骨料投料控制系统和搅拌站及控制方法与流程

本发明涉及骨料投料控制技术，具体地涉及一种骨料投料控制系统和搅拌站及控制方法。

背景技术：

为提高混凝土搅拌效率，搅拌站在斜皮带输送机和搅拌主机之间增设了起过渡作用的骨料中间仓，骨料预先输送至骨料中间仓内储存，然后通过控制中间仓仓门打开进行投料，投料结束后再控制仓门关闭，进行下一批次骨料的储存。

在现有混凝土生产过程中，可能出现以下问题：

1、骨料中间仓在上料完成后等待投料过程中，可能出现气路元件损坏或蝶阀关闭不严实导致漏料的情况，使得对正在进行搅拌作业的搅拌机进行二次投料，从而易造成闷机故障，影响搅拌站的正常工作；

2、骨料投料过程中可能出现中间仓壁粘料情况，影响混凝土的配比。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种骨料投料控制系统和搅拌站及控制方法，用于当中间仓重量达到预设值，且投料时间在预设的中间仓投料时间范围内时控制中间仓仓门关闭，实现了对骨料中间仓重量的实时监控，进而判断是否有中间仓壁粘料的情况发生，且相比传统的通过人工观察到骨料投放完毕再关闭仓门，该控制方法节省了人工操作的中间时间，因此投料时间更短，生产效率更高。

为了实现上述目的，本发明提供一种骨料投料控制系统，包括：传感器采集单元，用于采集用于存储所述骨料的中间仓的中间仓重量信息；数据处理单元，该单元用于接收由所述传感器采集单元采集的所述中间仓重量信息；以及搅拌站控制系统，该系统包括：数据分析管理单元，用于接收由所述数据处理单元提供的中间仓重量信息，并判断所述中间仓重量是否达到预设值，且投料时间是否在预设的中间仓投料时间范围内；及仓门控制模块，该模块用于接收由所述数据分析管理单元提供的判断信息，并当判断信息为所述中间仓重量达到预设值，且投料时间在预设的中间仓投料时间范围内时，控制中间仓仓门关闭。

可选的，所述预设的中间仓投料时间范围包括两个边界值：最短投料时间及最长投料时间，所述投料时间在预设的中间仓投料时间范围内，即所述投料时间介于最短投料时间及最长投料时间之间。

可选的，所述最短投料时间的值可设置为所述中间仓骨料投料时间计算值，该中间仓骨料投料时间计算值为正常情况下所述中间仓骨料投料所需时间，被表达为：

其中，m——投料前中间仓重量(kg)；

m1——中间仓重量预设值(kg)；

qm——质量流量(kg/h)；

τ——仓门关门延时时间。

可选的，所述最长投料时间根据多次统计的中间仓投料时间数据、并结合限定的最小、最大值去除异常范围外数据而被自适应调整。

可选的，所述投料时间小于所述中间仓投料时间范围时，所述数据分析管理单元再次判断所述中间仓重量是否达到预设值。

可选的，所述搅拌站控制系统还可包括：报警模块，用于当投料前所述检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致时或投料时间超过所述中间仓投料时间范围时输出报警信号。

可选的，所述控制系统还可包括搅拌站专家系统，用于当投料前所述检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致时或投料时间超过所述中间仓投料时间范围时显示相应的报警信息。

相应的，本发明还提供一种混凝土搅拌站，包括上述任一项所述的骨料投料控制系统。

相应的，本发明还提供一种骨料投料控制方法，包括：测得所述中间仓重量信息；及当所述中间仓重量达到预设值，且投料时间在预设的中间仓投料时间范围内时控制中间仓仓门关闭。

可选的，所述控制方法还还包括：当所述投料时间小于所述中间仓投料时间范围时，再次判断所述中间仓重量是否达到预设值；当投料前所述检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致时或投料时间超过所述中间仓投料时间范围时输出报警信号；及当投料前所述检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致时或投料时间超过所述中间仓投料时间范围时显示相应的报警信息。

