1.引言
混凝土攪拌站是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中不可或缺的生產(chǎn)設(shè)備，同時又是一個由多環(huán)節(jié)組成的復(fù)雜控制系統(tǒng)。在混凝土的生產(chǎn)中，配料的稱量精度、配料的施工配比、原材料的含水率與供水量等直接影響混凝土的質(zhì)量，除此之外，控制系統(tǒng)中，與硬件設(shè)備的連接、配方數(shù)據(jù)的存儲、生產(chǎn)過程中原材料登記、倉庫管理、操作人員登錄記錄、產(chǎn)品運(yùn)輸記錄等方面的管理等也會直接影響企業(yè)生產(chǎn)效率。
目前國內(nèi)大部分?jǐn)嚢枵究刂葡到y(tǒng)，還存在著技術(shù)含量較低、自控程度較低、標(biāo)準(zhǔn)化程度較低等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的攪拌站控制系統(tǒng)中與硬件設(shè)備的連接處需要復(fù)雜的設(shè)置，并且與硬件設(shè)備的通信方式開發(fā)時一旦確定無法改變，對于使用不同設(shè)備的用戶，需要針對每種設(shè)備分別調(diào)試通信部分的程序，修改大量的代碼，導(dǎo)致調(diào)試和維護(hù)工作復(fù)雜難以進(jìn)行。采用通用組態(tài)軟件可以較好解決這個問題，但是一般攪拌系統(tǒng)中除控制功能外，都需要集成數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能，而且這些功能也會因最終用戶的不同而具有個性化的特色，而復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理不是一般組態(tài)軟件的優(yōu)勢領(lǐng)域，一些看似簡單的功能也難以通過簡單的二次開發(fā)來實(shí)現(xiàn)，源代碼級的修改定制又勢必造成管理和維護(hù)的困難。 因此這些軟件都難以滿足攪拌系統(tǒng)的要求，這導(dǎo)致了攪拌站控制系統(tǒng)普及和提高行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度有很大的困難。
“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的攪拌站自動化控制系統(tǒng)，與硬件連接方式更方便透明，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，針對用戶使用不同硬件設(shè)備的情況，只需簡單修改設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)與硬件的通信，易于調(diào)試和維護(hù)。同時通過軟件提供的“用戶程序”功能，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，使系統(tǒng)具有了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能。系統(tǒng)將過程控制和企業(yè)生產(chǎn)管理有機(jī)的結(jié)合在一起，既克服了傳統(tǒng)混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，又能滿足系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理方面的需求。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，可以按照設(shè)定的生產(chǎn)任務(wù)單，自動、連續(xù)的控制物料計(jì)量、投料、攪拌、出料等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了控制過程的高度自動化，同時又能進(jìn)行原材料登記、倉庫庫存管理、在線修改施工配比信息、操作人員登錄記錄、為產(chǎn)品運(yùn)輸指派車隊(duì)及綜合查詢功能等，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，大大提高了生產(chǎn)效率和科學(xué)化管理水平。
“易控（INSPEC）”具有精美的圖形界面和豐富的動態(tài)圖庫，與同類產(chǎn)品相比組態(tài)的生產(chǎn)畫面更為美觀。除此之外，“易控（INSPEC）”提供了世界上203種語言之間的自由轉(zhuǎn)換，為產(chǎn)品的出口帶來了極大的便利。
2.混凝土生產(chǎn)過程及系統(tǒng)管理需求
圖1 混凝土生產(chǎn)過程工藝流程圖
混凝土生產(chǎn)過程由物料倉、物料秤、骨料斗以及攪拌機(jī)四個環(huán)節(jié)組成。其中物料倉和物料秤為配料系統(tǒng)，負(fù)責(zé)將原料按照配方中設(shè)定的值精確投放，骨料斗和攪拌機(jī)為攪拌系統(tǒng)，負(fù)責(zé)混凝土攪拌及出料。
“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的混凝土攪拌站自動控制系統(tǒng)，對混凝土生產(chǎn)過程中的各個環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)精確連續(xù)的控制。首先物料倉按照配方中設(shè)定的配料值自動將物料投放到物料秤上，系統(tǒng)通過物料秤采集到的重量值自動停止放料，物料秤向骨料斗放料時同樣根據(jù)傳送帶電子秤采集到的重量值自動停止放料，兩次放料保證配料量的精確。同時，系統(tǒng)采用在線計(jì)算沖量的方法，根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時調(diào)節(jié)沖量大小，進(jìn)一步保證了配料量的精確。根據(jù)實(shí)際值和設(shè)定值計(jì)算出多余的物料將會留在物料秤上，參與到下一盤配料。所有投料完成以后開始計(jì)算攪拌定時，由電鈴?fù)ㄖa(chǎn)完成。
