組態(tài)控制在混凝土攪拌樓系統(tǒng)中的應用

　　1 序言

　　混凝土攪拌樓是國家基本建設的“常規(guī)武器”，其先進程度，標志著一個國家建筑制造業(yè)的水平。國外混凝土攪拌樓體現了機電一體化技術，其微控技術成熟可靠，物料的配比、容量變更控制十分準確，有些還增加了攪拌機動態(tài)負荷監(jiān)測、混凝土物料稠度控制、除塵、消聲、廢水處理等裝置，混凝土泵送技術日臻成熟，最大水平泵送距離達 4000m，泵送量達 180m3/h。我國混凝土攪拌樓經歷了引進——吸收消化——部分國產——全部國產——改進提高等發(fā)展過程，但整體存在著技術水平參差不齊、新技術含量不高、普及率不高、地區(qū)差

　　異較大、智能化程度不高和環(huán)保性能不高等缺點，與國外差距越來越明顯，所以研究混凝土攪拌樓的控制有很廣泛的應用前景和理論上的科學價值。

　　本文研究的是上位機采用 MCGS嵌入版工業(yè)組態(tài)軟件繪制動態(tài)監(jiān)控面板，硬件控制面扳采用高性能嵌入式一體化工控機昆侖通態(tài) nTouch TPC064-TB33觸摸屏，組成混凝土攪拌樓嵌入式控制系統(tǒng)。下位機由PLC 控制，通過組態(tài)軟件與 PLC的通訊，實現混凝土攪拌樓的全自動化控制，完成系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時顯示、報表顯示、多樣化報警、數字校稱、配方管理等功能。

　　2 混凝土攪拌樓嵌入式控制系統(tǒng)的硬件組成結構

　　根據混凝土攪拌樓的生產流程和控制要求，混凝土攪拌樓控制系統(tǒng)要將骨料、水泥、水、外加劑進行計量和攪拌，實現智能化、多功能、安全、高效、全自動的控制，不僅能夠自動控制和監(jiān)視混凝土攪拌樓的生產流程，而且能夠實現混凝土生產的數據管理。

　　混凝土攪拌控制系統(tǒng)具體控制原理為（1）上位機控制：由全中文嵌入版工控組態(tài)軟件 MCGS和觸摸屏實現。上位機部分是整個生產的指揮中心，控制儀表與PLC，同時監(jiān)控整個生產運行。上位機部分實現人機對話、輸入生產參數及用戶參數、從下位機讀取信息進行監(jiān)控、故障報警、控制打印機打印數據、貯存數據、實現觸摸屏數據導出至計算機中長期保存等功能。（2）下位機控制：由日本三菱 PLC實現混凝土攪拌樓的實時自動控制、接收上位機的信息、通過輸入信號，經邏輯判斷后輸出控制中間繼電器等功能。24V直流電源作為輸出輸入中間繼電器的隔離電源?？刂苾x表與 PLC同聽命于上位機，其中儀表主要負責按配方控制生產，觸發(fā)相應中間繼電器動作，控制配料過程；PLC主要負責除配料外整個生產的進行。

　　3 混凝土攪拌樓嵌入式控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)

　　3.1 操作系統(tǒng)和應用軟件的選擇

　　為了實現嵌入式系統(tǒng)在混凝土攪拌樓領域的應用，操作系統(tǒng)選用了微軟公司最新推出的嵌入式實時操作系統(tǒng) windows ce.net。它包括了創(chuàng)建一個基于 windows ce的定制設備所需的一切，具備完整的操作系統(tǒng)特性和端對端的開發(fā)環(huán)境，具備強大的聯(lián)網能力、強勁的實時性和小內存體積占用以及豐富的多媒體和 web瀏覽功能。應用軟件選擇國內嵌入式組態(tài)軟件的首開先河者——昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司推出的 MCGS嵌入版組態(tài)軟件。MCGS嵌入版組態(tài)軟件是基于 RTOS（real-time multi-tasks operating system）實時多任務操作系統(tǒng)。體系結構分為組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩部分，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，可以在 PC機上運行，用簡單的模塊化設計幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)，組態(tài)好的應用系統(tǒng)通過串口或以太網下載到嵌入式操作系統(tǒng) windows ce中實時運行。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。兩部分互相獨立又緊密相關。經過現場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定性好、可靠性高，為用戶創(chuàng)造了良好的經濟效益[1]。

