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【摘 要】 在城乡发展的推动之下，市场对于混凝土的要求量变的越来越多，与此同时对质量标准也提出了更高的要求，基于此，本文论述了混凝土搅拌站控制系统设计的实现。
【关键词】 混凝土；搅拌站；控制系统
引言：
混凝土集中搅拌实现了混凝土专业化、商品化和社会化生产，是混凝土生产由粗放型生产向集约化生产的转变，是建筑工程生产方式的重大变革。随着2003年10月6日国务院商务部、公安部、建设部和交通部《关于限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知》文件的出台，中小城市建立商品混凝土搅拌站的热潮已然来临，业内人士均已看好这个行业。但是任何一个城市能够容纳的商品混凝土搅拌站的数量都是有限的，有些小城市只有2～3家商品混凝土搅拌站就可能达到饱和。我们公司如何才能够在激烈的竞争中处于不败之地，是摆在我们管理者面前的一个难题。为此现从系统工程的角度对混凝土搅拌站的管理进行了探讨，以期为公司带来一点帮助。
1、控制系统的功能和要求
商品砼是国家鼓励发展的产品之一，在环保和质量方面，国家对商品砼的要求越来越高。混凝土搅拌站是生产商品砼的主要设备。其自动控制系统是把各种物料（如石子，砂，水泥，煤粉灰，添加剂，水）按配合比进行动态称重计量，之后送入搅拌罐搅拌成混凝土。在此系统中动态称量系统起着决定性的因素，由于其配料过程存在着非线性、时变性而且不允许有超调，这些因素在配料过程中主要影响配料精度和配料速度，并且配料精度严重影响着混凝土的质量，在不定性因素中物料的冲击力和空中落差是影响配料精度的一个主要原因。
2、混凝土搅拌站控制系统设计
2.1、PLC系统概述
PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同，可分为整体式和组合式两类。整体式又叫做单元式或箱体式，的模块，模块、存储器、通信接和电源等装在一个箱状机壳内，并配有独立的扩展单元与主机配合使。结构非常紧凑。它的体积小、价格低，抗干扰能力强，小型—般采用整体结构。模块式将单元、模块和电源模块等分别做成独立的模块，各模块丨以通过底板插槽进行组装和配置，大型机一般采用这种结构，或者用机架代科底板，采用独立的电源模块，这种结构比底板式复杂，但更牢靠，适用于工业现场条件恶劣的生产环境。模块化功能更专业，品种更多，便于系统配置，使能物尽其用，达到更高的使用效益，随着电子加工技术的提高，模块式的应用将越来越普遍。
配置要点主要有以下几部分：
2.1.1、中央处理装置
对于本项目搅拌站控制系统的设计选用S7-300作为控制设备的核心，用来实现对现场设备（电磁阀、电机等）的控制，以及对传感器的数据采集。
2.1.2、确定I/O类型
I/O类型也是决定PLC选型的重要因素之一，I/O模块有开关量输入输出（DI或DO）、模拟量输入输出（AI或AO）。还有特殊功能输入输出模块，如定位、高速计数输入、脉冲捕捉功能等，不同的负载对PLC的输出方式有相应的要求。
2.1.3、HMI部分
在设计人-机接口控制部分时，考虑控制系统的可靠性，采用相同的兩套高配置工控机作为HMI的服务器，形成一供一备的冗余系统，这样就能在服务器临时出现故障时，能够立即投入备用服务器，即保证了工程生产的继续进行，也保证了控制系统的稳定性，可靠性。
2.2、硬件组态
为了在软件STEP7上实现PLC的控制，首先要在STEP7-Hardware里进行硬件组态，这个组态必须和控制柜内模块接法完全吻合，然后根据实际需要分配地址和参数等。在STEP7中组态S7-300主机架（0号），必须符合以下原则：
2.2.1、1号槽内只能放置为其它模块供电的电源模块，在STEP7组态设置中，电源模块可以不在S7-300中进行组态；
