CN111980026B - 一种基于plc的自动送配浆系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于PLC的自动送配浆系统，包括送浆子系统和配浆子系统，以及系统框架和设置于系统框架内的控制室，所述控制室内安装有通信连接的上位机、工业交换机、PLC总控制器，所述PLC总控制器分别通过第一分控制器和第二分控制器分别控制所述送浆子系统和配浆子系统；同时，本发明还提供一种送配浆工艺，通过人为将最佳的参数通过PLC总控制器进行预设、控制和执行，避免了人为因素的干扰，提高了送配浆的效率、提高了浆液密度控制的精度同时降低了实际送配浆的成本投入。

Description

一种基于PLC的自动送配浆系统及工艺

技术领域

本发明涉及水利水电基础处理器械系统领域，尤其涉及基建送浆、二次配浆的系统及工艺领域，具体涉及一种基于PLC的自动送配浆系统及工艺。

背景技术

现代水利水电基础处理施工类型中，基础灌浆工程占有很大的比例。灌浆工程施工工序可大致分为钻孔和灌浆两大工序，具体到灌浆施工，其主要工序环节有：浆液的制备、浆液储存、浆液输送、二次配浆、浆液灌入地层、以及这些过程中的质量控制。

随着市场对基础处理施工质量及控制精度要求越来越高，现有的相关设备已经不能满足现代化的施工要求。现有的送浆设备大都比较简陋、无检测浆液密度和流量的传感器，操作方式靠人为操作，无法满足施工要求，具体来说有以下缺陷：

A、现有的送浆设备没有浆液质量检测手段，不能保证浆液的质量(浆液密度)。B、现有的送浆设备没有浆量的计量手段，不能实现按需配送，容易造成多送或者少送，多送时会溢出，造成浆量浪费和环境污染；少送则不能满足灌浆机组的用浆需求。C、现有的送浆设备没有管路自动冲洗功能，浆液的附着和干化容易造成管路堵塞。

现有的送浆设备与前道工序和后道工序之间没有自动协作功能，仅仅依靠人工沟通容易造成窝工或错误操作。由于成本的控制和施工现场的地理环境因素，送浆过程往往是一个送浆泵要负责多个配浆机组的送浆，当一个机组通过对讲机发出送浆请求后，操作人员接收到信号后开始对相应的机组进行人工操作送浆，在这种多个机组之间来回切换，有时也会误送，造成浆液的浪费。这种控制基本属于半机械化操作程度。且这样一来一回的沟通既拖延了送浆时间，也消耗大量人力体力，不能高效地完成送浆。同理，现有的灌浆也是通过人工辅以配浆工具进行手工或者半自动的进行配浆，整个配浆流程，操作人员的把控对浆液质量的影响非常大，不仅效率低，且浆液密度亦不能得到科学的监控和保证。

综上所述，在分析现有设备的不足情况下，我们对自动化送浆、二次配浆系统及工艺进行研究，目的是要解决上述的送配浆问题，实现送配浆系统的全自动化，提高送配浆质量，推动基础处理施工设备的自动化程度。

发明内容

为了解决现有技术在送浆过程中存在的自动化程度低带来的送浆精度低、效率低、送浆管路不易清洗，容易造成管路堵塞的问题；以及传统人工配浆精度差，效率低，同时在较长时间灌浆过程中可能导致浆液沉降引起的密度不均等技术问题，

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种基于PLC的自动送配浆系统，包括送浆子系统和配浆子系统，以及系统框架和设置于系统框架内的控制室，所述控制室内安装有通信连接的上位机、工业交换机、PLC总控制器，所述PLC总控制器分别通过第一分控制器和第二分控制器分别控制所述送浆子系统和配浆子系统；上位机作为整个送配浆系统的数据采集、监控和存储的后台用于实时监控和查看整个系统的运行状态；PLC总控制器与第一分控制器、第二风控制器用于分别控制送浆子系统和配浆子系统各个执行的机构/单元的协同工作，使得整个系统的工作严格按照人为预设的逻辑、流程进行定量的全自动运行。具体地：

所述送浆子系统包括：第一进浆单元，包括用于连通制浆系统的进浆管，用于原浆密度检测的第一原浆密度计和用于分别连通第一原浆密度计、储浆桶，以及连接排放不合格原浆的第一弃浆管的第一原浆三通阀；第一原浆三通阀根据第一分控制器采集的第一原浆密度计的密度参数与系统预设的原浆密度参数进行对比，根据检测结果的合格或者不合格发出的不同信号择一导通储浆桶或第一弃浆管。储浆单元，用于对进浆单元输送的原浆进行暂存的储浆桶；送浆单元，包括与储浆桶底部连通的送浆管，依次沿送浆方向气密设置在送浆管上的送浆阀门、送浆流量计、送浆泵和用于通过管路连通配浆子系统的送浆阀组；送浆阀组由两个独立的送浆阀门组成，用于分别连通独立的配浆子系统。冲洗单元，包括水箱和冲洗管，所述冲洗管一端与水箱连通，另一端设置有相互连通的第一支管和第二支管，所述第一支管上安装有冲洗阀门且自由端与所述送浆阀门和送浆流量计之间的送浆管连通，第二支管自由端上设置有补水阀门；

