混凝土搅拌站集中控制室改造

2020-11-30罗英华

商品混凝土 2020年10期

罗英华

（湖南娄底南方新材料科技有限公司，湖南娄底 417000）

0 前言

我公司中心站是一家年产能 105 万方，共计 3 条混凝土生产线的搅拌站。中心站成立于 2006 年，其中120 生产线（2 方机）为双线，180 生产线（3 方机）为单线，于 2018 年进行了就地环保升级改造，2019 年再投资 24.6 万元进行集中控制室升级改造。

1 问题描述

（1）操作系统问题。原 2 方机双线为“工控机+板卡”控制方式，因控制系统过于落后、问题不断、市场不再生产该控制板卡等原因，于 2017 年改造为“工控机+PLC”方式，并将工控操作系统升级；3 方机单线为另一家企业产品，操作系统版本过低，存在配料慢、误差大（下料多了不扣秤、少了不补偿）等问题。

（2）实际产能低、操作环境较差。搅拌站尽管有3 条生产线，但主机设备已运行 10 多年，老化严重，实际每盘最大生产量：2 方机为 1.8方，3 方机为 2.5方，折算成实际年产能相当于 2 条 3 方机生产线；又因3 条生产线有两个现场操作室，生产量稍大时，生产人员需要在两个操作室之间来回操作；生产时现场操作室普遍存在一定的噪音、粉尘、震动污染。

2 建设过程

集中控制应涵盖调度、操作、质检、视频监控等主要功能，实现生产集中指挥、资源共享、智能高效、绿色环保等目的；考虑到中心站集中控制室为老企业的技改项目，还要做到因地制宜、方便实用、节约费用等要求。

（1）集中控制室位置确定。方案一：在厂门口的收发室旁新建；方案二：将搅拌楼东边原有的活动室改造成集中控制室。方案一的优点是而靠近厂门口，方便搅拌车收发送货单，便于对进厂原材料及出厂混凝土检验，还可以将收发室纳入到集中控制室内，缺点是要增加土建费用；方案二的优点是节约土建费用，缺点是远离厂门口，且离最远的生产线 85 米，不利于搅拌车送货单传递。权衡利弊，我们选择了方案一的新建方案。

（2）项目分别建设。集中控制室一般是委托外单位打包建设，我们通过与几家建设单位沟通，但对方都要求将 3 条生产线操作系统统一升级成他们的系统。经反复考虑，我们放弃了这种方式。主要原因：一是打包升级费用相对较高；二是 1#、2# 线已经升级，该系统运行稳定、配料快且准确，操作员已非常熟练，如果将3 条线的系统推倒重来，势必造成浪费；三是有些公司打包产品存在兼容性差、无法定制化选配等问题。最终我们采用分别建设方案：1）保留 1#、2# 线原有系统，只升级 3# 线系统；2）系统整体迁移到集中控制室；3）可视化平台建设；4）附属项目建设。结果证明这种方式更灵活，达到了快速高效、节约建设费用的目的。

（3）坚持实用原则。原方案中的搅拌机内窥装置、车辆调度系统未实施。内窥装置的优点是能很好地替代传统的看料台，改变其环境污染、效率低、存在安全隐患等缺点，但目前内窥装置不是很成熟，加上搅拌机内工况复杂，已改造企业效果有好有坏；而车辆调度系统应与司机休息室配套。我们将这套两系统都预留了接口，待时机成熟时再上不迟。

（4）集中控制室土建。根据总部对 3 条线集中控制室面积控制要求，确定实空为长 7m、宽 5m、高3.5m，共计 1 层。做法：上下圈梁、4 个构造柱、砖混结构、顶板为混凝土现浇；前面安装钢化玻璃，开有司机取票小窗；后面安装平开窗，吊顶、铺设防静电地板，内外简易装修。从集中控制室到搅拌现场开挖 70m电缆沟，多芯电缆外套 PE 套管，扎钢筋笼，就位后浇筑 C35 混凝土。为防止新浇混凝土被重车压坏，在养护期铺设 20mm 厚钢板作为临时通道。

图1 和图2 分别为集中控制室的外观图和内部布置图。

图1 集中控制室外观图

图2 集中控制室内部布置图

（5）改造费用。集中控制室改造共计花费 24.6 万元，明细见表1。

3 建设亮点

（1）造价低、效果好。项目建设充分利用了原有软件、硬件，上位机、下位机、显示器、操作系统、现场仪表只要能利用的都不更换，土建方面主要控制建筑面积。集中控制室改造后，明显提高了工作效率：技改前，日产 1000 方的任务都难以完成的；技改后，在搅拌主机未更换、人员未增加的情况下，可以轻松达日产3000 方的生产量。

