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1引用。
隨著城市現(xiàn)代化和大型水利工程的不斷發(fā)展，過(guò)去由施工現(xiàn)場(chǎng)自行生產(chǎn)混凝土的方式將被自動(dòng)控制混凝土攪拌站取代，因?yàn)槠滟|(zhì)量保證困難，噪聲和粉塵污染嚴(yán)重。自動(dòng)控制混凝土攪拌站具有產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、環(huán)保性能好的特點(diǎn)，正在成為混凝土生產(chǎn)的主流?；炷翑嚢枵究刂葡到y(tǒng)是用于混凝土生產(chǎn)的自動(dòng)電子配料和控制裝置。它由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、控制臺(tái)和基于可編程控制器的現(xiàn)場(chǎng)控制站三部分組成。它可以根據(jù)給定的配方自動(dòng)控制各部分物料的稱重、進(jìn)料、混合和出料。同時(shí)，本系統(tǒng)的軟件還具有財(cái)務(wù)管理、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、誤差分析、原材料消耗統(tǒng)計(jì)等一系列管理功能。此外，在混凝土攪拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，也強(qiáng)調(diào)了如何提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性的問(wèn)題。
2.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。
通過(guò)PLC通訊單元實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通訊。計(jì)算機(jī)可以采集和處理數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)娇删幊炭刂破鞯臄?shù)據(jù)區(qū)。計(jì)算機(jī)還可以直接在PLC的數(shù)據(jù)區(qū)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，還可以監(jiān)控程序執(zhí)行狀態(tài)。可見(jiàn)，通過(guò)PLC與計(jì)算機(jī)的通訊，可以方便地完成混凝土配比參數(shù)的選擇，PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試可以摒棄缺少直觀、不方便的編程器。調(diào)試、參數(shù)修改、故障處理都實(shí)現(xiàn)了人機(jī)操作對(duì)話，控制系統(tǒng)更加完善。這是目前自動(dòng)控制領(lǐng)域最理想的控制方式，即以工控機(jī)作為數(shù)據(jù)管理層，以PLC作為數(shù)據(jù)控制層，PLC與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，形成控制網(wǎng)絡(luò)管理站點(diǎn)的分布式控制系統(tǒng)。混凝土攪拌站測(cè)控系統(tǒng)主要由上位機(jī)監(jiān)控管理部分、下位機(jī)可編程控制器現(xiàn)場(chǎng)控制部分和傳感器稱重計(jì)量部分組成。
因此，硬件由可編程控制器(包括數(shù)字輸入/輸出模塊和模擬輸入模塊)、工控機(jī)、電子稱重系統(tǒng)、打印機(jī)和幾個(gè)電氣元件組成。每個(gè)部分描述如下:
(1)作為現(xiàn)場(chǎng)控制部分，可編程控制器在整個(gè)系統(tǒng)控制中起著重要的作用。從GEFanuc系列中選擇90-30系列PLC。90-30系列PLC由一系列控制器、I/O模塊和各種專用模塊組成。該系列PLC具有成本低、性能高、編程先進(jìn)的特點(diǎn)，易于配置和安裝，可以方便地將簡(jiǎn)單的繼電器替換為復(fù)雜的中型自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)。90-30系列CPU功能強(qiáng)大，內(nèi)置PID、結(jié)構(gòu)化編程、中斷控制、間接尋址、各種功能模塊，可以完成復(fù)雜運(yùn)算。而且有功能強(qiáng)大的專用模塊可供選擇，包括軸定位模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、BASIC和C語(yǔ)言協(xié)處理器模塊、Genius通訊模塊。此外，它還具有豐富的開(kāi)關(guān)輸入/輸出和模擬輸入/輸出，簡(jiǎn)化的啟動(dòng)和故障自診斷
(2)上位機(jī)采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的PC670系列工控計(jì)算機(jī)(每個(gè)部件只通過(guò)96h不間斷測(cè)試，一般為24h)，與PLC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，將外部輸入?yún)?shù)寫(xiě)入PLC系統(tǒng)，也可以將PLC系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)讀入工控機(jī)。
(3)電子稱重系統(tǒng)由承重傳力機(jī)構(gòu)、稱重傳感器、稱重變送器、電子計(jì)量顯示儀和電源組成，其中稱重傳感器及其變送器是電子秤的核心。采用低端TSB稱重傳感器，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，性價(jià)比高。同時(shí)，基于DBZ-3變送器的功能電子秤采用數(shù)字化技術(shù)，集成度高，具有自動(dòng)調(diào)零功能，操作方便。
(4)打印機(jī)選用EPSON300K24針打印機(jī)，連接工控機(jī)，用于打印報(bào)表和票據(jù)。
(5)其他電氣元件:向PLC系統(tǒng)提供輸入信號(hào)，執(zhí)行PLC系統(tǒng)的輸出，控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)滿足骨料和水泥稱量精度小于1%，水稱量精度小于0.5%，添加劑稱量精度小于0.1%的要求。
3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。
