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混凝土攪拌站最初是以單機的形式出現(xiàn)，各工地自拌自用，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大規(guī)模的開展，尤其在高速鐵路的建設(shè)中，混凝土的使用逐漸增大。

隨著 PLC 技術(shù)的飛速發(fā)展，硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長足的進步，從而為工業(yè)自動化控制注入了前所未有的生機和活力，基于 PLC＋觸摸屏的混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，己經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)過程自動化的一個主要發(fā)展趨勢。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及組成

混凝土攪拌站工作環(huán)境惡劣，而且是一個受多環(huán)節(jié)制約的復(fù)雜系統(tǒng)，有多臺大功率電機及不平衡重量沖擊，電網(wǎng)電壓波動很大，為達到足夠的計量精度，對數(shù)字量輸入輸出端采取光電隔離及繼電器隔離技術(shù)，將計算機系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)隔離開來，同時采用實時控制系統(tǒng)進行計量控制和時序控制。大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過 I/O 接口直接輸入，輸出控制信號也直接輸出至各通道上，完成這些周期性運行的輸入和輸出任務(wù)，硬件應(yīng)具有以下功能:

（1）周期性的采集輸入通道，周期性地將輸出控制信號輸至通道上；

（2）實時監(jiān)控顯示；

（3）周期性的采集儀表數(shù)據(jù)；

（4）生成數(shù)據(jù)報表并打印。

以三種骨料、三種水泥、兩種添加劑和水作為標(biāo)準(zhǔn)配制， 根據(jù)整個攪拌站的工藝流程及實際需求，硬件由 PLC、觸摸屏、智能儀表、打印機、傳感器及電器元件組成。硬件各部分說明如下：

（1）PLC 作為現(xiàn)場控制部分， 在整個系統(tǒng)控制中起重要作用。目前生產(chǎn) PLC 的廠家較多，如日本的三菱、歐姆龍、松下、發(fā)那科，，美國通用電氣集團公司和法國施耐德等。PLC 具有系統(tǒng)配置既固定又靈活、編程簡單、備件可自由選擇、豐富品種、令人放心的高性能、高速運算、使用于多種特殊用途、外部機器通訊簡單化和共同的外部設(shè)備等特點，滿足攪拌站控制系統(tǒng)的需要。

選用產(chǎn)品，同時考慮輸入、輸出點的數(shù)量，具體為：①57－226CPU 模塊 1 塊，24 路數(shù)字量輸入、 16 路數(shù)字量輸出； ②EM221 擴展模塊 1 塊，8 路數(shù)字量輸入模塊，功耗 2 W；③EM222 擴展模塊 1 塊，8 路數(shù)字量輸出模塊，功耗 2 W；④EM231擴展模塊 1 塊，4 路模擬量輸入點，輸入電壓有 0～10 V、 0～5 V、 ±5 V和±2.5 V， 輸入電流0～20 mA。

（2）電子稱重系統(tǒng)由承重和傳力機構(gòu)、稱重傳感器、稱重變送器、電子測量顯示儀表和電源等部分組成， 其中稱傳感器及其變送器是電子秤的核心。采用低端 TSB 型稱重傳感器，它雖然精度較低，但結(jié)構(gòu)緊湊、 安裝方便、 性價比較高， 同時， 基于 DBZ-3型變送器的功能電子秤采用了數(shù)字化技術(shù)，集成度高，而且具有自動回零功能，方便操作。

（3）觸摸屏監(jiān)控器是 20 世紀(jì) 90 年代出現(xiàn)的，是顯示器和觸摸開關(guān)一體型的可編程終端，簡稱PT，是新一代高科技人機界面產(chǎn)品，由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成，專為 PLC 應(yīng)用而設(shè)計；觸摸屏集主機和輸人輸出設(shè)備于一體，適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用（防護等級達 IP65）；用它作為人機界面，具有交互性好、可靠性高、編程簡單以及與連接簡便等優(yōu)點。主要有如下功能：

