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1　PWC 可編程稱重控制器簡(jiǎn)介

PWC全稱programmable weighing controller.中文全名：可編程稱重控制器，是某公司具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品。

為滿足對(duì)于多秤系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行并各自有不同的執(zhí)行周期，開放的通訊能力以及網(wǎng)絡(luò)接口等復(fù)雜控制的需求，同時(shí)基于嵌入式技術(shù)的發(fā)展以及軟邏輯控制在工業(yè)控制領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，于是就產(chǎn)生了 PWC。

PWC 結(jié)合了 PC 的處理器，RAM 和軟件的優(yōu)勢(shì)，以及 PLC 固有的可靠性、堅(jiān)固性、分布特性、緊湊的安裝形式，可滿足單一平臺(tái)多功能的需求。PWC 由于邏輯內(nèi)核運(yùn)行于后臺(tái)，可以和其它的應(yīng)用程序，如 HMI軟件、配料控制、邏輯控制軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等同時(shí)在 PWC 系統(tǒng)中并存，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、HMI 組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)等功能同時(shí)運(yùn)行于一臺(tái)控制器之中，在系統(tǒng)靈活性、穩(wěn)定性、低成本等多方面為現(xiàn)有的采用PC+PLC+ 儀表的客戶提供了一個(gè)全新的系統(tǒng)方案。

2　PWC 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，在使用過程中，用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要，選用合適的模塊類型，組成實(shí)用、性能安全可靠的系統(tǒng)。

2.1　工業(yè)計(jì)算機(jī)/觸摸屏或大屏幕

主要用于數(shù)值的顯示，用戶參數(shù)的配置，配方的生產(chǎn)和修改，數(shù)據(jù)報(bào)表等，起到人機(jī)界面的作用。

2.2　PWC 各種模塊

PWC 模塊是系統(tǒng)的主要組成部分，目前提供 8 種不同功能類型的模塊，主要有：

(1) 主控模塊：整合多規(guī)格的軟件功能如HMI、軟邏輯、單一的數(shù)據(jù)庫(kù)、配料算法軟件。同時(shí)負(fù)責(zé)各種子模塊的協(xié)調(diào)管理，把各種子模塊的不同類型數(shù)據(jù)，和用戶設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)各個(gè)開關(guān)量的輸入輸出狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷，把動(dòng)作要求經(jīng)過下面的子模塊如模擬量輸出模塊、開關(guān)量輸出模塊輸出到控制設(shè)備，相當(dāng)于PLC 的 CPU 功能；

(2)稱重模塊：主要用于對(duì)重量的測(cè)量，也包含4路的開關(guān)量輸入和 4 路開關(guān)量輸出；

(3)AIO 模塊：該模塊具有4～20mA 的模擬量輸入和模擬量輸出各兩個(gè)通道，采集通道可以對(duì)具有 4～20mA 輸出的傳感器、設(shè)備等進(jìn)行采集；輸出通道可以用于驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備，如變頻調(diào)速等。

(4)DIO 模塊：包含 8 路數(shù)字量輸入和 8 路數(shù)字量輸出，主要用于現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)量的輸入和輸出，輸入節(jié)點(diǎn)連接設(shè)備的無源接點(diǎn)（干接點(diǎn)） ，如按鈕輸入、行程開關(guān)、接近開關(guān)等，輸出節(jié)點(diǎn)是繼電器輸出，接點(diǎn)容量為 AC250V5A，DC30V5A，可以驅(qū)動(dòng)交流接觸器，電磁閥等；

(5)AI 模塊：具有 4 路 4～20mA 的模擬量輸入通道，其作用和 AIO 模塊的輸入部分相同；

(6)DI 模塊：提供 24 路開關(guān)量輸入，接點(diǎn)類型和DIO 模塊的輸入接點(diǎn)類型相同；

(7)AO 模塊：具有 4 路 4～20mA 模擬量輸出；

(8)DO 模塊：具有 24 路開關(guān)量輸出，接點(diǎn)容量為AC250V5A，DC30V5A 的開關(guān)量輸出。

2.3　總線介質(zhì)

PWC 總線的通信介質(zhì)可選擇雙絞線、同軸電纜或光纖等，選擇靈活。在一般應(yīng)用中，為了廉價(jià)而實(shí)用可靠，我們建議使用 1.0mm 2 屏蔽雙絞線。

