混凝土生產(chǎn)與運(yùn)輸管理的自動(dòng)控制

1.1　混凝土生產(chǎn)控制程序

　　一個(gè)配合比的混凝土生產(chǎn)控制程序一般是：簽送配料單、約定裝車(chē)標(biāo)記、確定稱(chēng)桿號(hào)數(shù)、照配料單稱(chēng)量、混凝土生產(chǎn)、自動(dòng)記錄并打印(生產(chǎn)數(shù)據(jù))、卸料、按約定標(biāo)記裝車(chē)等八個(gè)環(huán)節(jié)(見(jiàn)圖1)。即用戶(hù)向拌和樓送交配料單，并約定混凝土運(yùn)輸車(chē)輛的相應(yīng)標(biāo)記；拌和樓操作人員向拌和樓計(jì)算機(jī)輸入相應(yīng)的配料數(shù)據(jù)(也就是我們常說(shuō)的定稱(chēng))；用戶(hù)信號(hào)工根據(jù)來(lái)車(chē)情況向拌和樓發(fā)出要料信號(hào)，操作員接到信號(hào)后向拌和樓計(jì)算機(jī)發(fā)出生產(chǎn)指令，此時(shí)拌和樓進(jìn)入自動(dòng)稱(chēng)量、攪拌、記錄打印生產(chǎn)狀態(tài)；放料人員按約定標(biāo)記將生產(chǎn)好的混凝土裝入相應(yīng)的運(yùn)輸車(chē)內(nèi)。由于國(guó)產(chǎn)拌和樓只能按五個(gè)配合比生產(chǎn)混凝土(進(jìn)口拌和樓可按十個(gè)配合比生產(chǎn)混凝土)，若一個(gè)倉(cāng)號(hào)多于五個(gè)配合比或多個(gè)倉(cāng)號(hào)同時(shí)生產(chǎn)時(shí)，操作人員不得不頻繁更換稱(chēng)桿號(hào)，拌和樓生產(chǎn)效率隨稱(chēng)桿號(hào)數(shù)增多而急劇下降，操作失誤卻大大增加。

車(chē)運(yùn)輸是一個(gè)長(zhǎng)期以來(lái)未解決的問(wèn)題。現(xiàn)行的方法是由用戶(hù)信號(hào)工與拌和樓商議，有的插上不同顏色的小旗，有的貼上不同符號(hào)的紙片，更有的系上一把草束等等，分別代表不同的配合比標(biāo)號(hào)。這種原始的方法嚴(yán)重的影響了拌和樓的生產(chǎn)能力(拌和樓的額定生產(chǎn)能力只有生產(chǎn)一個(gè)配合比的混凝土?xí)r才能體現(xiàn))，裝車(chē)錯(cuò)誤率特別高，特別是夜間生產(chǎn)看不清標(biāo)記錯(cuò)誤率更高。當(dāng)稱(chēng)桿數(shù)超過(guò)五個(gè)或更多時(shí)，拌和樓不能按倉(cāng)號(hào)需要生產(chǎn)混凝土，制約了整個(gè)工程施工。

　　混凝土運(yùn)輸車(chē)輛管理對(duì)于一般工程問(wèn)題并不突出，在特大型或大型工程中，矛盾比較尖銳。由于不按序列排隊(duì)，標(biāo)記不清，產(chǎn)生的拉錯(cuò)料、打錯(cuò)料時(shí)有發(fā)生，帶料人員稍不注意就會(huì)影響大壩混凝土的質(zhì)量等等。

　　本文↑就三峽左岸▽98.7拌和樓系統(tǒng)混凝土的生產(chǎn)情況，將拌和樓系統(tǒng)控制技術(shù)作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

2　▽98.7拌和樓系統(tǒng)概況和特點(diǎn)

2.1　系統(tǒng)概況

　　長(zhǎng)江三峽▽98.7拌和樓系統(tǒng)布置在永久船閘六閘首至下游引航道一線右側(cè)。系統(tǒng)主要由日本1H1公司產(chǎn)2×4.5m³強(qiáng)制式混凝土拌和樓和國(guó)產(chǎn)4×3m³自落式混凝土拌和樓及相應(yīng)附屬設(shè)施組成。拌和樓混凝土生產(chǎn)均采用微機(jī)自動(dòng)記時(shí)、自動(dòng)稱(chēng)量控制，混凝土出料線為雙斗線無(wú)軌輸送。共4個(gè)進(jìn)出車(chē)道。該系統(tǒng)最高月混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度為13萬(wàn)m³，小時(shí)混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度560m³，采用二次風(fēng)冷技術(shù)，溫控混凝土出機(jī)口溫度最低7℃。