所述配浆子系统包括：包括自上而下依次布置的第二进浆单元，配浆单元，灌浆单元，返浆单元和搅拌单元组成；所述第二进浆单元包括与送浆子系统连通的原浆进浆口，以及依次连通的第二原浆密度计和第三原浆三通阀，PLC总控制器根据第二原浆密度计检测并发送的密度值是否属于预设的合格原浆密度值范围，控制所述第三原浆三通阀分别将原浆导入原浆桶内或者导入第二弃浆管；所述配浆单元包括配浆桶，进浆机构和进水机构，所述进浆机构包括设置于原浆桶底部通过原浆桶放浆阀门连通的放浆口，进水机构包括与水箱连通的补水管，以及设置在补水管上用于控制清水补给量的清水控制阀；所述灌浆单元包括灌浆桶，设置于配浆桶底部用于连通配浆桶和灌浆桶的配浆桶放浆阀门；所述灌浆桶底部设置有灌浆管，所述灌浆管上沿浆液输送方向依次设置有排浆阀门和灌浆流量计；所述返浆单元包括用于采集来自地层返回浆液的返浆管，以及沿返浆流动方向依次设于返浆管上的压力控制器和返浆流量计，以及分别导通灌浆桶和第二弃浆管的返浆分配三通阀；所述搅拌单元为分别独立设置或者贯穿一体设置于所述原浆桶和配浆桶内用于搅拌原浆和/或配置浆液的第二搅拌装置。

优选地，所述配浆子系统还包括循环检测单元，所述循环检测单元由通过循环管路相互连通的循环泵和灌浆密度计组成，所述循环泵的进口通过管路与所述排浆阀门的进口连通，所述灌浆密度计的出口通过管路与灌浆桶连通；所述灌浆密度计与第二分控制器通信连接。

优选地，所述第二进浆单元还包括设置在所述原浆进浆口与第二原浆密度计之间的第二原浆三通阀，所述第二原浆三通阀择一导通第二原浆密度计或用于连通另一个第二进浆单元的旁通支管；所述配浆单元还包括设置在原浆桶底部用于检测原浆桶实时重量并将信息发送至第二分控制器的原浆桶称重传感器和设置于配浆桶底部用于检测配浆桶实时重量并将信息发送至第二分控制器的配浆桶称重传感器。

优选地，所述返浆管与压力控制器之间还设置有用于检测返浆浆液密度并将返浆检测密度值实时发送至第二分控制器的返浆密度计，所述返浆分配三通阀根据第二分控制器对比返浆检测密度值是否属于灌浆密度值范围向返浆分配三通阀发出控制指令；当返浆检测密度值属于灌浆密度值预设范围，则返浆分配三通阀将返浆浆液导入灌浆桶；当返浆检测密度值不属于灌浆密度值预设范围，则返浆分配三通阀将返浆浆液导入第二弃浆管；所述搅拌单元包括竖直安装在原浆桶上方并固定于配浆子系统的主体框架上的驱动装置和第二搅拌装置，所述第二搅拌装置包括与所述驱动装置驱动连接并置于原浆桶内的第一搅拌器和贯穿所述原浆桶底部并延伸至所述配浆桶内与第一搅拌器同轴转动的第二搅拌器，所述第二搅拌器与原浆桶底部之间设有滑动密封机构。

进一步优选，还包括第二空压机，所述第二原浆三通阀、第三原浆三通阀、原浆桶放浆阀门、配浆桶放浆阀门、压力控制器、返浆分配三通阀、清水控制阀和排浆阀门均采用气动阀门且与第二空压机连接，根据所述第二分控制器发出的通断指令执行开闭动作；所述灌浆桶底部还设置有用于实时监测灌浆桶重量的灌浆桶称重传感器。

优选地，所述储浆单元还包括设置在储浆桶上用于保持原浆均匀度的第一搅拌装置，所述第一搅拌装置包括驱动连接的驱动器、减速器和贯穿储浆桶顶部延伸至储浆桶底部的搅拌器；所述搅拌器具有与储浆桶内底部和内侧壁接触用于刮除附着原浆的刮片机构；所述储浆桶上安装有与第一分控制器通信连接并用于检测储浆桶内原浆液位的超声液位传感器；所述水箱内设置有分别用于检测水位最大值和最小值的上水位传感器和下水位传感器。

