点动配料程序自动控制小门启闭程 度和频率，以谨慎消除落差。
4. 如权利要求1所述的一种混凝土搅拌站配料精度动态控制系统及其方法，其控制算 法特征在于：将影响配料精度的因素以"落差值"表征，首次称量前，预先设定一个落差值， 以其与额定值之差作为控制值，在称量结束后，计算机系统根据实际称量值计算出实际误 差，从而确定一个新的落差值，作为控制下一次称量的依据；第二次称量结束后，计算机按 同样方法再次确定一个新的落差值，该值在考虑了前两次的误差后计算得出；如此重复修 正与优化落差值，配料次数越多，配料精度越高。
【文档编号】B28C7/04GK104260207SQ201410486437
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】楼梁伟, 朱长华, 仲新华, 谢永江, 李享涛 申请人:中国铁道科学研究院铁道建筑研究所