JPH0376607A - 生コン製造プラントにおける表面水率設定値補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、砂利、砂、セメント、水、混和剤の各種コン
クリート材料を計量、混練して生コンクリートを製造す
る生コン製造プラントにおける表面水率補正方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 生コンクリートを製造する場合、生コンクリートの品質
に関係するスランプ値を配合設計通りに維持することが
重要である。そのためには各種コンクリート材料を配合
設計通りに計量して混練する必要があるがコンクリート
材料の一つである砂には表面水が付着しており、材料計
量時には計量した砂の表面水量を差し引いて水を計量す
るようにしなければならない。そしてこの砂表面水率の
変動によりスランプ値も大きく変動するため、試験室の
係員は定期的に砂の表面水率を測定して操作盤上の砂表
面水率設定値の補正を行なっており、また水分計を取り
付けて刻々と変化する砂の表面水率を把握することに努
めている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、試験室の係員にとっては定期的に砂の表
面水率を測定することは大変な負担であり、また測定し
た砂の表面水率と実際に計量する砂の表面水率にはばら
つきがあることも十分に考えられ、その場合には製造す
る生コンクリートのスランプ値もばらついて所望の品質
のものを得ることができない。そこで、プラントの操作
員はミキサ内で混練している生コンクリートを目視また
はスランプ計にて所望のスランプの製品ができ上がって
いるかを絶えず確認する必要があり、その負担も大きい
。

また水分計によって砂の表面水率を測定し、この値をフ
ィードバックして砂表面水率設定値を自動補正すること
ができれば良いのだが、砂の表面水率を連続的に高精度
で測定する水分計がなく、実際に取り付けられている水
分計の多くは操作員の判断の参考のために取り付けられ
ており、操作員はそれを参考にして操作盤上の砂表面水
率設定値を手動にて適正に補正しており、熟練した操作
員でないと運転操作できない欠点もあった。

本発明は上記の点に鑑み、熟練した操作員の経験が生か
せるファジィ推論を適用して砂表面水率設定値を自動的
に補正できるようにすることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、ミキサ駆動用モー
タの負荷電力値を検出し、配合毎に設定したミキサ駆動
用モータの基準負荷電力値に対する練り上がり時の負荷
電力値の偏差量と計量水の演算因子となる砂表面水率設
定値の変化量とに基づいてファジィ推論を行ない砂表面
水率設定値の補正量を推定して適正な砂表面水率設定値
の補正を行なうものである。

また、生コンクリート製造開始時に、前回と今回の出荷
時間間隔と計量水の演算因子となる砂表面水率設定値と
に基づいてファジィ推論を行ない、砂表面水率設定値の
補正量を推定し、該補正量により砂表面水率を補正して
砂表面水率設定値の補正量を再設定した後に混練を開始
し、それ以後はミキサに装備したミキサ駆動用モータの
負荷電力値を検出し、配合毎に設定したミキサ駆動用モ
ータの基準負荷電力値に対する練り上がり時の負荷電力
値の偏差量と計量水の演算因子となる砂表面水率設定値
とに基づいてファジィ推論を行ない、砂表面水率設定値
の補正量を推定して適正な砂表面水率設定値の補正を行
なうものである。

［作　用］ 本発明に係る生コン製造プラントにおける表面水率設定
値補正方法にあっては、練り上り時のミキサ駆動用モー
タの負荷電力値を検出し、配合毎に設定した基準負荷電
力値との偏差量を算出し、また記憶部に記憶した前回と
今回の砂表面水率設定値とからその変化量を算出する。

そして、前記負荷電力値の偏差量と砂表面水率設定値の
変化量とをファジィ推論規則の前件部とし、予め設定し
であるファジィ集合のメンバーシップ関数と推論規則に
基づいてファジィ推論を行ない、後件部となる砂表面水
率設定値の補正量を推定し、その補正量により砂表面水
率設定値を補正するのである。

また、生コンクリート製造開始時に前回の出荷より長時
間経過しておれば砂貯蔵ビンの排出部付近の砂の表面水
率が増加しているので、出荷指令により前回の出荷時間
からの経過時間を算出し、この出荷時間間隔と砂表面水
率設定値とをファジィ推論規則の前件部とし、予め設定
しであるファジィ集合のメンバーシップ関数と推論規則
に基づいて計量水の演算因子となる砂表面水率設定値の
補正量を推定し、その補正量により砂表面水率設定値を
補正するのである。

