按订单生产混凝土

背景

混凝土是一种人造石材，由水泥、砂（或碎石）、水以及根据需要添加的掺合料组成。通过调整其配比成分，可生产出种类繁多的混凝土及相关制品，广泛应用于土木工程、建筑施工以及建筑物外部设计领域。在预拌混凝土厂完成搅拌后，新鲜混凝土通常通过搅拌车运送至施工现场。Getec Servicegesellschaft 除供应各类产品外，还提供大型混凝土搅拌系统，用于为搅拌车进行装料作业。

然而多年来，总经理 Arne Gertgens 始终构想开发小型化系统，以便安装于建材零售商等场所。该方案旨在为承包商或园林设计师提供小批量混凝土（0.25 至 1 立方米），满足其无需自行搅拌混凝土，却追求与混凝土搅拌站同等品质的材料需求。

挑战

Gertgens 希望开发一种前所未有的解决方案：“我构想的是一个类似汽车餐厅的模式：客户在收银台选择所需混凝土的数量和类型，领取印有订单信息的条形码，然后直接驾车前往混凝土加注站，领取按其规格搅拌的新鲜混凝土产品。” 这不仅能为承包商节省时间，还能提供远高于工地现场搅拌混凝土的品质。鉴于混凝土的种类与应用场景同样丰富多样，Gertgens 构想了一个模块化系统。因此，免下车混凝土搅拌站的运营商必须能够增设储存不同砂粒或骨料的储罐，以便为客户提供最合适的混凝土选择。该系统也需要采用模块化设计，确保未来能轻松进行改造升级或扩容。这要求自动化解决方案不仅要支持系统的模块化设计，还需确保客户操作便捷。

解决方案

为实现这一构想，Arne Gertgens 邀请伊顿公司加入项目，因为 Getec 旗下大型工厂早已采用这家电力管理公司的产品：“伊顿不仅能为这类项目提供所需的灵活性，还几乎能满足我们对自动化组件的所有需求，”Gertgens 表示，并补充道：“伊顿的产品同样可靠，且可通过电气批发商随时采购。” 为此，Getec 与 Sonepar 建立了合作关系。Sonepar 在德国运营着三座大型仓库及若干区域性小型仓库，通常能在 24 小时内完成订单配送。为满足 GETEC 的应用需求，伊顿的解决方案合作伙伴 iSATT 全程提供了工程支持，涵盖从初期规格制定到调试和验收的全部环节。

基于所提出的成熟系统概念，伊顿公司推荐了若干适宜的产品。集成 PLC 功能和触控面板的 XV300 HMI/PLC 成为该自动化系统的核心。该面板采用多点触控技术，实现直观操作与更高效的人机交互。卓越的系统性能与强大的图形处理器支持将智能手机用户习惯直接迁移至人机界面——这点尤为关键，因为混凝土搅拌站需由终端客户自行操作。该免下车混凝土搅拌站采用两块此类多点触控面板：其中一块位于建材零售商的收银台处，顾客在此选择所需混凝土混合料及数量后，即可获得订单条形码。然后，需要在混凝土搅拌系统处扫描该条形码，而第二块 XV300 触控面板正安装于此处：它从条形码中提取所需信息，随后激活控制所需混凝土组分流入的执行器和阀门。“伊顿公司与我们合作开发了控制系统，并提供了必要的详细信息，”Arne Gertgens 表示。

在 XV300 的规划过程中，伊顿提供了 Galileo 可视化软件的第 10 版——这款直观的软件支持多种通信协议，因此能与市面上大多数控制器兼容。其 PLC 编程基于 CODESYS 平台以及国际 IEC61131 标准。为此，伊顿提供 XSoft CODESYS 的第 2 版或第 3 版，既能保护客户的现有软件投资，又可依据最新标准开发新设计。

Getec 采用极其紧凑的基于切片的模块化 XN300 I/O 平台，用于连接各类系统组件，例如接触器、阀门、控件以及信号装置。该平台可实现针对特定应用的灵活系统解决方案，尤其在与 XV300 组合使用时效果显著。该 I/O 系统还能节省控制柜内部空间：XN300 的设计采用直插式连接技术，可在仅 12.5×102 毫米的前面板上整洁地集成多达 20 个通道，并配备状态显示功能。根据型号不同，数字输入可用于计数功能，而模拟模块则支持额外功能，如基准电压、温度测量或冷接点补偿。这种模块化 I/O 设计理念使用户能够构建定制化解决方案，并可随时根据需求变化进行扩展。

该混凝土加注站还配备了多款伊顿产品，包括 PKZ 电机保护断路器、NZM 断路器、EMR6 测量和监控继电器以及 RMQ 系列的指示装置。“我们的系统几乎完全依赖伊顿公司的设备，”Gertgens 表示。“因为它们彼此之间配合得天衣无缝。”

结果

“免下车混凝土搅拌站”概念为 Getec 带来了巨大成功：首套系统已稳定运行逾五个月——期间未出现任何故障——第五座混凝土加注站现已投入建设。“尽管建材零售商通常仅向客户提供五至十种混凝土配方，但我们在控制系统中存储了 99 种不同的混凝土混合配方，”Arne Gertgens 如是说。

据 Getec 公司负责电气工程的 Dominik Hüfing 介绍，该系统概念具有极强的扩展性和适应性：“例如，若需向系统新增计量单元，我们只需在自动化系统中安装新的 I/O 模块并进行相应的配置即可。由于所有组件均属于同一系统且可相互通信，无需进行重大改造。”

该系统在此方面提供了多种选项，例如，设定值/实际值的记录或应变计评估功能。“模拟值同样可以进行处理，例如，水泥筒仓的料位测量或砂的含水量测量，”Hüfing 补充道。编程也已相应准备就绪，这意味着，要实现搅拌站的最大可能扩展，只需激活相应的软件模块即可——无需额外编程。

“对我而言，这个项目尚未完成，”Arne Gertgens 强调道。“我们仍计划在系统概念中实现许多其他功能。” 这些构想涵盖从智能手机应用支付到预测性维护等多个领域，而得益于 XV300 的以太网接口，该系统可以很好地应对未来地项目。