专利名称：动态智能控制发泡混凝土组分配比混合的装置的制作方法混凝土的组分包括干料、水、及药液。在组分混合过程中，对组分的比例控制一般由工人通过称重控制。这就容易产生比例控制不稳定，干料、水、及药液的浪费的问题，且劳动强度大，工作效率低。
图1为本实用新型结构框图。泥浆的含水量与干料与水的比例有关，混凝土发泡程度与泥浆和药液比例有关。对这几种材料的比例可以通过流量传感器，检测到水的流量，泥浆的流量，药液的流量。干料、水、药液量的大小可以通过单片机控制器用RS485通讯对变频器(或控制板)进行控制，由于采用单片机控制其元件的可编程性，使单片机数字调节相当灵活，便于配方参数据修正。本系统选用的是STC5a60s2双串口单片机(一个串口用于人机界面通讯另一个串口用于RS485与变频器等通讯)。干料、通过变频器对供料速度进行控制供料的比例，水和药液可以通过变频器(或控制板)对泵的速度进行调节到达流量控制目的。这样流量传感器作为反馈，将流量的数据送给单片机，单片机内在按照程序设定的配方比例控制供料变频器，水和药液的流量使其成为闭环控制，达到稳定的动态比例控制。整个控制系统由六个部分组成:流量传感器取样部分、浮球开关检测部分、单片机控制部分、变频器与电机驱动部分、人机界面显示控制部分、电源部分电路。下面结合图1详细说明本实用新型是如何实现的。流量传感器取样部分其工作原理如下:流量传感器共有三个传感器，分别为水流量传感器、泥浆流量传感器和药液流量传感器。水流量传感器和药液流量传感器为涡轮流量计，泥浆流量传感器采用电磁流量计，上述传感器输出均为4-20MA的信号经单片机控制器上电路I/V转换处理成为0-5V的模拟信号送给单片机AD转换引脚进行数据采集。浮球开关检测部分其工作原理如下:浮球开关分成三组，每组两个开关共六支检测开关，分别是药液上限浮球检测开关F1、药液下限浮球检测开关F2、泥浆液位上限浮球检测开关F3、泥浆液位下限浮球检测开关F4、水位上限浮球检测开关F5和水位下限浮球检测开关F6。Fl、F2药液浮球开关工作过程描述:药液上限浮球检测开关Fl负责药液上限检测。补充药液加到药液箱内，药液高度由浮球检测开关检测。超过上限时，药液上限浮球检测开关Fl将信号送到单片机控制器，单片控制器通过报警器和人机界面进行报警和提示，提示药液高度已到上限，停止加注药液(药液人工添加，不用电磁阀控制)。药液下限浮球检测开关F2负责药液下限检测。当药液使用到低于下限位时，药液下限浮球检测开关F2将信号送到单片机控制器，单片机控制器按设定程序发出报警(报警提示尽快补充药液，报警后药液还可维持5分钟)。报警3分钟后，单片机控制器通过程序控制首先关掉进料电机，经延时3秒关掉水。在关掉进料电机的同时，泥浆泵按控制程序输出泥浆，由于泥浆出料很快当泥浆液位下限浮球检测开关F4检到下限位，时如药液没有及时补充，系统会按设定程序，启动冲洗程序，启动冲洗程序前报警器发出声音报警人机界面也有相应的图像提示。冲洗环节防止混凝土凝固粘在搅拌装置内，具体实施算法在后面描述。F3、F4泥浆浮球开关工作过程描述:泥浆液位上限浮球检测开关F3负责泥浆上限位检测。当泥浆箱内的泥浆到上限位时，泥浆液位上限浮球检测开关F3到将信号送到单片机控制器，单片机控制器按程序设定关闭落料电机，延时3秒后关闭水泵(泥浆液位上限浮球检测开关F3检测到泥浆液位到达上限位后，泥浆箱体还有一定容积，可以再进料10秒左右)。