2.2.2、2号槽内是放置CPU模块的专属位置，不可被其它模块取代，也不能闲置不用；
2.2.3、3号槽内是放置接口模块的专属位置，假设一个S7-300PLC站只有主机架，而没有扩展机架，那么3号槽必须闲置下来，即使主机架不需要接口模块；
2.2.4、4～11号槽可放置通讯处理器、信号模块或功能模块，这些模块的数量总和不大于8个，并且这些模块必须按顺序依次排列。
3、功能设计
3.1、功能设计
本系统上位机程序为搅拌站控制系统的监控和管理提供了可靠稳定的控制手段，其主要功能包括：
3.1.1、具有自动、手动两种控制方式，能够适应不同的工作要求。当PLC从上位机接收到所需的数据后，可以独自完成控制工作，可以自动测试和修正落差。
3.1.2、各种物料的投料顺序能够选择，用户能够根据现场实际情况，决定哪一种物料先投入到搅拌机内进行搅拌生产。
3.1.3、系统各主要时间，重量常数可以由用户根据实际修改，使其更适合生产。
3.1.4、配方数不受控制，并可以保存汉字，方便以后查询。
3.1.5、每一盘的实际计量数据，包括误差都可以保存，并可以随时查询。
3.1.6、据有完善的实际数据，可以打印用料表，参数表，配比表，每车统计数据表，派车单等表格，并可以根据用户不同要求，修改打印报表的格式。
3.1.7、根据车容量，主机搅拌容量，设置每盘容量及搅拌罐数。
3.1.8、根据外部设备状态，自动监视计量状态，对超差计量与传感器的不正常状态等警报。
3.1.9、计算机的通讯端口，可以根据实际接法更改。
3.2、监控系统硬件选择与系统设计
考虑到系统数据计算量很大，而且是实时控制系统，现场各种各样的干扰比较多，故系统采用了台湾研华IPC-610系列工业控制计算机。计算机基本配置为：IntelCore2Duo2800MHz主频，内存2GDDR3，硬盘500GSATA，3MB二级缓存，1066MHzFSB总线，45纳米工艺，65W功耗，双核心双线程，内核电压0.85～1.3625V，工作温度74.1℃，19寸彩色显示器。上位机监控系统用“组态王”，包括模拟运行、参数设置、打印报表、报警等部分的设计，监控系统的主要作用是通过组态软件与PLC之间用人机接口卡又称高速通讯卡进行实时通讯。操作人员可以通过上位机向PLC发出各种控制命令，同时还可将现场的各种数据通过PLC传送给上位机，在上位机界面上用图形显示出来，实现对生产过程的实时监控。根据现场条件和控制要求，对软件功能做了如下划分，如图1所示。
3.3、提高操作人员综合素质
企业员工和现场施工队伍的综合素质培养和提高是十分重要的环节。混凝土是定时、定点、定量的体现在一个工程部位上，是连续的不可间断的半成品，它是由几十个甚至于上百个自然的、机械的、人为的因素和环节而决定的。每一个环节都是最重要的，所有的岗位都是最关键的，在这个问题上没有主次之分。因为混凝土生产工艺是连续的作业方式，完成半成品的生产，还要经过1～2个月甚至于更长的时间的养护，才能形成最终产品。所以混凝土生产企业的管理者一定要把员工的岗位培训当作最重要的工作来抓，把它摆在最重要的议事日程之首，要彻底放弃目前重利润，轻管理的思想，作为企业持续发展的根本保证。
4、结语
混凝土搅拌的管理只有跨越过去不规范的单一型市场管理，对混凝土搅拌站从系统的角度进行管理，才能使管理人员发展成为技术、经营、生产等方面的复合型管理人才；只有作好售前、售中、售后服务，逐步解决存在的各种顽症，混凝土企业才能沿着健康的轨道持续发展，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
参考文献：
[1]周超.基于单片机和CAN总线的混凝土搅拌站控制系统设计[D].西南交通大学，2005.
[2]周秀君.基于PLC的混凝土搅拌站控制系统设计[D].广东工业大学，2008.
[3]刘尧.混凝土搅拌站控制系统的设计与实现[D].北京交通大学，2012.