本发明还提供一种送配浆工艺，采用上述的一种基于PLC的自动送配浆系统完成，具体包括下述步骤：

步骤S100，原浆的输送，原浆桶液位达到下限通过第一分控制器向PLC总控制器发送送浆请求；

步骤S200，所述PLC总控制器通过第一分控制器采集储浆桶内原浆存量并与系统预设可送浆存量范围进行对比；

若储浆桶此时的实际原浆存量属于系统预设可送浆存量范围，则PLC总控制器向第一分控制器发出送浆指令；第一分控制器向送浆泵发出送浆信号并执行送浆；

若储浆桶此时的实际原浆存量不属于系统预设可送浆存量范围，则PLC总控制器不发出送浆指令，回到步骤S100；

步骤S300，第一分控制器向送浆泵发送送浆指令，开启送浆阀组中连通发出请求的配浆子系统中的阀门进行送浆；

步骤S400，第二原浆密度计对步骤S300中的原浆进行检测，若检测的实际密度值属于系统预设原浆密度值范围，则第三原浆三通阀导通第二原浆密度计与原浆桶；若检测的实际密度值不属于系统预设原浆密度值范围，则第三原浆三通阀导通第二原浆密度计与第二弃浆管，执行不合格浆液弃浆，直至原浆桶内的原浆液位达到上限；

步骤S500，第二分控制器分别先后向原浆桶放浆阀门和清水控制阀发出开启信号且满足流入配浆桶内的原浆重量与清水重量配比符合系统预设配比；

步骤S600，第二分控制器向配浆桶放浆阀门发送开启信号，使得经二次配浆后的浆液进入灌浆桶，完成配浆过程。

作为工艺的优化方案，所述步骤S500还包括配比微调的步骤：

步骤S510，若原浆重量小于或清水重量大于系统预设值，则第二分控制器向原浆桶放浆阀门发出单次或间隔多次脉冲信号，第二搅拌装置搅拌3分钟后读取配浆桶称重传感器的增量，直至初始原浆重量和原浆增量之和符合系统预设值范围；

步骤S520，若清水重量小于或原浆重量大于系统预设值，则第二分控制器向清水控制阀发出单次或间隔多次脉冲信号，第二搅拌装置搅拌3分钟后读取配浆桶称重传感器的增量，直至初始清水重量和清水增量之和符合系统预设值范围。

进一步优化，所述步骤S600还包括浆液循环检测的步骤：循环泵将灌浆桶内的浆液吸入经灌浆密度计再次循环泵入灌浆桶，并将获取的浆液密度实时发送至第二分控制器记录。

有益效果：

本发明解决了现有的送浆、配浆过程中由于人为因素介入导致的浆液密度波动大、效率低、成本投入高的问题。本发明通过人为将最佳的参数通过PLC总控制器进行预设、控制和执行，避免了人为因素的干扰，提高了送配浆的效率、浆液密度控制的精度同时降低了实际送配浆的成本投入。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是送浆子系统立体结构图。

图2是图1的另一视角立体结构图。

图3是图1的另一视角立体结构图。

图4是图3中A区结构放大图。

图5是图1的俯视图。

图6是配浆子系统立体结构图。

图7是图6的另一视角立体结构图。

图8是图7隐藏系统框架结构的立体结构图。

图9是图8另一视角立体结构图。

图10是图8另一视角立体结构图。

图中：1-系统框架；2-控制室；3-箱侧壁；4-进浆管；5-第一原浆密度计；6-第一原浆三通阀；7-第一弃浆管；8-储浆桶；9-第一搅拌装置；10-超声液位传感器；11-送浆阀门；12-送浆流量计；13-送浆泵；14-送浆阀组；15-水箱；16-冲洗阀门；17-补水阀门；18-安装孔；19-第一空压机；20-上水位传感器；21-下水位传感器

22-原浆进浆口；23-第二原浆三通阀；24-第二原浆密度计；25-第三原浆三通阀；26-第二弃浆管；27-驱动装置；28-第二搅拌装置；29-原浆桶；30-原浆桶放浆阀门；31-原浆桶称重传感器；32-配浆桶；33-配浆桶称重传感器；34-配浆桶放浆阀门；35-灌浆桶；36-灌浆桶称重传感器；37-返浆管；38-返浆密度计；39-压力控制器；40-返浆流量计；41-返浆分配三通阀；42-灌浆密度计；43-循环泵；44-排浆阀门；45-灌浆流量计；46-灌浆管；47-补水管；48-清水控制阀；49-第二空压机。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在以实施例方式详细介绍本发明之前，为了更加简单，清楚的理解本发明提供的诸多技术方案的实质和有益效果。首先对本发明的使用背景及上下游系统功能和完备流程进行简述。基础灌浆工程在水利水电基础处理中非常常见，其主要的工序环节依次包括：浆液的制备→浆液的储存→浆液的输送→二次配浆→浆液灌入地层。其中，

浆液的制备：浆液的制备是由制浆站或者制浆系统完成，将特定标号的水泥等固话粉末与水以特定的比例制备成的高浓度浆液，俗称原浆。

浆液的储存和输送：现有技术中主要由输浆管路通过需要输送浆液的上下游节点的工作人员通过协调和人工操作的方式进行输送浆液；而本实施例提供的技术方案即为替代现有的人工输送浆液的过程。

二次配浆和浆液灌入：配浆和灌浆一般由配浆站和灌浆站的设备完成，现有技术中，主流的依旧采用人工操作进行灌浆，灌浆的压力、流量的把控依旧存在对操作人员经验和判断的依赖；而配浆主要是借助于设备对原浆与水的混合比例进行控制实现对二次配浆密度的控制。其关键点和难点

