專利名稱：動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制裝置，具體的說是一種動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置。
背景技術(shù)：
混凝土的組分包括干料、水、及藥液。在組分混合過程中，對組分的比例控制一般由工人通過稱重控制。這就容易產(chǎn)生比例控制不穩(wěn)定，干料、水、及藥液的浪費的問題，且勞動強(qiáng)度大，工作效率低。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足之處，本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種泥漿各種成分混合比例穩(wěn)定，不隨供料多少波動變化，并能減輕操作者勞動強(qiáng)度，減少干料、水、及藥液的浪費，提高工作效率的動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置。本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置，水流量傳感器、泥漿流量傳感器和藥液流量傳感器連接信號采集板，信號采集板連接單片機(jī)控制器；單片機(jī)控制器還連接檢測液體流量的浮球檢測開關(guān)、連接藥液泵電機(jī)的藥液泵控制器、控制按鈕、進(jìn)水電磁閥、變頻器D2、變頻器D3、變頻器D4;所述進(jìn)水電磁閥連接浮球檢測開關(guān)中的水位上限浮球檢測開關(guān)F5 ;所述變頻器D2連接蚊龍變頻交流電機(jī)和接觸器KM2，接觸器KM2的另一端連接空氣開關(guān)QF2，空氣開關(guān)QF2的另一端連接三相電源端子；所述變頻器D3連接水泵交流變頻電機(jī)和接觸器KM3，接觸器KM3的另一端連接空氣開關(guān)QF3，空氣開關(guān)QF3的另一端連接三相電源端子；所述變頻器D4連接落料變頻交流電機(jī)和接觸器KM4，接觸器KM4的另一端連接空氣開關(guān)QF4，空氣開關(guān)QF4的另一端連接三相電源端子；所述三相電源端子還連接空氣開關(guān)QFl，空氣開關(guān)QFl的另一端連接接觸器KMl，接觸器KMl的另一端連接電機(jī)保護(hù)器D1，電機(jī)保護(hù)器Dl的另一端連接泥漿泵交流電機(jī)；所述接觸器KM1、接觸器KM2、接觸器KM3和接觸器KM4的線圈連接單片機(jī)控制器。所述浮球檢測開關(guān)包括藥液上限浮球檢測開關(guān)Fl、藥液下限浮球檢測開關(guān)F2、泥漿液位上限浮球檢測開關(guān)F3、泥漿液位下限浮球檢測開關(guān)F4、水位上限浮球檢測開關(guān)F5和水位下限浮球檢測開關(guān)F6。所述水流量傳感器、泥漿流量傳感器和藥液流量傳感器的輸出均為4_20mA的電流信號，該電流信號輸入到信號采集板上Ι/ν轉(zhuǎn)換電路，處理成為0-5V的模擬電壓信號，再輸入到單片機(jī)控制器的AD轉(zhuǎn)換引腳。所述控制按鈕包括藥液泵按鈕、沖水按鈕、停止按鈕、啟動按鈕和人機(jī)界面；所述藥液泵按鈕連接藥液泵控制器。所述單片機(jī)控制器還連接狀態(tài)指示燈，包括待機(jī)狀態(tài)指示燈、運行狀態(tài)指示燈、沖水狀態(tài)指示燈和藥液手動指示燈。[0009]所述單片機(jī)控制器為STC5A60S2雙串口單片機(jī)。所述單片機(jī)控制器還連接工作狀態(tài)指示燈，包括待機(jī)狀態(tài)指示燈、運行狀態(tài)指示燈、沖水狀態(tài)指示燈和藥液手動指示燈。所述單片機(jī)控制器還連接緊急停車開關(guān)。本實用新型具有以下優(yōu)點:1.出廠時已經(jīng)將混凝土組分配比輸入設(shè)置完成，無需用戶調(diào)節(jié)。2.泥漿各種成分混合比例穩(wěn)定，不隨供料多少波動變化。3.減輕操作者勞動強(qiáng)度，減少干料、水、及藥液的浪費。4.提高工作效率，保證施工質(zhì)量。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
