CN102298364A - 拌和站电控系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种拌和站电控系统，包括信息收集、处理、传输用设施和计算机程序，其特征在于拌和站电控系统配置的汽车衡称重计量装置、生产设备上的数据采集装置、拌和站数据采集通讯器、装有数据采集控制软件的数据控制终端计算机、装有拌和站数据采集控制软件的数据控制服务器、监控服务器电路连接成局域网，并通过互联网与远程监控中心数据库服务器通讯，利用监控终端计算机调用保存在监控中心数据库服务器中数据信息，对拌和站生产过程进行视频监控，对数据进行分析比对，针对不合格数据及不规范操作发送报警提示，实时进行生产全程监管和控制，并可追遡查档，为拌和站质量控制提供技术保障，为监管部门提供远程实时数据和视频监控的电控系统。

Description

拌和站电控系统及控制方法

技术领域

本发明涉及土木工程领域和交通基础设施建设领域中拌和站自动化管理的电控系统。

背景技术

目前，土木工程领域中的混凝土、稳定土、沥青原料生产拌和站企业使用的生产设备自动化程度比较高，但是生产设备自带的数据采集功能有限，不能实现对生产全过程中能够反映出产品质量水平的数据进行采集、存储和监控，导致检测数据信息、结果传输滞后或缺失，生产监管落后，使拌和站产品质量低于国家标准，这种状态对企业的生存和发展都是制约。

发明内容

本发明的目的是为拌和站提供一种可控、可视、可查的电控系统及控制方法，实现本行业的规范化生产和远程监控科学管理。

一种拌和站电控系统，包括信息收集、处理、传输用设施和计算机程序，其特征在于拌和站电控系统配置的汽车衡称重计量装置、生产设备上的数据采集装置、拌和站数据采集通讯器、装有数据采集控制软件的数据控制终端计算机、装有拌和站数据采集控制软件的数据控制服务器、监控服务器电路连接成局域网，并通过互联网与远程监控中心数据库服务器通讯；控制方法：拌和站数据采集通讯器将接收采集装置的数据信息处理后发送至数据控制服务器的数据库中，装有依照生产工艺和技术标准数据编成的监控服务软件的监控终端计算机，调用存储在数据控制服务器中的数据信息，实现在局域网内进行信息处理，并最终通过互联网上传至监控中心数据库服务器中；利用监控终端计算机调用监控中心数据库服务器中数据信息，对拌和站生产过程进行视频监控，对数据进行分析比对，针对不合格数据及不规范操作发送报警提示，实时进行生产全程监管和控制，并可追遡查档。

优点：建立拌和站生产过程中的电控系统：对原料和产品的数量和质量进行实时数据采集、监管人员可以在拌和站生产区，也可以远离厂区实施监管，甚至可同时监管多个拌和站。因而能够利用此电控系统为拌和站质量控制提供低成本、高效率的技术手段，为生产过程全程监控、产品质量可追溯提供数据、信息基础。

附图说明

图1是拌和站电控系统示意图；

图2是拌和站数据采集通讯器柜体及内部设备连接图；

图3是沥青拌和站的拌和站电控系统设备连接框图；

图4是沥青拌和站数据采集电路连接框图；

图5是拌和站数据采集通讯器电路连接框图；

具体实施方式

一种拌和站电控系统，包括信息收集、处理、传输用设施和计算机程序，应用于沥青拌和站、水泥混凝土拌和站或稳定土拌和站，其特征在于建立拌和站生产过程中的电控系统：将拌和站数据采集通讯器、安装在生产设备和汽车衡设备上的数据采集装置、数据控制终端计算机电路连接成局域网。