2.2　系統(tǒng)特點(diǎn)

　　(1)　混凝土生產(chǎn)任務(wù)量大該系統(tǒng)在三峽電站一期工程中是三峽左岸唯一的拌和樓系統(tǒng)，主要擔(dān)負(fù)臨時(shí)船閘、升船機(jī)、下引航道、左非溢流壩段等施工部位約160萬(wàn)m³混凝土任務(wù)。由于左岸其它拌和樓尚未形成，該系統(tǒng)還向廠房、廠房壩段、右岸壩身段及臨建工程提供約30萬(wàn)m³混凝土。在三峽二期工程中主要承擔(dān)永久船閘450萬(wàn)m³的混凝土供應(yīng)。

　　(2)　生產(chǎn)周期長(zhǎng)，靈活性大▽98.7拌和樓生產(chǎn)時(shí)間從1995年10月到2003年或更長(zhǎng)一些，地理位置優(yōu)越，距永久船閘、下引航道約800mm，距臨時(shí)船閘、廠房、廠房壩段2000mm，可支持其它拌和樓系統(tǒng)，也可用于左岸工程混凝土調(diào)峰。

　　(3)　商品混凝土供應(yīng)模式三峽航建工程由三七八集切、武警水電部隊(duì)、葛洲壩集切和三聯(lián)公司四家單位承建?；炷凉?yīng)改過(guò)去一個(gè)施工單位用—個(gè)拌和樓系統(tǒng)變多個(gè)施工單位向—個(gè)拌和樓系統(tǒng)要混凝土，即商品混凝土供應(yīng)模式。由于用戶(hù)單位多，施工部位多，混凝土標(biāo)號(hào)、級(jí)配相應(yīng)增加，使生產(chǎn)管理難度增大。

3　自動(dòng)控制系統(tǒng)組成及原理

3.1　系統(tǒng)組成及作用

　　混凝土生產(chǎn)與運(yùn)輸車(chē)輛管理控制系統(tǒng)由車(chē)輛識(shí)別、電控車(chē)道、生產(chǎn)調(diào)度室、混凝土配合比管理及拌和樓組成(見(jiàn)圖2)

　　拌和樓：原樓計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)混凝土原材料的稱(chēng)量。新增系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)管理機(jī))除接受主控機(jī)生產(chǎn)調(diào)度指令指揮拌和樓按指令生產(chǎn)并將生產(chǎn)好的混凝土準(zhǔn)確無(wú)誤的裝入相應(yīng)的運(yùn)輸車(chē)輛中外、還可將拌和樓的生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳回主控機(jī)以便查詢(xún)。

3.2　系統(tǒng)工作原理

　　用戶(hù)根據(jù)需要到生產(chǎn)調(diào)度室領(lǐng)用條形碼牌。操作人員將條碼牌對(duì)應(yīng)的全部信息通過(guò)混凝土配合比管理機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)配比機(jī))發(fā)送至主控機(jī)，并通過(guò)主控機(jī)發(fā)送至管理機(jī)和稱(chēng)量計(jì)算機(jī)(原樓計(jì)算機(jī))進(jìn)入配合比數(shù)據(jù)庫(kù)待用。

　　混凝土運(yùn)輸車(chē)輛識(shí)別棚外交通紅綠燈指示情況依次進(jìn)入識(shí)別棚。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入識(shí)別區(qū)，安裝在識(shí)別棚的光電識(shí)別裝置將條形碼信號(hào)送至主控機(jī)，主控機(jī)發(fā)出指令截取條形碼圖像開(kāi)始識(shí)別。識(shí)別時(shí)間為1～10s(視光線環(huán)境而定)。經(jīng)識(shí)別后，計(jì)算機(jī)已知該車(chē)所需的混凝土。并將結(jié)果反映在主控機(jī)顯示屏上，同時(shí)主控機(jī)根據(jù)識(shí)別結(jié)果發(fā)出兩條指令：開(kāi)啟欄桿放行車(chē)輛，拌和樓按條形碼信息進(jìn)行混凝土生產(chǎn)。

　　車(chē)輛根據(jù)顯示牌指示進(jìn)入指定車(chē)道排隊(duì)等候裝混凝土、每個(gè)車(chē)道只允許車(chē)輛混凝土車(chē)排隊(duì)。進(jìn)入指定車(chē)道后，主控機(jī)自動(dòng)控制調(diào)度室的控制臺(tái)，自動(dòng)關(guān)閉識(shí)別棚欄桿及相應(yīng)的車(chē)道欄桿防止其它車(chē)輛直人，必要時(shí)可人工干預(yù)。主控機(jī)根據(jù)4個(gè)車(chē)道的生產(chǎn)情況進(jìn)行均衡分配車(chē)道或讓其等待。