こうしたファジィ推論の適用によって熟練した操作員が
経験的に行なっている運転操作を自動化することが可能
となるのである。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

ｌは各種コンクリート材料を混練するミキサであって、
内部に配設した混練羽根３をミキサ駆動用モータ２によ
って一定速度回転させている。ミキサｌの上位には砂利
、砂、セメント等の各種計量槽（図示せず）と重量検出
器４により支持した水計量槽５とが配設しである。水計
量槽５の上位には貯水槽６が配設してあり、該貯水槽６
の水計量弁７の開閉制御により排出される水を前記水計
量槽５で所定量計量して計量水としてミキサ１に投入し
ている。

前記ミキサ駆動用モータ２にはモータの負荷電力（また
は負荷電流）を検出する負荷電力検出器８が接続してあ
り、負荷電力検出器８により検出した信号は表面水率設
定値補正装置９に入力させである。表面水率設定値補正
装置９は後述するファジィ集合のメンバーシップ関数と
ファジィ推論規則によりファジィ推論を行なうファジィ
制御部１０と入力される各種信号を演算する演算部１１
及び入力されたファジィ推論規則の前件部となる諸デー
タや推論のために入力するデータを記憶する記憶部１２
等から成っている。また表面水率設定値補正装置９は操
作盤１３に接続してあり、該操作盤１３に表面水率設定
値補正装置９から補正した砂表面水率設定値が入力され
るとコンクリートの配合から計量水量を算出して水の計
量制御を行なう。

次に、負荷電力検出器８により検出したミキサ駆動用モ
ータ２の負荷電力値と、砂表面水率設定値の変化量によ
って砂表面水率設定値の補正量をファジィ推論する方法
を説明する。

操作盤１３を操作して生コンクリートの製造を開始する
と表面水率設定値補正装置９は操作盤１３より材料計量
開始信号とともに配合番号と混練容量及び砂表面水率設
定値を受信し、記憶部１２に格納する。続いて操作盤１
３より混練開始信号を受信すると負荷電力検出器４より
ミキサ駆動用モータ２の負荷電力値を一定周期で検出し
、記憶部１２に格納する。更に操作盤１３より混練終了
信号を受信するとミキサ駆動用モータ２の負荷電力値の
検出を停止し、記憶部１２に格納した負荷電力値の内、
練り上り時の複数の負荷電力値を演算部１１に取り出し
て平均値を求める。そして予め記憶部１２に設定記憶さ
せた配合毎の練り上り時の基準負荷電力値の内から操作
盤１３より受信した配合番号に該当する基準負荷電力値
を演算部１２に取り出し、混練容量に応じた基準負荷電
力値を演算し、前記練り上がり時の負荷電力値の平均値
と比較して負荷電力値の偏差量△Ｐ　（ＫＷ）を算出す
る。また、前回混練時に設定した砂表面水率設定値と今
回混練時に設定した砂表面水率設定値とを比較して砂表
面水率設定値の変化量ｓｔ（％）を算出する。これら演
算部１２により算出した負荷電力値の偏差量ΔＰと砂表
面水率設定値の変化量とをファジィ制御部１１に入力す
る。

ファジィ制御部１１においては入力した信号から適正な
砂表面水率設定値の補正量Ｗ（％）を推定するためにフ
ァジィ集合のメンバーシップ関数と推論双則に基づいて
ファジィ推論を行なう。第２図は負荷電力値の偏差量Δ
Ｐの大きさを定性的に評価するためのメンバーシップ関
数である。図中の△Ｐ（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバー
シップ関数の形を規定する定数であって適宜決定する。

ＰＢ、ＰＭ、ＰＳ、ＺＲ％ＮＳ、ＮＭ、ＮＢは負荷電力
値の偏差量△Ｐの大きさを定性的に評価するためのメン
バーシップ関数に与えた名称であり、それぞれ下記の意
味を持つ。