本发明通过数据处理单元接收传感器采集单元采集的存储骨料的中间仓的中间仓重量信息，并传输至数据分析管理单元，数据分析管理单元判断中间仓重量是否达到预设值，且投料时间是否在预设的中间仓投料时间范围内，并将该判断信息传输至仓门控制模块，当判断信息为中间仓重量达到预设值，且投料时间在预设的中间仓投料时间范围内时，该仓门控制模块控制中间仓仓门关闭。对比现有混凝土生产过程中中间仓壁可能出现粘料的情况，本发明通过监测中间仓重量是否达到预设值，且投料时间是否在中间仓投料时间范围，可以判断出中间仓壁是否有粘料情况的发生。

此外，相比通过人工观察到骨料投放完毕再关闭仓门，本发明根据中间仓重量达到预设值，且投料时间在预设的中间仓投料时间范围内时控制中间仓仓门关闭的过程节省了人工操作的中间时间，因此投料时间更短，生产效率更高。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的骨料投料控制系统模块图。

图2是骨料中间仓及传感器的安装示意图。

图3是本发明一实施例提供的骨料投料控制系统架构图。

图4是本发明一实施例提供的骨料投料控制方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明一实施例提供的骨料投料控制系统模块图，该系统包括：传感器采集单元，用于采集用于存储骨料的中间仓的中间仓重量信息；数据处理单元，该单元用于接收由传感器采集单元采集的中间仓重量信息；以及搅拌站控制系统，该系统包括：数据分析管理单元，用于接收由数据处理单元提供的中间仓重量信息，并判断中间仓重量是否达到预设值，且投料时间是否在预设的中间仓投料时间范围内；及仓门控制模块，该模块用于接收由数据分析管理单元提供的判断信息，并当判断信息为中间仓重量达到预设值，且投料时间在预设的中间仓投料时间范围内时，控制中间仓仓门关闭。

其中，传感器采集单元可包括：称重传感器，用于采集中间仓重量信息，并将中间仓重量信息传送至数字变送器；数字变送器，用于接收由称重传感器提供的中间仓重量信息，并转换成数据分析管理单元能够处理的数字信号。其中，由称重传感器输出的中间仓重量信息为模拟信号。

称重传感器用于采集中间仓重量信息，可安装在能够承受整个中间仓重量的地方，例如若采用压式称重传感器，该压式称重传感器安装在中间仓侧面，且与中间仓支架接触，如图2所示。

由于称重传感器采集的是整个中间仓的重量，即包含了骨料和仓体的重量，当投料完成时，称重传感器采集到的重量值会大于零，因此，为保证混凝土配比的准确性，中间仓重量的预设值应该为除去骨料重量外的中间仓仓体的重量值。

当然，考虑到中间仓可能有很小部分不可避免、但不会对混凝土配比有太大影响的粘料情况，导致投料完成后的中间仓的重量比上料前的中间仓重量大，因此，根据具体情况中间仓重量的预设值可以设置比上料前的中间仓重量大。

预设的中间仓投料时间范围包括两个边界值：最短投料时间及最长投料时间，投料时间在预设的中间仓投料时间范围内，即投料时间介于最短投料时间及最长投料时间之间。

可以理解，投料时间介于最短投料时间及最长投料时间之间，当然也可设置为最短投料时间或最长投料时间。

最短投料时间的值可设置中间仓骨料投料时间计算值，该中间仓骨料投料时间计算值为正常情况下中间仓骨料投料所需时间，可被表达为：

其中，m——投料前中间仓重量(kg)；

m1——中间仓重量的预设值(kg)；

qm——质量流量(kg/h)；

τ——仓门关门延时时间。

可以理解，中间仓骨料投料时间计算值为正常情况下中间仓骨料投料所需的最少时间，因此，将中间仓骨料投料时间计算值设置为最短投料时间，若中间仓投料时间没达到该值，则可判断骨料没有完全卸完。

最长投料时间可根据多次统计的中间仓投料时间数据、并结合限定的最小、最大值去除异常范围外数据而被自适应调整。

最长投料时间的初始值可设置为经验值，该经验值可为在保证中间仓不粘料情况下投料所需的最长时间，在混凝土生产过程中通过统计多盘中间仓投料时间的数据、并结合限定的最小、最大值去除异常范围外数据对最长投料时间进行不断修正。