下位機(jī)(可編程邏輯控制器)程序采用Windows操作系統(tǒng)下通用的PLC梯形圖編程軟件Versapro作為開(kāi)發(fā)工具，對(duì)程序進(jìn)行在線或離線的檢查、調(diào)試、監(jiān)控等操作，方便可靠地實(shí)現(xiàn)攪拌站的現(xiàn)場(chǎng)控制。PLC需要采集每個(gè)秤的重量信號(hào)以及其他傳感器和行程開(kāi)關(guān)提供的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理后，輸出電磁閥、電機(jī)等各種執(zhí)行器的控制信號(hào)。
根據(jù)工作流程的要求，當(dāng)PLC控制程序執(zhí)行輸出動(dòng)作時(shí)，計(jì)算機(jī)必須已經(jīng)處于數(shù)據(jù)采集處理狀態(tài)，因此需要設(shè)置內(nèi)部輔助繼電器標(biāo)志。只有當(dāng)計(jì)算機(jī)復(fù)位此標(biāo)志時(shí)，PLC才能確認(rèn)計(jì)算機(jī)處于所需狀態(tài)，否則，必須關(guān)閉所有輸出負(fù)載并等待。
同樣，到最后，判斷停止條件:所有的門(mén)和閥門(mén)都已關(guān)閉；收集料斗和稱重料斗都是空的；這批攪拌完畢，PLC沒(méi)有輸出動(dòng)作。
上位機(jī)(工控機(jī))采用功能強(qiáng)大、界面友好的iFix組態(tài)軟件，利用標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口實(shí)現(xiàn)iFix與GEFanuc的90-30系列PLC的連接和通訊。同時(shí)，利用VBA數(shù)據(jù)庫(kù)管理數(shù)據(jù)，利用人機(jī)界面提供的圖形對(duì)象顯示和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。整個(gè)系統(tǒng)緊密結(jié)合攪拌站的生產(chǎn)過(guò)程和管理，實(shí)現(xiàn)了攪拌站整個(gè)混凝土生產(chǎn)、控制和管理的自動(dòng)化。
上位機(jī)采用面向工作流的設(shè)計(jì)方法，圖形化表達(dá)整個(gè)攪拌站的加料系統(tǒng)和攪拌過(guò)程。監(jiān)控程序作為上位機(jī)軟件系統(tǒng)的控制臺(tái)，可以根據(jù)系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)組成，改變系統(tǒng)可視化控制臺(tái)的顯示圖形。系統(tǒng)控制臺(tái)顯示當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，便于監(jiān)控工作過(guò)程。整個(gè)系統(tǒng)要有良好的人機(jī)交流方式和直觀方便的用戶界面(比如各種操作都是通過(guò)中文菜單提示完成，不需要復(fù)雜的鍵盤(pán)操作，盡量減少漢字輸入的操作等。)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的高度智能化控制和管理。同時(shí)，上位機(jī)監(jiān)控軟件的各個(gè)程序應(yīng)具有以下特點(diǎn):跨平臺(tái)，支持多數(shù)據(jù)庫(kù)，提供開(kāi)放的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)接口；系統(tǒng)穩(wěn)定，控制準(zhǔn)確可靠，生產(chǎn)數(shù)據(jù)得到備份，提高了數(shù)據(jù)安全性。
4技術(shù)措施。
4.1提高可靠性的措施。
(1)PLC采用獨(dú)立電源，接地線單獨(dú)接地。
(2)工控機(jī)和弱電部分采用在線500Wusp供電，既凈化了弱電電源，又保證了工控機(jī)不會(huì)因?yàn)橥蝗粩嚯姸鴣G失數(shù)據(jù)。
(3)整個(gè)系統(tǒng)的接地電阻要求小于1M。
(4)工控機(jī)和稱重儀表的控制輸出和報(bào)警輸入采用光電隔離技術(shù)，有效防止外界干擾信號(hào)進(jìn)入。
(5)安裝所有交流接觸器，用于電阻和電容吸收。
(6)所有中間繼電器包都配有二極管吸收電路。
(7)各種弱電傳輸電纜采用屏蔽線，屏蔽層一端接地。
4.2提高稱重精度的措施。
(1)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)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)滯后誤差進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。
(2)水泥和粉煤灰采用變速給料，減少?zèng)_擊的影響。稱重時(shí)先高速進(jìn)料，達(dá)到設(shè)定值的90%左右后自動(dòng)轉(zhuǎn)為低速配料，實(shí)現(xiàn)精確稱重。
(3)骨料(石頭和沙子)應(yīng)存放在大小筒倉(cāng)中。
(4)注水時(shí)，用粗細(xì)管準(zhǔn)確稱量流量。

5.結(jié)論。
基于PLC和工控機(jī)的混凝土攪拌站控制系統(tǒng)，充分利用了PLC控制的可靠性高、功能完善、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)發(fā)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單直觀等優(yōu)點(diǎn)，可以有效彌補(bǔ)繼電器控制和單片機(jī)控制在可靠性上的不足，與工控機(jī)配合使用，易于實(shí)現(xiàn)操作和管理的結(jié)合。具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和圖像表示能力的組態(tài)軟件的應(yīng)用結(jié)合了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)，具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù)的特點(diǎn)。PLC和工控機(jī)結(jié)合在城市建設(shè)和水利工程的攪拌站控制中取得了良好的效果。

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