ＰＢ　　：　　Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　　ＢｉｇＰＭ　　：
　　Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　　ＭｅｄｉｕｍＰＳ　　：　　
Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　　ＳｍａｌｌＺＲ：　　Ｚｅｒ。

ＮＳ　　：　　Ｎｅｇａｔｉｖｅ　　ＳｍａｌｌＮＭ　
　：　　Ｎｅｇａｔｉｖｅ　　ＭｅｄｉｕｍＮＢ　　：
　　Ｎｅｇａｔｉｖｅ　　Ｂｉｇまた、図の縦軸はメン
バーシップ値である。このメンバーシップ値を用いて負
荷電力値の偏差量ΔＰを定性的に評価する。

第３図は砂表面水率設定値の変化量Ｓｔの大きさを定性
的に評価するためのメンバーシップ関数である。図中Ｓ
ｔ　（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ関数の形を
規定する定数であって適宜決定する。ＰＢ、ＰＭ、ＰＳ
、ＺＲ，ＮＳ、Ｎ、Ｍ。

ＮＢは砂表面水率設定値の変化量Ｓｔの大きさを定性的
に評価するためにメンバーシップ関数に与えた名称であ
る。

第４図は、負荷電力値の偏差量△Ｐと砂表面水率設定値
の変化量Ｓｔの定性的関係から砂表面水率設定値の補正
量Ｗを定性的に決定するための推論規則である。例えば
、左上の推論規則は、ＩＦ（△Ｐ　　ｉｓ　　ＰＢ　　
ａｎｄ　　５ｔｉｓＰＢ　　）ＴＨＥＮ　　Ｗ　　ｉｓ
　　ＮＢという意味を表わす。

これは「もし練り上がり時のミキサの負荷電力値が基準
負荷電力値に対して非常に大きく、かつ砂表面水率設定
値の変化量がプラス側に非常に大きい（今回混練時に設
定した表面水率が前回混練時に設定した表面水率よりも
非常に大きい）ならば」　（前件部）、「砂表面水準設
定値の補正量をマイナス側に非常に大きくぜよ」　（後
件部）というルールを示している。

第５図は定性的に決定した砂表面水率設定値の補正量を
定量的な値に変換するためのメンバーシップ関数である
。図中のＷ（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ関数
の形を規定する定数であり、砂表面水率設定値に対する
補正量であって適宜決定する。ＰＢ％ＰＭ、ＰＳ％ＺＲ
，ＮＳ、ＮＭ、ＮＢは砂表面水率設定値の補正量の大き
さを定性的に表わすためのメンバーシップ関数に与えた
名称であり、第４図で使用した名称に対応している。ま
た図の縦軸はメンバーシップ値である。

そして適用された推論規則から砂表面水率設定値の補正
量が定性的に決定されるのである。また砂表面水率設定
値の補正量が複数の推論規則による複数のメンバーシッ
プ関数で規定する場合は、各メンバーシップ値に応じた
加重平均値をもって実際の補正量とする。このようにフ
ァジィ推論により求めた砂表面水率設定値の補正量を今
回の砂表面水率設定値に加減算し、次回の砂表面水率設
定値として操作盤１３に送信する。操作盤ではこの砂表
面水率設定値によって水の計量制御を行なう。

更に生コンクリートの製造を開始する時点で、出荷時間
間隔と砂表面水率とによって砂表面水率設定値の補正量
をファジィ推論する方法について説明する。

前回の出荷時間から今回の出荷時間までに相当な時間が
経過した場合には、出荷時間間隔と砂表面水率設定値の
大きさにより砂表面水率設定値を補正するようにしてお
り、操作盤１３の操作により生コンクリートの製造を開
始すると砂表面水率設定値補正装置９は操作盤１３から
各材料の計量開始信号を受信する。そしてその時点の時
刻を記憶部１２に格納するとともに引き続き受信した砂
表面水率設定値Ｓ（％）を記憶部１２に格納する。そし
て演算部１１において今回計量時の時刻と前回計量時の
時刻とを比較し、出荷時間間隔△ｔ（分）を算出する。

