CN103439937A - 搅拌楼及砂浆成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搅拌楼及砂浆成套设备。该搅拌楼配备有搅拌控制系统，该搅拌控制系统包括称重传感器、信号变换器、可编程逻辑控制器以及触摸屏，其中：信号变换器用于将来自于称重传感器的模拟量信号转换为开关量信号，并将其发送给可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器用于根据开关量信号计算出相应的重量数据，接收触摸屏设定的生产参数和/或动作命令，实现生产过程和动作的逻辑控制；触摸屏用于从可编程逻辑控制器获取包括重量数据在内的状态数据，设定生产参数和/或动作命令并将其发送给可编程逻辑控制器，实现生产过程的监控和数据管理。本发明的搅拌楼采用新的控制方案，能够减少控制室的空间尺寸，提高集成度。

Description

搅拌楼及砂浆成套设备

技术领域

本发明涉及预拌砂浆技术领域，特别涉及一种搅拌楼。本发明还涉及一种具有该搅拌楼的砂浆成套设备。

背景技术

砂浆是指由一定比例的水泥、砂、水及其他物料，经拌制后形成的拌合物，可以用于砌筑、抹灰等施工作业。随着城镇化建设的快速推进，为了兼顾日益增长的砂浆施工需求量以及质量环保等要求，目前，许多城市在逐步禁止现场搅拌砂浆的同时，推广使用预拌砂浆。

预拌砂浆主要包括干拌砂浆和湿拌砂浆。其中，干拌砂浆是指由专业生产厂生产、把经干燥筛分处理的砂与水泥、矿物掺合料和外加剂等组分按一定比例混合形成的一种粉状或颗粒状混合物，经普通卡车运输至施工现场后，按使用说明加水搅拌即可使用。湿拌砂浆是指由水泥、砂、保水增稠材料、水、粉煤灰或其他矿物掺合料和外加剂等组分按一定比例混合形成的一种砂浆拌合物；在一种常见方式中，湿拌砂浆大多采用普通搅拌站生产，经搅拌运输车运至施工现场后，在规定时间内使用完毕。

生产干拌砂浆时，需要对湿砂进行烘干处理，能耗和成本较高。当前，用于生产湿拌砂浆的搅拌站一般为一个独立的建筑物，且位于无居民或居民较少的位置（如城乡结合部），以减小污染产生的损害；对于城镇内的建设项目而言，砂浆搅拌站通常离施工现场有相当一段距离（如10公里至50公里），过长的运输距离和过久的储存时间均会严重影响砂浆的喷涂效果。

基于此，本申请人提出了一种独创的湿拌砂浆生产工艺路线，并形成了相应的砂浆成套设备（简称砂浆大师）。具体而言，参见图1，该砂浆成套设备包括但不限于砂料斗1'、输砂设备2'、搅拌楼3'、粉料输送设备4'、粉料罐5'、筛砂机（图未示出）和运砂车（图未示出）等；其中，搅拌楼3'等布置在施工现场（或者施工现场附近），并且采用模块化无基础设计（便于快速移动），筛砂机在砂场筛分砂料，运砂车将筛砂机筛分后的砂料运输至施工现场供给砂料斗1'，输砂设备2'将砂料斗1'中的预定量的砂料输送至搅拌楼3'中（当然，也可以省略砂料斗1'，而由运砂车直接向输砂设备2'供料），粉料输送设备4'将储存于粉料罐5'（可以有多个）中的预定量的水泥或者粉煤灰等输送至搅拌楼3'中，其他组分如水、外加剂等也按预定量输送至搅拌楼3'中，最后搅拌形成的砂浆即可用于现场施工。

