混凝土搅拌站最初是以单机的形式出现，各工地自拌自用，随着基础设施建设大规模的开展，尤其在高速铁路的建设中，混凝土的使用逐渐增大。

随着 PLC 技术的飞速发展，硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，从而为工业自动化控制注入了前所未有的生机和活力，基于 PLC＋触摸屏的混凝土搅拌站控制系统的设计与应用，己经成为现代生产过程自动化的一个主要发展趋势。

1 系统硬件结构及组成

混凝土搅拌站工作环境恶劣，而且是一个受多环节制约的复杂系统，有多台大功率电机及不平衡重量冲击，电网电压波动很大，为达到足够的计量精度，对数字量输入输出端采取光电隔离及继电器隔离技术，将计算机系统和电气系统隔离开来，同时采用实时控制系统进行计量控制和时序控制。大量的现场数据通过 I/O 接口直接输入，输出控制信号也直接输出至各通道上，完成这些周期性运行的输入和输出任务，硬件应具有以下功能:

（1）周期性的采集输入通道，周期性地将输出控制信号输至通道上；

（2）实时监控显示；

（3）周期性的采集仪表数据；

（4）生成数据报表并打印。

以三种骨料、三种水泥、两种添加剂和水作为标准配制， 根据整个搅拌站的工艺流程及实际需求，硬件由 PLC、触摸屏、智能仪表、打印机、传感器及电器元件组成。硬件各部分说明如下：

（1）PLC 作为现场控制部分， 在整个系统控制中起重要作用。目前生产 PLC 的厂家较多，如日本的三菱、欧姆龙、松下、发那科，，美国通用电气集团公司和法国施耐德等。PLC 具有系统配置既固定又灵活、编程简单、备件可自由选择、丰富品种、令人放心的高性能、高速运算、使用于多种特殊用途、外部机器通讯简单化和共同的外部设备等特点，满足搅拌站控制系统的需要。

选用产品，同时考虑输入、输出点的数量，具体为：①57－226CPU 模块 1 块，24 路数字量输入、 16 路数字量输出； ②EM221 扩展模块 1 块，8 路数字量输入模块，功耗 2 W；③EM222 扩展模块 1 块，8 路数字量输出模块，功耗 2 W；④EM231扩展模块 1 块，4 路模拟量输入点，输入电压有 0～10 V、 0～5 V、 ±5 V和±2.5 V， 输入电流0～20 mA。

（2）电子称重系统由承重和传力机构、称重传感器、称重变送器、电子测量显示仪表和电源等部分组成， 其中称传感器及其变送器是电子秤的核心。采用低端 TSB 型称重传感器，它虽然精度较低，但结构紧凑、 安装方便、 性价比较高， 同时， 基于 DBZ-3型变送器的功能电子秤采用了数字化技术，集成度高，而且具有自动回零功能，方便操作。

（3）触摸屏监控器是 20 世纪 90 年代出现的，是显示器和触摸开关一体型的可编程终端，简称PT，是新一代高科技人机界面产品，由触摸检测部件和触摸屏控制器组成，专为 PLC 应用而设计；触摸屏集主机和输人输出设备于一体，适合在恶劣的工业环境中使用（防护等级达 IP65）；用它作为人机界面，具有交互性好、可靠性高、编程简单以及与连接简便等优点。主要有如下功能：

①主要用于实时显示设备或系统在操作状态方面的实时信息；

②触摸屏上的触摸按钮可产生相应的开关信号，或输入数值、字符给 PLC 进行运算处理；

③可多幅画面重叠或切换显示，显示图形、字符串、报警信息、历史记录、趋势图等。

（4）其它人机接口：单台 PLC 的小型开关量控制系统一般使用指示灯、报警器、按钮和操作开关等用来做人机接口。对于要求较高的大中型控制系统，可选用较高档的操作员接口，本系统继电器选用日本欧姆龙产品，操作按钮、接触器及断路器选用法国施耐德产品。控制电源回路中，电柜电源和 PLC 电源通过二级隔离变压器完全隔离，仪表经二级隔离供电，并加以滤波，电源波动超过±10%时，必须使用电源稳压器稳定电源。

2 系统软件设计

根据混凝土搅拌站的总体控制要求，确定用户程序的基本结构，画出程序流程图或开关量控制系统的顺序功能图，采用顺序控制设计法进行设计。

主要包括初始化过程、模块检查、人机对话、设置程空（零位范围）、程满（量程范围）、数据和字符转换、配方选择、模拟量处理、落差计算、生产打印等。

用户界面设计是程序设计中最困难也是最重要的部分，构造一个用户界面最有效的办法是先构造一个能完成所有必要功能及动作的原型，即进行原型设计，本系统可以在屏幕上看到配方值、实际配料净值、秤的毛重，同时显示物料名称；采取多任务控制方式，在配料同时，可以选择下一个任务；配料所有参数可以进行修改，调整配方、去皮、搅拌时间等参数，也可以禁止骨料斜皮带上料、储料斗向搅拌机投料，还可以控制搅拌机放料门的开、关。从而尽可能方便系统的人机交互，主要包括欢迎画面、工作主画面、参数设置画面、落差设置画面、配方管理画面、配方输入画面、运行监控显示参数画面、设定系统时钟画面、调整配方画面、帮助画面、报警信息画面的设计等。

3 技术措施

3.1 增强可靠性的措施

（1）PLC 采用单独供电且接地线单独接地；

（2）要求整个系统接地电阻小于 1 Ω；

（3）交流接触器全部安装阻容吸收；

（4） 中间继电器线包全部安装二极管吸收回路；

（5）各种弱电传输电缆全部采用屏蔽线，并且屏蔽层单端接地。

3.2 提高称量精度的措施

（1） 采用神经网络算法补偿称重系统测量结果中的静态非线性误差和动态滞后误差，以实现精确计量；

（2）对水泥、粉煤灰采用变速给料来减少冲量影响。称量时，先高速给料，达到设定值的 90%左右后自动变为低速配料，实现精称；

（3）对骨料（石、砂）采用大小双料仓；

（4） 对水加注时采用粗、 细管， 实现流量精称。

4 结语

基于PLC的混凝土搅拌站控制系统充分利用了PLC 控制具有可靠性高、功能完善、产品标准化、开发性日益增强以及编程简单直观等优点，能够有效弥补继电器控制和单片机控制在可靠性方面的缺陷，与触摸屏配合易于实现操作与管理的结合。

 

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