この出荷時間間隔△ｔと砂表面水率設定値Ｓとをファジ
ィ制御部１０に送り込むと、ファジィ制御部ｌＯでは出
荷時間間隔△ｔが所定の時間（例えば２０分）を越えて
いるかどうかを判断して越えている場合は、砂表面水率
設定値の補正量Ｓ”（％）を決定するためにファジィ集
合のメンバーシップ関数と推論規則に基づいてファジィ
推論を行なうのである。

第６図は、出荷時間間隔△ｔの大きさを定性的に評価す
るためのメンバーシップ関数である。図中の△ｔ　（ｉ
）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ関数の形を規定する
定数であって適宜決定する。

Ｂ７、Ｂ６、Ｂ５、Ｂ４、Ｂ３、Ｂ２、Ｂｌは出荷時間
間隔Δｔの大きさを定性的に評価するためにメンバーシ
ップ関数に与えた記号であり、前述した名称と違って特
に意味はない。また図の縦軸はメンバーシップ値である
。このメンバーシップ関数を用いて出荷時間間隔Δｔの
大きさを定性的に評価する。

第７図は、砂表面水率設定値Ｓの大きさを定性的に評価
するためのメンバーシップ関数であり、Ｂ７、Ｂ６、Ｂ
５、Ｂ４、Ｂ３、Ｂ２、Ｂｌは砂表面水率設定値Ｓの大
きさを定性的に評価するためにメンバーシップ関数に与
えた記号である。第８図は、出荷時間間隔Δｔと砂表面
水率設定値Ｓの大きさの定性関係から砂表面水率設定値
の補正量Ｓ′を定性的に決定するための推論規則である
。その規則の見方は第４図について述べたのと同様であ
る。例えば、推論規則の一つを記載するとＩＦ（Δｔ　
　ｉｓ　　Ｂ７　　ａｎｄ　　Ｓ　　１ｓＢ７　　ＴＨ
ＥＮ　　Ｓ′　ｉｓ　　ＰＢ）という意味を表わす。こ
れは「もし出荷時間間隔が非常に長く、かつ砂表面水率
設定値が非常に高い値であれば」　（前件部）、「砂表
面水率設定値の補正量をプラス側に非常に多くせよ」　
（後件部）というルールを示している。

これは砂貯蔵ビン（図示せず）中に貯蔵された砂が長時
間排出されずに放置されると砂の表面水が沈降して貯蔵
ビン下部付近の砂の表面水率が高くなり、また砂の表面
水率が高くなるほどこの傾向が強いために出荷時間間隔
と砂表面水率設定値とによって砂表面水率設定値の補′
正を行なうものである。

第９図は定性的に決定した砂表面水率設定値の補正量を
定量的な値に変換するためのメンバーシップ関数である
。図中Ｓ′　（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ関
数の形を規定する定数であり、前回設定した砂表面水率
設定値からの補正量であって適宜決定する。ＰＢ、ＰＭ
、ＰＳ、ＺＲ，ＮＳ、ＮＭ、ＮＢは砂表面水率設定値の
補正量の大きさを定性的に表わすためにメンバーシップ
関数に与えた名称であり、第８図の中で使用した名称に
対応している。そしてその意味は前述した通りである。

また図の縦軸はメンバーシップ値である。適用する推論
規則により砂表面水率設定値が定性的にどのメンバーシ
ップ関数に属するかを決定する。砂表面水率設定値の補
正量が複数の推論規則による複数のメンバーシップ関数
で規定する場合は、各メンバーシップ値に応じた加重平
均値をもって実際の砂表面水率設定値の補正量とする。

このファジィ推論を行なった砂表面水率設定値の補正量
を前回の砂表面水率設定値に加減算し、今回の砂表面水
率設定値として操作盤１３に送信する。操作盤１３では
この砂表面水率設定値を加味して水の計量制御を行なう
のである。

この出荷時間間隔と砂表面水率設定値によるファジィ推
論は、出荷時間間隔が予め設定した時間より越える場合
（例えば２０分以上）にのみ適用し、通常は前述したミ
キサの練り上り時の負荷電力値の偏差量と砂表面水率設
定値の変化割合により砂表面水準設定値の補正を行なう
ようにしている。