拌和站电控系统的控制方法：由拌和站数据采集通讯器将生产设备上采集到的模拟量信号和开关量信号，经PLC计算得到生产数据并保存到嵌入式上位工控机，通过局域网上传至内存有生产工艺和技术标准编写成数据控制软件的数据控制服务器中；利用数据控制软件调用数据控制服务器上的数据并进行统计分析；并在数据采集点设置摄像头，记录生产过程中的视频图像，通过局域网实时存储在监控服务器；保存于数据控制服务器和监控服务器上的数据通过互联网实时上传到监控中心数据库服务器，监管人员通过监控终端计算机调用监控中心数据库服务器上的数据和视频，实现对拌和站生产全程的质量控制、原料和产品进出历史追溯查档、异常操作视频回放，为监管部门提供信息调取措施，对超差数据进行报警提示，纳入远程监控体系。

所述拌和站数据采集通讯器，与有线网和无线网通讯，包括柜体，其特征在于柜体内配置数据采集模组、存储模组和传输模组，可编程控制器与工控机相连；数据采集模组内的开关量输入端子与拌和站生产设备上配置的数据采集用传感器或仪表的开关量输出端相接，数据采集模组内的开关量输入端子与PLC扩展模块连通，PLC扩展模块输出的开关量信号通过中间继电器与开关量输出端子连接；模拟量输入端子与拌和站生产设备上配置的数据采集用传感器或仪表的模拟量输出端相接，模拟量输入端子经过模拟量隔离模组与PLC连接，并与上位工控机连接；存储模组包括嵌入式上位工控机、显示器和外接存储器；传输模组中以太网交换机与存储模组内的嵌入式上位工控机连接，并可根据需要连接额外无线AP，将数据以有线或无线网络的形式发送到数据控制服务器。

实施例1

如附图1所示，沥青混合料拌和站电控系统，包括数据采集组件、采集控制组件和监控组件，采用局域网和互联网通讯，见图1，其特征在于数据采集组件包括汽车衡称重计量装置、设置在拌和站内生产设备上的木质纤维素添加数据采集装置、SBS改性沥青生产数据采集装置、沥青混合料生产数据采集装置、乳化沥青生产数据采集装置、沥青储罐和沥青高温管上的流量、液位和温度测定仪和监控视频采集装置，均与拌和站数据采集通讯器连接；汽车衡称重计量装置的工控机、设置在汽车衡、混料称重、沥青储罐流量、沥青高温罐流量上的视频信号装置通过电缆直接接入数据控制服务器。采集控制组件包括数据控制服务器、存有数据控制软件的数据控制终端计算机和监控服务器，数据控制服务器保存有由数据采集通讯器上传的采集数据；监控组件由监控中心数据库服务器和监控终端计算机组成，监控中心数据库服务器内保存有数据控制服务器和监控服务器上传的数据，并配置监控终端计算机、打印机及警灯、警铃。

由图2所示的拌和站数据采集通讯器的外观结构可知，拌和站数据采集通讯器外壳为山金属骨架及壁板组成的柜式结构，壁板采用2mm以上厚度板材，侧板可拆卸，柜内设有照明灯，柜背板上装有整张衬板，位置可前后调节，数据采集模组、存储模组和传输模组安装并固定于衬板上，衬板及柜体内侧留有过线槽，隔离变压器安装于底板平面上。

见图2所示，交流220V电源AC通过电源线117，与安装在柜底板平面上的隔离变压器T1连接；变压器T1与排风扇121和拌和站数据采集通讯器开关组内的总空气开关QS1分别连接，空气开关QS1分别与空气开关QS2和空气开关QS3连接，空气开关QS4为外动力电源开关；空气开关QS2与滤波器109、照明灯108、24V电源105和24V电源106分别连接，滤波器109与PLC110连接；空气开关QS3与24V电源107连接。24V电源105、24V电源106和24V电源107，输出直流电；24V电源105与PLC110及PLC扩展模块110-1～110-3连接；24V电源106与隔离模块112连接；24V电源107与嵌入式上位工控机111、显示器和以太网交换机113连接。存储模组的电路连接：位于拌和站数据采集通讯器上部的嵌入式上位工控机与安装于可开启式前板的显示器连接，并预留USB和存储卡接口，可外接存储器。

