基于PLC的混凝土攪拌站電氣控制系統設計

林資奮

摘要：在PLC技術日益發展的今天，軟件編程、硬件配置、通訊聯網功能與模擬量控制等方面獲得了顯著進步，也為工業自動化控制添加了生命與活力。基于PLC的混凝土攪拌站電氣控制系統設計與應用，變成現代生產過程里自動化的主要發展趨勢，而本文則對該系統的軟硬件設計要點進行總結，力求能為相關人員提供理論參考。

關鍵詞：PLC;混凝土攪拌站;電氣控制系統設計

前言

現代經濟的發展帶動了建筑業的發展，過去所采取的由工地自動進行混凝土生產的模式已經被自動控制混凝土攪拌站替代[1]。而混凝土攪拌站控制系統屬于一套開展混凝土生產的自動化電子配料、控制裝置，可根據所給的配方，能完成各部分物料投料、稱量、出料等的自動控制[2]。又因PLC的可靠性強、編程簡便、功能完善，能夠實現混凝土攪拌站常規控制系統不足的彌補，若和工控機結合，通過上位機展開管理，下位機PLC給予監控，使整個過程均實現自動化生產控制，增強配料精準度，實現產品質量與產量的提升，在成本控制中有積極意義，故而加強PLC+工控機結合的混凝土攪拌站電氣控制系統設計研究很有必要。

設計方案確定

此次設計里的混凝土攪拌站側控系統是由上位工控機監控管理部分、下位機PLC現場控制部分與單片機稱重系統計量構成，經PLC通訊單元實現和計算機通訊，由計算機直接獲得PLC內部數據區數據，從而對程序執行情況進行監控。

攪拌站控制系統硬件設計

下位機硬件設計

PLC機型選擇 本次設計選擇三菱FX2N系列PLC，FX2N系列可編程控制器輸入繼電器主要應用的是八進制編碼，基本單元輸入繼電器最大范圍是X0–X7總共64點，擴展后則變成X0–X267有184點。

系統控制方式 系統包括手動控制與自動控制兩類，而手動工作模式主要用于系統維護或軟件調試，不過正常生產時通常選擇自動工作模式，故而需進行手動、自動選擇設置與對應按扭且為按鈕進行指示燈設置，方便系統無法正常運作時及時進行差錯處理。

PLC專門用于進行系統邏輯控制，對各類開發、按鈕與接觸器狀態等輸入信號與上位機命令均能夠接收，從而達到對動作有效控制的作用（如點擊順序啟停控制、配料儀表啟停控制等）。而輸出則經中間繼電器（24VDC）來對電磁閥等執行設備進行控制。PLC和上位機經RS2485接口得以實現，變送器、現場傳感器與儀表對壓力、流量等檢測信號進行實時監測，依照稱重信號與生產配方獲得電子秤、螺旋送料機等的控制信，能夠對配料期間產生的問題給予動態監測，稱重顯示儀表還會和PLC快速高效通信，并經單片機開關量輸出1/0作PLC的輸入量，達到對輸出進行控制的目的。

稱重儀表的硬件設計

稱重儀表的硬件結構（具體見圖1）

傳感器與其外圍和放大電路設計 利用傳感器進行電路檢測實質即將電阻應變片的電阻變化轉化成電壓輸出，故而此次研究里選擇的是海開沐自動化有限公司制造的NS–TH1系列稱重傳感器，它所用的為全橋式等臂

電橋，額定載荷達20公斤。因傳感器輸出電壓信號不強，屬于mV級電壓信號，故而要使系統抗干擾能力提升，傳感器外圍電路設計時，另安裝了由普通運放設計的差動放大器增益調節電阻Rg，使系統抗干擾要求得到滿足。

A/D轉換芯片和AT89S52單片機接口電路設計 AD574為美國Analog Device公司制造的12位單片A/D轉換器，選擇的是逐次逼近型A/D轉換器，設置最大轉換時間為25us，控制0.05%為轉換精度，故而在高精度快速轉換采樣系統中試用更適宜。

上位機選擇

上位機需結合用戶需求進行工控機（IPC）或普通計算機（PC）選取，僅需標準串口而無需其它擴展，更利于維護管理。上位機的功能是對不同狀態下參數進行顯示、控制命令發布與控制參數調整等。上位機是由組態王6.51開發，有較強的可靠性，圖形界面生成功能強大。組態王6.51工控組軟件主要為北京亞控公司制造的標準PC平臺的組態軟件，屬于以COM（組件對象模型）、MFC（微軟基礎類庫）技術為主的運行在Microsoft Windows環境里的HMI（人機接口）軟件包，具體組成部分包括三種（即工程瀏覽器、工程管理器與畫面運行系統）。

混凝土攪拌站控制系統軟件設計

PLC程序設計：

依照設計要求，PLC控制程序在開展輸出動作時，計算機需維持在數據采集和處理狀態，故而應設定內部輔助繼電器志。在保障計算機復位該標志的情況下，PLC方可監測到計算機是否保持在所需的狀態，不然就需將所有輸出負載均關斷，進入等待狀態。完成后，停止條件評估。所有閥、門等處于關閉狀態;保證秤斗、集料斗都為空。

單片機程序設計

軟件程序設計應選擇模塊式結構，這具有調試便利、結構簡單、更易維護的作用。

上位機設計

若要使通信正確性得到保障，上、下位機一定要遵從一致的通信協議，進行通信參數設置（如波特率、數據位等）。通信方式主要選擇主從式，通信過程屬于應答式（實質即主機將命令傳送給從機，在從機進行命令接收后進行應答信號回復則完成一次通信）。組態王里，工控機對網絡終端不同協調器節點以定時輪詢形式執行讀、寫操作。

小結

PLC+工控機的混凝土攪拌站電氣控制系統的應用能實現混凝土自動攪拌工作流程，所生產的混凝土質量有保障，工作流程穩定，生產量更高，操作便利，在混凝土生產中值得大力推廣應用。在后續研究中，將繼續針對該系統展開研究且不斷改進，促其更加完善。

參考文獻

呼昊.混凝土攪拌站電氣控制系統故障與維護[J].中國建材科技，2017（6）：38–39.

利祖光.瀝青混凝土攪拌站電氣系統安裝與調試[J].民營科技，2012（11）：245.