1 序言

混凝土攪拌樓是國家基本建設(shè)的“常規(guī)武器”，其先進(jìn)程度,，標(biāo)志著一個國家建筑制造業(yè)的水平,。國外混凝土攪拌樓體現(xiàn)了機電一體化技術(shù)，其微控技術(shù)成熟可靠，物料的配比,、容量變更控制十分準(zhǔn)確,，有些還增加了攪拌機動態(tài)負(fù)荷監(jiān)測、混凝土物料稠度控制,、除塵,、消聲、廢水處理等裝置,，混凝土泵送技術(shù)日臻成熟,，最大水平泵送距離達(dá) 4000m，泵送量達(dá) 180m3/h,。我國混凝土攪拌樓經(jīng)歷了引進(jìn)——吸收消化——部分國產(chǎn)——全部國產(chǎn)——改進(jìn)提高等發(fā)展過程,，但整體存在著技術(shù)水平參差不齊、新技術(shù)含量不高,、普及率不高、地區(qū)差
異較大,、智能化程度不高和環(huán)保性能不高等缺點,，與國外差距越來越明顯，所以研究混凝土攪拌樓的控制有很廣泛的應(yīng)用前景和理論上的科學(xué)價值,。

本文研究的是上位機采用 MCGS嵌入版工業(yè)組態(tài)軟件繪制動態(tài)監(jiān)控面板,，硬件控制面扳采用高性能嵌入式一體化工控機昆侖通態(tài) nTouch TPC064-TB33觸摸屏，組成混凝土攪拌樓嵌入式控制系統(tǒng),。下位機由PLC 控制,，通過組態(tài)軟件與 PLC的通訊，實現(xiàn)混凝土攪拌樓的全自動化控制,，完成系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時顯示,、報表顯示、多樣化報警,、數(shù)字校稱,、配方管理等功能。

2 混凝土攪拌樓嵌入式控制系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)

根據(jù)混凝土攪拌樓的生產(chǎn)流程和控制要求,，混凝土攪拌樓控制系統(tǒng)要將骨料,、水泥、水,、外加劑進(jìn)行計量和攪拌,，實現(xiàn)智能化、多功能,、安全,、高效、全自動的控制，不僅能夠自動控制和監(jiān)視混凝土攪拌樓的生產(chǎn)流程,，而且能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土生產(chǎn)的數(shù)據(jù)管理,。

混凝土攪拌控制系統(tǒng)具體控制原理為（1）上位機控制：由全中文嵌入版工控組態(tài)軟件 MCGS和觸摸屏實現(xiàn)。上位機部分是整個生產(chǎn)的指揮中心,，控制儀表與PLC,，同時監(jiān)控整個生產(chǎn)運行。上位機部分實現(xiàn)人機對話,、輸入生產(chǎn)參數(shù)及用戶參數(shù),、從下位機讀取信息進(jìn)行監(jiān)控、故障報警,、控制打印機打印數(shù)據(jù),、貯存數(shù)據(jù)、實現(xiàn)觸摸屏數(shù)據(jù)導(dǎo)出至計算機中長期保存等功能,。（2）下位機控制：由日本三菱 PLC實現(xiàn)混凝土攪拌樓的實時自動控制,、接收上位機的信息、通過輸入信號,，經(jīng)邏輯判斷后輸出控制中間繼電器等功能,。24V直流電源作為輸出輸入中間繼電器的隔離電源?？刂苾x表與 PLC同聽命于上位機,，其中儀表主要負(fù)責(zé)按配方控制生產(chǎn)，觸發(fā)相應(yīng)中間繼電器動作,，控制配料過程,；PLC主要負(fù)責(zé)除配料外整個生產(chǎn)的進(jìn)行。

3 混凝土攪拌樓嵌入式控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)

3.1 操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的選擇

為了實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)在混凝土攪拌樓領(lǐng)域的應(yīng)用,，操作系統(tǒng)選用了微軟公司最新推出的嵌入式實時操作系統(tǒng) windows ce.net,。它包括了創(chuàng)建一個基于 windows ce的定制設(shè)備所需的一切，具備完整的操作系統(tǒng)特性和端對端的開發(fā)環(huán)境,，具備強大的聯(lián)網(wǎng)能力,、強勁的實時性和小內(nèi)存體積占用以及豐富的多媒體和 web瀏覽功能。應(yīng)用軟件選擇國內(nèi)嵌入式組態(tài)軟件的首開先河者——昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司推出的 MCGS嵌入版組態(tài)軟件,。MCGS嵌入版組態(tài)軟件是基于 RTOS（real-time multi-tasks operating system）實時多任務(wù)操作系統(tǒng),。體系結(jié)構(gòu)分為組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩部分，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件,，可以在 PC機上運行,，用簡單的模塊化設(shè)計幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，組態(tài)好的應(yīng)用系統(tǒng)通過串口或以太網(wǎng)下載到嵌入式操作系統(tǒng) windows ce中實時運行,。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程,，以用戶指定的方式運行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能,。兩部分互相獨立又緊密相關(guān),。經(jīng)過現(xiàn)場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定性好,、可靠性高,，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益[1]。

