预制箱梁自动蒸养介绍.doc

KX-G型预制箱梁蒸汽养护温度自动控制系统一、前言：在我国目前的箱梁预制施工中，随着施工技术水平和机械化程度的提高，不同程度地使用了蒸汽养护技术，它可以有效提升混凝土箱梁的品质，明显缩短制梁的周期，并能较严格保证产品的技术指标。但是至今为止，国内大部分的制梁场的温度测量和控制工作都是靠人工来完成的，人工操作时，测温点少，测温间隔比较大（半小时一次或一小时一次），普通仪表精度低，不能完全真实、实时地反应实际的温度情况，很难保证蒸汽养护各个阶段温控的有效性和准确性，特别是升温和降温速率难以控制，因而测温温度、控制的误差大，混凝土箱梁的高质量要求很难保证，限制了该技术的进一步的应用。且同时由于预制箱梁体积较大，并且分割成几个相对独立的空间，空间跨度也比较大，并不是同一个完全密封的空间，造成温度的测量和进行自动控制较难。株洲科星电子有限公司在多年从事混凝土蒸汽养护温度自动控制的基础上，专门开发了KX-G型预制箱梁蒸汽养护温度自动控制系统。该系统由研华工控计算机工作站、分布式远程通讯测控模块、数字温度传感器、电动蒸汽阀等组成。可方便设定工艺曲线。可单独或同时对各个台座上生产的桥梁进行温度检测、控制、记录、打印。允许各梁处于不同的蒸养阶段。通过计算机的键盘和鼠标的操作，技术人员可以根据不同产品所要求的工艺参数，改变静停时间，升温时间、恒温时间和恒温温度、降温时间等参数。系统软件采用国内先进的组态软件进行二次开发而成，操作简单，动画显示，可方便设定理想温度工艺曲线，实时记录、打印实际运行温度曲线，有实时温度超差报警等功能，可查阅历史温度记录数据并打印温度控制曲线。该系统适合在预制箱梁等大体积混凝土进行蒸汽养护而需要对温度进行控制时使用。 二、功能、特点和主要技术参数：1、同时测量和记录预制箱梁蒸养过程中的混凝土芯部温度、混凝土表面温度、蒸养蓬内部的环境温度和制梁场的空气温度。2、能同时控制1至12个制梁台座的蒸养过程，12个台座能同时进行蒸养温度的自动控制。3、数据记录和保存：温度数据能自动保存、历史曲线查询、打印；混凝土芯部温度测量、记录、曲线显示和打印。4、报警功能：混凝土芯部温度超过上限（60）和上上限（65）时报警提示；恒温时棚内温度超差报警提示。5、停电或退出系统后，恢复运行时能继续控温过程。6、主要技术参数：静停时间：0999分钟，可按需要设定 升温时间：0999分钟 ，可按需要设定恒温时间：0999分钟 ，可按需要设定恒温温度：099，可按需要设定 降温速度或降温时间：<10/小时，可按需要设定降温保持：环境温度+10，可按需要设定测温误差：在-1085时，精度为±0.5 三、自动控温过程： 温度控制曲线：图中，T0初始温度，TJ恒温温度t0静停时间，t1-t0升温时间t2-t1恒温时间，t3-t2- 降温时间，>t3：保持阶段曲线A为工艺给定温度控制曲线。曲线B为初始温度T01时的温控曲线。曲线C为初始温度T02时的温控曲线。、若初始温度T02>T0时，则按曲线C进行控制。当0t<t0，即在静停阶段时，系统给出关阀信号，调节阀关闭。当t0t<t1，即在升温阶段，系统以t=t0时的实际温度T0”作为升温温度的起点，每隔一定时间计算一次给定温度。当t1t<t2，即在恒温阶段，给定温度为恒温温度。当tt2时，开始降温控制，降温速度小于15/小时（可设定）。当蒸养池内的温度小于环境温度加10（可设定）时，进入保持阶段。在保持阶段，不再给汽。整个控温系统需要在操作员按下停止按钮后停止。、若初始温度为T01<T0（T0一般是5）时，在静停阶段则以T0为设定值，开启电动阀,将温度升至T0，然后的控温过程与（1）相同。