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混凝土攪拌站控制系統故障處理經驗
日期：2025-09-13 12:16
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摘要：
康為水泥閥
商品混凝土攪拌站*關鍵的電氣設備是微機控制系統，它的狀態好壞關系到商品混凝土的產量和質量。目前國內的商品混凝土攪拌站基本上都采用了微機控制系統，種類基本上有：
(1) 早期的稱重儀表+單板機系統；
(2) 單板機(帶顯示儀表)+上位機系統；
(3) 稱重儀表+PLC+上位機系統；
(4) 工控機系統；
(5) 小型工業總線型系統；
(6) 帶稱重模塊(帶顯示儀表)的PLC+上位機系統。
由于微機控制系統的組成復雜，故障定位也相對困難，為*大限度地降低生產上的損失，必須實現混凝土微機控制系統故障的快速檢測定位。總的思路是：要熟悉微機控制系統工作原理以及各種機械動作的電氣邏輯關系，按照正確的電氣故障檢測流程，運用有效的檢測手段進行檢測，并結合邏輯分析和判斷，不斷縮小故障范圍，*終找出故障點。
1 IP610工控機系統直流電源的故障處理
1.1 故障現象
某公司有一套韓國現代(HYUNDAI)生產的LE-2000混凝土攪拌站，由于使用時間太長，控制系統的故障率特別高，已不適應生產的需要，故此，由國內某專業公司改造成IP610工控機系統，改造后試運行了幾天，突然在某**半夜發生了系統全部輸出功能失靈故障，而工控機工作正常，只是驅動部分無輸出信號，懷疑是一種共性的控制電源故障。
1.2 故障分析及故障處理
分析該現象產生的原因，首先考慮共用的控制電源出問題的可能性較大，檢查AC220V控制電源正常，而檢查DC24V和DCl2V電源輸出時，發現分別只有13V和5V，經調整也達不到額定的輸出電壓。將負載拆下后，送電測量輸出電壓也無明顯好轉，故判斷該開關電源損壞，用萬用表分別測量開關電源驅動的2個負載線路電阻皆正常。
為解決這個問題，用兩組DCl2V的蓄電池經過簡單的連接后，采用共地的方法輸出DC24V和DCl2V電源給控制系統，然而，當系統運行到1號砂秤排料時，相應的繼電器無輸出信號。經過仔細檢查發現該回路在控制臺上的DB-37針形接頭線腳之間有焊錫短路，因現在DC24V和DCl2V電源采用共地，所以每當1號砂秤排料繼電器輸出信號就產生了對地短路現象。換上獨立的DC24V開關電源和DCl2V開關電源后系統工作正常。2個開關電源到現在已經使用了3年，始終未再出現上述故障。
2 IP610工控機系統干擾故障的處理
2.1 故障現象
某混凝土攪拌站采用研華工控機IP610作主機，為了降低成本，除CPU卡以外全采用研祥的板卡，其中A/D卡采用研祥的PCL816H，是一16位高精度的模數轉換卡，該卡16路單端輸入和8路雙端差分輸入方式可選，在此選了16路單端輸入方式。考慮成本問題，選用了自制的信號放大器，在一塊電路板上安裝了10套放大電路，由于只有7臺秤，故使用了其中的7路放大電路。該系統偶爾出現2號骨料秤顯示的數據隨著減水劑秤變化而變化的干擾現象，其它6臺秤顯示的數據都正常。
2.2 故障分析及處理