[4]艾小松.混凝土搅拌站智能控制系统[D].中南大学，2008.
【关键词】 混凝土；搅拌站；控制系统
引言：
混凝土集中搅拌实现了混凝土专业化、商品化和社会化生产，是混凝土生产由粗放型生产向集约化生产的转变，是建筑工程生产方式的重大变革。随着2003年10月6日国务院商务部、公安部、建设部和交通部《关于限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知》文件的出台，中小城市建立商品混凝土搅拌站的热潮已然来临，业内人士均已看好这个行业。但是任何一个城市能够容纳的商品混凝土搅拌站的数量都是有限的，有些小城市只有2～3家商品混凝土搅拌站就可能达到饱和。我们公司如何才能够在激烈的竞争中处于不败之地，是摆在我们管理者面前的一个难题。为此现从系统工程的角度对混凝土搅拌站的管理进行了探讨，以期为公司带来一点帮助。
1、控制系统的功能和要求
商品砼是国家鼓励发展的产品之一，在环保和质量方面，国家对商品砼的要求越来越高。混凝土搅拌站是生产商品砼的主要设备。其自动控制系统是把各种物料（如石子，砂，水泥，煤粉灰，添加剂，水）按配合比进行动态称重计量，之后送入搅拌罐搅拌成混凝土。在此系统中动态称量系统起着决定性的因素，由于其配料过程存在着非线性、时变性而且不允许有超调，这些因素在配料过程中主要影响配料精度和配料速度，并且配料精度严重影响着混凝土的质量，在不定性因素中物料的冲击力和空中落差是影响配料精度的一个主要原因。
2、混凝土搅拌站控制系统设计
2.1、PLC系统概述
PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同，可分为整体式和组合式两类。整体式又叫做单元式或箱体式，的模块，模块、存储器、通信接和电源等装在一个箱状机壳内，并配有独立的扩展单元与主机配合使。结构非常紧凑。它的体积小、价格低，抗干扰能力强，小型—般采用整体结构。模块式将单元、模块和电源模块等分别做成独立的模块，各模块丨以通过底板插槽进行组装和配置，大型机一般采用这种结构，或者用机架代科底板，采用独立的电源模块，这种结构比底板式复杂，但更牢靠，适用于工业现场条件恶劣的生产环境。模块化功能更专业，品种更多，便于系统配置，使能物尽其用，达到更高的使用效益，随着电子加工技术的提高，模块式的应用将越来越普遍。
配置要点主要有以下几部分：
2.1.1、中央处理装置
对于本项目搅拌站控制系统的设计选用S7-300作为控制设备的核心，用来实现对现场设备（电磁阀、电机等）的控制，以及对传感器的数据采集。
2.1.2、确定I/O类型
I/O类型也是决定PLC选型的重要因素之一，I/O模块有开关量输入输出（DI或DO）、模拟量输入输出（AI或AO）。还有特殊功能输入输出模块，如定位、高速计数输入、脉冲捕捉功能等，不同的负载对PLC的输出方式有相应的要求。
2.1.3、HMI部分
在设计人-机接口控制部分时，考虑控制系统的可靠性，采用相同的兩套高配置工控机作为HMI的服务器，形成一供一备的冗余系统，这样就能在服务器临时出现故障时，能够立即投入备用服务器，即保证了工程生产的继续进行，也保证了控制系统的稳定性，可靠性。
2.2、硬件组态
为了在软件STEP7上实现PLC的控制，首先要在STEP7-Hardware里进行硬件组态，这个组态必须和控制柜内模块接法完全吻合，然后根据实际需要分配地址和参数等。在STEP7中组态S7-300主机架（0号），必须符合以下原则：
2.2.1、1号槽内只能放置为其它模块供电的电源模块，在STEP7组态设置中，电源模块可以不在S7-300中进行组态；
2.2.2、2号槽内是放置CPU模块的专属位置，不可被其它模块取代，也不能闲置不用；
