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混凝土攪拌站最初是以單機(jī)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(zhǎng)足的進(jìn)步，從而為工業(yè)自動(dòng)化控制注入了前所未有的生機(jī)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(jì)與應(yīng)用，己經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)過程自動(dòng)化的一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)。

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(gè)受多環(huán)節(jié)制約的復(fù)雜系統(tǒng)，有多臺(tái)大功率電機(jī)及不平衡重量沖擊，電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大，為達(dá)到足夠的計(jì)量精度，對(duì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)隔離開來，同時(shí)采用實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量控制和時(shí)序控制。大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過I/O接口直接輸入，輸出控制信號(hào)也直接輸出至各通道上，完成這些周期性運(yùn)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(hào)輸至通道上；

（2）實(shí)時(shí)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(bào)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(gè)攪拌站的工藝流程及實(shí)際需求，硬件由PLC、觸摸屏、智能儀表、打印機(jī)、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(chǎng)控制部分，在整個(gè)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，德國(guó)的西門子，美國(guó)通用電氣集團(tuán)公司和法國(guó)施耐德等。西門子的PLC具有系統(tǒng)配置既固定又靈活、編程簡(jiǎn)單、備件可自由選擇、豐富品種、令人放心的高性能、高速運(yùn)算、使用于多種特殊用途、外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化和共同的外部設(shè)備等特點(diǎn)，滿足攪拌站控制系統(tǒng)的需要。

選用西門子產(chǎn)品，同時(shí)考慮輸入、輸出點(diǎn)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(kuò)展模塊1塊，8路數(shù)字量輸入模塊，功耗2W；③EM222擴(kuò)展模塊1塊，8路數(shù)字量輸出模塊，功耗2W；④EM231擴(kuò)展模塊1塊，4路模擬量輸入點(diǎn)，輸入電壓有0～10V、0～5V、±5V和±2.5V，輸入電流0～20mA。

（2）電子稱重系統(tǒng)由承重和傳力機(jī)構(gòu)、稱重傳感器、稱重變送器、電子測(cè)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(jià)比較高，同時(shí)，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(dòng)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(jiǎn)稱PT，是新一代高科技人機(jī)界面產(chǎn)品，由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成，專為PLC應(yīng)用而設(shè)計(jì)；觸摸屏集主機(jī)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(hù)等級(jí)達(dá)IP65）；用它作為人機(jī)界面，具有交互性好、可靠性高、編程簡(jiǎn)單以及與連接簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。主要有如下功能：

①主要用于實(shí)時(shí)顯示設(shè)備或系統(tǒng)在操作狀態(tài)方面的實(shí)時(shí)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(hào)，或輸入數(shù)值、字符給PLC進(jìn)行運(yùn)算處理；

③可多幅畫面重疊或切換顯示，顯示圖形、字符串、報(bào)警信息、歷史記錄、趨勢(shì)圖等。

（4）其它人機(jī)接口：?jiǎn)闻_(tái)PLC的小型開關(guān)量控制系統(tǒng)一般使用指示燈、報(bào)警器、按鈕和操作開關(guān)等用來做人機(jī)接口。對(duì)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(guó)施耐德產(chǎn)品?？刂齐娫椿芈分?，電柜電源和PLC電源通過二級(jí)隔離變壓器完全隔離，儀表經(jīng)二級(jí)隔離供電，并加以濾波，電源波動(dòng)超過±10%時(shí)，必須使用電源穩(wěn)壓器穩(wěn)定電源。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

主程序流程主要包括初始化過程、模塊檢查、人機(jī)對(duì)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(jì)算、生產(chǎn)打印等。

用戶界面設(shè)計(jì)是程序設(shè)計(jì)中最困難也是最重要的部分，構(gòu)造一個(gè)用戶界面最有效的辦法是先構(gòu)造一個(gè)能完成所有必要功能及動(dòng)作的原型，即進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)可以在屏幕上看到配方值、實(shí)際配料凈值、秤的毛重，同時(shí)顯示物料名稱；采取多任務(wù)控制方式，在配料同時(shí)，可以選擇下一個(gè)任務(wù)；配料所有參數(shù)可以進(jìn)行修改，調(diào)整配方、去皮、攪拌時(shí)間等參數(shù)，也可以禁止骨料斜皮帶上料、儲(chǔ)料斗向攪拌機(jī)投料，還可以控制攪拌機(jī)放料門的開、關(guān)。從而盡可能方便系統(tǒng)的人機(jī)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(yùn)行監(jiān)控顯示參數(shù)畫面、設(shè)定系統(tǒng)時(shí)鐘畫面、調(diào)整配方畫面、幫助畫面、報(bào)警信息畫面的設(shè)計(jì)等。

3技術(shù)措施

3.1增強(qiáng)可靠性的措施

（1）PLC采用單獨(dú)供電且接地線單獨(dú)接地；

（2）要求整個(gè)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(bǔ)償稱重系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果中的靜態(tài)非線性誤差和動(dòng)態(tài)滯后誤差，以實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量；

（2）對(duì)水泥、粉煤灰采用變速給料來減少?zèng)_量影響。稱量時(shí)，先高速給料，達(dá)到設(shè)定值的90%左右后自動(dòng)變?yōu)榈退倥淞?，?shí)現(xiàn)精稱；

（3）對(duì)骨料（石、砂）采用大小雙料倉(cāng)；

（4）對(duì)水加注時(shí)采用粗、細(xì)管，實(shí)現(xiàn)流量精稱。

4結(jié)語(yǔ)

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(qiáng)以及編程簡(jiǎn)單直觀等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效彌補(bǔ)繼電器控制和單片機(jī)控制在可靠性方面的缺陷，與觸摸屏配合易于實(shí)現(xiàn)操作與管理的結(jié)合。

 

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