最长投料时间可由总投料盘数的80％占比统计得到，例如，同一批次骨料投料过程中，总投料盘数为100盘，其中80盘的投料时间都在18s以内，则最长投料时间为18s。

其中，若存在异常数据，则应将总投料盘数减去得到的是异常数据的盘数，得到正常范围数据的投料盘数，最终根据该投料盘数计算投料时间。

可以理解，不同的骨料或同一骨料但湿度或密度等参数不同可能导致投料时质量流量有差异，导致投料时间不同，因此应设置不同的中间仓投料时间范围预设值。

限定的最小、最大值可设置为经验值，最小值可根据骨料充分卸料所需时间进行设置，例如可设置为最短投料时间，最大值可设置为保证中间仓不粘料情况下，投料所需的最长时间。

投料时间小于中间仓投料时间范围时，数据分析管理单元再次判断中间仓重量是否达到预设值。

当中间仓重量达到预设值，但投料时间小于中间仓投料时间范围，即投料时间小于最短投料时间时，为避免传感器采集单元采集到的中间仓重量信息出现了误差导致中间仓投料不完全，数据分析管理单元再次判断中间仓重量是否达到预设值。

搅拌站控制系统还包括：报警模块，用于当投料前检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致时或投料时间超过中间仓投料时间范围时输出报警信号。

可以理解，投料前检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致则说明骨料中间仓在上料完成后的等待卸料过程中发生了漏料现象，该现象可能是气路元件损坏或蝶阀关闭不严实造成；投料时间超过中间仓投料时间范围，即投料时间超过了最长投料时间，此时可判断中间仓可能存在粘料情况。

其中，报警信号可例如为指示灯报警信号或声音报警信号。

骨料投料控制系统还可包括搅拌站专家系统，用于当投料前检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致时或投料时间超过中间仓投料时间范围时显示相应的报警信息。

可以理解，发生故障时，报警模块可先发出报警信号，提示工作人员系统发生故障，然后工作人员通过报警信息可判断是发生的漏料还是粘料情况，从而暂停装置，对漏料或粘料情况进行处理。

图3是本发明一实施例提供的骨料投料控制系统架构图，该系统包括：传感器采集单元，用于采集用于存储骨料的中间仓的中间仓重量信息；数据处理单元，该单元用于接收由传感器采集单元采集的中间仓重量信息；以及搅拌站控制系统，该系统包括：数据分析管理单元，用于接收由数据处理单元提供的中间仓重量信息，并判断中间仓重量是否达到预设值，且投料时间是否在预设的中间仓投料时间范围内；及仓门控制模块，该模块用于接收由数据分析管理单元提供的判断信息，并当判断信息为中间仓重量达到预设值，且投料时间在预设的中间仓投料时间范围内时，控制中间仓仓门关闭。

其中，传感器采集单元可包括：称重传感器，用于采集中间仓重量信息，并将中间仓重量信息传送至数字变送器；数字变送器，用于接收由称重传感器提供的中间仓重量信息，并转换成数据分析管理单元能够处理的数字信号。其中，由称重传感器输出的中间仓重量信息为模拟信号。

数字变送器可通过485总线将中间仓重量信息发送至数据处理单元，数据处理单元与搅拌站控制系统可通过以太网进行通讯。

称重传感器用于采集中间仓重量信息，可安装在能够承受整个中间仓重量的地方，例如若采用压式称重传感器，该压式称重传感器安装在中间仓侧面，且与中间仓支架接触，如图3中箭头所指向部分。

搅拌站控制系统还包括：报警模块，用于当投料前检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致时或投料时间超过中间仓投料时间范围时输出报警信号。

骨料投料控制系统还可包括搅拌站专家系统，用于当投料前检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致时或投料时间超过中间仓投料时间范围时显示相应的报警信息。

本实施例具体实施方式已在上述实施例中进行了详细阐述，在此不再赘述。

图4是本发明一实施例提供的骨料投料控制方法流程图，该控制方法包括以下步骤：

步骤401，判断投料前中间仓的重量是否等于上料完成时的中间仓重量，若判断结果为“是”，则执行步骤402，反之，执行步骤403。

可以理解，投料前检测的中间仓重量信息与上料完成时的中间仓重量不一致则说明骨料中间仓在上料完成后的等待卸料过程中发生了漏料现象，该现象可能是气路元件损坏或蝶阀关闭不严实造成。