（2）产品质量改善。3# 线操作系统升级后，配料精准，效率高，产品质量改善，工地投诉明显减少。

（3）工作环境好、企业形象提高。

4 出现问题及处理措施

中控系统改造升级后，总体运行平稳，但调试期出现过以下问题：

（1）待料斗卸料门的偶发性不对应问题。中控显示待料斗卸料门关闭但现场是开启状况，或者相反，造成严重后果：搅拌机头盘料还在搅拌，第二盘直接卸到搅拌机中，造成闷机；或者搅拌机内没有砂石，但待料斗中出现 2 盘砂石将斜皮带顶停，问题的关键是偶发现象，没有规律。现场检查气压、卸料门执行器、限位开关等，但都正常；检查程序才发现症结：首先程序联锁没有错，是确认待料斗卸料门关闭才进行下一盘料的配料及输送，问题出在确认方式：不是以现场限位开关信号为依据，而是以输出电流及时间作为依据的。如：系统发出待料斗卸料门关闭指令，又有执行器的电流输出反馈，但现场卸料门被卡住没有关闭或处于半关闭状态，一定时间后工控机即默认已关闭卸料门，程序开始配料、输送，造成两盘料进入搅拌机。处理措施：修改程序，选择以现场限位开关信号为确认依据，问题得以解决。为了更保险，我们在待料斗卸料门位置、斜皮带出料口加装视屏镜头进行监控。

表1 娄底南方新材料集中控制室改造费用明细

（2）浆水准确计量问题。环保技改时，砂石分离及浆水处理厂家自带有浆水计量系统，但其计量系统实际是一个时间继电装置，浆水的用量是通过调整浆水泵的运行时间控制的，但浆水浓度、管道的部分堵塞都会影响浆水计量准确性。处理措施：去掉时间继电装置，将浆水泵起停信号线接入弱电柜，修改中控程序，加入浆水计量点，并与生产制造执行系统（MES）对接，这样浆水无论是单独计量还是与清水叠加计量，都可以保障浆水、清水的计量准确。

（3）视屏显示延迟问题。拼接屏的分辨率为1920×1080，能清晰看到下料情况，但实际操作时发现屏幕显示与现场实际存在 5 秒左右的延迟，当操作员看到下料坍落度过小立即手动关闭卸料门时，现场往往已堵料。出现的根本原因是网络延迟造成的。处理措施：将拼接屏的显示方式由“清晰度优先”改为“时间优先”，同时也可以通过提高网速来改善。

5 应注意事项

（1）调试阶段的全面打点检查。调试阶段，PLC点位与现场控制点位 100% 对应，中控与现场点位100% 对应。特别是中控与现场的对点工作，千万不能以包代管，一定要自己检查。

（2）加强操作员培训。现场操作时，操作员可以通过听声音、看现场、闻气味、感觉震动去判断生产是否正常，改为中控后很多操作员一段时间不适应。应加强对操作员培训：远程操作更应严守安全操作规程，如生产前一定要与现场人员确认，生产时保持沟通，操作时集中精神，观察电流变化、监控视屏情况来判断生产是否正常（图3）。

图3 中控监控界面

（3）不断开发、不断完善。我们是老企业的集中控制改造，平皮带、斜皮带上缺少速度传感器，只能通过增加视屏点来加强监控；搅拌机电流在我们的强烈要求下进入了中控系统，并且设置了报警提示，当电流高于额定值时用红色报警，最近我们又将空压机的远程起停接入了中控。操作系统应是一个不断完善的过程，要争取做到 30kW 以上电机都能在中控监控电流，能设置报警值、跳停值，并能查询电流趋势。如果硬件支持、端口足够，还应监控皮带机尾轮转速、减速机的轴承温度、搅拌机主轴跳动值等，最终做到减少人为干预，增加自动控制的目的。

（4）系统安全。搅拌操作系统普遍使用 Windows平台，但微软公司在 2014 年 4 月 8 日、2020 年 1 月14 日后先后停止 XP 系统、Win7 系统的补丁和安全更新，现在改由 360 等杀毒软件接替提供安全防护服务。为保障系统使用安全，应注意：1）严格遵守公司《生产运营信息化操作手册》规定，确保集团运营管理平台（GERP）、制造执行系统（MES）、工控系统（PCS）三部分的运行安全；2）非受权人员，禁止在中控电脑上使用各种硬件，如 U 盘、移动硬盘、外接音箱及外接手机充电等；3）不得在中控电脑上安装各种非生产软件，如视屏播放器、音屏播放器、QQ、游戏等；4）关闭 Windows 自带的自动升级系统（Windowsupdate），统一安装 360 安全卫士及 360 杀毒软件，其他杀毒软件卸载；5）没有必要则不联外网。集中控制室内除搅拌车定位系统电脑外，其他生产用工控机、电脑上的首选 DNS、备用 DNS 都应删除，保障这些电脑只能联内网不能上外网，如有远程协助需要，可由企业信息专员临时填上，防范上外网带来的安全风险。