淺析混凝土攪拌站控制系統(tǒng)及其發(fā)展

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   淺析混凝土攪拌站控制系統(tǒng)及其發(fā)展

　　現(xiàn)代混凝土是由水泥、砂、石、水和添加劑等組成的多項聚集體，并能滿足“高工作性、高抗壓性和高耐久性”等基本要求的符合材料，它與傳統(tǒng)混凝土在組成、配合比設計、施工方式等方面有著巨大不同，以往那種由工地自行生產(chǎn)混凝土的方式由于其質(zhì)量難以保證、噪聲及粉塵污染大、資源利用率低、生產(chǎn)效率低下等缺點，因而必將為自動控制的混凝土攪拌站所取代。自動控制的混凝土攪拌站具有產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、環(huán)保性能良好等特點,正在成為混凝土生產(chǎn)的主流[1]。1下位機控制系統(tǒng)在早期的混凝土生產(chǎn)控制中，程序控制采用繼電器控制系統(tǒng)，由繼電器、接觸器、行程開關等組成的硬件按照一定的控制要求布線而成[2]，來實現(xiàn)各種機械設備所特有的程序控制。這種固定接線方式的程序?qū)崿F(xiàn)是與具體的機械動作相對應的。這種系統(tǒng)有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度不高；對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應性更差，如果生產(chǎn)任務或工藝發(fā)生變化，就必須重新設計，改變硬件結構，造成時間和資金的嚴重浪費，但繼電接觸器控制系統(tǒng)是現(xiàn)代電氣控制技術的基礎，其它控制技術都是在此基礎上發(fā)展而來的。自20世紀60年代PLC誕生以來，就受到普遍重視，其應用發(fā)展也十分迅速，原因在于與以前的各種控制方式相比，它有一系列受用戶歡迎的特點，能夠有效地彌補繼電器控制系統(tǒng)的缺陷，因而成為現(xiàn)代控制的主流。采用PLC的混凝土攪拌站控制系統(tǒng)已不僅僅是一種比繼電接觸器更可靠、功能更齊全、控制更靈活的工業(yè)控制器，而是一種可以通過軟件來實現(xiàn)控制的工業(yè)控制計算機。在生產(chǎn)工程中，用PLC來實現(xiàn)整個生產(chǎn)流程的控制，常規(guī)電器僅僅是輸入設備或執(zhí)行電器。2上位機控制系統(tǒng)所謂上位機，就是和操作者直接接觸到控制界面，它對實際控制的硬件實現(xiàn)封裝管理，使我們在完全不了解硬件系統(tǒng)的前提下也能很好的完成控制操作，具有交互式的人機界面是先進上位機系統(tǒng)的一個重要標志。隨著計算機技術和微電子技術的發(fā)展，混凝土攪拌站上位機控制系統(tǒng)主要有3類。2.1單片機及外圍器件控制這種控制系統(tǒng)相對于單純的繼電器控制系統(tǒng)柔性要好，只需修改程序而不需調(diào)整系統(tǒng)的硬件設置就可采用新工藝生產(chǎn)，有簡單的管理功能，如配方的管理和選擇、生產(chǎn)狀態(tài)的顯示（液晶屏）等和一定的數(shù)學運算功能，使稱量精度更高。但是其柔性有限，穩(wěn)定性較差，不能實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄、統(tǒng)計、分析等管理功能。2.2組態(tài)軟件和觸摸屏MCGS(monitorandcontrolgeneratedsystem)工控組態(tài)軟件是目前應用比較多的上位機控制系統(tǒng)，組態(tài)軟件是指一些集數(shù)據(jù)采集和過程控制于一體的專用軟件，它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具，它的運行必須有載體，目前主要有工業(yè)用計算機和觸摸屏與組態(tài)軟件結合使用。觸控屏（Touchpanel）又稱為觸控面板，是將顯示器、鼠標和鍵盤結合在一起的控制及顯示部件，當觸碰到屏幕上的圖形按鈕時，其內(nèi)置的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)內(nèi)部程序驅(qū)動相應連結裝置，并借由液晶屏顯示出生動的影像監(jiān)控效果。