韩哲 李计德

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加气混凝土砌块作为新型节能环保建筑材料具有质轻、隔音、保温、抗渗、抗震、经济等诸多优点，因此近年来得到了广泛应用。它是以硅质材料加水磨成的料浆和钙质材料，经掺加发泡剂后，通过配料、搅拌、浇注、静养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品，是一种替代传统实心粘土砖理想的墙体材料。加气混凝土生产原料丰富，特别是使用粉煤灰为原料后，既能综合利用工业废渣、治理环境污染、不破坏耕地，又能创造良好的社会效益和经济效益，多年来受到国家墙改、税收和环保政策的大力支持，具有广阔的市场发展前景。然而，传统的制备工艺过程往往采用现场手动电磁控制，不仅操作人员多、强度大，而且效率低、原料配比难以精确掌握，容易导致废次品的发生。为此，我们采用西门子SIMATICS7-300中型PLC作为中央控制单元，其模块化结构，易于实现分布式配置，且电磁兼容性强，抗震动冲击性好，与西门子ET200M通讯模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块等共同组成过程控制系统，构成了一种既经济又切合实际的解决方案。而且通过组态，使各种现场参数或变量均可在远程PC机上进行修改、调整，从而实现了全部自动化控制过程。这必将利于节能环保墙体材料的进一步推广，为节能环保型社会建设作出贡献。

1 控制系统设计方案

1.1 原料预处理控制系统

原料预处理指的是粉煤灰和石灰的处理。在湿磨机旁加入分控制箱，控制分为“远程”和“就地”。当切换到远程时，PLC检测到远程信号，并且检测到其它信号，例如“备妥”。在上位机上可以直接启动湿磨机，或者在控制箱内直接加入数字量输入输出模块，处理更多的信号。然后通过UT200和DP通讯线和西门子S7-300直接通讯，既方便快捷，又减少了电缆线的长度。可以用同样的方法处理粉磨机控制系统。S7-300与现场通讯如图1所示。

图1 西门子S7-300 与现场模块通讯

1.2 配料控制系统

配料控制系统是整个系统的核心。配料过程就把料浆、水泥、石灰、铝粉按照给定的配比进行混合。每个原料库下都有配料螺旋，配料螺旋对应称量斗，称量斗装有称重传感器，将重量值转换为电信号后经变送器变为PLC可处理信号。一次配料过程为：PLC接受上位机下达配料开始命令，输出各点驱动中间继电器，通过其常开或常闭触点控制交流接触器的吸合/断开，或直接控制各种外部阀门，从而启动各个库下的螺旋机或阀门进行配料。随着落入称量斗中的物料的不断增多，PLC模拟量输入端的电流信号亦不断升高。PLC内部通过FC105功能块，将模拟量转换成工程计算需要的实数，然后通过CMP指令与设定值进行比较。当完成值加上落差值≥设定值时，则此盘配料完毕，关闭对应的螺旋机或闸门。卸料时，首先卸掉料浆，之后，浇注搅拌机内的温度通过热电阻PT转换为电信号，后经温度变送器转换为4~20mA电流，若此设定值≤测量值，则开始卸石灰和水泥。石灰遇水放热，使搅拌机内温度值上升。PLC再进行比较，若达到可加铝粉温度，则PLC内置位输出点，蜂鸣器报警，现场可加铝粉。当各称重斗卸料完毕，为自动进行下次配料，则生产盘次自动加1后与设定值进行比较，若＜设定值，则继续配料，重复该过程。

1.3 摆渡车控制系统

摆渡车由轨道推进电机、停止报闸机构，及进模柜车和出模柜车的摩擦轮组成。为便于定位，摆渡车两端需安装光电感应开关。当浇注完成后，延时2s，启动轨道推进电机，在摆渡车电器箱中，加入变频器，当要到选定位时，则选高速启动摆渡车，启动n秒后，低速运行，位置定位更加准确。

2 上位机系统设计方案

上位机操作系统由PC机来完成，用西门子公司的WINCC在PC机上组态，组态各种变量以及系统画面。组态后主要配料画面如图2所示。

图2 加气混凝土配料监控画面

3 结语

加气混凝土砌块作为新型节能环保墙体材料市场前景广阔。本文讨论了基于西门子SIMATICS7-300中型PLC的加气混凝土砌块生产自控系统的设计与实现，该系统充分发挥了S7-300PLC配置灵活、控制可靠、编程方便及可现场调试的优点，通过与西门子ET200M通讯模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块等共同组成过程控制系统，构成了一种既经济又切合实际的解决方案。通过在生产现场实际运行，不但降低了人力成本、劳动强度，而且系统响应速度快、控制精确，完全满足了生产工艺的各项指标要求，提高了加气混凝土砌块这种节能环保建材的生产效率和产能，具有很好的应用推广价值。

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