Автоматизированная система управления для машин по производству бетонных кирпичей: как технология ПЛК обеспечивает точный контроль производства.

Автоматизированная система управления для машин по производству бетонных кирпичей: как технология ПЛК обеспечивает точный контроль производства.

В современной строительной индустрии бетонные кирпичи, как основной строительный материал, напрямую влияют на безопасность строительства и эффективность проекта с точки зрения качества продукции. Традиционное производство бетонных кирпичей основано на ручном управлении и опыте, что приводит к таким проблемам, как значительные колебания качества, существенные потери сырья и низкая эффективность производства. Сегодня, благодаря широкому применению технологии ПЛК (программируемых логических контроллеров), оборудование для производства бетонных кирпичей совершило скачок от «масштабного производства» к «точному интеллектуальному производству». В этой статье мы подробно рассмотрим, как технология ПЛК, благодаря точному и интеллектуальному управлению, охватывает все аспекты производства бетонных кирпичей.

I. Технология ПЛК: «промышленный мозг» машин для производства бетонных кирпичей.

Являясь основным контроллером промышленной автоматизации, ПЛК обладает высокой надежностью, отличной помехоустойчивостью и гибкими возможностями программирования, что делает его предпочтительным выбором для систем управления машинами для производства бетонных блоков. Его основные функции включают:

1. Многозадачное планирование: Синхронное управление более чем десятью исполнительными механизмами, включая подачу сырья, гидравлическое формование, вибрационное уплотнение и роботизированный захват, обеспечивает бесперебойную связь между каждым этапом. Например, определенный тип кирпичеплавильного станка, благодаря координации ПЛК последовательности действий гидравлического цилиндра и вибрационного двигателя, сокращает цикл прессования в одной форме до 12 секунд, повышая эффективность на 40% по сравнению с традиционным оборудованием.

2. Сбор данных в реальном времени: Подключение более 200 точек мониторинга, включая датчики давления, перемещения и температуры, для создания «цифрового двойника», охватывающего всю производственную линию. На примере одной производственной линии ПЛК собирает 50 наборов данных в секунду, отслеживая ключевые параметры, такие как давление в гидравлической системе (точность ±0,1 МПа) и температура пресс-формы (±1℃) в реальном времени.

3. Интеллектуальное принятие решений и обратная связь: На основе предварительно заданной библиотеки параметров процесса ПЛК динамически регулирует действия исполнительного механизма с помощью алгоритма ПИД-регулирования. Например, когда датчик давления обнаруживает отклонение давления формования от заданного значения (например, 15 МПа), ПЛК регулирует открытие пропорционального клапана в течение 0,2 секунды, контролируя колебания давления в пределах ±0,3 МПа.

II. Основные сценарии применения технологии ПЛК для точного управления производством. Основные процессы производства бетонных кирпичей включают в себя дозирование сырья, смешивание, распределение материала, формование, извлечение из форм и транспортировку. Технология ПЛК обеспечивает автоматизацию и точность на протяжении всего производственного процесса благодаря точному управлению каждым этапом. Конкретные сценарии применения следующие:

(I) Точный контроль пропорций сырья: от «эмпирической оценки» к «цифровому количественному определению». Точность пропорций сырья напрямую определяет основные характеристики бетонных кирпичей, такие как прочность и долговечность. Традиционные методы производства основаны на ручном взвешивании, которое имеет большие погрешности и легко подвержено влиянию человеческого фактора. Технология ПЛК в сочетании с весовыми датчиками и частотными преобразователями обеспечивает автоматизированный и точный контроль пропорций сырья. Сначала оператор вводит производственную формулу (например, пропорции цемента, песка, золы и воды) через человеко-машинный интерфейс. Контроллер ПЛК рассчитывает целевой вес каждого сырья на основе параметров формулы и отправляет инструкции частотным преобразователям в каждом бункере для сырья. В процессе подачи весовой датчик в режиме реального времени собирает данные о весе сырья и передает их обратно контроллеру ПЛК. ПЛК регулирует рабочую частоту питателя в режиме реального времени с помощью алгоритма ПИД-регулирования: когда вес сырья приближается к целевому значению, скорость питателя снижается, уменьшая количество подаваемого материала; при достижении целевого веса немедленно выдается команда на остановку подачи. Время отклика всего процесса составляет менее 0,5 секунды, а погрешность веса контролируется в пределах ±0,5%, что значительно превосходит точность ручного управления. Одновременно система ПЛК может хранить несколько производственных формул, поддерживая быстрое переключение между различными типами кирпича (стандартный кирпич, пустотелый кирпич, проницаемый кирпич), что значительно повышает гибкость производства.

(II) Интеллектуальное управление процессом смешивания: обеспечение равномерного смешивания сырья. Равномерность смешивания сырья для бетона напрямую влияет на плотность и прочность кирпича. Технология ПЛК обеспечивает интеллектуальную оптимизацию процесса смешивания за счет точного управления скоростью вращения смесительного двигателя и временем смешивания. Перед началом смешивания ПЛК автоматически регулирует скорость вращения смесительного двигателя в зависимости от сухости сырья (данные, собранные датчиком влажности): когда сырье относительно сухое, скорость увеличивается для усиления перемешивания; когда сырье относительно влажное, скорость уменьшается, чтобы избежать разбрызгивания раствора. Во время процесса смешивания ПЛК в режиме реального времени контролирует время смешивания и устанавливает фиксированный цикл смешивания в соответствии с требованиями различных рецептур (обычно 60-120 секунд). После завершения цикла он автоматически выдает команду на остановку смешивания и начало выгрузки. Кроме того, система ПЛК имеет функцию мониторинга аномалий смешивания. При аномальных колебаниях тока в смесительном двигателе (например, из-за слипания сырья, вызывающего чрезмерную нагрузку) система немедленно подает сигнал тревоги и останавливает машину, чтобы предотвратить повреждение оборудования. Благодаря точному управлению ПЛК, равномерность смешивания сырья может быть улучшена более чем на 30%, что эффективно снижает такие проблемы, как растрескивание кирпича и недостаточная прочность, вызванные неравномерным смешиванием.