泥漿的含水量與干料與水的比例有關(guān)，混凝土發(fā)泡程度與泥漿和藥液比例有關(guān)。對這幾種材料的比例可以通過流量傳感器，檢測到水的流量，泥漿的流量，藥液的流量。干料、水、藥液量的大小可以通過單片機(jī)控制器用RS485通訊對變頻器(或控制板)進(jìn)行控制，由于采用單片機(jī)控制其元件的可編程性，使單片機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)相當(dāng)靈活，便于配方參數(shù)據(jù)修正。本系統(tǒng)選用的是STC5a60s2雙串口單片機(jī)(一個串口用于人機(jī)界面通訊另一個串口用于RS485與變頻器等通訊)。干料、通過變頻器對供料速度進(jìn)行控制供料的比例，水和藥液可以通過變頻器(或控制板)對泵的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)到達(dá)流量控制目的。這樣流量傳感器作為反饋，將流量的數(shù)據(jù)送給單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)在按照程序設(shè)定的配方比例控制供料變頻器，水和藥液的流量使其成為閉環(huán)控制，達(dá)到穩(wěn)定的動態(tài)比例控制。整個控制系統(tǒng)由六個部分組成:流量傳感器取樣部分、浮球開關(guān)檢測部分、單片機(jī)控制部分、變頻器與電機(jī)驅(qū)動部分、人機(jī)界面顯示控制部分、電源部分電路。下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明本實用新型是如何實現(xiàn)的。流量傳感器取樣部分其工作原理如下:流量傳感器共有三個傳感器，分別為水流量傳感器、泥漿流量傳感器和藥液流量傳感器。水流量傳感器和藥液流量傳感器為渦輪流量計，泥漿流量傳感器采用電磁流量計，上述傳感器輸出均為4-20MA的信號經(jīng)單片機(jī)控制器上電路I/V轉(zhuǎn)換處理成為0-5V的模擬信號送給單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。浮球開關(guān)檢測部分其工作原理如下:浮球開關(guān)分成三組，每組兩個開關(guān)共六支檢測開關(guān)，分別是藥液上限浮球檢測開關(guān)F1、藥液下限浮球檢測開關(guān)F2、泥漿液位上限浮球檢測開關(guān)F3、泥漿液位下限浮球檢測開關(guān)F4、水位上限浮球檢測開關(guān)F5和水位下限浮球檢測開關(guān)F6。Fl、F2藥液浮球開關(guān)工作過程描述:藥液上限浮球檢測開關(guān)Fl負(fù)責(zé)藥液上限檢測。補(bǔ)充藥液加到藥液箱內(nèi)，藥液高度由浮球檢測開關(guān)檢測。超過上限時，藥液上限浮球檢測開關(guān)Fl將信號送到單片機(jī)控制器，單片控制器通過報警器和人機(jī)界面進(jìn)行報警和提示，提示藥液高度已到上限，停止加注藥液(藥液人工添加，不用電磁閥控制)。藥液下限浮球檢測開關(guān)F2負(fù)責(zé)藥液下限檢測。當(dāng)藥液使用到低于下限位時，藥液下限浮球檢測開關(guān)F2將信號送到單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器按設(shè)定程序發(fā)出報警(報警提示盡快補(bǔ)充藥液，報警后藥液還可維持5分鐘)。報警3分鐘后，單片機(jī)控制器通過程序控制首先關(guān)掉進(jìn)料電機(jī)，經(jīng)延時3秒關(guān)掉水。在關(guān)掉進(jìn)料電機(jī)的同時，泥漿泵按控制程序輸出泥漿，由于泥漿出料很快當(dāng)泥漿液位下限浮球檢測開關(guān)F4檢到下限位，時如藥液沒有及時補(bǔ)充，系統(tǒng)會按設(shè)定程序，啟動沖洗程序，啟動沖洗程序前報警器發(fā)出聲音報警人機(jī)界面也有相應(yīng)的圖像提示。沖洗環(huán)節(jié)防止混凝土凝固粘在攪拌裝置內(nèi)，具體實施算法在后面描述。F3、F4泥漿浮球開關(guān)工作過程描述:泥漿液位上限浮球檢測開關(guān)F3負(fù)責(zé)泥漿上限位檢測。當(dāng)泥漿箱內(nèi)的泥漿到上限位時，泥漿液位上限浮球檢測開關(guān)F3到將信號送到單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器按程序設(shè)定關(guān)閉落料電機(jī)，延時3秒后關(guān)閉水泵(泥漿液位上限浮球檢測開關(guān)F3檢測到泥漿液位到達(dá)上限位后，泥漿箱體還有一定容積，可以再進(jìn)料10秒左右)。泥漿液位下限浮球檢測開關(guān)F4負(fù)責(zé)泥漿泵的下限檢測。當(dāng)泥漿箱內(nèi)泥漿下降到下限位時，泥漿液位下限浮球檢測開關(guān)F4將信號發(fā)給單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器按程序設(shè)定先關(guān)閉泥漿泵藥和藥液泵，關(guān)閉泥漿目的是防止泥漿泵空轉(zhuǎn)泵(泥漿泵空轉(zhuǎn)會影響泥漿泵壽命，關(guān)閉藥液泵是保證輸出的泥漿和藥液的配比)。