觸摸屏運行的程序也需要專用的編程軟件編寫。無論是組態(tài)軟件和工控機的結合還是組態(tài)軟件和觸摸屏的結合，都大大豐富了上位機的人機控制界面，是操作控制變得更簡單，在實際的混凝土生產(chǎn)中都得到了廣泛的應用，但組態(tài)軟件的價格一般比較昂貴，而且主要靠進口，從某種程度上限制了它的普及。其實，上位機和下位機并沒有嚴格的劃分，一般情況下是，觸摸屏和裝有組態(tài)的工控機發(fā)送控制指令，因此可以看做是上位機，PLC***指令，完成相應的動作，PLC就可看做下位機，并且通過通訊，現(xiàn)場的一些數(shù)據(jù)或者設備運行的狀態(tài)，及故障信息可以通過PLC反饋到觸摸屏或者工控機上，便于操作者對設備運行狀況的監(jiān)控。2.3面向?qū)ο蟮拈_發(fā)軟件的使用隨著計算機技術及軟件工程的飛速發(fā)展，一大批面向?qū)ο蟮拈_發(fā)軟件相繼面世，采用不同的編程語言和相應的軟件我們可以創(chuàng)造出符合我們要求的控制管理應用系統(tǒng)。目前，比較流行的開發(fā)軟件主要有Microsoft公司的VisualC++和VisualBasic，Borland公司的Del－phi和C++Builder以及Sybase公司的PowerBuilder等。混凝土的生產(chǎn)過程中離不開大量數(shù)據(jù)的處理，包括配方、砼日產(chǎn)量、月產(chǎn)量、年產(chǎn)量、生產(chǎn)任務單、報表等，因此在選用上位機編程軟件時，數(shù)據(jù)處理能力應作為首要因素，同時選用一個好的數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)也至關重要。數(shù)據(jù)庫按所在的物理位置的不同分為本地數(shù)據(jù)庫和遠程數(shù)據(jù)庫兩種。本地數(shù)據(jù)庫位于本機上，如Paradox、dBase、FoxPro和Access等數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；遠程數(shù)據(jù)庫指數(shù)據(jù)庫服務器位于非本機，可以是局域網(wǎng)內(nèi)的另一臺計算機上，也可以是廣域網(wǎng)上的一臺計算機上如Oracle、Informix、Sybase和SOLServer等數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。為了適應網(wǎng)絡化管理、遠程控制的需要，一般采用遠程數(shù)據(jù)庫。上位機軟件設計要考慮控制和管理兩個方面，既要滿足現(xiàn)場實時監(jiān)控的需要，有以下功能：生產(chǎn)流程的動態(tài)顯示、系統(tǒng)參數(shù)設定、生產(chǎn)管理(配方、物料、客戶、運輸車等)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的查詢與維護、各種統(tǒng)計報表的生成打印等。其功能結構如圖1所示。圖1整體模型結構圖設計好上位機管理軟件后，還要完成上位機和下位機的通信，只有上下位機之間流暢的通信才能實現(xiàn)混凝土攪拌站的完整控制。不同的PLC有不同的通信方式，在設計上位機軟件時要根據(jù)下位機的通信需要做相應的調(diào)整。以西門子S7-200為例，其通信方式主要有三種，點對點PPI方式，F(xiàn)reeport方式和Profibus-DP方式。不同的通信方式通信協(xié)議有所不同，有的公開，有的不公開。根據(jù)實際需要我們一般采用以RS-232或RS-485的通信標準利用串口通訊，我們可以自定義通信協(xié)議，如收發(fā)字節(jié)數(shù)、校驗方式等。3結語利用上位機軟件實現(xiàn)的混凝土攪拌站控制系統(tǒng)管理具有良好的人機互動界面，使復雜的控制變得相對簡單，同時極大的豐富了攪拌站管理系統(tǒng)的功能，在某些方面的可以替代組態(tài)軟件和觸摸屏的使用，具有良好的發(fā)展前景。