CN102615709B - 一种混凝土塌落度监控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种混凝土塌落度监控装置及方法，其中，该种混凝土塌落度监控装置包括：电流获取装置、PLC、工控机；电流获取装置用于实时获取用于对目标混凝土作业的搅拌主机电机的电流信息，并将电流信息传送至PLC；工控机用于接收PLC传送的电流信息，并比对电流信息与目标混凝土当前盘数对应的预设电流阈值，以及根据比对结果确定目标混凝土的塌落度状态。本发明能有效地确定塌落度的状态。

Description

一种混凝土塌落度监控装置及方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种混凝土塌落度监控装置及方法。

背景技术

由于我国城市化进程的不断推进，混凝土设备在公路、桥梁、城市建设等工程施工中的应用越来越广泛，对搅拌站的要求也在日益提高。由于在使用过程中，骨料通常都是暴露在户外，再加上天气的影响，骨料的含水率无法得到保证，这导致混凝土的塌落度受到影响，从而最终影响混凝土的质量。

目前，控制混凝土塌落度的方式主要是依据操作手的经验。经验欠丰富的操作手只能通过出料的最后形态查看到混凝土的塌落度是否合适，这样的操作明显与高度自动化的今天不符。

因此，有必要提供一套有效的混凝土塌落度监控装置，以保证混凝土质量，提高生产效率。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种能够智能监控混凝土塌落度的装置，因此，本发明提供以下技术方案：

一种混凝土塌落度监控装置，包括：电流获取装置、PLC、工控机；所述电流获取装置用于实时获取用于对目标混凝土作业的搅拌主机电机的电流信息，并将所述电流信息传送至所述PLC；所述工控机用于接收所述PLC传送的电流信息，并比对所述电流信息与所述目标混凝土当前盘数对应的预设电流阈值，以及根据比对结果确定所述目标混凝土的塌落度状态；所述工控机还用于在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干时，生成并发出用于指示混凝土干的第一提示信息；或/和，所述工控机还用于在根据所述比对结果确定所述目标混凝土稀时，生成并发出用于指示混凝土稀的第二提示信。

进一步地，所述工控机还用于在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干或稀时，通过控制对所述目标混凝土增加注水量或沙土量以修正所述目标混凝土的塌落度。

进一步地，所述电流获取装置为电流互感器；所述PLC包括：PLC电流采集模块及PLC主模块；所述电流互感器、PLC电流采集模块及PLC主模块依次连接；所述PLC主模块连接所述工控机；或者

所述电流获取装置为变频器；所述PLC包括与所述变频器连接的PLC主模块；所述PLC主模块连接所述工控机。

本发明的第二目的在于提供一种能够智能监控混凝土塌落度的方法，因此，本发明提供以下技术方案：

一种混凝土塌落度监控方法，包括：电流获取装置实时获取用于对目标混凝土作业的搅拌主机电机的电流信息，并将所述电流信息传送至PLC；工控机接收所述PLC传送的电流信息，并比对所述电流信息与所述目标混凝土当前盘数对应的预设电流阈值，以及根据比对结果确定所述目标混凝土的塌落度状态；所述工控机在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干时，生成并发出用于指示混凝土干的第一提示信息；或/和，所述工控机在根据所述比对结果确定所述目标混凝土稀时，生成并发出用于指示混凝土稀的第二提示信息。

进一步地，在所述工控机根据比对结果确定所述目标混凝土的塌落度状态的步骤之后还包括：

所述工控机在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干或稀时，通过控制对所述目标混凝土增加注水量或沙土量以修正所述目标混凝土的塌落度。

进一步地，在所述工控机通过控制对所述目标混凝土增加注水量或沙土量以修正所述目标混凝土的塌落度的步骤之前还包括：

所述工控机判断上次对所述目标混凝土增加注水量或沙土量的时间距离当前时间是否达到或超过预设时间阈值；并在达到或超过所述预设时间阈值时，执行所述修正所述目标混凝土的塌落度的步骤。

进一步地，在所述工控机通过控制对所述目标混凝土增加注水量或沙土量以修正所述目标混凝土的塌落度的步骤之前还包括：

所述工控机判断所述目标混凝土当前盘数是否为预设的修正对象值；并在为所述预设的修正对象值且达到或超过所述预设时间阈值时，执行所述修正所述目标混凝土的塌落度的步骤。

进一步地，所述工控机根据比对结果确定所述目标混凝土的塌落度状态的步骤包括：

所述工控机在所述电流信息与所述预设电流阈值的差值大于预设值时，确定所述目标混凝土干；并在所述预设电流阈值与所述电流信息的差值大于所述预设值时，确定所述目标混凝土稀；以及在所述电流信息位于所述预设电流阈值与所述预设值的差与和之间的范围时，确定述目标混凝土的塌落度正常。

