基于PLC的混凝土搅拌站电气控制系统设计

林资奋

摘要：在PLC技术日益发展的今天，软件编程、硬件配置、通讯联网功能与模拟量控制等方面获得了显著进步，也为工业自动化控制添加了生命与活力。基于PLC的混凝土搅拌站电气控制系统设计与应用，变成现代生产过程里自动化的主要发展趋势，而本文则对该系统的软硬件设计要点进行总结，力求能为相关人员提供理论参考。

关键词：PLC;混凝土搅拌站;电气控制系统设计

前言

现代经济的发展带动了建筑业的发展，过去所采取的由工地自动进行混凝土生产的模式已经被自动控制混凝土搅拌站替代[1]。而混凝土搅拌站控制系统属于一套开展混凝土生产的自动化电子配料、控制装置，可根据所给的配方，能完成各部分物料投料、称量、出料等的自动控制[2]。又因PLC的可靠性强、编程简便、功能完善，能够实现混凝土搅拌站常规控制系统不足的弥补，若和工控机结合，通过上位机展开管理，下位机PLC给予监控，使整个过程均实现自动化生产控制，增强配料精准度，实现产品质量与产量的提升，在成本控制中有积极意义，故而加强PLC+工控机结合的混凝土搅拌站电气控制系统设计研究很有必要。

设计方案确定

此次设计里的混凝土搅拌站侧控系统是由上位工控机监控管理部分、下位机PLC现场控制部分与单片机称重系统计量构成，经PLC通讯单元实现和计算机通讯，由计算机直接获得PLC内部数据区数据，从而对程序执行情况进行监控。

搅拌站控制系统硬件设计

下位机硬件设计

PLC机型选择 本次设计选择三菱FX2N系列PLC，FX2N系列可编程控制器输入继电器主要应用的是八进制编码，基本单元输入继电器最大范围是X0–X7总共64点，扩展后则变成X0–X267有184点。

系统控制方式 系统包括手动控制与自动控制两类，而手动工作模式主要用于系统维护或软件调试，不过正常生产时通常选择自动工作模式，故而需进行手动、自动选择设置与对应按扭且为按钮进行指示灯设置，方便系统无法正常运作时及时进行差错处理。

PLC专门用于进行系统逻辑控制，对各类开发、按钮与接触器状态等输入信号与上位机命令均能够接收，从而达到对动作有效控制的作用（如点击顺序启停控制、配料仪表启停控制等）。而输出则经中间继电器（24VDC）来对电磁阀等执行设备进行控制。PLC和上位机经RS2485接口得以实现，变送器、现场传感器与仪表对压力、流量等检测信号进行实时监测，依照称重信号与生产配方获得电子秤、螺旋送料机等的控制信，能够对配料期间产生的问题给予动态监测，称重显示仪表还会和PLC快速高效通信，并经单片机开关量输出1/0作PLC的输入量，达到对输出进行控制的目的。

称重仪表的硬件设计

称重仪表的硬件结构（具体见图1）

传感器与其外围和放大电路设计 利用传感器进行电路检测实质即将电阻应变片的电阻变化转化成电压输出，故而此次研究里选择的是海开沐自动化有限公司制造的NS–TH1系列称重传感器，它所用的为全桥式等臂

电桥，额定载荷达20公斤。因传感器输出电压信号不强，属于mV级电压信号，故而要使系统抗干扰能力提升，传感器外围电路设计时，另安装了由普通运放设计的差动放大器增益调节电阻Rg，使系统抗干扰要求得到满足。

A/D转换芯片和AT89S52单片机接口电路设计 AD574为美国Analog Device公司制造的12位单片A/D转换器，选择的是逐次逼近型A/D转换器，设置最大转换时间为25us，控制0.05%为转换精度，故而在高精度快速转换采样系统中试用更适宜。

上位机选择

上位机需结合用户需求进行工控机（IPC）或普通计算机（PC）选取，仅需标准串口而无需其它扩展，更利于维护管理。上位机的功能是对不同状态下参数进行显示、控制命令发布与控制参数调整等。上位机是由组态王6.51开发，有较强的可靠性，图形界面生成功能强大。组态王6.51工控组软件主要为北京亚控公司制造的标准PC平台的组态软件，属于以COM（组件对象模型）、MFC（微软基础类库）技术为主的运行在Microsoft Windows环境里的HMI（人机接口）软件包，具体组成部分包括三种（即工程浏览器、工程管理器与画面运行系统）。

混凝土搅拌站控制系统软件设计

PLC程序设计：

依照设计要求，PLC控制程序在开展输出动作时，计算机需维持在数据采集和处理状态，故而应设定内部辅助继电器志。在保障计算机复位该标志的情况下，PLC方可监测到计算机是否保持在所需的状态，不然就需将所有输出负载均关断，进入等待状态。完成后，停止条件评估。所有阀、门等处于关闭状态;保证秤斗、集料斗都为空。

单片机程序设计

软件程序设计应选择模块式结构，这具有调试便利、结构简单、更易维护的作用。

上位機设计

若要使通信正确性得到保障，上、下位机一定要遵从一致的通信协议，进行通信参数设置（如波特率、数据位等）。通信方式主要选择主从式，通信过程属于应答式（实质即主机将命令传送给从机，在从机进行命令接收后进行应答信号回复则完成一次通信）。组态王里，工控机对网络终端不同协调器节点以定时轮询形式执行读、写操作。

小结

PLC+工控机的混凝土搅拌站电气控制系统的应用能实现混凝土自动搅拌工作流程，所生产的混凝土质量有保障，工作流程稳定，生产量更高，操作便利，在混凝土生产中值得大力推广应用。在后续研究中，将继续针对该系统展开研究且不断改进，促其更加完善。

参考文献

呼昊.混凝土搅拌站电气控制系统故障与维护[J].中国建材科技，2017（6）：38–39.

利祖光.沥青混凝土搅拌站电气系统安装与调试[J].民营科技，2012（11）：245.