搅拌楼3'为搅拌过程的核心设备，其内部空间同时集成有控制室、空压机、水泥计量斗、粉料计量斗、骨料计量斗和水箱等，为了满足高效、环保、节能以及便于移动的要求，搅拌楼3'的规模不能过大，因而，其内部结构需要高度集成。在传统的搅拌站中，由于建立在居民较少的地方，空间约束和环保约束等较弱，为了避免受到干扰，控制室与搅拌楼相隔离，控制室和搅拌楼分别安装在不同的支架上；控制室中装设有操作台，操作台的尺寸较大，其上部设置有工控机监视器（可以有两台），中部为仪表板，仪表板上并排设置有多个称量仪表，下部为操作面板；在控制结构方面，各称量仪表接收对应称重传感器的重量信号，将其处理后发给主控机并显示出来，主控机可以根据现场情况和称量仪表发送的实时重量数据在监视器上以动画模拟的方式直观地显示出来，另外，各称量仪表还可以接收来自于主控机的配方、落差等参数并负责单个计量斗的配料和卸料工作。

从前述可知，若将传统搅拌站中的控制室（包含其控制方案）直接应用到搅拌楼3'中，要么容易造成搅拌楼3'的规模过大，要么容易造成搅拌楼3'内部的可用空间减少，从而影响其他部分的集成。因此，如何降低控制室的空间尺寸，提高砂浆大师中搅拌楼的集成度，是亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种搅拌楼，通过采用新的控制方案，以便减少控制室的空间尺寸，提高搅拌楼的集成度。本发明的目的之二在于提供一种砂浆成套设备。

具体而言，本发明的搅拌楼配备有搅拌控制系统，该搅拌控制系统包括称重传感器、与该称重传感器通讯连接的信号变换器、与该信号变换器通讯连接的可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）以及与该可编程逻辑控制器通讯连接的触摸屏，其中：所述信号变换器用于将来自于称重传感器的模拟量信号转换为开关量信号，并将其发送给所述可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器用于根据所述开关量信号计算出相应的重量数据，接收所述触摸屏设定的生产参数和/或动作命令，实现生产过程和动作的逻辑控制；所述触摸屏用于从所述可编程逻辑控制器获取包括所述重量数据在内的状态数据，设定生产参数和/或动作命令并将其发送给所述可编程逻辑控制器，实现生产过程的监控和数据管理。

进一步地，所述信号变换器与所述可编程逻辑控制器之间采用CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线通讯。

进一步地，所述信号变换器和所述称重传感器均为多个，任一个所述信号变换器与至少一个所述称重传感器通讯连接，多个所述信号变换器依次通讯连接，并且第一个所述信号变换器与所述可编程逻辑控制器通讯连接。

进一步地，所述触摸屏与所述可编程逻辑控制器之间采用以太网通讯。

进一步地，所述搅拌控制系统还包括无线路由器和终端设备，所述无线路由器设置于所述触摸屏与所述可编程逻辑控制器之间的通讯链路上，所述终端设备与所述无线路由器无线通讯连接，所述终端设备用于通过所述无线路由器与所述触摸屏通讯，实现生产过程的远程监控。

进一步地，所述终端设备与所述无线路由器之间采用WIFI方式通讯。

进一步地，所述触摸屏包括监控模块、数据库模块和管理模块，其中：所述监控模块用于从所述可编程逻辑控制器获取包括所述重量数据在内的状态数据，以动画的形式模拟显示生产过程，设定生产参数和/或动作命令并将其发送给所述可编程逻辑控制器；所述数据库模块用于组织和存储所述监控模块产生的数据；所述管理模块用于汇总、归档和/或输出所述数据库模块中的数据。

