混凝土生产与运输管理的自动控制

1.1　混凝土生产控制程序

　　一个配合比的混凝土生产控制程序一般是：签送配料单、约定装车标记、确定称杆号数、照配料单称量、混凝土生产、自动记录并打印(生产数据)、卸料、按约定标记装车等八个环节(见图1)。即用户向拌和楼送交配料单，并约定混凝土运输车辆的相应标记；拌和楼操作人员向拌和楼计算机输入相应的配料数据(也就是我们常说的定称)；用户信号工根据来车情况向拌和楼发出要料信号，操作员接到信号后向拌和楼计算机发出生产指令，此时拌和楼进入自动称量、搅拌、记录打印生产状态；放料人员按约定标记将生产好的混凝土装入相应的运输车内。由于国产拌和楼只能按五个配合比生产混凝土(进口拌和楼可按十个配合比生产混凝土)，若一个仓号多于五个配合比或多个仓号同时生产时，操作人员不得不频繁更换称杆号，拌和楼生产效率随称杆号数增多而急剧下降，操作失误却大大增加。

车运输是一个长期以来未解决的问题。现行的方法是由用户信号工与拌和楼商议，有的插上不同颜色的小旗，有的贴上不同符号的纸片，更有的系上一把草束等等，分别代表不同的配合比标号。这种原始的方法严重的影响了拌和楼的生产能力(拌和楼的额定生产能力只有生产一个配合比的混凝土时才能体现)，装车错误率特别高，特别是夜间生产看不清标记错误率更高。当称杆数超过五个或更多时，拌和楼不能按仓号需要生产混凝土，制约了整个工程施工。

　　混凝土运输车辆管理对于一般工程问题并不突出，在特大型或大型工程中，矛盾比较尖锐。由于不按序列排队，标记不清，产生的拉错料、打错料时有发生，带料人员稍不注意就会影响大坝混凝土的质量等等。

　　本文↑就三峡左岸▽98.7拌和楼系统混凝土的生产情况，将拌和楼系统控制技术作一个简单介绍。

2　▽98.7拌和楼系统概况和特点

2.1　系统概况

　　长江三峡▽98.7拌和楼系统布置在永久船闸六闸首至下游引航道一线右侧。系统主要由日本1H1公司产2×4.5m³强制式混凝土拌和楼和国产4×3m³自落式混凝土拌和楼及相应附属设施组成。拌和楼混凝土生产均采用微机自动记时、自动称量控制，混凝土出料线为双斗线无轨输送。共4个进出车道。该系统最高月混凝土生产强度为13万m³，小时混凝土生产强度560m³，采用二次风冷技术，温控混凝土出机口温度最低7℃。

2.2　系统特点

　　(1)　混凝土生产任务量大该系统在三峡电站一期工程中是三峡左岸唯一的拌和楼系统，主要担负临时船闸、升船机、下引航道、左非溢流坝段等施工部位约160万m³混凝土任务。由于左岸其它拌和楼尚未形成，该系统还向厂房、厂房坝段、右岸坝身段及临建工程提供约30万m³混凝土。在三峡二期工程中主要承担永久船闸450万m³的混凝土供应。

　　(2)　生产周期长，灵活性大▽98.7拌和楼生产时间从1995年10月到2003年或更长一些，地理位置优越，距永久船闸、下引航道约800mm，距临时船闸、厂房、厂房坝段2000mm，可支持其它拌和楼系统，也可用于左岸工程混凝土调峰。

　　(3)　商品混凝土供应模式三峡航建工程由三七八集切、武警水电部队、葛洲坝集切和三联公司四家单位承建。混凝土供应改过去一个施工单位用—个拌和楼系统变多个施工单位向—个拌和楼系统要混凝土，即商品混凝土供应模式。由于用户单位多，施工部位多，混凝土标号、级配相应增加，使生产管理难度增大。

3　自动控制系统组成及原理

3.1　系统组成及作用

　　混凝土生产与运输车辆管理控制系统由车辆识别、电控车道、生产调度室、混凝土配合比管理及拌和楼组成(见图2)

　　拌和楼：原楼计算机负责混凝土原材料的称量。新增系统管理计算机(以下简称管理机)除接受主控机生产调度指令指挥拌和楼按指令生产并将生产好的混凝土准确无误的装入相应的运输车辆中外、还可将拌和楼的生产数据传回主控机以便查询。

3.2　系统工作原理

　　用户根据需要到生产调度室领用条形码牌。操作人员将条码牌对应的全部信息通过混凝土配合比管理机(以下简称配比机)发送至主控机，并通过主控机发送至管理机和称量计算机(原楼计算机)进入配合比数据库待用。

　　混凝土运输车辆识别棚外交通红绿灯指示情况依次进入识别棚。当车辆进入识别区，安装在识别棚的光电识别装置将条形码信号送至主控机，主控机发出指令截取条形码图像开始识别。识别时间为1～10s(视光线环境而定)。经识别后，计算机已知该车所需的混凝土。并将结果反映在主控机显示屏上，同时主控机根据识别结果发出两条指令：开启栏杆放行车辆，拌和楼按条形码信息进行混凝土生产。

　　车辆根据显示牌指示进入指定车道排队等候装混凝土、每个车道只允许车辆混凝土车排队。进入指定车道后，主控机自动控制调度室的控制台，自动关闭识别棚栏杆及相应的车道栏杆防止其它车辆直人，必要时可人工干预。主控机根据4个车道的生产情况进行均衡分配车道或让其等待。

