给混凝土搅拌站做了套自动配料系统——从手动拉铲到全自动PLC称重

2019年的时候，一个搞工程的朋友找上我，说他在郊区有个小型混凝土搅拌站，还是二十年前的老设备，手动配料的那种。每天累死累活打不了一百方，工人还嚷嚷要涨工资。

我到现场一看，好家伙，配料全靠工人拿铁锹铲——不，比那个稍微先进点，是用拉铲把砂石拉到计量斗里。但加水靠估计，水泥靠看，外加剂靠倒。我问他每一方的配比误差多少，他挠挠头说”大概正负5%吧”。5%！这要是质检站来抽检，一抽一个不达标。

谈好了改造方案，目标是花最少的钱，把搅拌站从手动变成自动。核心是三块：

• 骨料配料系统改造——把拉铲皮带秤换成PLC控制的称重皮带
• 水泥和粉煤灰计量——加装螺旋输送机和称重传感器
• 水和外加剂计量——涡轮流量计+气动阀控制

PLC我选的是台达DVP-60EH00T3，采购价一千多块，够用还不贵。触摸屏用的是台达DOP-107WV，7寸的，两千出头。

当时没选西门子不是因为不好，是这客户预算压得死，而且台达在这个场景下完全够用。

骨料称这块是重点。三个砂石料仓，每个底下装一条小皮带机，皮带机出口对着称重斗。称重斗用三只梅特勒-托利多0745A称重传感器，量程500kg，精度C3级。

接线的时候特别注意，称重传感器的信号线必须单独走管，和动力线至少隔开20公分。我第一次干这活的时候不懂，信号线和变频器线走一个线槽，搞出来的数据跳得跟心电图似的。这次学乖了。

PLC里写的称重逻辑是这样的：

1. 配方设定——比如C30混凝土一方配比：水175kg、水泥350kg、砂750kg、石1050kg、粉煤灰80kg、外加剂8kg
2. 启动配料——先开砂仓皮带，目标值750kg，提前量设为50kg
3. 当称重值达到700kg时，皮带降速到30%
4. 达到745kg时，停皮带，等称重稳定
5. 如果不足，再点动补料，每次补2kg
6. 骨料全部配好后，开集料皮带，把料送进搅拌机

这个”提前量”是称重控制的关键。因为皮带从停止信号发出到真正停转，有惯性延时，如果不设置提前量，每次都会超重。

调试的时候发现一个问题：砂子的含水量不同，同样重量的砂子体积差很多。一开始按干砂调好的参数，下雨天来了一批湿砂，称重斗还没到目标值皮带就压停了。

解决方法是加了个含水率在线检测功能。操作工每天在触摸屏上输入砂子含水率（用微波水分仪测或者烘干法测都行），PLC自动修正砂子投料量和净用水量。

水泥和粉煤灰的计量是另一块麻烦事。螺旋输送机送料的时候容易”喷仓”——就是料仓里气压把粉料突然喷出来，导致称重斗瞬间超重。我设的PID参数是螺旋输送机转速控制的：

粗配料阶段：螺旋转速800转/分，目标值的90%
精配料阶段：螺旋转速200转/分，剩余料重
P值=3.0，I值=0.3，D=0（粉料系统惯性大，加微分反而容易震荡）

外加剂计量是最简单的。选了个涡轮流量计，型号LWGY-10A，精度0.5级。PLC开气动球阀，流量累计到达目标值就关阀。唯一要注意的是关阀延时——我设的是0.3秒，因为气动阀从信号到完全关闭大概有0.2秒的滞后。

整个系统从进场到投产用了17天。调试那几天正好赶上三伏天，搅拌站的铁皮棚子底下温度40多度，我躲在控制室里吹着电扇写程序，想想比在外面扛水泥的工人好多了。

交付以后第一个月的数据：

之前手动配料，一个工人一天能配30方料，三种骨料每盘称重误差在30-50公斤。改造以后，一个操作工坐在触摸屏前面，一天配120方都不带喘气的。每盘骨料称重误差控制在±2公斤以内，水泥±1公斤，外加剂±0.1公斤。

后来朋友给我打电话说，质检站来抽检，连续三组试块28天强度都达标，标准差才2.8MPa。站长问他找谁改的，他把我电话给了人家。这不，又给两个站做了改造——一个是用三菱FX3U的，一个是用西门子S7-1200的，大同小异。

干项目就是这样，第一个最累，后面都是复制粘贴。但每次验收完看着原来灰头土脸的工人坐在空调房里点点屏幕就把活干了，还是挺有成就感的。