混凝土攪拌控制系統(tǒng)還需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能。對生產(chǎn)任務(wù)信息的管理，需要涵蓋產(chǎn)品型號、等級、合同編號、采用的施工配比、工程類別及名稱、計(jì)劃及完成方量和日期、操作及質(zhì)檢人員、施工單位人員及銷售人員聯(lián)系方式等各種信息，并提供綜合查詢的功能。對原材料及庫存的管理，包括原材料品種型號數(shù)量登記、與物料倉對應(yīng)信息等管理。對產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)墓芾恚ㄜ囮?duì)車號登記、司機(jī)姓名登記及運(yùn)輸方量等信息。對配合比數(shù)據(jù)管理，包括對已有配合比數(shù)據(jù)的修改、錄入新配合比內(nèi)容并提供綜合查詢等。“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的混凝土攪拌站自動控制系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，能夠滿足混凝土攪拌站控制系統(tǒng)的需求。
3.易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的攪拌站自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1與硬件的連接
“易控（INSPEC）”提供了多種便捷的與下位設(shè)備的連接方式，可以通過串口、以太網(wǎng)或其它網(wǎng)卡等多種方式與硬件設(shè)備相連。與下位設(shè)備的連接是通過“易控（INSPEC）”提供的“IO通信”功能實(shí)現(xiàn)的，在設(shè)置通信參數(shù)過程中，開發(fā)人員只需知道設(shè)備的類型、廠家、基本的連接參數(shù)以及通信的內(nèi)容等即可實(shí)現(xiàn)上位控制系統(tǒng)與現(xiàn)場硬件設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，軟件提供的硬件連接向?qū)Э梢詭椭_發(fā)人員完成“易控（INSPEC）”與硬件的通信設(shè)置。與以往傳統(tǒng)的軟件相比，“易控（INSPEC）”在IO通信上為用戶提供了更多功能，如能動態(tài)啟動或停止和一臺或多臺設(shè)備的通信、支持結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以及設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)、可以快速批量配置設(shè)備中的變量信息、嵌入網(wǎng)關(guān)功能、開放通信程序框架等一系列更加方便用戶的功能。
目前商品混凝土生產(chǎn)采用的信號采集設(shè)備主要有兩種，可編程序控制器PLC或者數(shù)據(jù)采集板卡。“易控（INSPEC）”自帶的驅(qū)動庫中包含目前市場上大部分的PLC和板卡產(chǎn)品的驅(qū)動，由“易控（INSPEC）”設(shè)計(jì)的混凝土攪拌站自動控制系統(tǒng)中用戶只需簡單設(shè)置一些接口參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與硬件設(shè)備的通信，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，在現(xiàn)場更換硬件設(shè)備的情況下，只需修改系統(tǒng)中的部分設(shè)置就可完成與硬件的通信而不必修改大段的程序代碼，降低了企業(yè)對軟件開發(fā)的依賴性，便于維護(hù)。
3.2畫面設(shè)計(jì)
“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的攪拌站自動化控制系統(tǒng)，風(fēng)格簡潔、操作方便，系統(tǒng)畫面由標(biāo)題欄、導(dǎo)航區(qū)、工作區(qū)和狀態(tài)欄組成。各個功能按鈕位于畫面右側(cè)的導(dǎo)航區(qū)內(nèi)，操作人員可以通過單擊按鈕進(jìn)入相應(yīng)的操作區(qū)域，位于畫面底部的狀態(tài)欄顯示系統(tǒng)報(bào)警狀態(tài)、操作人員、通信狀態(tài)等信息。
監(jiān)控系統(tǒng)的畫面使操作人員能夠更加準(zhǔn)確直觀的了解實(shí)際現(xiàn)場的工作狀態(tài)，“易控（INSPEC）”具有專業(yè)級的圖形處理能力。通過“易控（INSPEC）”組態(tài)的混凝土攪拌站生產(chǎn)畫面，能夠準(zhǔn)確全面的體現(xiàn)攪拌站的控制流程，并能實(shí)時顯示現(xiàn)場參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了畫面與生產(chǎn)過程的同步。組態(tài)完成的生產(chǎn)畫面如圖2所示：
圖2 由“易控（INSPEC）”組態(tài)的混凝土攪拌站生產(chǎn)畫面
