董中偉，李正偉，程志友，姚青義

（1.洛陽佳一機電設備有限公司，河南　洛陽　471000；2.孟津縣環(huán)境保護局環(huán)境監(jiān)理所，河南　孟津　471100）

混凝土攪拌站控制方案的選擇

董中偉1，李正偉2，程志友1，姚青義1

（1.洛陽佳一機電設備有限公司，河南洛陽471000；2.孟津縣環(huán)境保護局環(huán)境監(jiān)理所，河南孟津471100）

混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的優(yōu)劣決定了混凝土的生產質量和生產效率，也體現(xiàn)了整套設備自動化程度的高低。本文介紹目前混凝土攪拌站控制系統(tǒng)采用常見的 4 種軟硬件結合的自動控制方式的構成及特點，從而為選擇攪拌站控制方式提供多方面的選擇。

工控機；稱重儀表；PLC；板卡；稱重模塊；I/O 模塊

0　前言

混凝土攪拌站的控制系統(tǒng)最初是用繼電器按順序純手動控制生產，隨著 70、80 年代單片機技術的應用逐步進入智能化自動控制的時代，90 年代以后隨著計算機技術的高速發(fā)展,控制系統(tǒng)多采用計算機全自動控制，其主要有以下優(yōu)點：能實現(xiàn)生產過程的自動化，提高生產率；能貯存大量的配合比，供用戶實際生產計劃調用，調用、修改配合比都十分方便；能實現(xiàn)根據(jù)骨料的含水率動態(tài)修正配比值，自動減水加砂，保證混凝土稠度值的一致性；能夠根據(jù)上盤次配料誤差對下盤次物料自動補償；能直觀地模擬顯示混凝土攪拌站整個工藝流程狀態(tài)，實現(xiàn)實時監(jiān)控，自動記錄存儲各類數(shù)據(jù)和制表打印，實現(xiàn)最優(yōu)控制?；炷翑嚢枵咀詣涌刂葡到y(tǒng)的具體控制方式，根據(jù)控制方式的不同，可分為以下幾種：

1　工控機+配料稱重儀表控制方式

工控機+配料稱重儀表這種控制方式中，工控機主要負責自動運行的協(xié)調工作；利用串口按照儀表的通信協(xié)議將被控物料的目標值、點動量、穩(wěn)秤時間等控制參數(shù)進行設置，發(fā)出配料信號，各種門限位直接連鎖在配料儀表輸出回路中。該系統(tǒng)脫開工控機后仍是一個獨立的儀表控制系統(tǒng)（可能會缺失某些功能），該控制系統(tǒng)對儀表有一定的智能化要求，除了基本的重量采集和顯示功能外，還要有自動物料配料功能（累加或者累減）。各個物料的配料流程由各自的配料儀表完成，工控機只用于判斷該物料處于哪個配料階段，是否配料完畢，是否超差等位信號，配料算法在儀表內固化，只需調整相應的配料參數(shù)。

2　工控機+板卡控制方式

工控機 +板卡控制方式根據(jù)重量采集方式不同又可細分為兩種：

（1）工控機 +板卡+稱重模塊。這種控制方式中各物料秤斗的稱重傳感器接入稱重模塊，稱重模塊的輸出信號接入工控機的模數(shù)板（A/D），由工控機軟件計算物料重量并在上位機軟件界面顯示；通過數(shù)字量輸入輸出板卡（I/O）監(jiān)控各配料機構的啟停等狀態(tài)， 其輸入端接控制面板上各個按鈕和各種限位信號，輸出接中間繼電器，再控制配料機構。由于該控制方式中整個控制核心為工控機，控制軟件設計對抗干擾等因素要求較高，一旦工控機系統(tǒng)出故障，由于重量信息無法顯示，故整個系統(tǒng)將會癱瘓而無法生產。

（2）工控機+板卡+稱重儀表。這種控制方式中各物料秤斗的稱重傳感器接入稱重儀表，由相應稱重儀表進行稱重顯示，控制軟件通過串口讀取各儀表的物料重量，進行再計算；通過數(shù)字量輸入輸出板卡（I/O）監(jiān)控各配料機構的啟停等狀態(tài)，其輸入端接控制面板上各個按鈕和各種限位信號，輸出接中間繼電器，再控制配料機構。該控制方式在工控機出故障時可轉為全手動生產，缺點是輸入輸出板卡（I/O）限制了物料種類，不宜擴展。