2.4　其他設(shè)備

其它在線測(cè)試儀器的數(shù)字信號(hào)輸入、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋信號(hào)或其它 PWC 系統(tǒng)。

3　系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1　模塊化設(shè)計(jì)

PWC 采用模塊化設(shè)計(jì)，搭配靈活，既可完成小系統(tǒng)，也可以完成大系統(tǒng)，象搭積木一樣。用戶可以用根據(jù)系統(tǒng)要求的高低，靈活搭配，方便找出系統(tǒng)性能和成本結(jié)合的最佳點(diǎn)。

3.2　分布式結(jié)構(gòu)

PWC 各功能模塊間采用 CAN 總線式連接，模塊可以靠近設(shè)備安裝，減少現(xiàn)場(chǎng)布線，降低使用成本和維護(hù)成本，提高系統(tǒng)可靠性能。

CAN （controller Area Network ） 總線是當(dāng)今主流五大總線之一。它采用了ISO/OSI模型的物理層數(shù)、據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，CAN 通信協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的地址編碼，代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行編碼。

CAN 總線面向數(shù)據(jù)而不是面向節(jié)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，加入和減少設(shè)備不影響系統(tǒng)的工作。

CAN 總線通信最高速率可達(dá)到 1Mbps；傳輸速率為 5kbps 時(shí)，采用雙絞線，傳輸距離可達(dá) 10km 左右，并且數(shù)據(jù)傳輸可靠性高。從物理結(jié)構(gòu)上看，CAN 網(wǎng)絡(luò)屬于總線式通信網(wǎng)絡(luò)，它與一般的網(wǎng)絡(luò)區(qū)別在于：

(1) 不同于以太網(wǎng)等管理及信息處理用網(wǎng)絡(luò)， 它是一種專門用于自動(dòng)化領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)；

(2) 其物理特性及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議特性更強(qiáng)調(diào)工業(yè)自動(dòng)化底層檢測(cè)和控制；

(3) 它采用了最新技術(shù)和獨(dú)特的設(shè)計(jì)， 可靠性和性能遠(yuǎn)高于已經(jīng)陳舊的現(xiàn)場(chǎng)通信技術(shù)。

當(dāng)采用分布式控制時(shí)，各模塊及控制電氣元件可直接位于各配料單元，因此可降低大量布線工作，減小線纜用料，對(duì)于大型混凝土站及移動(dòng)組合式混凝土站這一點(diǎn)顯得格外有意義。

3.3　安裝方便

PWC 各功能模塊統(tǒng)一使用 DIN35 導(dǎo)軌安裝，器件采用 SMT 生產(chǎn)工藝，體積小而輕巧，其專門為復(fù)雜的過程稱重系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，接線變得更為簡(jiǎn)單。

3.4　適用環(huán)境惡劣

PWC 以低功耗的工業(yè)級(jí)嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，發(fā)熱量少，無須風(fēng)扇散熱，不怕粉塵；定位于工業(yè)稱重控制，充分考慮了戶外稱重控制的工況，可滿足多地域以及寬溫度范圍的應(yīng)用。

3.5　實(shí)時(shí)性強(qiáng)

PWC 是基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集和控制實(shí)時(shí)性強(qiáng)，響應(yīng)速度快，不怕病毒感染等優(yōu)點(diǎn)。

3.6　自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

PWC 在高速嵌入式系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。這使得 PWC 擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和分析能力，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜稱重控制算法提供支撐平臺(tái)。

3.7　先進(jìn)的控制算法

PWC 采用自適應(yīng)模型預(yù)測(cè)控制算法等，具有控制模型自學(xué)習(xí)、控制參數(shù)自整定功能。該算法通過在稱重系統(tǒng)的標(biāo)定階段，讓控制器自學(xué)習(xí)稱重系統(tǒng)的特性，建立了反映控制系統(tǒng)特性的精確模型，因此可以在配料控制中能預(yù)測(cè)不久以后的控制效果而提前實(shí)施控制，從而能做到：

(1) 控制準(zhǔn)確，響應(yīng)快，過沖量小；

(2) 控制穩(wěn)定，調(diào)節(jié)負(fù)荷小，節(jié)省能源，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