漿泵藥和藥液泵關(guān)閉后程序繼續(xù)檢測泥漿液位下限浮球檢測開關(guān)F4狀態(tài)，如浮球開關(guān)狀態(tài)在10秒中無變化，說明供料或攪拌系統(tǒng)有問題，單片機(jī)控制器會按設(shè)定進(jìn)入沖洗環(huán)節(jié)，防止混凝土凝固粘在攪拌裝置內(nèi)(進(jìn)入沖洗程序前報警器發(fā)出聲音報警，人機(jī)界面也有相應(yīng)的圖像提示)。沖洗控制算法如下:單片機(jī)啟動沖洗程序后，供料電機(jī)和藥液泵停轉(zhuǎn)，單片機(jī)控制器控制水泵以最大流量向攪拌系統(tǒng)供水。此時絞龍電機(jī)也在變頻器的控制下高速運行。當(dāng)泥漿箱中沖洗下來的水位到達(dá)F3浮球檢測范圍，水泵和絞龍電機(jī)停轉(zhuǎn)。泥漿泵啟動將泥漿中的水抽出直到泥漿液位下限浮球檢測開關(guān)F4檢測到，漿泵停止轉(zhuǎn)動，沖洗過程完成，整個裝置進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。水位上限浮球檢測開關(guān)F5和水位下限浮球檢測開關(guān)F6F5、F6泥漿浮球開關(guān)工作過程描述:水位上限浮球檢測開關(guān)F5負(fù)責(zé)水位上限檢測。補(bǔ)充水箱內(nèi)水的液面高度由水位上限浮球檢測開關(guān)F5檢測。水位超過上限時，浮球開關(guān)將信號送到單片機(jī)控制器，單片控制器將檢測到的信息經(jīng)過程序處理在通過人機(jī)界面進(jìn)行顯示和報警提示，同時進(jìn)水電磁閥關(guān)閉停止加注水。水位下限浮球檢測開關(guān)F6負(fù)責(zé)水位下限檢測。當(dāng)水使用到低于下限位時，水位下限浮球檢測開關(guān)F6將信號送到單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器按設(shè)定程序立即關(guān)閉供料電機(jī)，并控制報警器發(fā)出聲音報警，人機(jī)界面也做相應(yīng)提示。泥漿和藥液泵在完成泥漿箱泥漿抽出后，也停止工作，整機(jī)進(jìn)入保護(hù)待機(jī)狀態(tài)。(此時如供水還沒有恢復(fù)正常，人機(jī)界面提示人工注水沖洗)。單片機(jī)控制器部分其工作過程描述:單片機(jī)部分是整個控制系統(tǒng)的核心，由STC5A60S2單片機(jī)和外圍器件組成，能夠?qū)λ?、泥漿和藥液流量傳感器檢測到的模擬量4-20MA信號進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換，并根據(jù)配方的要求(配方通過人機(jī)界面可以設(shè)定)通過單片機(jī)內(nèi)部程序的運算并通過串口(RS485)通訊調(diào)節(jié)控變頻器(水、泥漿、藥液)的頻率或是PWM脈沖寬度來控制泵的流量，以保持發(fā)泡混凝土中材料比例。同時對藥液，泥漿，水的液位進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)程序設(shè)定做出相應(yīng)處理(過程描述前面已經(jīng)介紹)。單片機(jī)控制器還負(fù)責(zé)通過按鍵和人機(jī)界面對系統(tǒng)進(jìn)行自動或手動控制，異常工作報警提示等。[0030]變頻器及電機(jī)驅(qū)動部分其工作過程描述:變頻器是把工頻電源(50H或60Hz)轉(zhuǎn)換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機(jī)的變速運行的控制。單片機(jī)控制器通過RS485接口及MODBUS通訊協(xié)議對變頻器進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，以保持發(fā)泡混凝土中材料配比比例。電機(jī)驅(qū)動部分還包括空氣開關(guān)、直流操作接觸器、電機(jī)保護(hù)器。直流操作接觸器受單片機(jī)控制器控制當(dāng)變頻器有故障或電機(jī)保護(hù)器過流保護(hù)時單片機(jī)控制器切斷直流操作接觸器電源，并按程序設(shè)置進(jìn)入保護(hù)待機(jī)狀態(tài)。人機(jī)界面顯示控制部分其工作過程描述:人機(jī)界面是工業(yè)真彩觸摸屏，負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，報警提示。配方參數(shù)設(shè)置，各泵及電機(jī)的手動控制。電源部分電路:本系統(tǒng)電源部分使用是開關(guān)電源，使用開關(guān)電源有利于系統(tǒng)的抗干擾性的提高，本系統(tǒng)開關(guān)電源提供兩組電源直流24V和直流5V，24V與5V之間不共地，24V為傳感器和直流操作接觸器供電，5V為單片機(jī)控制器供電。
