[關鍵詞] 　可編程控制器；混凝土攪拌站；控制系統

    1 　引言

    混凝土攪拌站用于快速批量攪拌混凝土，過去的設備均采用手動控制或是繼電器控制，存在著故障率高、維修性差、自動化程度低等缺點。而可編程控制器( PLC) 以其運行穩定可靠、易學易用、抗干擾性能強等特點，在工業控制中得到廣泛應用。

    隨著PLC 的發展，多種特殊I/ O 模塊的開發，PLC 控制功能越來越強大;通過通訊與計算機共同使用既可彌補PLC 控制數據處理、人機界面操作等弱點，也可克服計算機現場控制中的缺陷。在混凝土攪拌站的控制系統中采用可編程控制器控制，實現了混凝土攪拌過程的全自動化控制，運行安全可靠。通過與計算機通訊實現人機界面操作，完成故障的判斷和處理、混凝土攪拌的配比、混凝土產量的統計等工作。

    2 　混凝土攪拌站的工作原理及控制要求

    2.1.1 　工作原理

    混凝土攪拌站分為四個部分：砂石給料、粉料(水泥、粉煤灰、膨脹劑等) 給料、水與外加劑給料、傳輸攪拌與存儲。其工作流程如圖1 所示，攪拌機控制系統上電后，進入人- 機對話的操作界面，系統進行初始化處理，其中包括配方號、混凝土等級、坍落度、生產方量等。根據稱重對各料倉、計量斗進行檢測，輸出料空或料滿信號，提示操作人員確定是否啟動攪拌控制程序。啟動砂、石皮帶電機進料到計量斗;打開粉煤灰、水泥罐的蝶閥，啟動螺旋機電機輸送粉煤灰、水泥到計量斗;開啟水倉和外加劑池的控制閥使水和外加劑流入計量斗。計量滿足設定要求后開啟計量斗斗門，配料進入已啟動的攪拌機內攪拌混合，到設定的時間打開攪拌機門，混凝土進入己接料的攪拌車內。

    2.1.2 　控制要求

    2.1.2.1 　各個氣缸、控制閥和電機按混凝土攪拌流程的要求運行，各個氣缸、控制閥和電機的控制必須準確、穩定、可靠。

    2.1.2.2 　控制系統具備自動、手動兩種工作模式，且相互間的關系是獨立又彼此制約。

    2.1.2.3 　系統具有良好的抗干擾能力和完善的報警自保護功能。

    2.1.2.4 　通過與計算機通訊，可以顯示系統工作狀態、故障報警。

    2.1.3 　控制系統的組成

    混凝土攪拌控制系統由主控器和外圍電路組成，其原理如圖2所示。

    可編程控制器是核心，其中包括輸入、輸出單元、控制單元、檢測單元和通訊單元。PLC 不斷地掃描檢測各種輸入信號的狀態，并且通過程序發出指令，控制相應的氣缸、控制閥和電機，從而完成混凝土攪拌的過程，與此同時還顯示相應的信號，實現混凝土攪拌過程的自動控制和跟蹤顯示。

    3 　PLC 輸入、輸出的確定及選型

    根據以上分析， PLC 在自動控制系統中主要是控制相關的氣缸、控制閥和電機。對這些氣缸、控制閥和電機的控制完成水泥、砂石、水和外加劑的稱量和輸送混合。對這些控制對象分別給以相應的代號作為PLC 的輸出。

    PLC 的輸入主要是氣缸運行的行程開關和稱重的傳感器以及相互聯鎖的行程開關。還有手動操作以及工作模式選擇時要使用的按鈕開關、選鈕開關等。對這些信號分別給以相應的代號作為PLC 的輸入。

    經過調試，最后確定PLC 的輸入、輸出點總數為58 點。

    根據前面確定的輸入、輸出點數，以及通過與計算機通訊實現人機界面操作，完成故障的判斷和處理、混凝土攪拌的配比、混凝土產量的統計等過程。我們選用了OMRON 公司生產的C200H 型PLC 作為主機。這種機型技術先進、成熟，編程方便，性能價格比也合適。