进一步地，所述监控模块包括以下至少一种：主监控子模块、输入输出点监控子模块、报警监控子模块、校秤子模块、用户管理子模块、配方设置子模块、落差设定子模块。

进一步地，所述管理模块包括以下至少一种：报表查询子模块、输出打印子模块。

本发明的砂浆成套设备设置有上述任一项所述的搅拌楼。

采用本发明的搅拌楼时，在其搅拌控制系统中，可编程逻辑控制器在与信号变换器和触摸屏的通讯中，可实现生产过程和动作的逻辑控制，而触摸屏在与可编程逻辑控制器的通讯中，可实现生产过程的监控和数据管理，因而能够保障砂浆搅拌过程的正常进行；与现有技术相比，由于采用触摸屏代替工控机，并将称量仪表省略，控制过程由触摸屏和可编程逻辑控制器分担，因而在控制室中无需采用过大尺寸的操作台，这样有利于减少控制室的空间尺寸，节省控制室在搅拌楼中的占用空间，提高搅拌楼的集成度或者使搅拌楼的规模控制在预定范围内，从而使搅拌楼更加便于移动、高效、环保。

在进一步的一种方案中，信号变换器与可编程逻辑控制器之间采用CAN总线实现通讯，由于CAN总线采用差分驱动且具有多种工作方式，这样能够提高称重传感器信号传输的抗干扰能力，保障称重传感器信号在高噪声干扰下仍能正常传输至可编程逻辑控制器，这样有利于提高搅拌控制系统和搅拌楼的可靠性。

在进一步的一种方案中，多个信号变换器依次通讯连接，且其第一个信号变换器与可编程逻辑控制器通讯连接，所有的信号变换器与可编程逻辑控制器之间通过单个通道通讯，这样能够有效简化控制线路的布置，有助于进一步节约空间，减小控制室的空间尺寸，提高搅拌楼的集成度。

在进一步的一种方案中，触摸屏和可编程逻辑控制器之间采用以太网通讯，这样能够提高数据传输的速度、安全性以及具有良好的延时性，使可编程逻辑控制器和触摸屏的处理效率得到提升，从而提高整个控制系统及搅拌楼的工作效率。

在进一步的一种方案中，终端设备通过无线路由器与触摸屏通讯，可实现对生产过程的远程监控，在使用过程中，操作手可以手持终端设备在控制室或者搅拌楼外进行操控，方便快捷，也提高了搅拌楼的使用性能；另外，在搅拌楼外，操作手可直观的观察到湿拌砂浆成套设备中运砂车的给料状况、搅拌主机的卸料状况以及砂浆的成品状态，从而能够更好地掌握实时生产状态；另外，由于控制室集成在搅拌楼中，易受到噪声及粉尘的污染，在搅拌楼外远程操控可以免受这些污染。

本发明的砂浆成套设备配备有上述的搅拌楼，由于上述的搅拌楼具有上述技术效果，因而该砂浆成套设备也具有相应的技术效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为相关技术中砂浆成套设备的部分组成结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种搅拌楼中搅拌控制系统的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种搅拌楼的一种具体实现方式，图中示意性地给出了搅拌楼的内部空间布置方案；

图4为图2中可编程逻辑控制器的内部结构框图，其中还示出了与其通讯连接的相关设备；

图5为图2中触摸屏的内部结构框图。

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

请同时参考图2、图3、图4和图5，下面将结合附图对本发明实施例作详细说明。

该实施例的搅拌楼中配备有搅拌控制系统，结合图2所示，该搅拌控制系统可以包括触摸屏1、无线路由器2、终端设备3、可编程逻辑控制器4（以下简称PLC）、多个信号变换器5和多个称重传感器。

其中，触摸屏1通过以太网与无线路由器2通讯连接，终端设备3通过无线方式与无线路由器2通讯连接，PLC通过以太网与无线路由器2通讯连接，多个信号变换器5（图中示出了三个）依次相互通讯连接，且第一个信号变换器与PLC通讯连接，每个信号变换器5与至少一个称重传感器（图中示出了三个）通讯连接。

称重传感器可以检测相应计量斗（如粉料计量斗或者砂料计量斗）的重量信号（模拟量信号）并将其发送给信号变换器5，信号变换器5用于将来自于称重传感器的模拟量信号转换为开关量信号，并将其发送给PLC。