四、系统组成和安装： 整个系统采用以RS-485总线为主干的分布式计算机控制系统，主要由以下几个部分组成：1、主控制台：主控制台是整个测控系统的核心，内置研华工控计算机工作站。计算机与制梁台座旁的温控箱（防水分控箱）通过RS-485总线连接，读入实测的温度数据，给出电动阀的动作指令，控制蒸汽的供汽量，调节蒸养棚内的温度。主操作台还包括通讯转换模块、电源模块、UPS电源等设备。2、温度测量和电动蒸汽阀：棚内环境温度的测量：每各台座的两个侧面各安装一条传感器测温总线，每条总线上挂接3个数字温度传感器，相对应地，每片梁的两个側面各安装1条喷汽管，由独立的电动蒸汽阀控制；对于每一片梁而言，有2个喷汽管道，由2个电动阀分别控制。温度传感器采用的是高性能的数字温度传感器，电动蒸汽阀采用的是电动二通球阀。混凝土芯部温度的测量：分梁中和两个梁端，共三个截面，安装温度传感器，测量混凝土芯部温度；每个截面安装5支，每榀梁共安装15支传感器（下图中的1至5传感器）。混凝土表面温度的测量：在两个梁端和梁中共三个芯部温度的测量截面上，在顶板和底板混凝土的上表面，各安装一支温度传感器，测量混凝土的表面温度（见上图）。制梁场空气温度的测量：在1#防水分控箱内部，安装有一支温度传感器，测量制梁场的空气温度。3、防水分控箱（温控箱）：在每两个台座之间设置一个防水分控箱（温控箱），共设置5个或六个温控箱；6个温控箱通过RS-485总线串联连接后与主控计算机相连。温控箱采集温度数据，传输给主控计算机，并接受主控计算机发出的蒸汽阀门动作指令，控制蒸汽阀门的动作。详细资料见防水分控箱使用说明书。4、布线：RS-485总线电缆、温度传感器信号电缆使用一根电缆管布线，电源电缆和电动蒸汽阀电缆使用另外一根电缆管布线。分两个管走线，且预埋，这样布线与架空布线相比，能有效去除干扰和防范雷击；能大幅度节约电缆，减少安装施工难度。4、电源：温控箱的电源从现场的公用电源箱取电。1#至2#温控箱（对应1至4号台座）共用一组电源；3#温控箱（5至7号台座）使用一组电源，4#和5#温控箱共用一组电源。主操作台在控制室内单独取电，电源经过UPS电源后，供给研华工控计算机、显示器、打印机和主操作台使用。进行温度采集和蒸养控制时，需要将主操作台内部的电源打开，按一下工控机上方的绿色按扭即可。五、操作使用：1、打开电源。² 合上各个温控箱内的空气开关，向各个温控箱供电。² 打开UPS电源，打开操作台内部的电源。² 开启工控计算机。计算机启动后自动进入登陆界面。在登陆界面下，以前启动的蒸养控制，已经开始运行。2、登陆：在登陆界面下，输入用户名和密码后，等到出现“进入系统”后，点击该按扭，进入控制系统。用户名和密码不正确时，无法进入系统。初始的操作员使用的用户名和密码都是小写的字母“a”。3、生产监控：屏幕的上部是菜单按钮：台座切换、蒸养工艺、芯部温度、实时曲线、历史曲线、调整控制、系统设定、报警中心、总体布局、退出监控等。右侧是本次蒸养的有关蒸养工艺参数、蒸养的各个阶段的开始时刻、环境温度、手动/自动操作的提示等。最下部是各个台座的工作信息提示和台座监控界面的切换。中部是生产监控界面。上部是台座的工作状态显示，下部是当前正在蒸养的台座的实时控温曲线。黄颜色的是理论曲线，白颜色的是棚外气温变化曲线，其他颜色的是蒸养棚内实际测量的温度曲线。软件每个部分的动作，鼠标停留时，会有相应的提示。4、当前显示的台座的切换：刚进入软件系统时，显示的是1#和2#台座的蒸养情况，如果需要查看其他台座的蒸养情况，可以进行台座切换。当前显示的台座的切换，有两个办法：一是使用菜单上的“切换显示”菜单，如下图：二是使用屏幕底部的点击按扭，如下图。需要查看哪两个台座的温度情况，点击该按扭即可，例如想看3/4台座的情况，鼠标单击3/4即可。