    4 　控制程序設計

    PLC 程序設計的基本要求是程序能使控制系統按照工作流程的要求進行循環動作。為此，我們按照主要控制程序和輔助控制程序的思路進行了由基本到完善，由簡單到復雜的程序設計。本設備程序設計主要分為兩個部分：主控制程序和輔助控制程序。主控制程序實現工作流程的循環聯鎖控制。輔助控制程序則是輔助保障主控制程序的可靠運行。

    4.1.1 　主控制程序設計

    根據工作流程對每個氣缸、控制閥和電機的動作要求找出相關的輸入、輸出點，再在PLC 的指令系統和數據區找出恰當的指令和數據，然后把它們編成相應動作的程序，再依據動作的順序，利用相關的輸入或輸出信號進行控制程序調用，形成實現工作流程的主要運行程序。

    4.1.2 　輔助控制程序設計

    輔助控制程序包括系統初始化、斷電保護、故障報警和抗干擾等部分。

    4.1.2.1 　系統初始化程序設計

    根據工作流程的要求，PLC 控制程序執行輸出動作時，計算機必須已經處于數據的采集與處理狀態，因此，需要設定內部輔助繼電器標志。只有當計算機復位該標志時， PLC 才能確認計算機已處于所要求的狀態，否則必須關斷所有輸出負載，進入等待。

    4.1.2.2 　斷電保護程序設計

    由于整個設備的工作流程是連續循環進行的，因此斷電之后再起動必須仍然恢復斷電前的狀態。程序設計選擇具有斷電保護的內部輔助保持繼電器和數據，將氣缸、電磁閥或電機的運行狀態和參數進行保存，實現斷電保護。

    4.1.2.3 　故障自動報警設計

    為了保證設備的正常運行，設計了故障自動報警程序。利用PLC 指令系統的計時器、計數器等指令，對主要的控制信號進行監控。當故障出現時，產生故障碼輸出和聲光報警。通過PLC 與計算機通訊，計算機同時可以顯示出故障點和故障原因，利于迅速及時排除故障，恢復程序的運行。

    圖3 　系統初始化程序框圖

    4.1.2.4 　抗干擾程序設計

    雖然PLC 具有很高的可靠性，但由于現場提供給PLC 的開關量信號有誤，就可能使控制過程出錯。因此進行了抗干擾程序設計，避免干擾信號出現時發生誤動作。例如輸入觸點的抖動，PLC 采用微分指令判別，再進行保持繼電器鎖定。還可以充分利用PLC 的計時器、計數器等指令，加以延時保護。

    4.1.3 　PLC與計算機通訊

    通過PLC 通訊單元實現與計算機的通訊，計算機完成數據的采集和處理，可以傳送至PLC 的DM 數據區，計算機還可以直接讀寫PLC 內部數據區的數據，也可以監控程序執行狀態，其相互關系如圖4 所示。PLC 實現與計算機通訊，可以完成混凝土的配比參數的選擇，也使PLC 控制系統的調試拋開了編程器的不直觀不方便的缺餡，調試、參數修改和故障處理等都實現人機操作對話，控制系統更完善，這是目前自動控制領域最理想的控制方式，即采用計算機為數據管理級，PLC 為數據控制級，PLC 與計算機通訊形成控制網絡管理現場的控制系統。

    圖4 　PLC 與計算機的關系框圖

    5 　結束語

    由PLC 和計算機共同組成的控制系統實現混凝土攪拌工作流程的自動控制。該控制系統具有工作穩定、攪拌的混凝土質量好，故障率低，生產量大，能耗低以及操作簡便等優點，可廣泛應用于建筑工程、公路工程、橋梁工程等。PLC + 計算機的控制是目前控制領域最流行的控制模式， PLC 與計算機通訊構成網絡還可以實現多套攪拌系統的群控。

    [參考文獻]

    [1]可編程控制系統原理·應用·維護[M]。北京： 清華大學出版社，1996。

    [2]C200H 可編程控制器操作手冊[M] 。 上海：上海歐姆龍自動化系統有限公司，1996。

    [作者簡介]師儉英(1969 - ) ，女，工程師，工業電器自動化專業。

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