PLC可以根据接收到的开关量信号计算出相应的重量数据，接收触摸屏1设定的生产参数和/或动作命令，实现生产过程和动作的逻辑控制。

触摸屏1可以通过无线路由器2从PLC获取包括所述重量数据在内的状态数据，设定生产参数和/或动作命令并将其发送给PLC，实现生产过程的监控和数据管理。

终端设备3可通过无线路由器2与触摸屏1通讯，实现生产过程的远程监控。

下面结合具体场景说明上述搅拌控制系统的工作原理，以配料生产过程为例，在触摸屏1上设定相应的生产数据（参数），如各物料的配方、生产方量、落差等，通过以太网将上述生产数据发送给PLC，PLC根据在每一个扫描周期从各信号变换器5收到重量开关量信号计算得出对应的重量数据，然后比较物料的目标值、实际值和落差值等，并调用内部逻辑（对应于生产过程流程）控制配料生产，触摸屏1从PLC获取包括重量数据在内的状态数据，实现整个过程的监控和数据管理。具体实施时，可开发与触摸屏1相同监控画面的应用程序，在终端设备3上安装该应用程序，可使终端设备3显示与触摸屏1相同的画面，这样通过终端设备3即可实现生产过程的远程监控。

下面结合图3详细说明配备有上述搅拌控制系统的搅拌楼所能达到的技术效果。如图所示，该搅拌楼100的内部至少集成有控制室、外加剂箱、增稠剂箱、骨料计量斗（用于称量砂料）、水泥计量斗、粉煤灰计量斗、搅拌机、空压机和水箱。

在实施过程中，将上述搅拌控制系统的主体（包括触摸屏1、无线路由器2、PLC、各信号变换器5，可选地，还包括终端设备3）布置在控制室中，将各称重传感器靠近相应的计量斗布置，这样能够满足砂浆生产的控制需要。与相关技术相比，由于采用触摸屏1代替工控机，并且无需用到称量仪表，控制过程由触摸屏1和PLC分担，因而在控制室中无需采用过大尺寸的操作台，这样有利于减少控制室的空间尺寸，节省控制室在搅拌楼中内占用空间，提高搅拌楼的集成度或者使搅拌楼的规模控制在预定范围内，从而使搅拌楼更加便于移动、高效、环保。另外，由于多个信号变换器5依次通讯连接，且其第一个信号变换器与PLC通讯连接，所有的信号变换器5与PLC之间通过单个通道通讯，这样能够有效简化控制线路的布置，有助于进一步节约空间，减小控制室的空间尺寸，提高搅拌楼的集成度。另外，触摸屏1和PLC之间采用以太网通讯，这样能够提高数据传输的速度、安全性以及具有良好的延时性，使PLC和触摸屏1的处理效率得到提升，从而提高整个控制系统及搅拌楼的工作效率。另外，在使用过程中，操作手可以手持终端设备3在搅拌楼进行操控，方便快捷，搅拌楼的使用性能良好；其次，在搅拌楼外，操作手可直观的观察到湿拌砂浆成套设备中运砂车的给料状况、搅拌主机的卸料状况以及砂浆的成品状态，从而能够更好地掌握实时生产状态；再者，由于控制室集成在搅拌楼中，易受到噪声及粉尘的污染，在控制室外远程操控可以免受这些污染。综上，本实施例提供的搅拌楼能够以更小的规模集成更多的部件，具有更好移动可靠性以及具有更好的环保性能。

需要说明的是，参考图4，在本实施例的搅拌楼的搅拌控制系统中，在实际工作时，PLC可以通过某一开关量输入通道从信号变换器5获取相应开关量信号，还可以通过另一开关量输入通道获得开关量信号，例如位置开关等输入设备6发出的开关量信号，此外，PLC的主模块负责相关数据的计算、生产过程和动作的逻辑控制，PLC的开关量输出通道可向执行器件7（如电磁阀及其驱动电路）发出控制信号。