從系統故障現象分析，可能產生干擾的原因有：(1)放大器本身各路之間產生干擾；(2)稱重傳感器及其線路有問題；(3)A/D卡有質量問題。首先排除了**種干擾的可能性，再用一塊新的研祥PCL816HA/D卡換上后故障依舊存在，因此排除了第三種干擾的可能性。由于該放大器將10套集成放大電路安裝在一塊電路板上，未采取屏蔽隔離措施，只用未加屏蔽的導線連接放大器和A/D卡，難免產生相互之間的干擾。為解決放大信號相互干擾的問題，先更換了放大電路的集成塊，后將閑置的3路放大電路中的1路分別用到2號骨料秤和減水劑秤上，都無明顯效果，故懷疑干擾可能是由連接放大器與A/D卡之間的無屏蔽導線引起的。逐將原來的導線和放大器上的DB-25針形接頭、座拆除，直接用有屏蔽的雙芯導線，將各個放大回路輸出接到A/D卡的DB-37針形接頭上，7個回路都采用差分輸入方式接人A/D卡，把7個回路的屏蔽層短接后接地。使用后發現干擾信號已被徹底屏蔽。改造后的系統接線示意圖如圖1所示，經改造后該系統已使用了3年，再未發生過上述干擾故障。
圖1 改造后的系統接線示意圖
3 機械原因引起系統稱量不準的故障處理
3.1 故障現象
某公司有一套日本產日工牌老攪拌樓，產量為60m3/h。該攪拌樓是中鐵公司在80年代中期進口的，已經換過兩次控制系統，現無法自動工作，只能由操作人員看顯示器上的各秤數據手動操作，誤差很大。管理人員反映該系統總是丟失水泥，上年度生產了4萬多m3混凝土，虧了近1500t水泥，損失40多萬元。技術人員檢查該站的電氣系統無明顯問題，多次用砝碼校水泥秤還非常準確，甚至還將該秤的上下軟連接拆下后校驗，也未發現問題，故障始終未得到及時處理。
3.2 故障分析及檢查處理
試驗中發現該系統在稱量過程中，若先稱量水泥，再對骨料、砂和水進行稱量，稱量后水泥秤出現少80-100kg的偏差值；若先稱量骨料、砂和水，后稱量水泥，則水泥秤增加了80～100kg偏差值。將水泥秤上口的軟連接放松些，試驗偏差值有所減少，但裝了幾車混凝土后偏差值又回到80kg左右。該攪拌樓的部分結構示意圖如圖2所示。
圖2 攪拌樓的部分結構示意圖
檢查系統及傳感器皆正常，從以上各種現象上來分析，水泥秤的偏差值與其它各秤加載的質量有關，而且非常有規律，只有機械故障才能出現這種現象。懷疑2層橫梁在加載時有下沉現象，為此用卷尺測量在其它3臺秤分別空載和重載時3層橫梁與2層橫梁之間的距離，發現兩種情況下的距離差達到10mm以上。這是系統出現上述故障的真正原因，當2層橫梁帶著水泥秤下沉10mm時，超過了軟連接的彈性極限，產生軟連接向上拉水泥秤的力，下沉的距離越大產生的拉力越大。后用4根小角鋼將2層橫梁與3層橫梁在水泥秤兩側連接，上述故障就再也未出現。康為水泥閥
4 稱重儀表參數設定錯誤的處理
4.1 故障現象
幾年前，某公司有一套韓國現代公司產LE-2000混凝土攪拌站，產量為120m3/h，采用韓國產的CI-1010稱重儀表，該機控制系統原理框圖如圖3所示。自1996年安裝調試后投產以來，未重新調整過該儀表的參數，水泥秤始終存在丟料現象。該攪拌站水泥上料部分采用了斗式提升機上料到上位料倉儲存，再用蝶形閥門加料到秤斗中稱量的辦法。有時蝶形閥門打開后出現阻料現象，若開始加料緩慢，待水泥秤稱量后排完料出現-80～-100kg的空秤值；若開始下料比較順暢，水泥秤排完料后空秤值就接近零值。該公司一年使用3萬t水泥，年底發現丟失了200～300t水泥，損失幾萬元。
圖3 LE-2000攪拌站控制系統原理框圖康為水泥閥
4.2 故障分析及檢查處理
該公司的管理人員以前曾做過試驗，方法是用數塊2.5kg的紅磚反復加載稱量試驗。**種方法：每過1s加載1-2塊紅磚，一直加到40塊磚即100kg左右仍顯示為零。**種方法：先同時加4塊紅磚，顯示為10kg，再一塊塊加紅磚，這時每加一塊紅磚顯示值增加2.5kg。筆者分析了上述情況后，經過仔細研究儀表資料，試驗調整后發現，廠方調試人員為了方便，將5臺秤的空秤*小值全部設定為10kg，只有減水劑秤的空秤*小值設定為0.5kg。設定為10kg的*小值對骨料秤來說很正常，對用斗式提升機上料的水泥秤就有影響了，當啟動稱量時，水泥上料倉在料少于10kg的情況下，短時間內加入到秤里的料量達不到10kg都被算成皮重，因此被算成皮重的水泥就丟失了。后將水泥秤的空秤*小值設定為lkg，該水泥秤的稱重儀表沒再出現過丟料現象。康為水泥閥