　　在放行混凝土運(yùn)輸車(chē)輛的同時(shí)，主控機(jī)將該車(chē)信息傳送至對(duì)應(yīng)的拌和樓管理，并在管理面上顯示該車(chē)混凝土的主要參數(shù)。管理機(jī)發(fā)出生產(chǎn)信號(hào)，拌和樓進(jìn)入自動(dòng)生產(chǎn)循環(huán)狀態(tài)。拌和樓的全部生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)通訊網(wǎng)卡自動(dòng)保存在管理機(jī)、主控機(jī)和配比機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)處理，可形成各種報(bào)表，供瀏覽查詢(xún)。

　　本系統(tǒng)不改變拌和樓的原工作程序，必要時(shí)可改為人工要料方式，保證了混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

4　系統(tǒng)軟件系統(tǒng)管理

4.1　系統(tǒng)軟件

　　該套系統(tǒng)軟件由圖象識(shí)別軟件、調(diào)度控制運(yùn)行軟件、配合比數(shù)據(jù)管理軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、計(jì)算機(jī)通訊軟件等組成。主要采用C十十語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，工作于WIN95平臺(tái)，采用全屏顯示，充分利用窗口菜單，易于操作維護(hù)，畫(huà)面生動(dòng)易懂。其中每一個(gè)軟件時(shí)鐘及時(shí)序都經(jīng)過(guò)精確設(shè)計(jì)，均能協(xié)調(diào)工作。

　　主控菜單窗口中的系統(tǒng)欄負(fù)責(zé)操作員密碼證、修改密碼、系統(tǒng)啟動(dòng)及管理，主要用于操作員的系統(tǒng)啟動(dòng)、進(jìn)入程序及管理員對(duì)操作員的認(rèn)可和軟件調(diào)試；數(shù)據(jù)瀏覽欄可以對(duì)配合比數(shù)據(jù)庫(kù)、條形碼庫(kù)、調(diào)度車(chē)輛數(shù)據(jù)及混凝土生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽查詢(xún)；識(shí)別條件欄可根據(jù)識(shí)別光線環(huán)境進(jìn)行內(nèi)部調(diào)節(jié)，使識(shí)別更快捷準(zhǔn)確；測(cè)試欄可在不生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行微機(jī)與外圍條件的接口連接測(cè)試，也可在特殊測(cè)試及向配比機(jī)發(fā)送生產(chǎn)數(shù)據(jù)。除以上說(shuō)明的菜單窗口還有四個(gè)車(chē)道、識(shí)別棚、混凝土車(chē)輛及紅綠燈的模擬顯示。操作員可通過(guò)顯示屏隨時(shí)觀察生產(chǎn)情況是否正常，車(chē)道排隊(duì)車(chē)輛要料情況，即排隊(duì)車(chē)輛需要生產(chǎn)混凝土的主要參數(shù)包括條碼號(hào)、配比號(hào)、標(biāo)號(hào)、級(jí)配、單車(chē)量、澆筑部位、用戶(hù)、溫度等。

　　拌和樓管理機(jī)上的窗口基本上與主控機(jī)一致，不同的是它沒(méi)有管理機(jī)欄及識(shí)別條件欄；它的數(shù)據(jù)瀏覽欄中將條碼瀏覽改為以稱(chēng)桿數(shù)據(jù)瀏覽；管理機(jī)上設(shè)有兩個(gè)車(chē)道及相關(guān)內(nèi)容模擬顯示，模擬混凝土車(chē)下有小方塊，當(dāng)小方塊變紅時(shí)表示它發(fā)出稱(chēng)量指令，變黃時(shí)則表示該罐混凝土稱(chēng)量下料完畢，此時(shí)混凝土車(chē)模擬開(kāi)走并開(kāi)始發(fā)下一次指令。

4.2　條形碼管理

　　條碼是每一個(gè)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)入自控系統(tǒng)的唯—的通行證。每一個(gè)條碼信息包涵了配料單的全部?jī)?nèi)容，如水泥標(biāo)號(hào)、配合比運(yùn)輸方量、用戶(hù)名稱(chēng)、澆筑部位及其它技術(shù)要求。它完全替代了人工要料的一切程序，用戶(hù)登錄條碼信息后不能隨意修改。

　　條碼的信息用戶(hù)自定義并告知拌和樓。為防止交接班條碼信息登錄錯(cuò)誤，條碼的約定采用當(dāng)班登錄有效制度，拌和樓只對(duì)當(dāng)班簽認(rèn)的登錄信息負(fù)責(zé)。