權(quán)利要求1.一種動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置，其特征在于，水流量傳感器、泥漿流量傳感器和藥液流量傳感器連接信號采集板，信號采集板連接單片機(jī)控制器；單片機(jī)控制器還連接檢測液體流量的浮球檢測開關(guān)、連接藥液泵電機(jī)的藥液泵控制器、控制按鈕、進(jìn)水電磁閥、變頻器D2、變頻器D3、變頻器D4 ;所述進(jìn)水電磁閥連接浮球檢測開關(guān)中的水位上限浮球檢測開關(guān)F5 ;所述變頻器D2連接蚊龍變頻交流電機(jī)和接觸器KM2，接觸器KM2的另一端連接空氣開關(guān)QF2，空氣開關(guān)QF2的另一端連接三相電源端子；所述變頻器D3連接水泵交流變頻電機(jī)和接觸器KM3，接觸器KM3的另一端連接空氣開關(guān)QF3，空氣開關(guān)QF3的另一端連接三相電源端子；所述變頻器D4連接落料變頻交流電機(jī)和接觸器KM4，接觸器KM4的另一端連接空氣開關(guān)QF4，空氣開關(guān)QF4的另一端連接三相電源端子；所述三相電源端子還連接空氣開關(guān)QF1，空氣開關(guān)QFl的另一端連接接觸器KMl，接觸器KMl的另一端連接電機(jī)保護(hù)器D1，電機(jī)保護(hù)器Dl的另一端連接泥漿泵交流電機(jī)；所述接觸器KM1、接觸器KM2、接觸器KM3和接觸器KM4的線圈連接單片機(jī)控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置，其特征在于，所述浮球檢測開關(guān)包括藥液上限浮球檢測開關(guān)F1、藥液下限浮球檢測開關(guān)F2、泥漿液位上限浮球檢測開關(guān)F3、泥漿液位下限浮球檢測開關(guān)F4、水位上限浮球檢測開關(guān)F5和水位下限浮球檢測開關(guān)F6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置，其特征在于，所述水流量傳感器、泥漿流量傳感器和藥液流量傳感器的輸出均為4-20mA的電流信號，該電流信號輸入到信號米集板上I/V轉(zhuǎn)換電路,處理成為0-5V的模擬電壓信號,再輸入到單片機(jī)控制器的AD轉(zhuǎn)換引腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置，其特征在于，所述控制按鈕包括藥液泵按鈕、沖水按鈕、停止按鈕、啟動按鈕和人機(jī)界面；所述藥液泵按鈕連接藥液泵控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置，其特征在于，所述單片機(jī)控制器還連接狀態(tài)指示燈，包括待機(jī)狀態(tài)指示燈、運行狀態(tài)指示燈、沖水狀態(tài)指示燈和藥液手動指示燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置，其特征在于，所述單片機(jī)控制器為STC5A60S2雙串口單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置，其特征在于，所述單片機(jī)控制器還連接工作狀態(tài)指示燈，包括待機(jī)狀態(tài)指示燈、運行狀態(tài)指示燈、沖水狀態(tài)指示燈和藥液手動指示燈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置，其特征在于，所述單片機(jī)控制器還連接緊急停車開關(guān)。
專利摘要本實用新型涉及一種動態(tài)智能控制發(fā)泡混凝土組分配比混合的裝置。水流量傳感器、泥漿流量傳感器和藥液流量傳感器連接信號采集板，信號采集板連接單片機(jī)控制器；單片機(jī)控制器還連接檢測液體流量的浮球檢測開關(guān)、連接藥液泵電機(jī)的藥液泵控制器、控制按鈕、進(jìn)水電磁閥、三個變頻器；進(jìn)水電磁閥連接浮球檢測開關(guān)中的水位上限浮球檢測開關(guān)F5；變頻器連接變頻交流電機(jī)和接觸器，接觸器的另一端連接空氣開關(guān)，空氣開關(guān)的另一端連接三相電源端子；接觸器KM1、接觸器KM2、接觸器KM3和接觸器KM4的線圈連接單片機(jī)控制器。本實用新型的泥漿各種成分混合比例穩(wěn)定，不隨供料多少波動變化，并能減輕操作者勞動強(qiáng)度，減少干料、水、及藥液的浪費，提高工作效率。
文檔編號B28C7/12GK203019536SQ20122071976
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者柳長慶, 柳永詮, 鄭學(xué)凱, 周孟哲, 于盛中, 潘常升 申請人:遼寧集佳節(jié)能墻體裝備有限公司