商品混凝土攪拌站*關鍵的電氣設備是微機控制系統，它的狀態好壞關系到商品混凝土的產量和質量。目前國內的商品混凝土攪拌站基本上都采用了微機控制系統，種類基本上有：
(1) 早期的稱重儀表+單板機系統；
(2) 單板機(帶顯示儀表)+上位機系統；
(3) 稱重儀表+PLC+上位機系統；
(4) 工控機系統；
(5) 小型工業總線型系統；
(6) 帶稱重模塊(帶顯示儀表)的PLC+上位機系統。
由于微機控制系統的組成復雜，故障定位也相對困難，為*大限度地降低生產上的損失，必須實現混凝土微機控制系統故障的快速檢測定位。總的思路是：要熟悉微機控制系統工作原理以及各種機械動作的電氣邏輯關系，按照正確的電氣故障檢測流程，運用有效的檢測手段進行檢測，并結合邏輯分析和判斷，不斷縮小故障范圍，*終找出故障點。
1 IP610工控機系統直流電源的故障處理
1.1 故障現象
某公司有一套韓國現代(HYUNDAI)生產的LE-2000混凝土攪拌站，由于使用時間太長，控制系統的故障率特別高，已不適應生產的需要，故此，由國內某專業公司改造成IP610工控機系統，改造后試運行了幾天，突然在某**半夜發生了系統全部輸出功能失靈故障，而工控機工作正常，只是驅動部分無輸出信號，懷疑是一種共性的控制電源故障。
1.2 故障分析及故障處理
分析該現象產生的原因，首先考慮共用的控制電源出問題的可能性較大，檢查AC220V控制電源正常，而檢查DC24V和DCl2V電源輸出時，發現分別只有13V和5V，經調整也達不到額定的輸出電壓。將負載拆下后，送電測量輸出電壓也無明顯好轉，故判斷該開關電源損壞，用萬用表分別測量開關電源驅動的2個負載線路電阻皆正常。
為解決這個問題，用兩組DCl2V的蓄電池經過簡單的連接后，采用共地的方法輸出DC24V和DCl2V電源給控制系統，然而，當系統運行到1號砂秤排料時，相應的繼電器無輸出信號。經過仔細檢查發現該回路在控制臺上的DB-37針形接頭線腳之間有焊錫短路，因現在DC24V和DCl2V電源采用共地，所以每當1號砂秤排料繼電器輸出信號就產生了對地短路現象。換上獨立的DC24V開關電源和DCl2V開關電源后系統工作正常。2個開關電源到現在已經使用了3年，始終未再出現上述故障。
2 IP610工控機系統干擾故障的處理
2.1 故障現象
某混凝土攪拌站采用研華工控機IP610作主機，為了降低成本，除CPU卡以外全采用研祥的板卡，其中A/D卡采用研祥的PCL816H，是一16位高精度的模數轉換卡，該卡16路單端輸入和8路雙端差分輸入方式可選，在此選了16路單端輸入方式。考慮成本問題，選用了自制的信號放大器，在一塊電路板上安裝了10套放大電路，由于只有7臺秤，故使用了其中的7路放大電路。該系統偶爾出現2號骨料秤顯示的數據隨著減水劑秤變化而變化的干擾現象，其它6臺秤顯示的數據都正常。
2.2 故障分析及處理
從系統故障現象分析，可能產生干擾的原因有：(1)放大器本身各路之間產生干擾；(2)稱重傳感器及其線路有問題；(3)A/D卡有質量問題。首先排除了**種干擾的可能性，再用一塊新的研祥PCL816HA/D卡換上后故障依舊存在，因此排除了第三種干擾的可能性。由于該放大器將10套集成放大電路安裝在一塊電路板上，未采取屏蔽隔離措施，只用未加屏蔽的導線連接放大器和A/D卡，難免產生相互之間的干擾。為解決放大信號相互干擾的問題，先更換了放大電路的集成塊，后將閑置的3路放大電路中的1路分別用到2號骨料秤和減水劑秤上，都無明顯效果，故懷疑干擾可能是由連接放大器與A/D卡之間的無屏蔽導線引起的。逐將原來的導線和放大器上的DB-25針形接頭、座拆除，直接用有屏蔽的雙芯導線，將各個放大回路輸出接到A/D卡的DB-37針形接頭上，7個回路都采用差分輸入方式接人A/D卡，把7個回路的屏蔽層短接后接地。使用后發現干擾信號已被徹底屏蔽。改造后的系統接線示意圖如圖1所示，經改造后該系統已使用了3年，再未發生過上述干擾故障。