5、启停蒸养控温：先设定好各个控温参数和蒸养工艺参数（见参数设定），然后点击对应的启停按钮，选择启动蒸养即可。系统会根据参数自动完成整个控温过程。在蒸养结束后，点击启停按扭，选择结束蒸养即可。6、蒸养工艺设定： 静停时间、升温时间、恒温时间、降温时间：根据蒸养工艺设定，单位是小时。静停初始温度：混凝土养生工艺要求，冬季施工时，静停温度不能低于某个值，例如5，如果开始静停时，棚内温度低于该值，则需要打开蒸汽阀门，将池内温度升到该值，然后正常静停。静停初始温度就是指的该值。设定好参数后，按一下“保存参数”按扭，新设置的参数才会起作用。如果没有按过“保存”而是直接退出，则修改过的参数不会被保存，也不会起作用。7、历史曲线：系统在生产过程中，每隔一段时间会自动保存一次数据。可以使用“历史曲线”查询功能来查看蒸养的温度情况。系统能保存一年的记录数据，超过的部分会自动删除。确定需要查询的曲线的蒸养结束时间（年月日时分等），和需要查看的曲线的时间长度（小时），然后点击“查询曲线”，等待一下，曲线就会显示出来。可以对曲线进行放大、缩小、打印、存盘、载入、设置等操作。曲线存盘和载入：找到需要的曲线，点击存盘图标，将该曲线存盘，可以在别的安装有该系统的电脑上，调入该曲线进行查看。8、实时曲线： 需要查看同一个台座的各个测温点的温度同步变化情况时，可以使用“实时曲线”查看功能。该功能主要在调试时使用。9、报警中心用户可以对所发生的实时报警和历史报警情况进行确认、查询、打印等操作。报警的来源有两个：一是在恒温蒸养过程中，如果某一路控制超差，则会提示报警；二是在测量混凝土芯部温度时，如果混凝土芯部温度超过上限值（60）和上上限值（65）时，也会提示报警。在有报警产生时，菜单项上的“报警中心”四个字会变成红色，并且闪烁，提示有报警产生。10、系统设定：用于管理用户、设置控制参数和进行输出测试。1）、控制参数：（上图上的参数就是系统的缺省控制参数）控制参数影响控制的效果，不可以随便改变，不同的控制参数可能使系统的控制效果大不一样。阀调节周期、开阀时间、关阀时间、升温控制负带宽、恒温控制负带宽、控制正带宽、：用于控制电动蒸汽阀。在一个阀调节周期的时间段，如果根据计算需要开大阀门，则控制电动阀正转一段时间（开阀时间）；如果根据计算需要关小阀门，则控制电动阀反转一段时间（关阀时间）。控温动作：若 棚内温度 < 理论温度-负带宽，则开大阀门，增大供汽量；若 棚内温度 > 理论温度+正带宽，则关小阀门，减少供汽量；若 棚内温度在上述两个值之间，则阀门保持原来的状态不变。恒温失控报警：在恒温阶段若 棚内温度 > 理论温度+恒温失控报警范围值 或者 棚内温度 < 理论温度-恒温失控报警范围值则报警中心提示恒温失控报警，需要操作员采取措施控制蒸养棚内的温度。2）、输出测试：输出测试主要在调试和进行有关设置时使用。恒温失控报警开、关：正常情况下，需要打开恒温失控报警。砼内部温度超限报警：在测量混凝土芯部温度时，如果混凝土芯部温度超过上限值（60）和上上限值（65）时，如果此开关打开，则系统会提示报警。必要时，可以将上述两个报警开关关闭。手动/自动控制：在正常工作时，需要选择“自动控制”；在进行“输出测试”时，需要选择“手动控制”。滤波域值：正常情况下，蒸养棚内的温度是逐渐变化的，不可能有突然跳跃几十度的情况产生；但是在生产的现场，因为有大量的大电流设备在使用（例如电焊机），这些设备有可能对弱信号的温度数据值传输产生干扰，因此有必要对读入计算机的温度数据进行滤波。在正常使用时，滤波域值一般设置为5至8；但是在进行计量检测时，需要将滤波域值放大到足够大，因为检测的温度点可能是大范围跳跃式的。