(III) Точный контроль укладки и формовки материала: достижение равномерного размера и плотности кирпичей.
Укладка и формовка материала — ключевой этап производства бетонных кирпичей. Технология ПЛК, благодаря скоординированному управлению машиной для укладки материала, гидравлической системой и формой, обеспечивает точный контроль количества укладываемого материала, давления формования и перемещения формы. На этапе подачи материала ПЛК рассчитывает необходимое количество подаваемого материала на основе размера формы и типа кирпича, контролируя скорость работы и время подачи машины для подачи материала. Одновременно датчики перемещения контролируют движение машины, обеспечивая покрытие всей полости формы зоной подачи и предотвращая нехватку или избыток материала. На этапе формования ПЛК собирает данные о давлении в реальном времени из гидравлической системы с помощью датчиков давления. Целевое давление (обычно 15-30 МПа) устанавливается в зависимости от требований к прочности кирпича. Когда гидравлическое давление достигает целевого значения, ПЛК выдает команду на удержание давления. Время удержания автоматически регулируется в соответствии с параметрами формулы (обычно 5-10 секунд) для обеспечения равномерной плотности кирпича. Одновременно датчики перемещения в реальном времени контролируют подъем и опускание формы. ПЛК точно контролирует скорость открытия и закрытия формы на основе данных о перемещении, предотвращая разрушение кирпичей из-за чрезмерного движения формы. Благодаря скоординированному управлению ПЛК, погрешности размеров кирпичей контролируются в пределах ±2 мм, равномерность плотности улучшается более чем на 25%, а процент годной продукции значительно повышается.

(IV) Контроль за блокировкой при извлечении из формы, транспортировке и отверждении: достижение замкнутого производственного цикла.
Технология ПЛК (программируемых логических контроллеров) обеспечивает не только точное управление отдельными этапами, но и формирует полный замкнутый производственный процесс за счет взаимоблокирующего управления каждым этапом. После формования кирпичей ПЛК определяет, достигли ли кирпичи необходимой прочности для извлечения из формы, на основе данных обратной связи о времени формования и давлении. Затем он выдает команду на извлечение из формы, управляя механизмом извлечения и конвейерной лентой для плавной транспортировки кирпичей в зону твердения. В процессе транспортировки фотоэлектрические датчики в режиме реального времени отслеживают положение кирпичей, а ПЛК автоматически регулирует скорость конвейерной ленты в зависимости от количества кирпичей, предотвращая их скопление или чрезмерное расстояние между ними. На этапе твердения ПЛК собирает данные об окружающей среде из печи для твердения с помощью датчиков температуры и влажности, сравнивая их с заданными постоянными параметрами температуры и влажности (температура 20-30℃, влажность выше 90%). Управляя запуском и остановкой нагревательных и распылительных устройств, он обеспечивает точный контроль условий твердения. После затвердевания ПЛК автоматически выдает команду на управление конвейерной лентой для транспортировки готовых кирпичей в зону укладки, одновременно производя подсчет продукции. Весь процесс не требует ручного вмешательства, обеспечивая полностью автоматизированное производство от сырья до готовой продукции и повышая эффективность производства более чем на 50%.

III. Основные преимущества технологии ПЛК в точном управлении
По сравнению с традиционными методами управления, технология ПЛК предлагает значительные преимущества в автоматизированном управлении машинами для производства бетонных кирпичей, прежде всего, в следующих трех аспектах:

Во-первых, высокая надежность и стабильность. Промышленные ПЛК обладают высокой помехоустойчивостью и могут стабильно работать в сложных условиях, таких как пыль, вибрация и колебания напряжения. Среднее время безотказной работы (MTBF) может превышать 100 000 часов, что значительно сокращает время простоя оборудования и обеспечивает непрерывное производство.
Во-вторых, высокая точность управления. Благодаря цифровому управлению и алгоритмам ПИД-регулирования, ПЛК позволяют осуществлять точное управление такими параметрами, как вес, давление, перемещение и время, с погрешностями, значительно меньшими, чем при ручном управлении и релейном управлении, что эффективно повышает стабильность качества продукции.
Во-третьих, высокая гибкость и масштабируемость. ПЛК имеют модульную конструкцию, поддерживающую расширение за счет различных модулей ввода/вывода. Функции управления (такие как удаленный мониторинг и статистический анализ данных) могут быть добавлены в соответствии с производственными потребностями. Одновременно программы ПЛК могут гибко модифицироваться с помощью программного обеспечения, что позволяет быстро переключаться между различными производственными формулами и типами кирпичей для адаптации к меняющимся требованиям рынка.

От точного измерения веса до поддержания постоянной среды твердения, от координации действий с точностью до миллисекунды до сквозной прослеживаемости данных, технология ПЛК, благодаря своей непревзойденной надежности, точности и гибкости, наделяет производство бетонных кирпичей «умным глазом» и «твердой рукой». Она является не только исполнителем автоматизированного управления, но и ключевым фактором достижения бережливого производства, стандартизированного качества и цифрового управления. Благодаря непрерывной технологической эволюции, ПЛК будет и впредь уверенно вести отрасль производства бетонных кирпичей к более эффективному, энергосберегающему и интеллектуальному будущему .