①主要用于實時顯示設(shè)備或系統(tǒng)在操作狀態(tài)方面的實時信息；

②觸摸屏上的觸摸按鈕可產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號，或輸入數(shù)值、字符給 PLC 進行運算處理；

③可多幅畫面重疊或切換顯示，顯示圖形、字符串、報警信息、歷史記錄、趨勢圖等。

（4）其它人機接口：單臺 PLC 的小型開關(guān)量控制系統(tǒng)一般使用指示燈、報警器、按鈕和操作開關(guān)等用來做人機接口。對于要求較高的大中型控制系統(tǒng)，可選用較高檔的操作員接口，本系統(tǒng)繼電器選用日本歐姆龍產(chǎn)品，操作按鈕、接觸器及斷路器選用法國施耐德產(chǎn)品?？刂齐娫椿芈分?，電柜電源和 PLC 電源通過二級隔離變壓器完全隔離，儀表經(jīng)二級隔離供電，并加以濾波，電源波動超過±10%時，必須使用電源穩(wěn)壓器穩(wěn)定電源。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

根據(jù)混凝土攪拌站的總體控制要求，確定用戶程序的基本結(jié)構(gòu)，畫出程序流程圖或開關(guān)量控制系統(tǒng)的順序功能圖，采用順序控制設(shè)計法進行設(shè)計。

主要包括初始化過程、模塊檢查、人機對話、設(shè)置程空（零位范圍）、程滿（量程范圍）、數(shù)據(jù)和字符轉(zhuǎn)換、配方選擇、模擬量處理、落差計算、生產(chǎn)打印等。

用戶界面設(shè)計是程序設(shè)計中最困難也是最重要的部分，構(gòu)造一個用戶界面最有效的辦法是先構(gòu)造一個能完成所有必要功能及動作的原型，即進行原型設(shè)計，本系統(tǒng)可以在屏幕上看到配方值、實際配料凈值、秤的毛重，同時顯示物料名稱；采取多任務(wù)控制方式，在配料同時，可以選擇下一個任務(wù)；配料所有參數(shù)可以進行修改，調(diào)整配方、去皮、攪拌時間等參數(shù)，也可以禁止骨料斜皮帶上料、儲料斗向攪拌機投料，還可以控制攪拌機放料門的開、關(guān)。從而盡可能方便系統(tǒng)的人機交互，主要包括歡迎畫面、工作主畫面、參數(shù)設(shè)置畫面、落差設(shè)置畫面、配方管理畫面、配方輸入畫面、運行監(jiān)控顯示參數(shù)畫面、設(shè)定系統(tǒng)時鐘畫面、調(diào)整配方畫面、幫助畫面、報警信息畫面的設(shè)計等。

3 技術(shù)措施

3.1 增強可靠性的措施

（1）PLC 采用單獨供電且接地線單獨接地；

（2）要求整個系統(tǒng)接地電阻小于 1 ?；

（3）交流接觸器全部安裝阻容吸收；

（4） 中間繼電器線包全部安裝二極管吸收回路；

（5）各種弱電傳輸電纜全部采用屏蔽線，并且屏蔽層單端接地。

3.2 提高稱量精度的措施

（1） 采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法補償稱重系統(tǒng)測量結(jié)果中的靜態(tài)非線性誤差和動態(tài)滯后誤差，以實現(xiàn)精確計量；

（2）對水泥、粉煤灰采用變速給料來減少沖量影響。稱量時，先高速給料，達到設(shè)定值的 90%左右后自動變?yōu)榈退倥淞?，實現(xiàn)精稱；

（3）對骨料（石、砂）采用大小雙料倉；

（4） 對水加注時采用粗、 細管， 實現(xiàn)流量精稱。

4 結(jié)語

基于PLC的混凝土攪拌站控制系統(tǒng)充分利用了PLC 控制具有可靠性高、功能完善、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、開發(fā)性日益增強以及編程簡單直觀等優(yōu)點，能夠有效彌補繼電器控制和單片機控制在可靠性方面的缺陷，與觸摸屏配合易于實現(xiàn)操作與管理的結(jié)合。

 

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