模拟量信号由终端采集器通过模拟量信号线119传输至模拟量接线端子114，预留55位接线端子，模拟量接线端子114与隔离模块112连接，隔离模块112与PLC扩展模块110-1、110-2、110-3连接；开关量信号通过开关量信号线118由终端采集器连接到开关量接线端子115，开关量输入端子与PLC110连接，PLC110将开关量输出信号接入中间继电器116，中间继电器116与开关量接线端子115相连，开关量输入、输出端子和电源接入端子共预留73位；开关量信号输出端子与拌和站数据采集通讯器外部接收设备连接。

PLC110与嵌入式上位工控机111连接实现数据通讯，经过嵌入式上位工控机111处理和存储的数据，利用通讯信号线120通过局域网传输到以太网交换机113，以太网交换机113通过局域网与柜体外部的无线AP连接。

本发明电控系统的控制方法：首先由数据采集组件设置在拌和站内生产设备上的数据采集器将采集到的模拟量信号和开关量信号接入拌和站数据采集通讯器，连同采集到的视频数据通过局域网送入电路相连的采集控制组件中数据控制服务器和监控服务器内；采集控制组件内的数据控制终端计算机利用数据控制软件调用、处理和分析数据控制服务器上的数据，同时通过局域网上传到监控中心数据库服务器，视频数据直接上传并保存到监控服务器；由监控组件中的监控终端计算机调用、处理合分析对不合格数据进行报警提示，对视频记录的不规范操作进行责任追溯。

如附图3沥青拌和站电控系统的电路连接图所示：汽车衡称重计量装置的电路中设置汽车衡装置及配置经工控计算机通过局域网与数据控制服务器相连；安装于生产设备上的数据采集器，与拌和站数据采集通讯器连接，然后通过以太网交换机进入局域网，并连通数据控制服务器，再经互联网与监控中心数据服务器连通。下面结合控制方法说明电路连接关系。

数据采集的启始由载货汽车100到达沥青拌和站入场时开始，IC卡读卡器101识别与载货汽车绑定的IC卡，IC卡读卡器通过自带的USB接口或者RS232串口与工控计算机连接，将存储在IC卡中的车辆、驾驶员信息上传到工控计算机106；通过温度测定仪102对车上原料进行温度测量，温度测定仪与工控机串口连接，将测量数据上传到工控计算机106；汽车衡装置103上的压力传感器104把因载货汽车称重所产生的电信号传送到汽车衡仪表105，产生读数的同时，原料重量数据通过串口通信传输到工控计算机106；工控计算机106得到的数据将通过局域网实时传送到数据控制服务器200。

木质纤维素采集传感器110与沥青混合料采集传感器111将采集到的开关量和模拟量信号分别接入拌合料数据采集通讯器122内的开关量输入端子和模拟量输入端子；SBS改性沥青采集传感器113和乳化沥青采集传感器114将采集到的开关量和模拟量信号分别接入改性沥青数据采集通讯器115；流量计117、温度计118、液位仪119安装在沥青储罐116上，温度计121、流量计122、液位仪123安装在沥青高温罐120上，将仪表的开关量和模拟量信号分别接入沥青罐数据采集通讯器124内的开关量输入端子和模拟量输入端子；三组拌和站数据采集通讯器通过以太网交换机125与局域网工控计算机126连接；安装采集软件127的沥青搅拌机终端计算机128与局域网工控计算机126连接，可以在局域网工控计算机126上读取沥青搅拌机终端计算机128中的生产数据，并向工控计算机126发送沥青搅拌机生产过程中的成品混合料累计重量、配合比数据、温度值信息；工控计算机126将采集到的数据通过局域网实时传送到数据控制服务器200。数据控制终端计算机201-1、201-2调用数据控制服务器200上采集的信息，对数据加以统计分析处理，依照国家标准自动生成实验报告，通过打印机202输出报告。