2.2.3、3号槽内是放置接口模块的专属位置，假设一个S7-300PLC站只有主机架，而没有扩展机架，那么3号槽必须闲置下来，即使主机架不需要接口模块；
2.2.4、4～11号槽可放置通讯处理器、信号模块或功能模块，这些模块的数量总和不大于8个，并且这些模块必须按顺序依次排列。
3、功能设计
3.1、功能设计
本系统上位机程序为搅拌站控制系统的监控和管理提供了可靠稳定的控制手段，其主要功能包括：
3.1.1、具有自动、手动两种控制方式，能够适应不同的工作要求。当PLC从上位机接收到所需的数据后，可以独自完成控制工作，可以自动测试和修正落差。
3.1.2、各种物料的投料顺序能够选择，用户能够根据现场实际情况，决定哪一种物料先投入到搅拌机内进行搅拌生产。
3.1.3、系统各主要时间，重量常数可以由用户根据实际修改，使其更适合生产。
3.1.4、配方数不受控制，并可以保存汉字，方便以后查询。
3.1.5、每一盘的实际计量数据，包括误差都可以保存，并可以随时查询。
3.1.6、据有完善的实际数据，可以打印用料表，参数表，配比表，每车统计数据表，派车单等表格，并可以根据用户不同要求，修改打印报表的格式。
3.1.7、根据车容量，主机搅拌容量，设置每盘容量及搅拌罐数。
3.1.8、根据外部设备状态，自动监视计量状态，对超差计量与传感器的不正常状态等警报。
3.1.9、计算机的通讯端口，可以根据实际接法更改。
3.2、监控系统硬件选择与系统设计
考虑到系统数据计算量很大，而且是实时控制系统，现场各种各样的干扰比较多，故系统采用了台湾研华IPC-610系列工业控制计算机。计算机基本配置为：IntelCore2Duo2800MHz主频，内存2GDDR3，硬盘500GSATA，3MB二级缓存，1066MHzFSB总线，45纳米工艺，65W功耗，双核心双线程，内核电压0.85～1.3625V，工作温度74.1℃，19寸彩色显示器。上位机监控系统用“组态王”，包括模拟运行、参数设置、打印报表、报警等部分的设计，监控系统的主要作用是通过组态软件与PLC之间用人机接口卡又称高速通讯卡进行实时通讯。操作人员可以通过上位机向PLC发出各种控制命令，同时还可将现场的各种数据通过PLC传送给上位机，在上位机界面上用图形显示出来，实现对生产过程的实时监控。根据现场条件和控制要求，对软件功能做了如下划分，如图1所示。
3.3、提高操作人员综合素质
企业员工和现场施工队伍的综合素质培养和提高是十分重要的环节。混凝土是定时、定点、定量的体现在一个工程部位上，是连续的不可间断的半成品，它是由几十个甚至于上百个自然的、机械的、人为的因素和环节而决定的。每一个环节都是最重要的，所有的岗位都是最关键的，在这个问题上没有主次之分。因为混凝土生产工艺是连续的作业方式，完成半成品的生产，还要经过1～2个月甚至于更长的时间的养护，才能形成最终产品。所以混凝土生产企业的管理者一定要把员工的岗位培训当作最重要的工作来抓，把它摆在最重要的议事日程之首，要彻底放弃目前重利润，轻管理的思想，作为企业持续发展的根本保证。
4、结语
混凝土搅拌的管理只有跨越过去不规范的单一型市场管理，对混凝土搅拌站从系统的角度进行管理，才能使管理人员发展成为技术、经营、生产等方面的复合型管理人才；只有作好售前、售中、售后服务，逐步解决存在的各种顽症，混凝土企业才能沿着健康的轨道持续发展，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
参考文献：
[1]周超.基于单片机和CAN总线的混凝土搅拌站控制系统设计[D].西南交通大学，2005.
[2]周秀君.基于PLC的混凝土搅拌站控制系统设计[D].广东工业大学，2008.
[3]刘尧.混凝土搅拌站控制系统的设计与实现[D].北京交通大学，2012.
[4]艾小松.混凝土搅拌站智能控制系统[D].中南大学，2008.