　　條碼信息中的任何一項(xiàng)內(nèi)容需要改變時(shí)，都必須重新登錄并將信息輸入計(jì)算機(jī)，否則主控機(jī)不予認(rèn)可。

為防止條碼的登錄錯(cuò)誤，計(jì)算機(jī)設(shè)有校核和操作員簽認(rèn)程序，只有當(dāng)操作員和實(shí)驗(yàn)人員共同確認(rèn)后的信息才輸入主拉機(jī)。

4.3　車(chē)輛管理

　　混凝土運(yùn)輸車(chē)輛管理是拌和樓自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)，也是混凝土生產(chǎn)質(zhì)量保證體系中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為保證混凝上裝車(chē)的準(zhǔn)確無(wú)誤，減少人為誤差，提高效率，運(yùn)輸車(chē)輛在進(jìn)入識(shí)別門(mén)前必須懸掛已登錄好的條形碼牌，并根據(jù)紅綠燈指示技程序通過(guò)識(shí)別裝置。

　　經(jīng)過(guò)識(shí)別后的車(chē)輛必須按規(guī)定在指定的拌和樓運(yùn)輸通道排隊(duì)等候裝車(chē)，中途不得隨意停車(chē)或插隊(duì)或空車(chē)離開(kāi)拌和樓。

　　運(yùn)輸車(chē)輛的條碼牌應(yīng)保持清潔、懸掛端正、每輛運(yùn)輸車(chē)只能掛一種條碼牌，不得兩塊牌重疊懸掛，不得擅自修改條碼牌以防識(shí)別錯(cuò)誤，造成不應(yīng)有的質(zhì)量事故。已掛好條碼牌的車(chē)輛進(jìn)入系統(tǒng)控制區(qū)不得隨意更換條碼牌，并保持至該車(chē)混凝土卸入倉(cāng)號(hào)為止。因此，車(chē)輛的行為應(yīng)符合計(jì)算機(jī)能夠確認(rèn)的要求，即調(diào)度室主控面通過(guò)光電攝錄裝置只認(rèn)車(chē)輛懸掛的條碼信息，其它—律不認(rèn)。

5　結(jié)束語(yǔ)

　　▽98.7拌和樓是目前國(guó)內(nèi)唯一的應(yīng)用混凝土生產(chǎn)與運(yùn)輸車(chē)輛管理自動(dòng)控制技術(shù)的拌和樓系統(tǒng)。該技術(shù)由水電七局和杭機(jī)所共同研制開(kāi)發(fā)，于1998年11月正式在三峽工程中應(yīng)用，一年來(lái)該系統(tǒng)共生產(chǎn)混凝土76萬(wàn)多m³，單樓最高班產(chǎn)量2×4.5m³樓為1 360m³，4×3m³為1 059m³。系統(tǒng)最高日產(chǎn)量5 152m³，最高班產(chǎn)量2 043m³，當(dāng)班共開(kāi)倉(cāng)22個(gè)，配合比多達(dá)45種，控制系統(tǒng)運(yùn)行良好。在1999年10月1日至3日期間，每班開(kāi)倉(cāng)數(shù)均超過(guò)12個(gè)，配合比數(shù)超過(guò)30個(gè)，拌和樓共生產(chǎn)混凝土14 072m³。平均日產(chǎn)4691m³，班產(chǎn)1 564m³，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且無(wú)一質(zhì)量問(wèn)題，基本體現(xiàn)了自控系統(tǒng)的作用。若施工單位升倉(cāng)數(shù)再多—些，則更能體現(xiàn)該控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

　　當(dāng)然自動(dòng)控制系統(tǒng)也存在一些不足，如條碼牌材料的選用，人工照明模擬自然光環(huán)境的設(shè)置及系統(tǒng)軟件的完善等。盡管混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度受制于永久船閘施工，但自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力是可以肯定的。

　　(1)自動(dòng)控制技術(shù)不改變拌和樓工作程序，并可迅速互換。

　　(2)可使拌和樓同時(shí)生產(chǎn)99種不同配合比的混凝土，并能形成資源互補(bǔ)，保持均衡生產(chǎn)，較大地提高了生產(chǎn)效率。

　　(3)系統(tǒng)可隨時(shí)定稱(chēng)，且不影響拌和樓的連續(xù)生產(chǎn)。

　　(4)系統(tǒng)能在任意時(shí)段方便地調(diào)出拌和樓生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使混凝土生產(chǎn)質(zhì)量受控有序。

　　(5)條形碼識(shí)別準(zhǔn)確、快捷。可靠性遠(yuǎn)大于人工要料方式。

　　(6)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為操作失誤，提高生產(chǎn)質(zhì)量。