なお、本実施例で使用したメンバーシップ関数は全て三
角形としたが、必ずしもこの形に限るものでなく、砂表
面水準のばらつきの特性やオペレータのこれまでの経験
から種々の曲線を採用しても本発明の本質が変わるもの
ではない。またメンバーシップ関数の形だけでなく、そ
の数も任意に設定しても本発明の本質が変わるものでは
ない。

また実施例においては操作盤と表面水率設定値補正装置
とは分離した例を示したが、操作盤に表面水率設定値補
正装置を組み込んで一体化しても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る生コン製造ブラントに
おける表面水率設定値補正方法によれば、練り上がり時
のミキサ負荷電力値の偏差量と砂表面水率設定値の変化
量の大きさからファジィ推論を行ない砂表面水率設定値
の補正量を決定するようにしたので、熟練した操作員の
経験が生かせるファジィ推論を適用して砂表面水率設定
値の補正を自動化することができる。

また、生コンクリートの製造開始時に出荷時間間隔と砂
表面水率設定値の大きさからファジィ推論により砂表面
水率設定値の補正を行なった後に前記ファジィ推論によ
る砂表面水率設定値の補正を行なうようにしたので、出
荷時間間隔が相当おいて砂貯蔵ビン内の下部の砂の表面
水率が変化してもこれに追従した表面水率補正が熟練し
た操作員の経験を生かして自動的に行なうことができ、
常に安定した品質の生コンクリートを製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明する図、第２図は
ミキサの負荷電力値の偏差量評価用メンバーシップ関数
を示す図、第３図は砂表面水率設定値の変化量の大きさ
評価用メンパージ・ノブ関数を示す図、第４図は砂表面
水率設定値の補正量予測ルールの一例を示す図、第５図
は砂表面水率設定値の補正量用メンバーシップ関数、第
６図は出荷時間間隔評価用はメンパージ・ノブ関数、第
７図は砂表面水率設定値の大きさ評価用メンパージ・ツ
ブ関数、第８図は砂表面水率設定値の補正量予測ルール
の一例を示す図、第９図は砂表面水設定値の補正量用メ
ンバーシップ関数である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）各種コンクリート材料を混練するミキサに装備し
   たミキサ駆動用モータの負荷電力値を検出し、配合毎に
   設定したミキサ駆動用モータの基準負荷電力値に対する
   練り上がり時の負荷電力値の偏差量と、計量水の演算因
   子となる砂表面水率設定値の変化量とをファジィ推論規
   則の前件部とし、砂表面水率設定値の補正量をファジィ
   推論規則の後件部とし、練り上り時に検出したミキサ駆
   動用モータの負荷電力値と、今回及び前回混練時に設定
   されている砂表面水率から演算した砂表面水率設定値の
   変化量とに基づいてファジィ推論を行ない、砂表面水率
   設定値の補正量を推定し、該補正量により砂表面水率を
   補正して再設定するようにしたことを特徴とする生コン
   製造プラントにおける表面水率設定値補正方法。
2. （２）生コンクリート製造開始時に、出荷時間間隔と砂
   表面水率とをファジィ推論規則の前件部とし、計量水の
   演算因子となる砂表面水率設定値の補正量をファジィ推
   論規則の後件部とし、前回の出荷から今回の出荷までに
   経過した時間と砂表面水率設定値に基づいてファジィ推
   論を行ない、砂表面水率設定値の補正量を推定し、該補
   正量により砂表面水率を補正して再設定した後に混練を
   開始し、それ以後はミキサに装備したミキサ駆動用モー
   タの負荷電力値を検出し、配合毎に設定したミキサ駆動
   用モータの基準負荷電力値に対する練り上がり時の負荷
   電力値の偏差量と、計量水の演算因子となる砂表面水率
   設定値の変化量とをファジィ推論規則の前件部とし、砂
   表面水率設定値の補正量をファジィ推論規則の後件部と
   し、練り上り時に検出したミキサ駆動用モータの負荷電
   力値と、今回及び前回混練時に設定されている砂表面水
   率から演算した砂表面水率設定値の変化量とに基づいて
   ファジィ推論を行ない、砂表面水率設定値の補正量を推
   定し、該補正量により砂表面水率を補正して再設定する
   ようにしたことを特徴とする生コン製造プラントにおけ
   る表面水率設定値補正方法