在明白上述基础灌浆工程的流程后，下面将针对性的就本发明提供的送配浆方案进行阐述。

实施例1：

结合说明书附图1-10所示的一种基于PLC的自动送配浆系统，包括送浆子系统和配浆子系统，以及系统框架1和设置于系统框架1内的控制室，所述控制室内安装有通信连接的上位机、工业交换机、PLC总控制器，所述PLC总控制器分别通过第一分控制器和第二分控制器分别控制所述送浆子系统和配浆子系统：上位机作为整个送配浆系统的数据采集、监控和存储的后台用于实时监控和查看整个系统的运行状态；PLC总控制器与第一分控制器、第二风控制器用于分别控制送浆子系统和配浆子系统各个执行的机构/单元的协同工作，使得整个系统的工作严格按照人为预设的逻辑、流程进行定量的全自动运行。具体地：

所述送浆子系统包括：第一进浆单元，包括用于连通制浆系统的进浆管4，用于原浆密度检测的第一原浆密度计5和用于分别连通第一原浆密度计5、储浆桶8，以及连接排放不合格原浆的第一弃浆管7的第一原浆三通阀6；第一原浆三通阀6根据第一分控制器采集的第一原浆密度计5的密度参数与系统预设的原浆密度参数进行对比，根据检测结果的合格或者不合格发出的不同信号择一导通储浆桶8或第一弃浆管7。合格的原浆进入到储浆单元，即用于对进浆单元输送的原浆进行暂存的储浆桶8；而后原浆进入送浆单元，送浆单元包括与储浆桶8底部连通的送浆管，依次沿送浆方向气密设置在送浆管上的送浆阀门11、送浆流量计12、送浆泵13和用于通过管路连通配浆子系统的送浆阀组14；送浆阀组14由两个独立的送浆阀门组成，用于分别连通独立的配浆子系统。原浆通过送浆阀组14中任一送浆阀门进入到配浆子系统。其中，本实施例的送浆子系统还增设了冲洗单元，包括水箱15和冲洗管，所述冲洗管一端与水箱15连通，另一端设置有相互连通的第一支管和第二支管，所述第一支管上安装有冲洗阀门16且自由端与所述送浆阀门11和送浆流量计12之间的送浆管连通，第二支管自由端上设置有补水阀门17；当需要对管路进行冲洗时，水流方向是从水箱15通过第一支管并经过冲洗阀门16沿送浆的管路流动，最终通过送浆泵13增压实现管路的冲洗，去除残留的浆液，防止管路堵塞。

所述配浆子系统包括：包括自上而下依次布置的第二进浆单元，配浆单元，灌浆单元，返浆单元和搅拌单元；所述第二进浆单元包括与送浆子系统连通的原浆进浆口22，以及依次连通的第二原浆密度计24和第三原浆三通阀25，PLC总控制器根据第二原浆密度计24检测并发送的密度值是否属于预设的合格原浆密度值范围，控制所述第三原浆三通阀25分别将原浆导入原浆桶29内或者导入第二弃浆管26；这使得配浆子系统对原浆密度又增设了一层检验，杜绝输入原浆桶29内的原浆失真导致二次配浆的浆液密度不符合系统预设要求，从而最终影响到灌入地层的浆液不能达到预设的凝固指标导致地质防渗工程效果低于预期效果。

所述配浆单元包括配浆桶32，进浆机构和进水机构，所述进浆机构包括设置于原浆桶29底部通过原浆桶放浆阀门30连通的放浆口，进水机构包括与水箱15连通的补水管47，以及设置在补水管47上用于控制清水补给量的清水控制阀48；当需要二次配浆时，需要按照系统预设的原浆与清水的配比在配浆桶32内进行混合搅拌均匀。原浆是通过进浆机构从原浆桶29进入配浆桶32中，清水是通过进水机构从水箱15进入配浆桶32中进行混合搅拌以获得符合施工要求的浆液密度。

在此需要特别强调的是：为清楚的体现本实施例提供的技术方案的有益效果，需要说明的是不同的施工工地会有不同的地质结构，需要的浆液密度亦非相同。一个优质的防渗灌浆施工项目需要根据前期对地质条件进行精准验算符合灌浆需求的浆液密度，即在整个灌浆过程中，灌入地层内的浆液密度是变化的，时而大，时而小，灌入速度亦是有快有慢。因此，能够根据实际灌浆密度需求进行精准的配备可预期的浆液密度和体量是配浆子系统解决的最大技术难题，亦是取得有益效果中最为突出之处。