本发明混凝土塌落度监控装置及方法通过PLC将电流获取装置获取的实时电流信息传入工控机，进而有效地确定塌落度的状态；进一步地，还可以根据混凝土塌落度的实际情况对其进行调整。

附图说明

图1为本发明混凝土塌落度监控装置的第一实施例结构示意图；

图2为本发明混凝土塌落度监控装置的第二实施例结构示意图；

图3为本发明混凝土塌落度监控方法的实施例流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明混凝土塌落度监控装置实施例包括：电流获取装置、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）5、工控机7；其中，

电流获取装置用于实时获取用于对目标混凝土作业的搅拌主机电机1的电流信息，并将电流信息传送至PLC5；

工控机7用于接收PLC5传送的电流信息，并比对电流信息与目标混凝土当前盘数对应的预设电流阈值，以及根据比对结果确定目标混凝土的塌落度状态。

具体操作时，由于各混凝土可能有不同盘数，即对应的不同方量，因此，在设置各混凝土合格（或称为混凝土正常，即用户满意的塌落度状态）塌落度对应的预设电流阈值（以下简称标准电流I_x）时，应与盘数（方量）对应；故，上述工控机7中存储了多个方量值对应的标准电流I_x，其中标准电流I_x中的下标x即为对应的盘数，各盘数对应具体的方量值，如I₀为0.5方料的预设电流阈值，I₁为1方料的预设电流阈值，I₂为1.5方料的预设电流阈值，I₃为2方料的预设电流阈值，依此类推，根据需要设置多个值。相应地，用于对目标混凝土作业的搅拌主机电机1的实时电流信息也应与盘数（方量）对应，记为i_x。

优选地，考虑到合格塌落度对应的电流值一般在一个范围内，还可以设置一个预设值q（允许的电流范围），使得实际电流值落在区间（I_x-q，I_x+q）的混凝土对应的塌落度视为合格。即：对于上述标准电流Ix结合预设值q的方式，工控机7根据比对结果确定目标混凝土的塌落度状态的操作可以包括：

工控机7对目标混凝土当前盘数对应的实时电流信息i_x与对应的预设电流阈值及预设值q进行比较，在i_x＞I_x＋q时，确定目标混凝土干；并在预设电流阈值I_x与实时电流信息i_x的差大于预设值q（即i_x＜I_x-q）时，确定目标混凝土稀；以及在实时电流信息i_x位于预设电流阈值I_x与预设值q的差与和之间的范围（即I_x-q＜i_x＜I_x＋q）时，确定述目标混凝土的塌落度正常。

优选地，为了更好地体现监控效果，在目标混凝土（被监控的混凝土）的塌落度异常时，工控机7还可以具有塌落度异常提示功能，即：

工控机7还用于在根据比对结果确定目标混凝土干时，生成并发出用于指示混凝土干的第一提示信息；或/和

工控机7还用于在根据比对结果确定目标混凝土稀时，生成并发出用于指示混凝土稀的第二提示信息。

优选地，为了在混凝土的塌落度异常时能及时修正，工控机7还可以具有塌落度自动修正功能，即：在根据比对结果确定目标混凝土干或稀时，通过控制对目标混凝土增加注水量或沙土量以修正目标混凝土的塌落度。

进一步优选地，为了有效地控制修正目标混凝土的塌落度的次数，减轻工控机7的工作负担，在工控机7通过控制对目标混凝土增加注水量或沙土量以修正目标混凝土的塌落度的操作之前还包括：

工控机7先判断上次对目标混凝土增加注水量或沙土量的时间距离当前时间是否达到或超过预设时间阈值T；并在达到或超过预设时间阈值时，执行修正目标混凝土的塌落度的步骤。

通过上述预设时间阈值T的设置，实际上即设置了对混凝土塌落度自动修正的时间间隔，也就是说，并不是一旦发现目标混凝土的塌落度异常时即进行修正，而是有一定时间间隔。

进一步优选地，同样为了有效地控制修正目标混凝土的塌落度的次数，减轻工控机7的工作负担及存储负担（避免存储空间不够而暴机），在工控机7通过控制对目标混凝土增加注水量或沙土量以修正目标混凝土的塌落度的操作之前还包括：

工控机7判断目标混凝土当前盘数是否为预设的修正对象值（如设置除x=L/60外的盘数为修正对象值，其中L为设备每小时能生产的混凝土，通常为60、120、180）；并在为预设的修正对象值且达到或超过预设时间阈值时，执行修正目标混凝土的塌落度的步骤。