另外，在具体实施过程中，本实施例的搅拌楼的搅拌控制系统还可以作如下至少一种优化：

方案一、信号变换器5与PLC之间优选采用CAN总线实现通讯，由于CAN总线采用差分驱动且具有多种工作方式，这样能够提高称重传感器信号传输的抗干扰能力，保障称重传感器信号在高噪声干扰下仍能正常传输至PLC，进一步提高了高集成搅拌楼的可靠性。

方案二、终端设备3与无线路由器2之间优选采用WIFI通讯方式，仅需在终端设备3和无线路由器2上配备相应的WIFI模块即可，这样能够有效提高传输速度，满足快速远程监控的需要，此外，在没有中继及屏蔽的情形下，WIFI的覆盖距离超过数十米，这样足以满足操作者在远程操控时直观观察实时生产状态的需要，提高了搅拌楼的使用性能。

方案三、在触摸屏1上配置嵌入式组态软件，实现监控动画的制作等系统所需的监视和控制功能，通过设置相关变量，可以建立触摸屏1和PLC之间的通讯匹配；参考图5，在此基础上，触摸屏1可以形成监控模块11、数据库模块12和管理模块13，其中：监控模块11可以从PLC获取包括重量数据在内的状态数据，以动画的形式模拟显示生产过程，可以设定生产参数和/或动作命令并将其发送给PLC；数据库模块12可以组织和存储监控模块11产生的数据；管理模块13可以汇总、归档和/或输出数据库模块12中的数据。在使用过程中，监控模块11可向数据库模块12中写入数据，管理模块13可从数据库模块12读取数据。

在前述方案三的基础上，进一步地，可以使监控模块11和/或管理模块13的功能更加丰富，从而使搅拌楼满足各种场景的使用需要，例如，监控模块11可以包括但不限于以下子模块：主监控子模块、输入输出点监控子模块、报警监控子模块、校秤子模块、用户管理子模块、配方设置子模块、落差设定子模块；又如，管理模块13可以包括但不限于以下子模块：报表查询子模块、输出打印子模块；以下详细说明各子模块的作用。

主监控子模块可以包括如下功能：物料的进料按钮和卸料按钮的配置，进料和卸料动画显示，物料的目标值、实际值和重量数据的动态显示；生产盘数、开门时间和搅拌时间等参数的设定；生产方量和车内盘数的动态显示；主机启停和主机卸料控制；生产控制按钮、配方设置切换按钮和落差设定切换按钮的配置。

输入输出点监控子模块可以包括如下功能：所有输入点和输出点的状态监控，例如，当信号为高电平时，指示灯为绿色，当信号为低电平时，指示灯为灰色。

报警监控子模块可以包括如下功能：形成报警界面，显示报警活动信息和报警复归信息，内容包括日期、时间、状态和信息等。

校秤子模块可以包括如下功能：由于与现有技术相比，本方案触摸屏1和PLC代替了原来称量仪表的功能，因而，在校秤子模块中，可形成校秤界面，以便于设定相关参数，将其保存并发送到PLC，之后通过零点标定和加载标定的两点标定法完成校秤工作。

用户管理子模块可以包括如下功能：形成用户管理界面，可用于设定多个（如两个）不同权限的用户及密码，低权限用户可进入校秤操作等，高权限用户可进入校秤操作、数据管理操作等。

配方设置模块可以包括如下功能：形成六个设置配方的子界面，点击相应按钮可进入子界面，各子界面包括各物料配方值的输入窗口，点击保存按钮可将设定好的配方数据（生产数据的一种）保存在触摸屏1中的数据库模块12内，点击发送按钮即可将目标值发送到PLC，由PLC运算后生成生产的目标值后反馈，显示在相应物料的显示框内。

落差设定子模块可以包括如下功能：形成落差设定界面，为保证计量的精度，该界面可根据生产的实际情况设定各物料的落差值，保存后发送到PLC，最终在相应位置读取并显示PLC的值；此外，该界面还可设定砂水平螺旋的提前值，当砂称量还剩余此提前值时，砂水平螺旋停止，砂上料螺旋继续动作，直至达到落差值时停止。

