基于PLC、配料控制器、工控機的混凝土攪拌站控制系統

曹希龍，萬林林，張浩，王西友，黃光慈，周菊

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

1 幾種主流攪拌站控制系統架構分析對比

目前幾種主流攪拌站控制系統架構分析見表 1。

2 PLC＋配料控制器＋工控機模式的控制系統結構

PLC＋配料控制器＋工控機模式的控制系統采用工控機（工業控制計算機）、PLC（可編程邏輯控制器）、配料控制器（配料儀表、稱重傳感器等執行元件）組成控制系統，其控制原理如圖 1 所示。

工控機作為上位機，負責將生產指令下達到 PLC及配料控制器（稱重儀表）、PLC 為下位機，配料控制器接收到工控機命令后負責配料過程，PLC 接收工控機指令及配料控制器的輸入信號后控制攪拌站電控系統的電磁閥、電動機等動作。

圖 1 控制系統結構

在攪拌站運行過程中，工控機采集配料控制器數據并進行顯示和存儲，采集 PLC 輸出的狀態信號用于生產界面動態顯示。工控機需實時獲取攪拌站運行狀態的數據，并根據這些反饋數據進行下一步的生產操作。在整個生產過程中，控制系統各部分各司其職，工控機負責生產任務管理、數據儲存、下發生產命令，PLC 負責生產工藝控制（電機、電磁閥動作），配料控制器負責計量和配料。

表 1 主流攪拌站控制系統架構分析對比

3 系統組成詳解

（1）工控機選用研祥工控機，工控機易于實現操作與管理、可靠性好、適用于環境惡劣、系統復雜、電磁干擾大的工況。上位機軟件基于 .NET 采用 C# 編程，功能靈活，易于擴展，上位機軟件運行于工控機上。.NET 平臺由微軟公司推出，具有跨語言、跨平臺、跨系統能力。方便利用 XML 技術開發顯示及打印數據報表，還能使用 GDI＋設計各種圖形編輯器，適用于開發復雜的企業級應用程序。工控機控制程序通過不同線程（程序執行信號流的最小單元）實時收集到稱重儀表和 PLC（下位機）數據，保證各設備信號能夠實時的反饋到工控機內。上位機軟件主要實現人機交互、倉儲查詢、客戶管理、配方管理、生產任務管理、報表查詢等功能。上位機軟件如圖 2 所示。（2）PLC 選用西門子 S7-1200 系列，該 PLC 性價比高、指令豐富、執行速度快，支持以太網通訊，方便與上位機實現 Modbus-TCP 通訊。PLC 程序采用梯形圖語言編程，編程靈活，易于在線調試和監控。PLC 接受上位機指令、配料儀表的信號和外部開關傳感器的信號后控制攪拌站電控系統的電機、電磁閥動作，實現攪拌站的運轉。PLC 與上位機之間采用 Modbus TCP 方式通訊。圖 3 和 4 為 PLC 程序界面。

圖 2 上位機軟件界面

圖 3 PLC 硬件組態

圖 4 PLC 程序

（3）配料控制器選用 PLY600 配料控制器，該配料控制器配料精度高、抗干擾能力強、性能可靠。多塊配料控制器通過 RS485 轉 RS232 模塊，與上位機通訊。配料控制器通過稱重傳感器實時采集重量信號并傳給上位機顯示同時根據上位機下發的配方進行計算，輸出粗精稱、料滿、超差信號給 PLC，PLC 根據這些信號控制料門和電機的動作實現配料和卸料。詳見圖 5。

圖 5 配料控制器運行時序

4 系統應用與前景

基于該架構的混凝土攪拌站控制系統自投入使用以來，經過對程序的不斷優化完善，目前已經具備較高的可靠性和穩定性。由于該系統架構的特殊性，上位機軟件不參與控制，僅作生產管理和數據存儲，PLC 負責生產工藝流程的控制，配料控制器負責計量和配料，使得該系統不僅可靠性高而且配料精度高，受到了客戶的好評。同時，上位機軟件采用 C# 編程，人機界面友好，擴展靈活，PLC 模塊擴展性強，可滿足一些客戶的個性化需求。

在完善系統功能、可靠性和配料精度的基礎上，逐漸增加智能故障診斷技術，自動升級技術，同時增加對分布式的支持，以提高該系統的靈活性、易用性、可維護性。