　　3.2  MCGS組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)運行監(jiān)控界面

　　本系統(tǒng)運行圖采用了三維動畫，適時模擬運行，直觀方便，操作簡單。配方編輯和生產參數（落差值、小投值、PLC參數、儀表參數）采用對話框方式出現，對于數據的查看和修改都很方便。生產數據管理系統(tǒng)提供了生產日期、用戶名、兩種查詢方式，還有數據統(tǒng)計及數據備份，其中數據統(tǒng)計可以對耗材的消耗量進行統(tǒng)計。用戶信息可以所有用戶信息進行輸入和管理，以備生產時調用。系統(tǒng)調試可以使用戶對系統(tǒng)的線路進行調試?；炷翑嚢铇乔度胧娇刂葡到y(tǒng)的運行監(jiān)控界面如圖 1所示，用戶可以在此畫面中選擇配方，修改罐容比，生產立方數及編輯貨單參數，顯示各機構的執(zhí)行狀態(tài)，控制整個混凝土攪拌樓的運行。

　　運行圖中定貨號由系統(tǒng)自動生成，10位數據，前 6位為系統(tǒng)日期，后四位為序號。在生產數據瀏覽報表中的定貨號是遞增的。如果需要半自動生產時，將旋鈕打到“半自動”檔（中間檔），然后按“自動計量”按鈕，系統(tǒng)會按照儀表中設定的配方計量物料，完畢后按“自動投料”按鈕，投料完畢后按“自動出砼”按鈕。在上位機故障時或生產特殊要求時，可以在半自動狀態(tài)下控制生產。

　　在主菜單上點擊“PLC”/“PLC輸出測試”，進入 PLC輸出測試界面。按照按鈕上的中文標識操作，當按下與流程圖中相應設備配合的按鈕時，此時，按鈕由紫色變成藍色，相應的狀態(tài)指示燈由紅色變成綠色，控制該設備的繼電器處于接通狀態(tài)，可根據該設備動作是否準確來判斷系統(tǒng)的輸出接線正確與否.[3]操作示意圖如圖 2如示，PLC參數的設定及修改如圖3所示：

　　控制系統(tǒng)與外部硬件設備PLC的連接是在MCGS設備窗口中建立的，能使系統(tǒng)能夠從PLC讀取數據并控制 PLC的工作狀態(tài)，實現對工業(yè)過程的實時監(jiān)控。實現設備驅動的方法是根據PLC的類型和特征，設置相關的屬性，將設備的操作方法如硬件參數配置、數據轉換、設備調試等都封裝在構件之中，以對象的形式與PLC建立數據的傳輸通道連接。系統(tǒng)運行過程中，設備構件由設備窗口統(tǒng)一調度管理，通過通道連接，向實時數據庫提供從外部設備采集到的數據，從實時數據庫查詢控制參數，發(fā)送給系統(tǒng)其它部分，進行控制運算和流程調度，實現對設備工作狀態(tài)的實時檢測和過程的自動控制。 通過以上設計方案的實現，系統(tǒng)完成了豐富、生動的多媒體畫面、多樣化的報警、數字校秤、常用參數設置、系統(tǒng)調試、自動加減水、報表功能，具有數字顯示，查詢，分析，統(tǒng)計，打印等功能 ,還有配方管理功能，可設置存儲 100種以上配方；完善的安全機制，用戶能夠根據不同等級的管理人員，設置不同操作權限；全自動/半自動/手動切換方便等功能。

　　4 結束語

　　本文內容是混凝土攪拌樓控制系統(tǒng)項目的一部分，采用新的工業(yè)控制技術解決了上位機組態(tài)軟件與下位機 PLC通訊的關鍵技術，是混凝土攪拌樓控制系統(tǒng)新的發(fā)展方向.該系統(tǒng)解決方案達到了預期效果，實用性強、安全性高、監(jiān)控界面友好、操作方便、運行可靠，已在國家標準混凝土攪拌樓技術條件的起草單位遼寧阜新恒泰機械有限責任公司試運行成功，并批量生產。

　　本文作者創(chuàng)新點是解決了上位機組態(tài)軟件與下位機 PLC通訊的關鍵技術，實現了工業(yè)控制技術在混凝土攪拌樓控制系統(tǒng)中的首次應用，達到了智能化、多功能的全自動控制。