报表查询子模块可以包括如下功能：形成报表查询界面，以便从数据库模块12中检索出所需的数据或者报表。

输出打印子模块可以包括如下功能：形成数据或者报表输出打印按钮，以便将数据库中的数据或者报表输出打印。

需要说明的是，上述实施例中，采用无线路由器2和终端设备3，可以满足远程监控的需要，在其他实施例中，若无需远程操控，也可以省略终端设备3和无线路由器2，而由触摸屏1与PLC直接通讯，这样也能实现本发明的主要功能。

本发明其他实施例还提供了一种砂浆成套设备，该砂浆成套设备配备有上述实施例的搅拌楼，该砂浆成套设备还可以配备筛砂机、运砂车、输砂设备、粉料输送设备、和粉料罐等。由于上述的搅拌楼具有上述技术效果，因此，该砂浆成套设备也应具备相应的技术效果。

以上所述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 (10)

1.一种搅拌楼，其特征在于，所述搅拌楼配备有搅拌控制系统，所述搅拌控制系统包括称重传感器、与该称重传感器通讯连接的信号变换器、与该信号变换器通讯连接的可编程逻辑控制器以及与该可编程逻辑控制器通讯连接的触摸屏，其中：

所述信号变换器用于将来自于称重传感器的模拟量信号转换为开关量信号，并将其发送给所述可编程逻辑控制器；

所述可编程逻辑控制器用于根据所述开关量信号计算出相应的重量数据，接收所述触摸屏设定的生产参数和/或动作命令，实现生产过程和动作的逻辑控制；

所述触摸屏用于从所述可编程逻辑控制器获取包括所述重量数据在内的状态数据，设定生产参数和/或动作命令并将其发送给所述可编程逻辑控制器，实现生产过程的监控和数据管理。

2.如权利要求1所述的搅拌楼，其特征在于，所述信号变换器与所述可编程逻辑控制器之间采用CAN总线通讯。

3.如权利要求1所述的搅拌楼，其特征在于，所述信号变换器和所述称重传感器均为多个，任一个所述信号变换器与至少一个所述称重传感器通讯连接，多个所述信号变换器依次通讯连接，并且第一个所述信号变换器与所述可编程逻辑控制器通讯连接。

4.如权利要求1至3任一项所述的搅拌楼，其特征在于，所述触摸屏与所述可编程逻辑控制器之间采用以太网通讯。

5.如权利要求4所述的搅拌楼，其特征在于，所述搅拌控制系统还包括无线路由器和终端设备，所述无线路由器设置于所述触摸屏与所述可编程逻辑控制器之间的通讯链路上，所述终端设备与所述无线路由器无线通讯连接，所述终端设备通过所述无线路由器与所述触摸屏通讯，实现生产过程的远程监控。

6.如权利要求5所述的搅拌楼，其特征在于，所述终端设备与所述无线路由器之间采用WIFI方式通讯。

7.如权利要求1至3任一项所述的搅拌楼，其特征在于，所述触摸屏包括监控模块、数据库模块和管理模块，其中：所述监控模块用于从所述可编程逻辑控制器获取包括所述重量数据在内的状态数据，以动画的形式模拟显示生产过程，设定生产参数和/或动作命令并将其发送给所述可编程逻辑控制器；所述数据库模块用于组织和存储所述监控模块产生的数据；所述管理模块用于汇总、归档和/或输出所述数据库模块中的数据。

8.如权利要求7所述的搅拌楼，其特征在于，所述监控模块包括以下至少一种：主监控子模块、输入输出点监控子模块、报警监控子模块、校秤子模块、用户管理子模块、配方设置子模块、落差设定子模块。

9.如权利要求7所述的搅拌楼，其特征在于，所述管理模块包括以下至少一种：报表查询子模块、输出打印子模块。

10.一种砂浆成套设备，其特征在于，所述砂浆成套设备中配备有权利要求1至9任一项所述的搅拌楼。

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