3.8　開放性

PWC 具有開放性，支持用戶進(jìn)行二次開發(fā)，編程語言使用當(dāng)前流行的邏輯控制語言，如梯形圖、指令表和文本語言等；象在 PLC 或 PC 機(jī)上一樣，在 PWC上根據(jù)需要進(jìn)行編程，使 PWC 能夠滿足各種不同的工藝要求，更加人性化。

4　技術(shù)規(guī)格

系統(tǒng)接口容量

系統(tǒng)現(xiàn)在可以接7種子模塊，每種子模塊最多可以接 16 個(gè)，詳細(xì)介紹如表 1

5 PWC 系統(tǒng)在混凝土站配料上的應(yīng)用

由于混凝土生產(chǎn)的特殊性，往往使得設(shè)備廠售后服務(wù)量大，無形中增加了成本，降低了利潤(rùn)，因此大家對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性、易操作性、易維護(hù)性有較高要求；器件成本當(dāng)然也希望能降低，而 PWC 能很好的滿足這些要求。PWC 靈活性與其優(yōu)異的可靠性使其在混凝土站配料控制上有著其它模式無法超越的優(yōu)勢(shì)。

5.1 傳統(tǒng)的攪拌站配料控制系統(tǒng)的常見模式 

模式之一存在缺點(diǎn)在于PC 機(jī)不能完全跟蹤各工作點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)；之二則可以。之一、之二中系統(tǒng)一般采用配料控制器（儀表）或 PLC 實(shí)現(xiàn)配料控制功能，可靠性較高；但是由于儀表或PLC 不可能像PC 機(jī)那樣完成大量數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲(chǔ)管理，所以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理功能較弱

這一模式以PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)配料控制，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好（多秤時(shí)實(shí)時(shí)性尤為重要） 、可以在線修正配方，使用 PLC 僅起到邏輯控制功能，可將動(dòng)作狀態(tài)上傳至 PC 機(jī)。缺點(diǎn)是對(duì) PC 依賴，降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。有的廠家將稱重顯示變送器集成為多路信號(hào)調(diào)理盒，不帶顯示。這時(shí)采用有認(rèn)證的稱重顯示變送器顯得十分必要

模式之四將配料控制、邏輯控制、數(shù)據(jù)管理分開，其中配料控制由配料控制器完成，因此系統(tǒng)精度、速度有賴配料控制器操作平臺(tái)的支持，同時(shí)依賴 PC 完成數(shù)據(jù)管理，系統(tǒng)維護(hù)量加大。

5.2　使用 PWC 的系統(tǒng)

(1) 由于 PWC 的主控模塊本身就是高速嵌入式微機(jī)，在與 PC 組成如下系統(tǒng)中，我們可以發(fā)現(xiàn)主模塊是與上位 PC 機(jī)是互為在線熱備的，這一系統(tǒng)也就是真正意義上的雙機(jī)雙控。

脫離上位 P C 機(jī)時(shí)由于主控模塊可直接驅(qū)動(dòng) V G A(顯示器)，打印機(jī)甚至鍵盤，因此形成了獨(dú)立工作的微機(jī)系統(tǒng)。由其執(zhí)行各種配料、邏輯控制，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、管理

聯(lián)機(jī)時(shí)，上位PC 可以完成配料、邏輯控制、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理，PWC 主控模塊只進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)監(jiān)控；也可以由 PC 機(jī)承擔(dān)管理工作，而邏輯與配料控制工作由 PWC 完成。

(2) 與傳統(tǒng)的配料系統(tǒng)相比，采用 PWC 可以使用自有稱重模塊，可以完成邏輯控制而取代 PLC，基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)也可以降低對(duì) PC 機(jī)的依賴，內(nèi)部高速總線通訊而不需多串口卡或 A/D 轉(zhuǎn)換，有效降低成本，減小維護(hù)點(diǎn)而靈活性更高。

6　結(jié)　論

由于 PWC 作為一個(gè)創(chuàng)新產(chǎn)品，立足于中國(guó)市場(chǎng)，采用多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，提供同一平臺(tái)可以滿足用戶多層次的需求，因此它的推出將使我國(guó)混凝土機(jī)械的大腦——配料控制系統(tǒng)技術(shù)達(dá)到一個(gè)新的高度。

 

 

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