所述灌浆单元包括灌浆桶35，设置于配浆桶32底部用于连通配浆桶32和灌浆桶35的配浆桶放浆阀门34；所述灌浆桶35底部设置有灌浆管46，所述灌浆管46上沿浆液输送方向依次设置有排浆阀门44和灌浆流量计45；所述返浆单元包括用于采集来自地层返回浆液的返浆管37，以及沿返浆流动方向依次设于返浆管37上的压力控制器39和返浆流量计40，以及分别导通灌浆桶35和第二弃浆管26的返浆分配三通阀41；返浆单元用于收集来自地层的返回浆液，并通过压力控制器39控制地层浆液压力和返浆流量，以使得包括灌浆流程在内，均能够根据系统预设可控。同时，通过返浆流量计40对返回浆液的密度进行检测，被污染的浆液进行弃浆处理，对于未被污染或者稀释的浆液可以进行重新回收，这一点使得浆液的使用量因浪费的减少而减少，从而大大降低浆液的投入成本，经济效益方面得到极大提升。

所述搅拌单元为分别独立设置或者贯穿一体设置于所述原浆桶29和配浆桶32内用于搅拌原浆和/或配置浆液的第二搅拌装置28。贯穿设置的搅拌单元能够通过同一驱动装置进行驱动使得结构更加紧凑，搅拌能耗更低。

实施例2：

本实施例是在实施例1的结构和原理基础上，对配浆子系统进行进一步优化，结合说明书附图6-10所示，所述配浆子系统还包括循环检测单元，所述循环检测单元由通过循环管路相互连通的循环泵43和灌浆密度计42组成，所述循环泵43的进口通过管路与所述排浆阀门44的进口连通，所述灌浆密度计42的出口通过管路与灌浆桶35连通；所述灌浆密度计42与第二分控制器通信连接。循环检测单元的作用包括以下两个:其一，利用循环泵43将灌浆桶35内的浆液循环流动，实现无振动匀浆；避免了采用物理搅拌方式可能对灌浆产生冲突或者影响，导致灌浆流量不线性；其二，由于循环检测单元的管路入口与排浆阀门44连通，亦即是在排浆阀门44出取浆，通过灌浆密度计42的密度检测，能够获取到任一时间段所对应的灌浆浆液密度值信息，对于后续整个灌浆项目进行评估提供精准，可靠的数据参考。值得说明的是，灌浆密度计42必须设置于排浆阀门44的灌浆管路上，由于此处浆液流动方向不可逆，检测的数据符合实际灌浆浆液密度的客观事实，相较于现有的桶内取值而言，更加精准可靠；对于后续灌浆项目评估，灌浆全程数据回放、分析、项目效果评估预判提供可靠的数据依据。

优选地，所述第二进浆单元还包括设置在所述原浆进浆口22与第二原浆密度计24之间的第二原浆三通阀23，所述第二原浆三通阀23择一导通第二原浆密度计24或用于连通另一个第二进浆单元的旁通支管。所述旁通支管看似结构简单，但其与本配浆系统结合后具有突出的实质性特点；具体地，当本配浆系统没有配浆任务时，旁通支管连接另一配浆系统，同理，可以根据实际项目施工情况，理论上无限制的实现多个配浆系统连接；这一点改进对于配浆系统本身的配浆任务和流程并没有带来改变，但是对于制浆站与配浆站之间的制浆、送浆、配浆之间的协同就产生了巨大的有益效果。现有技术中，制浆站/送浆站与配浆站之间的管路往往都是采用一一对接连通输送或者统一输送分支连通，无论采用哪一种方式，在实现制浆站与配浆站之间都会产生较多的管路，增加管路安装和投入的直接成本；且主管路中的弯管和分支越多，将越容易导致管路堵塞，增加系统稳定性隐患或者增加冲洗成本。采用上述结构使得制浆站与配浆站之间只需要一条管路即可实现多配浆系统联合工作，可大大节省整个制浆、送浆和配浆流程中的输送成本。

所述配浆单元还包括设置在原浆桶29底部用于检测原浆桶29实时重量并将信息发送至第二分控制器的原浆桶称重传感器31和设置于配浆桶32底部用于检测配浆桶32实时重量并将信息发送至第二分控制器的配浆桶称重传感器33。原浆桶称重传感器31的作用和工作原理和配浆桶称重传感器33的作用和原理相同，只是二者针对的对象不同，分别是原浆桶29内的原浆浆液和配浆桶32内的经过二次配浆后的配浆浆液。以原浆桶称重传感器31为例，起作用有两个:其一，根据实时向主控单元发送实际检测的重量与系统预设的空载重量和满载重量进行对比，以及时的发出空浆或者溢处的告警；其二，精准的进行配重，由于二次配浆需要原浆与清水之间的精准质量配比，因此，可以通过原浆桶称重传感器31减少的原浆质量获知进入到配浆桶32内的原浆重量；同理，当原浆桶29处于进浆状态时，亦可以通过采集配浆桶称重传感器33增加的数值读取原浆或者清水质量的增加量，从而达到精准配浆的技术效果。

由于进入到原浆桶29内的原浆密度经第二原浆密度计24精确采集，当需要按照系统预设比例，譬如原浆体积与清水体积之比V浆：V水＝5:2时，则根据v＝m/ρ可知，M浆/ρ浆：M水/ρ水＝5:2，其中，ρ浆，ρ水均属已知，则可以通过配浆桶称重传感器33依次获得原浆与水的进入量，直到浆水比例达到系统预设条件时停止进水或进浆；值得说明的是，由于通过称重获取信息，则必须将原浆和清水的进水时段进行分割，只能独立的择一进水或者进浆，而不能同时进入配浆桶32，否则将不能获取精准的浆水配比。

