通讯在砼搅拌站电气控制中的应用

王伟建

摘要：传统的砼搅拌站，其电控系统一般采用集中控制方式，本案用工控机、PLC作为核心控制部件，将RS-485及以太网通讯方式应用于控制系统，简化了接线，并使得主楼与地垄之间的数据交换变得容易、便捷而又强大。

关键词：工控机、PLC、组态王、RS-485、以太网

1、概述

砼搅拌站作为大型的砼生产设备，在工程建设中使用十分广泛。砼搅拌站一般由配料地垄、平皮带、斜皮带、配料搅拌主楼等几部分组成，配料地垄完成石子、砂等骨料的称量配料，再由平皮带、斜皮带运送至主楼，与称量好的水泥、粉煤灰、外加剂、水等一起投入搅拌机，经一定的时间搅拌后出料。

图1：砼搅拌站工艺流程图

传统搅拌站的电气控制通常采用集中控制方式，由于一般搅拌站地垄与主楼之间距离较远，这种控制方式最大的缺点是地垄与主楼之间的传感器信号线及开关控制线较多，导致成本较高，接线繁复，维护不便。如2004年我公司的龙泉岩樟溪工地，由于受限于地形，皮带机增加到了三条，地垅最远端离主楼达190米，当时为了满足信号传输抗干扰及压降的问题，采用了屏蔽电缆，并增粗了线径。近几年，随着工业控制技术及通信技术的发展，市面上出现了多款带工业以太网通讯口的经济型PLC，为该类搅拌站的电气控制来了完美而又经济的解决方案，本文以研华工控机及西门子S7200-SMART-PLC为控制核心，介绍了通讯控制技术在搅拌站电气控制中的应用。

2、系统结构

该控制系统结构如图2，本案中为提高系统的稳定性及实时响应性，工控机并不参与实时控制，工控机安装北京亚控公司的组态王软件，主要起工艺生产流程监控、参数修改，数据报表汇总输出等作用。

图2：控制系统结构图

（1）工控机选用台湾研华IPC-610L系列工控机，搭载INTEL-E5300处理器，4G内存，256G-SSD固态硬盘，安装64位WIN7操作系统。工控机具有优异的抗震结构及良好的防尘功能，再加上电子硬盘的使用，使之很好地适应了搅拌站多震多尘的恶劣工作环境。

（2）配料仪选用珠海志美电子有限公司的CB920X,该称使用Delta-Sigma蕊片以达至高精度及快速转换效果。使用RS485标准接口进行多点或远距离通讯，其主要特点如下：

●模数转换达每秒200次

●显示精度达1/15000

●可选RS485为标准串行输出输入口

●通过RS485装置可实现多点通讯

●配料启动条件可通过功能表设定

●配料自动除皮条件可通过功能表设定

●可设定通电时自动归零

●配料净重量显示保持功能可通过功能表设定

●可设定过冲量范围以确保自动补偿功能不因机械故障而造成错误

●慢速控制可设定延迟时间

●控制比较次数设定，可确保自动控制不因称体受冲击而造成错误控制

●可设置启动除皮延迟时间

●可设置除皮检测次数，以免称体在不稳定的情况下造成除皮错误

●快速及慢速之禁止比较时间可独立设置

●温度系数小于(读数之±0.0008%+0.3数位)/℃

●备有双重数字滤波

●配量低于宽容度时，可作添量配料

●备有点动配料功能，使配料更快更准确

配料仪分两部分，骨料配料仪安装于骨料控制箱内，主楼配料仪安装于主操作台。

（3）PLC选用西门子公司的S7-200SMART系列PLC，该型PLC结构紧凑、指令集功能强大，执行速度快，布尔指令达0.15us/步，该型PLC的CPU模块均集成了以太网口而不再需要单独购买价格昂贵的以太网通信模块，该型PLC以极其低廉的价格提供了十分强大的功能，成为小型控制应用的完美解决方案。本案中主楼PLC选用型号为SR60，其开关量配置为36DI/24DQ，地垄PLC选用型号为SR40，其开关量配置为24DI/16DQ。

（4）以太网交换机选用KeepliNK工业五口百兆交换机，支持IEEE802.3，IEEE802.3U，IEEE802.3I,IEEE802.3AT等标准网络协议，支持全双工传输模式，工作温度范围为－40℃－＋85℃。

（5）光纤收发器选用TPLINK工业级百兆单模双纤收发器,一发一收，SC接口。

3、组态王与配料仪的485通讯

组态王通过485串口与主楼及地垄配料仪通讯，用以向配料仪设定称量目标值、称量提前量、零区值等并向配料仪读取每一次的实际配料值以形成报表。组态王已内置CB920X的驱动，所以无需编写专门的通讯程序，只需将各配料仪设定为不同的地址，并在组态王中添加为串口设备，然后读写相应的寄存器即可。

4、组态王、主楼PLC与地垄PLC之间的通讯

本案中，组态王与主楼PLC、地垄PLC之间通过以太网访问，工控机的IP地址设为192.168.0.1，主楼PLC地址设为192.168.0.2，地垄PLC地址设为192.168.0.3。组态王自带PLC-200smart驱动，只需将各PLC添加为设备，读写相应寄存器即可。主楼PLC与地垅PLC之间的通讯通过PUT、GET指令进行，下面是地垄PLC向主楼PLC写入开关量的一段子程序：

LDSM0.0

LPS

MOVB192,VB101

AENO

MOVB168,VB102

LRD

MOVB1,VB103

AENO

MOVB2,VB104//写入远程访问站IP地址

LRD

MOVW0,VW105//系统保留

LRD

MOVD&VB80,VD107//本CPU指向远程站数据区的指针

LRD

MOVB10,VB111//数据长度

LRD

MOVD&VB116,VD112//指向本地站（此CPU）中将要访问的数据的间接指针

LPP

PUTVB100//启动通信操作，将数据写入远程设备

读取用GET指令，这里不再赘述。

5、结语

本案利用通讯方式给出的砼搅拌站电气控制方案结构清晰，接线简单，维护方便，适用范围广，可为类似设备提供借鉴经验。

参考文献：

[1]王丽萍.HZS型砼搅拌站系统研究与粉料计量的提升[J].企业技术开发,2015,34(08)