混合装置の制御システムは、生産の自動化を実現し、製品の品質を確保し、効率と安全性を高める上で中心となります。コンクリートバッチングプラントなどの最新の大規模自動混合装置は、通常、産業用 PC (IPC) と PLC を統合した制御システムを採用しています。この設定により、材料の配分、混合、排出を含むプロセス全体にわたる自動の連続制御とリアルタイム監視が可能になります。
コア機能
制御システムは自動と手動の両方の動作モードを備えており、独立して機能しますが、相互の安全装置として機能します。自動モードでは、PLC は事前にプログラムされたロジックに基づいてコンクリート生産を自動的に管理します。手動モードでは、PLC プログラムを段階的に実行できるため、オンサイトでの設置、試運転、定期メンテナンスが容易になります。
骨材計量の開始時に、大小両方の排出ゲートが同時に開き、迅速なバッチ処理が可能です。ロードセルが重量がレシピ設定値の 80% に達したことを検出すると、大きなゲートが閉じますが、小さなゲートは開いたままになり、ゆっくりと正確にバッチ処理が行われます。この戦略により、精度を向上させながら計量時間を短縮できます。
IPC は設定ソフトウェアを利用してヒューマン マシン インターフェイス (HMI) を作成し、プロダクション アニメーション、データ ロギング、レポート印刷、およびリモート操作を可能にします。オペレーターは、インターフェースを介して生産プロセス、材料比率、設備の状態をリアルタイムで監視したり、レシピを管理したりできます。構成インターフェイスは、リアルタイムのビジュアル表示、レシピの事前設定、アラーム管理などの機能をサポートします。このシステムは、製造オーダーに基づいて自動で継続的な制御を実行でき、バッチ精度を確保するためにオンラインの「インパルス補償」計算方法を採用しています。
装置の信頼性の高い動作を保証するために、自動故障警報プログラムが組み込まれています。 PLCは、装置に取り付けられたリミットスイッチやセンサーを使用して、さまざまなアクチュエータの状態を監視します。障害が発生すると、システムは障害コードを出力し、可聴アラームと視覚アラームの両方をトリガーします。 PLC と IPC 間の通信を通じて、監視画面に特定の障害箇所と原因が表示されます。このプログラムは、停電保護機能を備えた内部補助ラッチング リレーとデータ レジスタを利用して、シリンダ、ソレノイド バルブ、モータの動作ステータスとパラメータを保存し、停電時のデータ保持を保証します。
キーテクノロジー
コンクリートバッチングプラントの一般的な制御方式には、ダイレクトリレー制御、「IPC + インテリジェント I/O カード」方式、「IPC + PLC」方式の 3 つがあります。 「IPC + PLC」アプローチでは、PLC を下位レベルのコントローラ (フィールド操作の実行) として利用し、IPC を上位レベルのコントローラ (監視およびデータ管理の処理) として利用します。 PLC は、原料の配分と生産業務のプロセス全体を管理します。産業用 PC 上の強力な設定ソフトウェアにより、PLC への生産タスクのディスパッチ、アニメーション化された生産ワークフローの視覚化、データのログ記録と保存、レポートの印刷、生産プロセスのリアルタイム監視が可能になります。
フィードバック機構と制御アルゴリズムにより高精度な制御を実現します。このシステムには、パイプライン内の材料の流れを調整する制御可能なモーターが組み込まれており、PID アルゴリズムを利用して回転速度と方向を制御することで、高精度の成分比率と完全に制御可能な混合速度を確保します。
下位レベルのコントローラーの RS-485 バスは Modbus-RTU 通信プロトコルを採用しています。 1 つのチャネルは可変周波数ドライブ (VFD) を制御するマスターとして機能し、もう 1 つのチャネルはヒューマン マシン インターフェイス (HMI) と通信するスレーブとして機能します。 S7-200 シリーズ PLC を利用した制御システムでは、通信に PPI プロトコルを選択でき、S7-200 OPC サーバー インターフェイス ソフトウェアを使用して PLC と WinCC 間のデータ交換が容易になります。
開発動向
高粘度物質などの特殊な材料を扱う混合装置では、特定のプロセス要件を満たすために、制御システムにさらに高度なパラメータ調整機能（可変周波数速度制御、高精度温度制御、真空環境動作制御など）が組み込まれることがよくあります。