实施例3：

在实施例2的基础上，进一步优化设置，结合说明书附图6-10所示，所述返浆管37与压力控制器39之间还设置有用于检测返浆浆液密度并将返浆检测密度值实时发送至第二分控制器的返浆密度计38，所述返浆分配三通阀41根据第二分控制器对比返浆检测密度值是否属于灌浆密度值范围向返浆分配三通阀41发出控制指令；当返浆检测密度值属于灌浆密度值预设范围，则返浆分配三通阀41将返浆浆液导入灌浆桶35；当返浆检测密度值不属于灌浆密度值预设范围，则返浆分配三通阀41将返浆浆液导入第二弃浆管26；所述搅拌单元包括竖直安装在原浆桶29上方并固定于配浆子系统的主体框架上的驱动装置27和第二搅拌装置28，所述第二搅拌装置28包括与所述驱动装置27驱动连接并置于原浆桶29内的第一搅拌器和贯穿所述原浆桶29底部并延伸至所述配浆桶32内与第一搅拌器同轴转动的第二搅拌器，所述第二搅拌器与原浆桶29底部之间设有滑动密封机构。本实施例中的搅拌单元设置于主体框架上，与原浆桶29和配浆桶33均不物理接触，在驱动装置27的驱动作用下，并不会将振动直接传递到原浆桶29和配浆桶33上，这将从根本上避免了因驱动装置27工作产生的振动导致称重传感器的数据失真问题。驱动装置27可以采用现有的减速机和电机组合实现。

本实施例中，还包括第二空压机49，所述第二原浆三通阀23、第三原浆三通阀25、原浆桶放浆阀门30、配浆桶放浆阀门34、返浆分配三通阀41、清水控制阀48和排浆阀门44均采用气动阀门且与第二空压机49连接，根据所述第二分控制器发出的通断指令执行开闭动作；所述灌浆桶35底部还设置有用于实时监测灌浆桶35重量的灌浆桶称重传感器36。压力控制器39通过伺服电机进行控制，以实现精准的开闭角度进行精准控制。

本实施例中，所述储浆单元还包括设置在储浆桶8上用于保持原浆均匀度的第一搅拌装置，所述第一搅拌装置包括驱动连接的驱动器、减速器和贯穿储浆桶8顶部延伸至储浆桶8底部的搅拌器；所述搅拌器具有与储浆桶8内底部和内侧壁接触用于刮除附着原浆的刮片机构；所述储浆桶8上安装有与第一分控制器通信连接并用于检测储浆桶8内原浆液位的超声液位传感器10；所述水箱15内设置有分别用于检测水位最大值和最小值的上水位传感器20和下水位传感器21。

实施例4：

本实施例提供一种送配浆工艺，采用实施例3所述的一种基于PLC的自动送配浆系统完成，具体包括下述步骤：

步骤S100，原浆的输送，原浆桶29液位达到下限通过第一分控制器向PLC总控制器发送送浆请求；

步骤S200，所述PLC总控制器通过第一分控制器采集储浆桶8内原浆存量并与系统预设可送浆存量范围进行对比；

若储浆桶8此时的实际原浆存量属于系统预设可送浆存量范围，则PLC总控制器向第一分控制器发出送浆指令；第一分控制器向送浆泵13发出送浆信号并执行送浆；

若储浆桶8此时的实际原浆存量不属于系统预设可送浆存量范围，则PLC总控制器不发出送浆指令，回到步骤S100；

步骤S300，第一分控制器向送浆泵13发送送浆指令，开启送浆阀组14中连通发出请求的配浆子系统中的阀门进行送浆；

步骤S400，第二原浆密度计24对步骤S300中的原浆进行检测，若检测的实际密度值属于系统预设原浆密度值范围，则第三原浆三通阀25导通第二原浆密度计24与原浆桶29；若检测的实际密度值不属于系统预设原浆密度值范围，则第三原浆三通阀25导通第二原浆密度计24与第二弃浆管26，执行不合格浆液弃浆，直至原浆桶29内的原浆液位达到上限；

步骤S500，第二分控制器分别先后向原浆桶放浆阀门30和清水控制阀48发出开启信号且满足流入配浆桶32内的原浆重量与清水重量配比符合系统预设配比；

步骤S600，第二分控制器向配浆桶放浆阀门34发送开启信号，使得经二次配浆后的浆液进入灌浆桶35，完成配浆过程。

作为工艺的优化方案，所述步骤S500还包括配比微调的步骤：

步骤S510，若原浆重量小于或清水重量大于系统预设值，则第二分控制器向原浆桶放浆阀门30发出单次或间隔多次脉冲信号，第二搅拌装置28搅拌3分钟后读取配浆桶称重传感器33的增量，直至初始原浆重量和原浆增量之和符合系统预设值范围；