　　在放行混凝土运输车辆的同时，主控机将该车信息传送至对应的拌和楼管理，并在管理面上显示该车混凝土的主要参数。管理机发出生产信号，拌和楼进入自动生产循环状态。拌和楼的全部生产数据通过通讯网卡自动保存在管理机、主控机和配比机内，经过处理，可形成各种报表，供浏览查询。

　　本系统不改变拌和楼的原工作程序，必要时可改为人工要料方式，保证了混凝土生产系统的正常运作。

4　系统软件系统管理

4.1　系统软件

　　该套系统软件由图象识别软件、调度控制运行软件、配合比数据管理软件、数据库软件、计算机通讯软件等组成。主要采用C十十语言开发，工作于WIN95平台，采用全屏显示，充分利用窗口菜单，易于操作维护，画面生动易懂。其中每一个软件时钟及时序都经过精确设计，均能协调工作。

　　主控菜单窗口中的系统栏负责操作员密码证、修改密码、系统启动及管理，主要用于操作员的系统启动、进入程序及管理员对操作员的认可和软件调试；数据浏览栏可以对配合比数据库、条形码库、调度车辆数据及混凝土生产数据进行浏览查询；识别条件栏可根据识别光线环境进行内部调节，使识别更快捷准确；测试栏可在不生产时进行微机与外围条件的接口连接测试，也可在特殊测试及向配比机发送生产数据。除以上说明的菜单窗口还有四个车道、识别棚、混凝土车辆及红绿灯的模拟显示。操作员可通过显示屏随时观察生产情况是否正常，车道排队车辆要料情况，即排队车辆需要生产混凝土的主要参数包括条码号、配比号、标号、级配、单车量、浇筑部位、用户、温度等。

　　拌和楼管理机上的窗口基本上与主控机一致，不同的是它没有管理机栏及识别条件栏；它的数据浏览栏中将条码浏览改为以称杆数据浏览；管理机上设有两个车道及相关内容模拟显示，模拟混凝土车下有小方块，当小方块变红时表示它发出称量指令，变黄时则表示该罐混凝土称量下料完毕，此时混凝土车模拟开走并开始发下一次指令。

4.2　条形码管理

　　条码是每一个运输车辆进入自控系统的唯—的通行证。每一个条码信息包涵了配料单的全部内容，如水泥标号、配合比运输方量、用户名称、浇筑部位及其它技术要求。它完全替代了人工要料的一切程序，用户登录条码信息后不能随意修改。

　　条码的信息用户自定义并告知拌和楼。为防止交接班条码信息登录错误，条码的约定采用当班登录有效制度，拌和楼只对当班签认的登录信息负责。

　　条码信息中的任何一项内容需要改变时，都必须重新登录并将信息输入计算机，否则主控机不予认可。

为防止条码的登录错误，计算机设有校核和操作员签认程序，只有当操作员和实验人员共同确认后的信息才输入主拉机。

4.3　车辆管理

　　混凝土运输车辆管理是拌和楼自动控制的重要环节，也是混凝土生产质量保证体系中的一个关键环节。为保证混凝上装车的准确无误，减少人为误差，提高效率，运输车辆在进入识别门前必须悬挂已登录好的条形码牌，并根据红绿灯指示技程序通过识别装置。

　　经过识别后的车辆必须按规定在指定的拌和楼运输通道排队等候装车，中途不得随意停车或插队或空车离开拌和楼。

　　运输车辆的条码牌应保持清洁、悬挂端正、每辆运输车只能挂一种条码牌，不得两块牌重叠悬挂，不得擅自修改条码牌以防识别错误，造成不应有的质量事故。已挂好条码牌的车辆进入系统控制区不得随意更换条码牌，并保持至该车混凝土卸入仓号为止。因此，车辆的行为应符合计算机能够确认的要求，即调度室主控面通过光电摄录装置只认车辆悬挂的条码信息，其它—律不认。

5　结束语

　　▽98.7拌和楼是目前国内唯一的应用混凝土生产与运输车辆管理自动控制技术的拌和楼系统。该技术由水电七局和杭机所共同研制开发，于1998年11月正式在三峡工程中应用，一年来该系统共生产混凝土76万多m³，单楼最高班产量2×4.5m³楼为1 360m³，4×3m³为1 059m³。系统最高日产量5 152m³，最高班产量2 043m³，当班共开仓22个，配合比多达45种，控制系统运行良好。在1999年10月1日至3日期间，每班开仓数均超过12个，配合比数超过30个，拌和楼共生产混凝土14 072m³。平均日产4691m³，班产1 564m³，完全达到设计要求，且无一质量问题，基本体现了自控系统的作用。若施工单位升仓数再多—些，则更能体现该控制系统的优势。

　　当然自动控制系统也存在一些不足，如条码牌材料的选用，人工照明模拟自然光环境的设置及系统软件的完善等。尽管混凝土生产强度受制于永久船闸施工，但自动控制系统的能力是可以肯定的。

　　(1)自动控制技术不改变拌和楼工作程序，并可迅速互换。

　　(2)可使拌和楼同时生产99种不同配合比的混凝土，并能形成资源互补，保持均衡生产，较大地提高了生产效率。

　　(3)系统可随时定称，且不影响拌和楼的连续生产。

　　(4)系统能在任意时段方便地调出拌和楼生产数据，使混凝土生产质量受控有序。

　　(5)条形码识别准确、快捷。可靠性远大于人工要料方式。

　　(6)减轻劳动强度，减少人为操作失误，提高生产质量。