通过上述修正对象值的设置，实际上即设置了特定盘数时才对混凝土塌落度自动修正，也就是说，并不是发现目标混凝土的塌落度异常且满足上述时间间隔时即进行修正，而是还有盘数需求。当然，上述修正对象值的设置可以仅应用于混凝土干或混凝土稀的情况。

以应用上述预设时间阈值T及上述修正对象值的设置应用于混凝土稀的情况为例进行解释说明工控机7对目标混凝土的塌落度自动修正的过程：在工控机7上选定塌落度自动修正功能后，工控机7若确定目标混凝土干，如i_x＞I_x＋q，将加水量w=w+Δw_x（其中，Δw_x为单次加水量）自动加入工控机7，待设置的时间T到了以后再次对比i_x和I_x＋q比较，若i_x＞I_x＋q，继续加入Δw_x，如此循环；系统出现i_x＜I_x-q时，且x＜L/60（L为设备每小时能生产的混凝土，通常为60、120、180），将加沙量s=s+Δs_x或/和加石料量sh=sh+Δsh_x自动加入工控机7（其中，Δs_x为单次加沙量，Δsh_x为单次加石料量），在时间T后再次判断是否仍有i_x＜I_x-q，如此循环；而对于x=L/60时不进行塌落度自动修正的操作。

需要说明的是，在对目标混凝土塌落度进行自动修正操作时，注水量及沙土量的改变会对目标混凝土的当前盘数有影响，但结合实际的情况考虑，这种影响有限，比如某目标混凝土的当前盘数对应于1方料，其对应的预设电流值为1方料的预设电流阈值I₁，在对其进行塌落度自动修正，其方料不会跳变为0.5方料或1.5方料，而具体操作时，方料通常以0.5为单位，故可将塌落度自动修正操作对方料的影响忽略，也就是说，塌落度自动修正操作不影响目标混凝土对应的标准电流值。

继续参考图1，具体操作时，上述电流获取装置可以为电流互感器31，如该电流互感器31可以与用作搅拌主机电机1的鼠笼式电机连接，用于感应搅拌主机电机1的实时电流信息；相应地，该PLC5可以包括PLC电流采集模块51及PLC主模块53；电流互感器31、PLC电流采集模块51及PLC主模块53可以依次通过电缆相连；PLC电流采集模块51与PLC主模块53还可以通过PLC连接排线连接。其中，该PLC5的型号可以为S7-200；PLC电流采集模块51的型号可以为SM231，其具有两个输入端。PLC5与作为上位机的工控机7可以通过插在工控机7内的COM接口相连（即通过串口线连接），工控机7的运行环境可以基于XP操作系统，开发环境Delphi。

根据上述描述可知，工控机7集成了搅拌主机电机1电流实时监控功能、合格塌落度及异常塌落度对应的标准电流阈值的预设功能、塌落度预警（提示）功能、塌落度自动调节功能。当然，在出现异常时，工控机7可以下达指令给PLC5，暂停目前的操作，提示用户。

如图2所示，上述电流获取装置可以为变频器33，其与用作搅拌主机电机1的普通三相异步电机连接，用于驱动搅拌主机电机1并采集搅拌主机电机1的实时电流信息；变频器33可以通过一条网线口转COM口数据线与PLC主模块53直接连接，实现工控机7对搅拌主机电机1实时电流的监控。具体操作时，该变频器33可以为施耐德变频器。

本发明混凝土塌落度监控装置各实施例通过各种电流获取装置获取搅拌主机电机的实时电流信息，并通过PLC将该实时电流信息传入作为上位机的工控机，进而通过监控混凝土电流确定塌落度的状态；优选地，还可以通过工控机在塌落度异常时发出提示信息提供报警功能，以及通过工控机在塌落度异常时控制注入量及沙石量的自动注入实现塌落度进行自动修正，保证混凝土质量，提高生产效率。

本发明混凝土塌落度监控方法实施例如图3所示，图1及图2的解释说明均可以适用于本方法实施例，该方法可以包括：

步骤300，电流获取装置实时获取用于对目标混凝土作业的搅拌主机电机的电流信息，并将所述电流信息传送至PLC；

步骤302，工控机接收所述PLC传送的电流信息，并比对所述电流信息与所述目标混凝土当前盘数对应的预设电流阈值，以及根据比对结果确定所述目标混凝土的塌落度状态；

步骤304，工控机在目标混凝土的塌落度状态异常时报警；

报警的具体手段详见对图1及图2的解释说明，即：在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干时，生成并发出用于指示混凝土干的第一提示信息，并在根据所述比对结果确定所述目标混凝土稀时，生成并发出用于指示混凝土稀的第二提示信息；