步骤S520，若清水重量小于或原浆重量大于系统预设值，则第二分控制器向清水控制阀48发出单次或间隔多次脉冲信号，第二搅拌装置28搅拌3分钟后读取配浆桶称重传感器33的增量，直至初始清水重量和清水增量之和符合系统预设值范围。

进一步优化，所述步骤S600还包括浆液循环检测的步骤：循环泵43将灌浆桶35内的浆液吸入经灌浆密度计再次循环泵入灌浆桶，并将获取的浆液密度实时发送至第二分控制器记录。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于PLC的自动送配浆系统，包括送浆子系统和配浆子系统，以及系统框架（1）和设置于系统框架（1）内的控制室，所述控制室内安装有通信连接的上位机、工业交换机、PLC总控制器，所述PLC总控制器分别通过第一分控制器和第二分控制器分别控制所述送浆子系统和配浆子系统，其特征在于：

所述送浆子系统包括：第一进浆单元，包括用于连通制浆系统的进浆管（4），原浆密度检测的第一原浆密度计（5）和用于分别连通第一原浆密度计（5）、储浆桶（8），以及连接排放不合格原浆的第一弃浆管（7）的第一原浆三通阀（6）；储浆单元，用于对进浆单元输送的原浆进行暂存的储浆桶（8）；送浆单元，包括与储浆桶（8）底部连通的送浆管，依次沿送浆方向气密设置在送浆管上的送浆阀门（11）、送浆流量计（12）、送浆泵（13）和用于通过管路连通配浆子系统的送浆阀组（14）；冲洗单元，包括水箱（15）和冲洗管，所述冲洗管一端与水箱（15）连通，另一端设置有相互连通的第一支管和第二支管，所述第一支管上安装有冲洗阀门（16）且自由端与所述送浆阀门（11）和送浆流量计（12）之间的送浆管连通，第二支管自由端上设置有补水阀门（17）；

所述配浆子系统包括：包括自上而下依次布置的第二进浆单元，配浆单元，灌浆单元，返浆单元和搅拌单元；所述第二进浆单元包括与送浆子系统连通的原浆进浆口（22），以及依次连通的第二原浆密度计（24）和第三原浆三通阀（25），PLC总控制器根据第二原浆密度计（24）检测并发送的密度值是否属于预设的合格原浆密度值范围，控制所述第三原浆三通阀（25）分别将原浆导入原浆桶（29）内或者导入第二弃浆管（26）；所述配浆单元包括配浆桶（32），进浆机构和进水机构，所述进浆机构包括设置于原浆桶（29）底部通过原浆桶放浆阀门（30）连通的放浆口，进水机构包括与水箱（15）连通的补水管（47），以及设置在补水管（47）上用于控制清水补给量的清水控制阀（48）；所述灌浆单元包括灌浆桶（35），设置于配浆桶（32）底部用于连通配浆桶（32）和灌浆桶（35）的配浆桶放浆阀门（34）；所述灌浆桶（35）底部设置有灌浆管（46），所述灌浆管（46）上沿浆液输送方向依次设置有排浆阀门（44）和灌浆流量计（45）；所述返浆单元包括用于采集来自地层返回浆液的返浆管（37），以及沿返浆流动方向依次设于返浆管（37）上的压力控制器（39）和返浆流量计（40），以及分别导通灌浆桶（35）和第二弃浆管（26）的返浆分配三通阀（41）；所述搅拌单元为分别独立设置或者贯穿一体设置于所述原浆桶（29）和配浆桶（32）内用于搅拌原浆和/或配置浆液的第二搅拌装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的自动送配浆系统，其特征在于：所述配浆子系统还包括循环检测单元，所述循环检测单元由通过循环管路相互连通的循环泵（43）和灌浆密度计（42）组成，所述循环泵（43）的进口通过管路与所述排浆阀门（44）的进口连通，所述灌浆密度计（42）的出口通过管路与灌浆桶（35）连通；所述灌浆密度计（42）与第二分控制器通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于PLC的自动送配浆系统，其特征在于：所述第二进浆单元还包括设置在所述原浆进浆口（22）与第二原浆密度计（24）之间的第二原浆三通阀（23），所述第二原浆三通阀（23）择一导通原浆密度计（24）或用于连通另一第二进浆单元的旁通支管；所述配浆单元还包括设置在原浆桶（29）底部用于检测原浆桶（29）实时重量并将信息发送至主控单元的原浆桶称重传感器（31）和设置于配浆桶（32）底部用于检测配浆桶（32）实时重量并将信息发送至第二分控制器的配浆桶称重传感器（33）。