3.2  MCGS組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)運行監(jiān)控界面

本系統(tǒng)運行圖采用了三維動畫,，適時模擬運行,，直觀方便，操作簡單,。配方編輯和生產(chǎn)參數(shù)（落差值,、小投值、PLC參數(shù),、儀表參數(shù)）采用對話框方式出現(xiàn),，對于數(shù)據(jù)的查看和修改都很方便。生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提供了生產(chǎn)日期,、用戶名,、兩種查詢方式，還有數(shù)據(jù)統(tǒng)計及數(shù)據(jù)備份,，其中數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以對耗材的消耗量進(jìn)行統(tǒng)計。用戶信息可以所有用戶信息進(jìn)行輸入和管理,，以備生產(chǎn)時調(diào)用,。系統(tǒng)調(diào)試可以使用戶對系統(tǒng)的線路進(jìn)行調(diào)試?；炷翑嚢铇乔度胧娇刂葡到y(tǒng)的運行監(jiān)控界面如圖 1所示,，用戶可以在此畫面中選擇配方，修改罐容比,，生產(chǎn)立方數(shù)及編輯貨單參數(shù),，顯示各機構(gòu)的執(zhí)行狀態(tài)，控制整個混凝土攪拌樓的運行,。

運行圖中定貨號由系統(tǒng)自動生成,，10位數(shù)據(jù)，前 6位為系統(tǒng)日期,，后四位為序號,。在生產(chǎn)數(shù)據(jù)瀏覽報表中的定貨號是遞增的。如果需要半自動生產(chǎn)時,，將旋鈕打到“半自動”檔（中間檔）,，然后按“自動計量”按鈕，系統(tǒng)會按照儀表中設(shè)定的配方計量物料，完畢后按“自動投料”按鈕,，投料完畢后按“自動出砼”按鈕,。在上位機故障時或生產(chǎn)特殊要求時，可以在半自動狀態(tài)下控制生產(chǎn),。

在主菜單上點擊“PLC”/“PLC輸出測試”,，進(jìn)入 PLC輸出測試界面。按照按鈕上的中文標(biāo)識操作,，當(dāng)按下與流程圖中相應(yīng)設(shè)備配合的按鈕時,，此時，按鈕由紫色變成藍(lán)色,，相應(yīng)的狀態(tài)指示燈由紅色變成綠色,，控制該設(shè)備的繼電器處于接通狀態(tài)，可根據(jù)該設(shè)備動作是否準(zhǔn)確來判斷系統(tǒng)的輸出接線正確與否.[3]操作示意圖如圖 2如示,，PLC參數(shù)的設(shè)定及修改如圖3所示：
 


控制系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備PLC的連接是在MCGS設(shè)備窗口中建立的,，能使系統(tǒng)能夠從PLC讀取數(shù)據(jù)并控制 PLC的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對工業(yè)過程的實時監(jiān)控,。實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動的方法是根據(jù)PLC的類型和特征,，設(shè)置相關(guān)的屬性，將設(shè)備的操作方法如硬件參數(shù)配置,、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,、設(shè)備調(diào)試等都封裝在構(gòu)件之中，以對象的形式與PLC建立數(shù)據(jù)的傳輸通道連接,。系統(tǒng)運行過程中,，設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理，通過通道連接,，向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù),，從實時數(shù)據(jù)庫查詢控制參數(shù)，發(fā)送給系統(tǒng)其它部分,，進(jìn)行控制運算和流程調(diào)度,，實現(xiàn)

對設(shè)備工作狀態(tài)的實時檢測和過程的自動控制。 通過以上設(shè)計方案的實現(xiàn),，系統(tǒng)完成了豐富,、生動的多媒體畫面、多樣化的報警,、數(shù)字校秤,、常用參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)調(diào)試,、自動加減水,、報表功能,，具有數(shù)字顯示，查詢,，分析,，統(tǒng)計，打印等功能 ,還有配方管理功能,，可設(shè)置存儲 100種以上配方,；完善的安全機制，用戶能夠根據(jù)不同等級的管理人員,，設(shè)置不同操作權(quán)限,；全自動/半自動/手動切換方便等功能。

4 結(jié)束語

本文內(nèi)容是混凝土攪拌樓控制系統(tǒng)項目的一部分,，采用新的工業(yè)控制技術(shù)解決了上位機組態(tài)軟件與下位機 PLC通訊的關(guān)鍵技術(shù),，是混凝土攪拌樓控制系統(tǒng)新的發(fā)展方向.該系統(tǒng)解決方案達(dá)到了預(yù)期效果，實用性強,、安全性高,、監(jiān)控界面友好、操作方便,、運行可靠,，已在國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土攪拌樓技術(shù)條件的起草單位遼寧阜新恒泰機械有限責(zé)任公司試運行成功，并批量生產(chǎn),。

本文作者創(chuàng)新點是解決了上位機組態(tài)軟件與下位機 PLC通訊的關(guān)鍵技術(shù),，實現(xiàn)了工業(yè)控制技術(shù)在混凝土攪拌樓控制系統(tǒng)中的首次應(yīng)用，達(dá)到了智能化,、多功能的全自動控制,。