基于PLC和组态软件的搅拌站控制系统

1、引言
　　随着现代化城市建设的不断发展，基础建设，房地产业日益红火，对建设项目的质量要求也越来越高，而高质量的建材则是整个工程高质量的保障。那种传统的以工地自行生产混凝土的方式由于其质量难以保证，噪声及粉尘污染大。因而必将被自动控制的混凝土搅拌站取代。自动控制的混凝土搅拌站具有产品质量优良、生产效率高、环保性能好等特点，正在成为混凝土生产的主流。
　　本控制系统稳定、可靠。它可以按照设定的配方，自动、连续的控制各部分物料的计量、投料、搅拌和出料。同时本系统还有对数据进行浏览、查询、统计、打印等一系列管理功能。另外，通过除n取余震荡曲线法对落差进行自动修正，准确的控制了精度问题。
　　2、系统结构
　　2.1 硬件结构
　　控制系统采用上位机和下位机组成，系统硬件结构如图1所示。

图1：搅拌站控制系统硬件结构图

　　由于系统对运行速度、灵敏度、稳定性及防尘抗震抗噪音等方面的要求，上位机选用研祥IPC-810P/FSC-1621VD工控机作为上位机，它具有比普通PC机更强的I/O扩展功能，内置8MB独立显存支持3D图形加速，这样能直观的监控现场，板上带有ISA总线高驱动，最大驱动能力高达64mA，具有串口15000V静电保护功能。在此工控机上可完成组态软件的设计和开发、PLC程序的开发以及将软件通过串口传送至PLC的CPU单元。
　　下位机采用功能强大、可靠性高、维护方便且抗干扰能力强的可编程控制器OMRON CQM1H PLC实现搅拌站参数的采集和控制。OMRON PLC是由电源、中央处理器和I/O元件组成的严密高速的程序控制器。由于机械控制不断需要更先进的的功能和处理速度，本系统采用CQM1H就是这样一种功能完善的紧凑型PLC，它提供附加值机器控制，具有通过各种高级内装板进行升级能力。大程序容量和存储单位。另CPU单元带RS-232C接口，可实现适时数据采集，数据再通过上位机程序处理。
　　由于系统在满足全自动生产的同时，还必须有手动操作功能，所以应该配置重量仪表和动力柜。重量仪表采用天衡富中的WC-2000C重量显示器，是由单片微机控制，集称重、定值、控制于一体的智能化仪表。由于采用了高集成度集成电路，使电路更为简洁，可靠性更高。并在线路中加进了独特的抗干扰措施。使仪器能在恶劣的现场环境中稳定、可靠地使用。其仪表操作简单、计量准确。除添加剂精确到0.01kg外，其它仪表精度是1kg。

图2：主回路图

　　动力控制部分通常由断路器（空气开关）、交流接触器、控制变压器、中间继电器等组成。断路器与交流接触器构成的主回路如图2所示。断路器具有短路和过载保护功能，接触器只是大功率的开关，可直接驱动电机和其他电器。控制变压器提供二次回路（控制回路）所需的各种隔离电源，例如：220V、24V等。中间继电器是弱电系统（计算机系统）或主令电器的控制对象，其作用既起到弱电与强电之间的电气隔离作用，又扩大了控制功率和控制信号。示意图：

　　工控机另接两台EPSON300K+24针打印机，用于打印发货凭证和级配报表
　　2.2 软件结构
　　工业控制组态软件是可以从可编程控制器、各种数据采集卡等设备中实时采集数据，发出控制命令并监控系统运行是否正常的一种软件包，组态软件能充分利用Windows强大的图形编辑功能，以动画方式显示监控设备的运行状态，方便地构成监控画面和实现控制功能，并可以生成报表、历史数据库等，为工业监控软件开发提供了便利的软件开发平台，从整体上提高了工控软件的质量。北京金佳络公司开发的CenturyStar5.0是运行在Window98/NT 上的一种组态软件，由工程浏览器CSMaker和画面运行系统CSViewer两部分组成。CSMaker是世纪星软件的核心部分和管理开发系统，它的功能是建立动画显示窗口。通过它提供的工具箱可方便建立实时曲线图、历史趋势图和报警记录显示。CSViewer是显示CSMaker中建立的图形窗口的运行环境。在搅拌站控制系统中，控制软件的结构如图3，上位机采用Omronhj.dll驱动程序与PLC进行通信，通过串口访问相应的寄存器，以获取搅拌站现场各设备参数的实际值或对现场的开关量和模拟量如各控制阀门的开度进行控制。本系统中将PLC的DM0～DM100设置为可读写区，即上位机可对下位机该区域进行读写操作；将DM101～DM399设置为只读区，即上位机只能读出下位机该区域的值而不能改变。

图3：控制软件结构图

　　搅拌站控制系统上位机的组态软件基本实现了搅拌站测控的要求。简洁且形象的模拟了搅拌站的现场工艺流程，操作人员能在控制室的计算机屏幕上了解搅拌站的全部运行状况，包括各种报警。取得权限的操作人员能在控制室实现对配方参数和含水率的修改，所有的自动与半自动之间的切换都是无扰切换。每个控制按钮和每个自动与半自动切换按钮都有进一步的确认或取消，防止误操作。
　　搅拌站控制系统下位机是PLC控制器，系统采用模块化设计，由A/D数据处理、控制参数处理、输入输出控制配料过程控制、投料过程控制、搅拌运行控制、上位机点动控制等程序模块组成，程序是用梯形图直接编写。在程序框架允许的范围内，可以任意增加配料