4.根据权利要求3所述的一种基于PLC的自动送配浆系统，其特征在于：所述返浆管（37）与压力控制器（39）之间还设置有用于检测返浆浆液密度并将返浆检测密度值实时发送至第二分控制器的返浆密度计（38），所述返浆分配三通阀（41）根据第二分控制器对比返浆检测密度值是否属于灌浆密度值范围向返浆分配三通阀（41）发出控制指令；当返浆检测密度值属于灌浆密度值预设范围，则返浆分配三通阀（41）将返浆浆液导入灌浆桶（35）；当返浆检测密度值不属于灌浆密度值预设范围，则返浆分配三通阀（41）将返浆浆液导入第二弃浆管（26）；所述搅拌单元包括竖直安装在原浆桶（29）上方并固定于配浆系统的主体框架上的驱动装置和第二搅拌装置，所述第二搅拌装置包括与所述驱动装置驱动连接并置于原浆桶（29）内的第一搅拌器和贯穿所述原浆桶（29）底部并延伸至所述配浆桶（32）内与第一搅拌器同轴转动的第二搅拌器，所述第二搅拌器与原浆桶（29）底部之间设有滑动密封机构。

5.根据权利要求4所述的一种基于PLC的自动送配浆系统，其特征在于：还包括第二空压机（49），所述第二原浆三通阀（23）、第三原浆三通阀（25）、原浆桶放浆阀门（30）、配浆桶放浆阀门（34）、压力控制器（39）、返浆分配三通阀（41）、清水控制阀（48）和排浆阀门（44）均采用气动阀门且与第二空压机（49）连接，根据所述第二分控制器发出的通断指令执行开闭动作；所述灌浆桶（35）底部还设置有用于实时监测灌浆桶（35）重量的灌浆桶称重传感器（36）。

6.根据权利要求5所述的一种基于PLC的自动送配浆系统，其特征在于：所述储浆单元还包括设置在储浆桶（8）上用于保持原浆均匀度的第一搅拌装置，所述第一搅拌装置包括驱动连接的驱动器、减速器和贯穿储浆桶（8）顶部延伸至储浆桶（8）底部的搅拌器；所述搅拌器具有与储浆桶（8）内底部和内侧壁接触用于刮除附着原浆的刮片机构；所述储浆桶（8）上安装有与第一分控制器通信连接并用于检测储浆桶（8）内原浆液位的超声液位传感器（10）；所述水箱（15）内设置有分别用于检测水位最大值和最小值的上水位传感器（20）和下水位传感器（21）。

7.一种送配浆工艺，其特征在于：采用权利要求6所述的一种基于PLC的自动送配浆系统完成，具体包括下述步骤：

步骤S100 ，原浆的输送，原浆桶（29）液位达到下限通过第一分控制器向PLC总控制器发送送浆请求；

步骤S200，所述PLC总控制器通过第一分控制器采集储浆桶（8） 内原浆存量并与系统预设可送浆存量范围进行对比；

若储浆桶（8）此时的实际原浆存量属于系统预设可送浆存量范围，则PLC总控制器向第一分控制器发出送浆指令；第一分控制器向送浆泵（13）发出送浆信号并执行送浆；

若储浆桶（8）此时的实际原浆存量不属于系统预设可送浆存量范围，则PLC总控制器不发出送浆指令，回到步骤S100；

步骤S300，第一分控制器向送浆泵（13）发送送浆指令，开启送浆阀组（14）中连通发出请求的配浆子系统中的阀门进行送浆；

步骤S400，第二原浆密度计（24）对步骤S300中的原浆进行检测，若检测的实际密度值属于系统预设原浆密度值范围，则第三原浆三通阀（25）导通第二原浆密度计（24）与原浆桶（29）；若检测的实际密度值不属于系统预设原浆密度值范围，则第三原浆三通阀（25）导通第二原浆密度计（24）与第二弃浆管（26），执行不合格浆液弃浆，直至原浆桶（29）内的原浆液位达到上限；

步骤S500，第二分控制器分别先后向原浆桶放浆阀门（30）和清水控制阀（48）发出开启信号且满足流入配浆桶（32）内的原浆重量与清水重量配比符合系统预设配比；

步骤S600，第二分控制器向配浆桶放浆阀门（34）发送开启信号，使得经二次配浆后的浆液进入灌浆桶（35），完成配浆过程。

8.根据权利要求7所述的一种送配浆工艺，其特征在于：步骤S500还包括配比微调的步骤：

步骤S510，若原浆重量小于或清水重量大于系统预设值，则第二分控制器向原浆桶放浆阀门（30）发出单次或间隔多次脉冲信号，第二搅拌装置（28）搅拌3分钟后读取配浆桶称重传感器（33）的增量，直至初始原浆重量和原浆增量之和符合系统预设值范围；

步骤S520，若清水重量小于或原浆重量大于系统预设值，则第二分控制器向清水控制阀（48）发出单次或间隔多次脉冲信号，第二搅拌装置（28）搅拌3分钟后读取配浆桶称重传感器（33）的增量，直至初始清水重量和清水增量之和符合系统预设值范围。

9.根据权利要求8所述的一种送配浆工艺，其特征在于：步骤S600还包括浆液循环检测的步骤：循环泵（43）将灌浆桶（35）内的浆液吸入经灌浆密度计（42）再次循环泵入灌浆桶（35），并将获取的浆液密度实时发送至第二分控制器记录。

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