圖1 改造后的系統接線示意圖
3 機械原因引起系統稱量不準的故障處理
3.1 故障現象
某公司有一套日本產日工牌老攪拌樓，產量為60m3/h。該攪拌樓是中鐵公司在80年代中期進口的，已經換過兩次控制系統，現無法自動工作，只能由操作人員看顯示器上的各秤數據手動操作，誤差很大。管理人員反映該系統總是丟失水泥，上年度生產了4萬多m3混凝土，虧了近1500t水泥，損失40多萬元。技術人員檢查該站的電氣系統無明顯問題，多次用砝碼校水泥秤還非常準確，甚至還將該秤的上下軟連接拆下后校驗，也未發現問題，故障始終未得到及時處理。
3.2 故障分析及檢查處理
試驗中發現該系統在稱量過程中，若先稱量水泥，再對骨料、砂和水進行稱量，稱量后水泥秤出現少80-100kg的偏差值；若先稱量骨料、砂和水，后稱量水泥，則水泥秤增加了80～100kg偏差值。將水泥秤上口的軟連接放松些，試驗偏差值有所減少，但裝了幾車混凝土后偏差值又回到80kg左右。該攪拌樓的部分結構示意圖如圖2所示。
圖2 攪拌樓的部分結構示意圖
檢查系統及傳感器皆正常，從以上各種現象上來分析，水泥秤的偏差值與其它各秤加載的質量有關，而且非常有規律，只有機械故障才能出現這種現象。懷疑2層橫梁在加載時有下沉現象，為此用卷尺測量在其它3臺秤分別空載和重載時3層橫梁與2層橫梁之間的距離，發現兩種情況下的距離差達到10mm以上。這是系統出現上述故障的真正原因，當2層橫梁帶著水泥秤下沉10mm時，超過了軟連接的彈性極限，產生軟連接向上拉水泥秤的力，下沉的距離越大產生的拉力越大。后用4根小角鋼將2層橫梁與3層橫梁在水泥秤兩側連接，上述故障就再也未出現。康為水泥閥
4 稱重儀表參數設定錯誤的處理
4.1 故障現象
幾年前，某公司有一套韓國現代公司產LE-2000混凝土攪拌站，產量為120m3/h，采用韓國產的CI-1010稱重儀表，該機控制系統原理框圖如圖3所示。自1996年安裝調試后投產以來，未重新調整過該儀表的參數，水泥秤始終存在丟料現象。該攪拌站水泥上料部分采用了斗式提升機上料到上位料倉儲存，再用蝶形閥門加料到秤斗中稱量的辦法。有時蝶形閥門打開后出現阻料現象，若開始加料緩慢，待水泥秤稱量后排完料出現-80～-100kg的空秤值；若開始下料比較順暢，水泥秤排完料后空秤值就接近零值。該公司一年使用3萬t水泥，年底發現丟失了200～300t水泥，損失幾萬元。
圖3 LE-2000攪拌站控制系統原理框圖康為水泥閥
4.2 故障分析及檢查處理
該公司的管理人員以前曾做過試驗，方法是用數塊2.5kg的紅磚反復加載稱量試驗。**種方法：每過1s加載1-2塊紅磚，一直加到40塊磚即100kg左右仍顯示為零。**種方法：先同時加4塊紅磚，顯示為10kg，再一塊塊加紅磚，這時每加一塊紅磚顯示值增加2.5kg。筆者分析了上述情況后，經過仔細研究儀表資料，試驗調整后發現，廠方調試人員為了方便，將5臺秤的空秤*小值全部設定為10kg，只有減水劑秤的空秤*小值設定為0.5kg。設定為10kg的*小值對骨料秤來說很正常，對用斗式提升機上料的水泥秤就有影響了，當啟動稱量時，水泥上料倉在料少于10kg的情況下，短時間內加入到秤里的料量達不到10kg都被算成皮重，因此被算成皮重的水泥就丟失了。后將水泥秤的空秤*小值設定為lkg，該水泥秤的稱重儀表沒再出現過丟料現象。康為水泥閥