如附图4所述，沥青拌和站电控系统接入供乳化沥青和SBS改性沥青共用、沥青混合料和木质纤维素共用、沥青储罐和沥青高温罐共用的三组拌和站数据采集通讯器；沥青流量和反应温度的模拟量信号由采集传感器或仪表采集，与阀状态开关量信号一同发送至改性沥青数据采集通讯器；安置于木质素料斗、水泥料斗、石粉料斗、热料仓的称重传感器将采集到的模拟量信号与阀状态开关量信号一同发送至拌和数据采集通讯器；入口流量、储罐间流量、拌合用沥青流量、沥青液位、沥青温度的模拟量信号由采集传感器或仪表采集，与阀状态开关量信号一同发送至沥青储罐数据采集通讯器；三组拌和站数据采集通讯器通过局域网与数据控制服务器连接，然后通过Internet网络与监控中心数据库服务器连接。

如图5所述的拌和站数据采集通讯器电路，开关量输入端子和模拟量输入端子是为拌和站数据采集装置预留的信号接入端子；模拟量输入端子与模拟量隔离模块连接，模拟量隔离模块与位于数据采集通讯器的中部的PLC可编程控制器连接；开关量输入端子与PLC可编程控制器连接，开关量输入端子直接与PLC连接，输出信号通过中间继电器返回开关量接线端子模拟量输入端子经过模拟量隔离模组与PLC连接，从而达到对开关量信号及模拟量信号的数据采集和信号转换；通过使用计算机程序控制配置模组内的嵌入式上位工控机，保存数据；传输模组依靠与嵌入式上位工控机连接的以太网交换机的光纤和无线网络接入，将数据以有线或无线网络发送到局域网工控计算机。

数据控制服务器200上保存有从3组拌和站数据采集通讯器上传的数据，使用安装在数据控制终端计算机128上的数据采集控制软件127对采集的数据值与设计值或理论值进行比对：

(1)通过对进场汽车衡称重数量统计出原料总数量，与合同记录数量和设计使用数量的数据比对，判断进场原材料是否足量；通过对沥青的流量计量、液位计量的数据比对，判断沥青是否丢失，沥青使用是否足量；通过对出场成品料数量与理论生产成品料数量的数据比对，判断原料使用是否足量；通过对从沥青拌合机终端计算机采集的沥青成品混合料重量与汽车衡累计出场重量、工程实施现场接收重量以及工程结构设计量比对，判断出场成品混合料重量是否足量；

(2)通过对从沥青拌和机终端计算机采集的配合比与设计配合比的数据比对，判断成品沥青质量是否达标；(3)查询采集到数据的分项以及汇总数据，计算标准偏差和实际偏差，并绘制标准曲线，对于超过允许范围的偏差将启动报警模块。

在木质纤维素加料口设置监控摄像头V101、在SBS改性沥青加料口设置监控摄像头V102、在沥青储罐进出口流量计处设置监控摄像头V103、在沥青高温罐进出口流量计处设置监控摄像头V104、在汽车衡称重处设置监控摄像头V105，采集到的加料过程视频信号通过局域网络传送到监控服务器V200；使用安装在监控服务器V200上的数据控制软件，可以实时监控并重现设备运行情况。

监控中心数据库服务器300存有数据控制服务器200和监控服务器V200上传的信息；监控终端计算机301-1、301-2通过调用监控中心数据库服务器上的信息，对不合格数据做出报警提示，通过打印机302输出报告。

实施例2：水泥混凝土拌和站电控系统与图1所述的沥青拌和站电控系统的主要区别为采用不同的拌合设备及数据采集装置；水泥混凝土混合料生产数据采集装置将采集到的集料称重数据、粉料辅助称重数据、水泥称重数据、外掺剂称重数据、水流量数据的模拟量和开关量信号，连接到拌和站数据采集通讯器，然后与工控机相连，并将数据上传、保存到数据控制服务器；每台水泥混凝土拌和机配备一组拌和站数据采集通讯器。