步骤402，中间仓仓门打开，进行投料。

步骤403，发出报警信号，并推送故障信息。

其中，报警信号可例如为指示灯报警信号或声音报警信号，发生故障时，可先发出报警信号，提示工作人员系统发生故障，然后工作人员通过故障信息可判断发生故障原因，从而作出相应处理。

步骤404，判断中间仓重量是否达到预设值，若判断信息为“是”，则执行步骤405；反之，执行步骤407。

为保证混凝土配比的准确性，中间仓重量的预设值应该为除去骨料重量外的中间仓仓体的重量值。

当然，考虑到中间仓可能有很小部分不可避免、但不会对混凝土配比有太大影响的粘料情况，导致投料完成后的中间仓的重量比上料前的中间仓重量大，因此，根据具体情况中间仓重量的预设值可以设置比上料前的中间仓重量大。

步骤405，判断投料时间是否在预设的中间仓投料时间范围，若判断信息为“是”，则执行步骤406；反之，执行步骤407。

步骤406，自适应调整中间仓投料时间范围。

预设的中间仓投料时间范围包括两个边界值：最短投料时间及最长投料时间，投料时间在预设的中间仓投料时间范围内，即投料时间介于最短投料时间及最长投料时间之间。

可以理解，投料时间介于最短投料时间及最长投料时间之间，当然也可设置为最短投料时间或最长投料时间。

最短投料时间的值可设置中间仓骨料投料时间计算值，该中间仓骨料投料时间计算值为正常情况下中间仓骨料投料所需时间，可被表达为：

其中，m——投料前中间仓重量(kg)；

m1——中间仓重量的预设值(kg)；

qm——质量流量(kg/h)；

τ——仓门关门延时时间。

可以理解，中间仓骨料投料时间计算值为正常情况下中间仓骨料投料所需的最少时间，因此，将中间仓骨料投料时间计算值设置为最短投料时间，若中间仓投料时间没达到该值，则可判断骨料没有完全卸完。

最长投料时间可根据多次统计的中间仓投料时间数据、并结合限定的最小、最大值去除异常范围外数据而被自适应调整。

最长投料时间的初始值可设置为经验值，该经验值可为在保证中间仓不粘料情况下投料所需的最长时间，在混凝土生产过程中通过统计多盘中间仓投料时间的数据、并结合限定的最小、最大值去除异常范围外数据对最长投料时间进行不断修正。

最长投料时间可由总投料盘数的80％占比统计得到，例如，同一批次骨料投料过程中，总投料盘数为100盘，其中80盘的投料时间都在18s以内，则最长投料时间为18s。

其中，若存在异常数据，则应将总投料盘数减去得到的是异常数据的盘数，得到正常范围数据的投料盘数，最终根据该投料盘数计算投料时间。

可以理解，不同的骨料或同一骨料但湿度或密度等参数不同可能导致投料时质量流量有差异，导致投料时间不同，因此应设置不同的中间仓投料时间范围预设值。

限定的最小、最大值可设置为经验值，最小值可根据骨料充分卸料所需时间进行设置，例如可设置为最短投料时间，最大值可设置为保证中间仓不粘料情况下，投料所需的最长时间。

步骤407，判断投料时间是否大于中间仓投料时间范围，若判断信息为“是”，则执行步骤403；反之，执行步骤404。

当中间仓重量达到预设值，但投料时间小于中间仓投料时间范围，即投料时间小于最短投料时间时，为防止因中间仓重量信息有误导致的中间仓投料不完全，可再次判断中间仓重量是否达到预设值。

投料时间超过中间仓投料时间范围，即投料时间超过了最长投料时间，此时可判断中间仓可能存在粘料情况，工作人员可通过报警信号及推送的故障信息作出及时处理。

步骤408，中间仓仓门关闭。

其中步骤406与步骤408的顺序可调换，或可同时进行。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。