3　工控機+PLC+稱重儀表控制方式

工控機+PLC+稱重儀表這種控制方式根據(jù)在工控機還是在 PLC 又可細分為偏軟和偏 PLC 解決方案：

3.1偏軟件解決方案

控制邏輯由工控機的上位機軟件完成，PLC 輸入端接各種限位和按鈕，同時和工控機一直保持通信，告訴軟件現(xiàn)在什么物料處于什么狀態(tài)，工控機通過串口直接讀取各個物料秤的實時值，發(fā)出計量信號，啟動、點動、停止……，相比第一種控制方式，軟件要模擬儀表實現(xiàn)讀秤、配料（不僅僅是加法、減法）、通信、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、歸檔打印等諸多功能。用什么算法去實現(xiàn)配料過程？怎么實現(xiàn)？是否高效可靠的實現(xiàn)？等問題都對軟件編寫者提出很高的要求。但是這種控制的優(yōu)點是顯而易見的，基于工控機的強大的硬件優(yōu)勢秒殺稱重儀表和 PLC，再多的需求不是問題，可能最后的問題是：如何用最可靠的方式實現(xiàn)算法的最優(yōu)化。

3.2偏 PLC 解決方案

PLC 為工業(yè)控制而生，有很高的可靠性。稱重儀表連接傳感器采集秤值同時與 PLC 連接實現(xiàn)自動控制，由 PLC 控制各個執(zhí)行機構動作，上位機從 PLC 統(tǒng)一采集運行信息，完成生產監(jiān)視、數(shù)據(jù)管理功能。這里上位機實現(xiàn)的方式很多，可以基于 Windows 編程語言來實現(xiàn)，也可以根據(jù)選用的 PLC 配合組態(tài)軟件二次開發(fā)。但是一般 PLC 都不帶顯示功能，脫離工控機無法實現(xiàn)運行過程的監(jiān)視。

4　工控機+遠程 I/O 模塊控制方式

與前面的控制方式相比較，這種控制方式將“控制權”下放給各個身處“現(xiàn)場”的 I/O 模塊。I/O 模塊是可編程控制的，里面的程序也決定了哪些情況 I/O 模塊可以自己決定怎么處理，哪些問題需要“上報”給主控工控機征求“上面”意見來處理。I/O 模塊直接放置在各控制現(xiàn)場，采集信息準確，受到的干擾小。除了必須有高可靠性的 I/O 功能硬件外，通信技術也是直接影響系統(tǒng)性能的關鍵因素之一。可以選擇以太網（EtherNet）方式，各現(xiàn)場采集站只需用雙絞線連接集線器（HUB）就可與遠程的主控進行聯(lián)網通訊。這種方式適用于距離 180 米以內的控制系統(tǒng)。也可借助于光電轉換器將電氣信號轉換成光信號經光纖向外傳輸，另一端也安裝一個光電轉換器，將光信號解析成電氣信號，通訊距離可達40 公里。這種控制方式在空間跨度很大的生產區(qū)域內尤為適用，因為各個聯(lián)絡點的通訊只需要一根屏蔽雙絞線（光纖）即可完成，大大減少了布線強度與成本。

5　結束語

上述四種控制形式從成本、實現(xiàn)的優(yōu)越性多方面來說各有不同，根據(jù)不同的側重需求才能決定哪種是更好的方案。筆者認為工控機+PLC+稱重儀表結構的控制方式最適合混凝土攪拌站，由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，工控機抗震、抗粉塵和耐壓波動性較好，而 PLC 控制具有可靠性高、功能完善、編程簡單的優(yōu)點，PLC 廠商也越來越注重網絡接口的實現(xiàn)，與工控機易于實現(xiàn)操作和管理的配合。一旦工控機出現(xiàn)故障，臨時也可用 PLC+稱重儀表進行半手動生產。

［通訊地址］河南省洛陽市孟津縣朝陽鎮(zhèn)洛陽佳一機電設備有限公司（471131）

董中偉 (1973－)，男，本科。工作于洛陽佳一機電設備有限公司 多年來一直致力于商品混凝土攪拌站設備控制的開發(fā)設計工作。