3）、用户登陆、用户注销、用户修改：KX-G控制系统的操作是分权限的，不同的用户有不同的操作权限。并不是所有的用户都可以进行所有的操作。较低权限的用户能进行启动和停止蒸养的操作；较高权限的用户能修改控制参数、进行自检测试和有关设置；最高权限的用户是系统管理员，他拥有全部的权限，能进行所有的操作，甚至能增加和删除用户。用户分为三个等级：操作员级、维护人员级和系统管理员级。操作员：只能进行与生产有关的操作，例如蒸养的启停、蒸养工艺的改变、记录和曲线的查看、调整控制（即修改已经工作时间）、报警处理、退出监控等，不能进行芯部温度记录保存的启动和停止、输出测试和控制参数的重新设定等操作。其操作权限是100。系统初始的操作员的用户名和密码都是小写的字母“a”。维护人员：权限级别比操作员高，能执行操作员的所有动作，能进行芯部温度记录保存的启动和停止、输出测试和控制参数的重新设定等操作。维护人员的权限是300。系统初始的维护人员的用户名和密码都是小写的字母“b”。系统管理员：权限为999，比维护人员和操作员高，能执行操作员的所有动作，还能修改和定义用户。系统初始的系统管理员的用户名和密码都是小写的字母“c”。用户登录：用户注销：如果点击了“用户注销”菜单项，则系统回到默认的最低级别的用户，其权限为0，除了进行查看操作外，不能进行别的操作，甚至也不能退出监控界面。操作员在离开控制室的时候，必须选择“用户注销”或退出监控界面，以防止无关人员对系统的误操作。操作员回到操作室时，重新登陆即可。用户修改：新建和修改用户按照按扭提示操作即可。在新建了用户后，如果点击了“保存到磁盘”按扭，则新建的用户数据已经保存，以后就可以使用该用户名和密码进行登陆。直接按“关闭”按扭则不会自动保存新建的用户信息。4）、关于：显示有关版权信息11、调整控制：主要用于修改已经蒸养的工作时间，特别是延长或缩短恒温蒸养时间。在生产过程中，对于已经启动了、正在蒸养的控制过程，有时会遇到需要延长、或者缩短蒸养时间的情况，这时候可以使用“调整控制”来处理。其方法是通过重新输入“已经工作的时间”（单位是分钟）来实现。例如，3#台座从启动到现在已经工作了900分钟（一般已经处于恒温阶段），通过实验室对试块的检测，认为恒温蒸养的时间要比原来设置的延长一小时，此时，可以通过输入840分钟的方法来实现（即人为地将已经工作的时间缩短，也就是将实际的蒸养时间延长了）。输入台座号“3”，新的已工作时间“840”后，点击按扭“修改”，按照提示，操作完成。需要注意的是，输入台座号或者新的工作时间时，每次输入后，都需要按“Enter”键。12、总体布局：13、退出系统：从主界面菜单上选择“退出监控”时，系统回到登陆界面。在登陆界面下，已经启动的蒸养会继续自动运行。在操作员离开控制室时，需要退出到登陆界面，以防止其他人员的不正确操作。在关闭计算机电源之前，需要从登陆界面下，选择“退出系统”，完全退出系统软件后，才能关闭计算机。六、混凝土内部温度的测量在预制箱梁的混凝土内部安装温度传感器，测量其内部的温度，并进行记录、保存、绘制工艺曲线。在一榀梁内部，我们有代表性地选择梁端和梁中各一截面，共两个截面；每个截面安装六只温度传感器，测量混凝土内部的温度，六个温度传感器依次编为1到6号，每组的6个传感器汇总到一根信号线后，接入温控箱。在浇筑混凝土后，需要点击“保存记录”按扭，开始保存温度数据，温度数据每隔三分钟自动保存一次。可以分别查看梁端和梁中两个截面的内部温度曲线。内部温度超限时，会有报警提示产生。七、操作使用须知1、系统所配备的工业控制计算机是蒸养控制系统的专用计算机，使用者不能在电脑上运行任何别的软件，如办公软件、游戏软件等。不能使用任何来历不明的U盘和磁盘，以防止系统感染计算机病毒。