步骤306，工控机在目标混凝土的塌落度状态异常时自动修正塌落度；

自动修正塌落度的具体操作详见对图1及图2的解释说明，即：在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干或稀时，通过控制对所述目标混凝土增加注水量或沙土量以修正所述目标混凝土的塌落度；

在自动修正塌落度的操作中还可以通过设置上述预设时间阈值T及上述修正对象值以减少工控机的自动修正塌落度工作量，详见图1及图2的解释说明。

可以理解的是，步骤304及306均为优选的方案，且二者执行次序没有先后限定。

本发明混凝土塌落度监控方法实施例通过PLC将电流获取装置获取的实时电流信息传入工控机，进而确定塌落度的状态；优选地，还可以通过工控机在塌落度异常时发出提示信息提供报警功能，以及通过工控机在塌落度异常时控制注入量及沙石量的自动注入实现塌落度进行自动修正，保证混凝土质量，提高生产效率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混凝土塌落度监控装置，其特征在于，包括：电流获取装置、PLC(5)、工控机(7)；

所述电流获取装置用于实时获取用于对目标混凝土作业的搅拌主机电机(1)的电流信息，并将所述电流信息传送至所述PLC(5)；

所述工控机(7)用于接收所述PLC(5)传送的电流信息，并比对所述电流信息与所述目标混凝土当前盘数对应的预设电流阈值，以及根据比对结果确定所述目标混凝土的塌落度状态；

所述工控机(7)还用于在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干时，生成并发出用于指示混凝土干的第一提示信息；或/和，所述工控机(7)还用于在根据所述比对结果确定所述目标混凝土稀时，生成并发出用于指示混凝土稀的第二提示信息；

所述电流获取装置为变频器(33)；所述变频器(33)用于驱动所述搅拌主机电机(1)并采集所述搅拌主机电机(1)的实时电流信息，所述PLC(5)包括与所述变频器(33)连接的PLC主模块(53)；所述PLC主模块(53)连接所述工控机(7)。

2.根据权利要求1所述的混凝土塌落度监控装置，其特征在于，所述工控机(7)还用于在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干或稀时，通过控制对所述目标混凝土增加注水量或沙土量以修正所述目标混凝土的塌落度。

3.一种混凝土塌落度监控方法，其特征在于，包括：

变频器驱动搅拌主机电机(1)工作；

所述变频器实时获取所述搅拌主机电机的电流信息，并将所述电流信息传送至PLC；

工控机接收所述PLC传送的电流信息，并比对所述电流信息与所述目标混凝土当前盘数对应的预设电流阈值，以及根据比对结果确定所述目标混凝土的塌落度状态；

所述工控机在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干时，生成并发出用于指示混凝土干的第一提示信息；或/和，所述工控机在根据所述比对结果确定所述目标混凝土稀时，生成并发出用于指示混凝土稀的第二提示信息。

4.根据权利要求3所述的混凝土塌落度监控方法，其特征在于，在所述工控机根据比对结果确定所述目标混凝土的塌落度状态的步骤之后还包括：

所述工控机在根据所述比对结果确定所述目标混凝土干或稀时，通过控制对所述目标混凝土增加注水量或沙土量以修正所述目标混凝土的塌落度。

5.根据权利要求4所述的混凝土塌落度监控方法，其特征在于，在所述工控机通过控制对所述目标混凝土增加注水量或沙土量以修正所述目标混凝土的塌落度的步骤之前还包括：

所述工控机判断上次对所述目标混凝土增加注水量或沙土量的时间距离当前时间是否达到或超过预设时间阈值；并在达到或超过所述预设时间阈值时，执行所述修正所述目标混凝土的塌落度的步骤。

6.根据权利要求5所述的混凝土塌落度监控方法，其特征在于，在所述工控机通过控制对所述目标混凝土增加注水量或沙土量以修正所述目标混凝土的塌落度的步骤之前还包括：

所述工控机判断所述目标混凝土当前盘数是否为预设的修正对象值；并在为所述预设的修正对象值且达到或超过所述预设时间阈值时，执行所述修正所述目标混凝土的塌落度的步骤。

7.根据上述权利要求3-6中任一项所述的混凝土塌落度监控方法，其特征在于，所述工控机根据比对结果确定所述目标混凝土的塌落度状态的步骤包括：

所述工控机在所述电流信息与所述预设电流阈值的差值大于预设值时，确定所述目标混凝土干；并在所述预设电流阈值与所述电流信息的差值大于所述预设值时，确定所述目标混凝土稀；以及在所述电流信息位于所述预设电流阈值与所述预设值的差与和之间的范围时，确定述目标混凝土的塌落度正常。