视频监控设备分别安置于汽车衡称重、混合料料斗称重处，实时监控水泥混凝土拌合过程中设备运转情况和混合料投放情况，视频信息通过局域网存入监控服务器，并最终由Internet直接上传到数据控制服务器中。

实施例3：稳定土拌和站电控系统与图1所述的沥青拌和站电控系统主要区别为采用不同的拌合设备及数据采集装置；稳定土混合料生产数据采集装置将采集到的水泥称重数据、冷料称重数据、水流量数据的模拟量和开关量信号，连接到拌和站数据采集通讯器，然后与工控机相连，并将数据上传、保存到数据控制服务器；每台稳定土拌和机配备一组拌和站数据采集通讯器。

视频监控设备分别安置于汽车衡称重、混合料料斗称重处，实时监控稳定土拌合过程中设备运转情况和混合料投放情况，视频信息通过局域网存入监控服务器，并最终由Internet直接上传到数据控制服务器中。

Claims (3)

1.根据权利要求1所述的拌和站电控系统，其特征在于数据采集组件的电路连接：(1)汽车衡称重计量装置：识别进出车辆的IC卡，读卡器通过自带的USB接口或者串口RS232与工控计算机连接、测量车载拌合料温度数据的温度测定仪通过串口与工控计算机连接、汽车衡称重仪表数据通过串口通信传输到工控计算机；(2)分别安装在拌合料加料斗、成品拌合料出料口、原料及成品储备装置上传感器或计量仪表与拌和站数据采集通讯器连接；(3)数据采集控制软件安装在拌合机终端计算机中，用于采集的成品混合料累计重量、配合比数据、温度值信息；(4)拌和站数据采集通讯器通过模拟量输入、输出端子、开关量输入端子与生产设备上的各个传感器或计量仪表相连，端子的另一端连接模拟量隔离模块、中间继电器、可编程逻辑控制器PLC，接入工控机，将采集到的开关量信号和模拟量信号经过计算并存储，通过局域网数据控制服务器连接，并保存至数据控制服务器数据库中；(5)视频监控装置设置于安装在汽车衡和生产设备上的数据采集装置处，通过电缆线与监控服务器连接，再经过Internet网络连接至监控中心数据库服务器。

2.根据权利要求1所述的拌和站电控系统，其特征在于拌和站数据采集通讯器，与有线网和无线网通讯，其特征在于柜体内配置数据采集模组、存储模组和传输模组，可编程控制器与工控机相连；数据采集模组内的开关量输入端子与拌和站生产设备上配置的数据采集用传感器或仪表的开关量输出端相接，数据采集模组内的开关量输入端子与PLC扩展模块连通，PLC扩展模块输出的开关量信号通过中间继电器与开关量输出端子连接；模拟量输入端子与拌和站生产设备上配置的数据采集用传感器或仪表的模拟量输出端相接，模拟量输入端子经过模拟量隔离模组与PLC连接，并与上位工控机连接；存储模组包括嵌入式上位工控机、显示器和外接存储器；传输模组中以太网交换机与存储模组内的嵌入式上位工控机连接，并可根据需要连接额外无线AP，将数据以有线或无线网络的形式发送到数据控制服务器。

3.根据权利要求1所述的拌和站电控系统的采集控制方法：将接收采集装置的数据信息处理后发送至数据控制服务器的数据库中，装有依照生产工艺和技术标准数据编成的监控服务软件的监控终端计算机，调用存储在数据控制服务器中的数据信息，实现在局域网内进行信息处理，并最终通过Internet网络上传至监控中心数据库服务器中；监控中心数据库服务器将通过Internet网络接收由数据控制服务器传送的数据信息，利用监控终端计算机调用监控中心数据库服务器中数据信息，对数据进行分析比对，针对不合格数据发送报警提示，实时进行生产全程监管和控制，并可追遡查档。

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