泥浆液位下限浮球检测开关F4负责泥浆泵的下限检测。当泥浆箱内泥浆下降到下限位时，泥浆液位下限浮球检测开关F4将信号发给单片机控制器，单片机控制器按程序设定先关闭泥浆泵药和药液泵，关闭泥浆目的是防止泥浆泵空转泵(泥浆泵空转会影响泥浆泵寿命，关闭药液泵是保证输出的泥浆和药液的配比)。浆泵药和药液泵关闭后程序继续检测泥浆液位下限浮球检测开关F4状态，如浮球开关状态在10秒中无变化，说明供料或搅拌系统有问题，单片机控制器会按设定进入冲洗环节，防止混凝土凝固粘在搅拌装置内(进入冲洗程序前报警器发出声音报警，人机界面也有相应的图像提示)。冲洗控制算法如下:单片机启动冲洗程序后，供料电机和药液泵停转，单片机控制器控制水泵以最大流量向搅拌系统供水。此时绞龙电机也在变频器的控制下高速运行。当泥浆箱中冲洗下来的水位到达F3浮球检测范围，水泵和绞龙电机停转。泥浆泵启动将泥浆中的水抽出直到泥浆液位下限浮球检测开关F4检测到，浆泵停止转动，冲洗过程完成，整个装置进入待机状态。水位上限浮球检测开关F5和水位下限浮球检测开关F6F5、F6泥浆浮球开关工作过程描述:水位上限浮球检测开关F5负责水位上限检测。补充水箱内水的液面高度由水位上限浮球检测开关F5检测。水位超过上限时，浮球开关将信号送到单片机控制器，单片控制器将检测到的信息经过程序处理在通过人机界面进行显示和报警提示，同时进水电磁阀关闭停止加注水。水位下限浮球检测开关F6负责水位下限检测。当水使用到低于下限位时，水位下限浮球检测开关F6将信号送到单片机控制器，单片机控制器按设定程序立即关闭供料电机，并控制报警器发出声音报警，人机界面也做相应提示。泥浆和药液泵在完成泥浆箱泥浆抽出后，也停止工作，整机进入保护待机状态。(此时如供水还没有恢复正常，人机界面提示人工注水冲洗)。单片机控制器部分其工作过程描述:单片机部分是整个控制系统的核心，由STC5A60S2单片机和外围器件组成，能够对水、泥浆和药液流量传感器检测到的模拟量4-20MA信号进行I/V转换，A/D转换，并根据配方的要求(配方通过人机界面可以设定)通过单片机内部程序的运算并通过串口(RS485)通讯调节控变频器(水、泥浆、药液)的频率或是PWM脉冲宽度来控制泵的流量，以保持发泡混凝土中材料比例。同时对药液，泥浆，水的液位进行监控，并根据程序设定做出相应处理(过程描述前面已经介绍)。单片机控制器还负责通过按键和人机界面对系统进行自动或手动控制，异常工作报警提示等。[0030]变频器及电机驱动部分其工作过程描述:变频器是把工频电源(50H或60Hz)转换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的控制。单片机控制器通过RS485接口及MODBUS通讯协议对变频器进行转速控制，以保持发泡混凝土中材料配比比例。电机驱动部分还包括空气开关、直流操作接触器、电机保护器。直流操作接触器受单片机控制器控制当变频器有故障或电机保护器过流保护时单片机控制器切断直流操作接触器电源，并按程序设置进入保护待机状态。人机界面显示控制部分其工作过程描述:人机界面是工业真彩触摸屏，负责显示系统工作状态，报警提示。配方参数设置，各泵及电机的手动控制。电源部分电路:本系统电源部分使用是开关电源，使用开关电源有利于系统的抗干扰性的提高，本系统开关电源提供两组电源直流24V和直流5V，24V与5V之间不共地，24V为传感器和直流操作接触器供电，5V为单片机控制器供电。