在停电或停产时，关闭计算机系统，应该先退出监控系统，然后点击“开始->关机”选择“关机”，等待计算机关机后，再关闭UPS电源开关。不能直接关闭计算机电源或UPS的电源开关，否则可能造成软件系统的崩溃。2、每个台座安装的八个温度传感器，在安装时，已经按照1至8的顺序进行了编号，用户在更换备用的传感器时，也需要更换编号一致的传感器，例如备件里的1#温度传感器只能安装在各个台座的1#温度传感器的位置，如果换到别的位置安装，请重新对传感器进行编号。编号的方法见传感器编号一文3、如果某个台座的蒸汽供应不足（一般是蒸汽压力不够），升温时间到了以后，蒸养棚内的四组温度值，只要其中有一组没有达到恒温温度，该台座将一直处于升温阶段，一直到四组温度全部达到恒温温度，才进入恒温阶段。蒸养进入恒温阶段的条件是升温时间到并且棚内的四组温度值全部达到恒温温度。 4、在冬季严寒停产的时候，需要将所有的蒸汽管路里的水排干，以防止冻坏管路和阀门。近期主要工作业绩：一、预制混凝土箱梁（全自动测控系统）：1、中铁四局二公司舟山连岛工程项目部2、中铁四局武广客运专线长沙制梁场3、中交股份哈大客运专线公主岭制梁场4、中交股份哈大客运专线长春制梁场5、中铁四局六公司广州制梁场6、中铁十局三建公司镇江制梁场二、混凝土轨枕：1、北京丰怀轨枕有限公司2、保定轨枕厂3、中铁23局郑西客运专线华山梁枕场4、中铁八局桥梁工程有限公司南充梁枕场5、乐昌市安捷轨枕有限公司6、包头轨枕厂7、锦州工务器材厂8、彭州轨枕厂9、齐齐哈尔富铁轨枕有限公司三、混凝土管桩： 1、南通国鼎管桩有限公司 2、宁波一中管桩有限公司株洲科星电子有限公司黄勇：15607330725EMAIL:372639678附录一、蒸养控制室操作规程一、严格执行蒸养制度，不得擅自改变蒸养工艺。二、启动蒸养前，必须进行蒸汽流向的切换，也就是将同一组内不蒸养台座一侧的四个手动阀门关闭，将需要蒸养一侧的四个手动阀门打开。三、严禁在计算机上安装使用除蒸养软件以外的的其他任何软件，严禁在计算机上玩游戏。四、蒸养操作人员按照权限进行日常操作，不得越权限使用；专业技术人员在确保安全的情况下，进行维修维护；杜绝任何其它人员操作、使用系统。五、冬季停产时，必须将手动和电动阀门全部打开，将蒸汽管道内的残留水排干净，以防止冻坏管道。在恢复生产时，必须先用蒸汽将管道内的冰、水排干净后，才能动作阀门。六、在意外停电时，需先退出监控系统，然后点击“开始->关机”选择“关机”，等待计算机关机后，再关闭UPS电源开关。附录二、数字温度传感器DS18B20的特点和结构DS18B20是美国DALLAS公司继DS1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。1. DS18B20的新性能(1) 可用数据线供电，电压范围：3.05.5V；(2) 测温范围：-55+125，在-10+85时精度为±0.5；(3) 可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625；(4) 12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字；(5) 负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。(6) 温度转换时间由DS1820的2s降为750ms，且灵敏度大为提高，在逐渐升温的水中与精度为±0.5的温度计几乎同步，且回复性很好；(7) 每个芯片唯一编码，支持联网寻址，零功耗等待。株洲科星电子有限公司黄勇：15607330725 EMAIL:372639678