“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的攪拌站自動化控制系統(tǒng)提供了兩種生產(chǎn)方式，手動生產(chǎn)和自動生產(chǎn)。在自動生產(chǎn)模式下，用戶可以通過生產(chǎn)畫面中的“生產(chǎn)登記”按鈕，選擇已經(jīng)填寫好的生產(chǎn)任務(wù)單（如圖3所示），點(diǎn)擊“開始生產(chǎn)”按鈕，系統(tǒng)就會按照任務(wù)單中包含的混凝土的信息自動的進(jìn)行生產(chǎn)，整個生產(chǎn)過程不需要用戶手動操作。在手動生產(chǎn)模式下，用戶可以通過點(diǎn)擊畫面中的各個倉門來實(shí)現(xiàn)放料配料的過程，各個倉門之間存在著邏輯互鎖，操作員的所有操作都在畫面的日志記錄區(qū)中顯示，保證了生產(chǎn)過程的安全。
圖3 生產(chǎn)登記內(nèi)容
在生產(chǎn)過程中，各個配料倉的倉體處顯示當(dāng)前生產(chǎn)任務(wù)使用的配合比和原料用量，除此之外，畫面同樣涵蓋了工程信息，包括正在生產(chǎn)產(chǎn)品的任務(wù)單編號、項(xiàng)目名稱、施工部位、混凝土品種等信息，這些信息使得操作人員方便快速的掌握當(dāng)前的生產(chǎn)情況。
3.3配方管理
為了滿足產(chǎn)品多樣化的要求，由“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的攪拌站自動化控制系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)庫連接，用數(shù)據(jù)庫來管理不同品種混凝土的配方數(shù)據(jù)，不僅可存儲配方的數(shù)量增大很多，還可在線對配方內(nèi)容進(jìn)行編輯。配方管理功能提供了新增、刪除、修改、查詢等功能，如圖4所示。編輯完成的配方保存在與易控相連的數(shù)據(jù)庫中，在填寫生產(chǎn)任務(wù)單時可供操作員選擇。
圖4 配方管理功能
3.4生產(chǎn)管理
針對不同客戶對混凝土的型號及數(shù)量的要求，由“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的攪拌站自動化控制系統(tǒng)集成了混凝土攪拌站ERP信息的管理，囊括了攪拌站生產(chǎn)管理相關(guān)的所有過程，包括任務(wù)單管理、配方管理、倉庫管理、原材料管理、車隊(duì)管理、操作員管理及運(yùn)送記錄管理等各個環(huán)節(jié)的管理，同時提供大量的綜合查詢及生成日報(bào)表、月報(bào)表的功能。
針對每次生產(chǎn)任務(wù)，填寫相應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)單，生產(chǎn)任務(wù)單中包含任務(wù)單編號、任務(wù)單狀態(tài)、合同編號、混凝土品種、運(yùn)送車隊(duì)等基本信息。任務(wù)單管理功能提供了新增、刪除、修改、查詢等功能，如圖5所示。編輯完成的生產(chǎn)任務(wù)單保存在與易控相連的數(shù)據(jù)庫中，用戶可通過生產(chǎn)畫面的“生產(chǎn)登記”按鈕進(jìn)行選擇。
圖5 任務(wù)單管理功能
由“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的攪拌站自動化控制系統(tǒng)包含的倉庫管理、原材料管理、車隊(duì)管理、操作員管理及運(yùn)送記錄管理，提供了新增、刪除、修改、查詢等功能，如圖6所示，編輯完成的信息存儲在與易控相連的數(shù)據(jù)庫中。
圖6 原材料管理
由“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的攪拌站自動化控制系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)庫的操作是通過軟件提供的“用戶程序”功能實(shí)現(xiàn)的。
“用戶程序”是易控提供的在工程中編寫程序的功能，通過在工程中編寫用戶程序代碼，可以實(shí)現(xiàn)對工程中各種資源的靈活控制，改變工程的執(zhí)行流程、使用第三方已經(jīng)開發(fā)出來的程序代碼和編寫自己的特需功能。與傳統(tǒng)的組態(tài)軟件相比，易控提供的用戶程序不是解釋執(zhí)行的，而是編譯成了計(jì)算機(jī)可以直接執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，采用了開放的C#高級語言作為編程語言，可以直接使用C#語言的豐富指令、.NET Framework框架平臺提供的數(shù)以萬計(jì)的類庫、易控提供的各種功能指令、易控工程中的變量、圖形等對象，另外C#本身是全開放的高級語言，可以方便地利用用戶自己或者第三方已經(jīng)編寫好的程序代碼，而且可視化編程和智能感知等編程技術(shù)的采用極大簡化了代碼的編寫難度。
4.結(jié)束語
由“易控（INSPEC）”實(shí)現(xiàn)的攪拌站自動化控制系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了混凝土攪拌站工作的完全自動化，而且使得該系統(tǒng)與同類型產(chǎn)品相比，具有操作方便、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，其可靠性、工作效率及安全性也得到了極大的提高。通過“易控（INSPEC）”組態(tài)的人機(jī)界面具有強(qiáng)大的自動控制和數(shù)據(jù)管理功能，保障了控制系統(tǒng)安全可靠，為用戶提供了全方位的信息化解決方案。
