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混凝土配料和混合设备：基于全自动装置的新的建模与控制方法

外文作者:V. Deligiannis, S. Manesis

译者：汪长明机电1001班 201021030209

University of Patras, Electrical and Computer Engineering Department, Patras 26500, Greece

摘要：本文介绍了混凝土配料和搅拌设备混合模式的发展。该模型介绍的十分详细，以确保其更好地用于在工业监控和控制框架内建立的控制系统。由于混凝土配料系统为混合动力系统，全自动装置被用来建立物理系统的模型，因为它们能提供更大的“建模能力”使其比其他类型的自动装置更适合系统建模。基于经典的混合动力系统理论被广泛应用于科学研究和无人看守的自动化工厂，这样一个在开放环境下运行并且支持二次开发的系统将会被行内人士熟知。所开发的模型由原来的层次结构与自动装置结合作为监督员和其他一些交互自动装置检测并显示设备的子系统的状态。此时所用的模型，还被用来了解对设备不同的设计和运行参数的影响。该模型也被用于建立控制策略。两个都在一个SCADA（监控和数据采集）环境监视和控制工厂的整体运作实施。这个框架已经成功应用在希腊西部的一个的搅拌站设备系统中，无论是控制操作还是模型验证都达到了满意的效果。

关键词：配料和混合设备，混凝土，全自动装置;建模;混合系统

1.介绍

混凝土是水泥，砂（细骨料），小石头或碎石（粗骨料）和掺合料的混合物。当水被混合在用本产品时，它激活水泥，它是负责对组合结合在一起，以形成一个固体块的元素。水泥是粉碎石灰石混合有其它的原料，如页岩和砂，研磨成粉末，然后在回转窑中加热。这个过程会产生水泥熟料将石膏和地面进一步生产水泥混合。

混凝土作为结构元件具有许多应用，因此有许多不同的比率或配方的成分进

行混合。在示例的中等强度的组合，被称为C20的组合，也就是说，它会达到相当于承受力28天后压缩20 Nt/mm2。这种混合的比例是1×水泥，2×细骨料和4×粗骨料。理想的水灰比为0.55，但是，因为大部分的时间聚集体是潮湿的，甚至是湿透的，水的质量必须仔细计算，以确保结构不会变得太泥泞了。此外，水的体积和所用的外加剂可以支配的强度和成品混合物的和易性，并且因此配比的任务是非常重要的。关于混合任务的各种类型的用于混凝土工业混合的方法和混凝土搅拌机的概述如[1]。混合方法和用于处理混凝土混合器条件是高度重要因为它们在一定程度上，确定具体的微观结构，因此影响其整体性能。

所有的混凝土厂也有类似的业务，尽管这可能会在成分和自动化水平的类型而有所不同。其主要功能是将比例的确切数量的各种物料混合，这使得到满足要求的混凝土。有混凝土厂的分离，按照该混合处理，在两种类型。第一类是预拌厂，可以发现主要是在大工业。它们的功能是按比例所需的组合，以得到所需的一批混凝土。当所有的组合都已排入卡车，卡车的搅拌机滚筒和融合的物料旋转，直到传递到工作现场。后一类是中央拌厂，主要除了与第一类相比是中央工厂的比例成分后，高速，大容量搅拌机拌混凝土。在本文所讨论的工厂是一个中央结构厂房及建模与全自动装置，最近提出的超类混合自动装置。

人们也可以找到其他的建模方法在参考书目混凝土厂[2,3 ]。图[ 2 ]提出了一种人工神经网络的应用在预拌混凝土厂的应用。如文献[ 3 ] ，模拟被用来作为一种工具来协助施工管理人员作出明智的决定。具体来说，仿真中应用到混凝土配料操作分析可选择的解决方案和资源管理。较早的方法可以在[ 4 ]中看出，其中利用Petri网的混凝土生产厂的建模和分析方法引入找到。 Petri网首先由正达介绍Petri网在20世纪60年代初，从那时起，他们已经成为一个强大的工具，用于建模和动态离散事件系统的分析如[ 5 ] ，但他们并没有满足广泛的认可，作工业用途，主要是因为它们是依赖于应用程序。关于混凝土输送章附表 lu和Lam在[ 6 ]提出了一个研究主要集中在如何同时优化预拌混凝土工厂交货调度和资源的规定。这项研究是基于HKCONSIM ，有效的仿真建模平台。HKCONSIM的另一个应用是在提出[ 7 ] ，其中混凝土厂操作通过将预拌混凝土生产模拟工具，优化程序基于遗传算法的优化。此外，还有对一厂多点预拌混凝土生产系统[8,9]，基于仿真工具，用于规划和管理的具体工厂运作的建模和仿

真的一些作品。优化工厂生产，以实现利润最大化的问题如[10] ，其中线性编程模型的设计是为了优化工厂操作讨论。所有这些方法处理从规划的角度来看混凝土厂的模型，然而，本文提出的项目意味着建模和全厂的现场控制。混凝土配料厂的一个简单的模型被提出如[11]。

全自动装置[12]在使用替代方法，这是模拟各种各样的工业系统的能力比较的主要优点。有限混合[13-15]，定时[16]和PLC[17]自动装置，尽管学术界的努力，没有达到广泛的认可，作工业用途，主要是因为它们依赖于应用程序，或者更准确的领域依赖。全自动装置似乎避免了这种依赖，不提供对系统性能的任何限制模拟各类工业系统的便利性。作为一种方法，它借用一些特性不同的自动装置，如控制图形具有有限状态集和这些状态之间的转换。该车型的混合动力系统同时处理离散和实际值的变量相结合的流动，不变和警戒条件从混合自动装置，由定时和PLC自动装置时钟的限制和延迟输入。此外，全自动装置引入新的建模参数复位表于每个国家每个过渡和可执行事件的分级分类。总之，全自动装置包括一个超集所有其他类型的自动装置的，因此较少依赖于应用程序相比，其中任何一个方法的正式定义是由于在第3。

为了验证该模型，它已经被应用到在希腊西部一混凝土搅拌厂。被有效地用于分析以及对于此批和组合过程控制策略合成所提出的模型。整个系统的运行，无需人工干预制备高品质的混凝土拌合物。整个项目是在SCADA软件环境的心脏，其中一台电脑供收集和分析实时数据实现的。 SCADA系统被用于监控和控制工业工厂或大型复杂的机器。 SCADA系统从设备中收集信息，传送回中央站点，开展必要的实时分析和控制，并以逻辑和有组织的方式显示信息。 SCADA 系统最初是在20世纪60年代使用的，从那时起，大多数工业工程师已经熟悉了它们的使用。所选择的SCADA平台为CX -监事，软件包由欧姆龙公司提供了一个运行时环境中的仿真系统可以发生，一个嵌入式脚本编辑器，其中的自动装置结构进行了转载的VB代码。与实际系统的输出响应模型的比较提供了模型的精度令人满意的措施。对更多的设备拟议框架的应用程序将允许我们继续以可靠的验证分析。本文的其余部分安排如下。第2节给出配料和搅拌站混凝土的分析说明。第4节给出使用的数学模型，第5节提出构建SCADA系统的基础上进行控制和监督整个系统的数学模型。最后，最后一节结束本文与结束语和今后的工作。