摘  要：以國產(chǎn)混凝土攪拌站自動(dòng)化系統設計為例，全面介紹支持多種世界語(yǔ)言的國產(chǎn)工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件技術(shù)。對于混凝土攪拌站自動(dòng)化人機界面，給出基于易控軟件的功能設計，包括系統通訊、硬件驅動(dòng)、畫(huà)面設計，以及配方管理與生產(chǎn)管理。

　　關(guān)鍵詞：易控  組態(tài)軟件  攪拌站

　　1 引言

　　混凝土攪拌站是土建工程的基本生產(chǎn)設備。在混凝土的生產(chǎn)中，配料的稱(chēng)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，控制系統中，與硬件設備的連接、配方數據的存儲、生產(chǎn)過(guò)程中原材料登記、倉庫管理、操作人員登錄記錄、產(chǎn)品運輸記錄等方面的管理等也會(huì )直接影響企業(yè)生產(chǎn)效率。

　　目前國內大部分攪拌站控制系統都存在控制功能不夠強大、界面粗糙不夠美觀(guān)、可配置性和靈活性不夠等一系列問(wèn)題。當攪拌站機器硬件配置和控制功能根據最終用戶(hù)的需要發(fā)生改變時(shí)，控制軟件需要軟件廠(chǎng)家進(jìn)行修改和重新調試。一些制造廠(chǎng)家選用通用的組態(tài)軟件來(lái)解決二次開(kāi)發(fā)的靈活性問(wèn)題，但由于一般組態(tài)軟件不具有方便靈活的數據管理功能，無(wú)法滿(mǎn)足系統對數據管理方面的需要。易控組態(tài)軟件提供了用戶(hù)程序等強大的二次開(kāi)發(fā)能力、精美的圖形界面、203種語(yǔ)言的轉換顯示等強大的功能，基于這些功能實(shí)現的攪拌站自動(dòng)化控制系統，控制和數據管理功能強大、結構靈活、修改方便、易于維護、適應性強、系統穩定可靠、圖形精美、并為產(chǎn)品出口帶來(lái)了極大的便利。實(shí)際應用證明，使用易控軟件的攪拌站系統大幅度提高了用戶(hù)的生產(chǎn)效率，為生產(chǎn)廠(chǎng)家的生產(chǎn)、維護和控制系統改造升級帶來(lái)極大方便。

　　2  概念設計

　　2.1 易控組態(tài)軟件

　　北京九思易自動(dòng)化軟件有限公司的易控組態(tài)軟件是一套通用的監控和數據采集（SCADA）軟件，亦稱(chēng)人機界面（HMI/MMI）軟件，俗稱(chēng)組態(tài)軟件。易控以功能強大、性能穩定、圖形精美、易學(xué)易用、開(kāi)發(fā)高效、擴展容易等優(yōu)點(diǎn)為自動(dòng)化系統提供了理想的監控解決方案。

　　易控軟件實(shí)現的攪拌站自動(dòng)化控制系統，與硬件連接方式更方便透明，具有很強的適應性，針對用戶(hù)使用不同硬件設備的情況，只需簡(jiǎn)單修改設置即可實(shí)現與硬件的通信，易于調試和維護。同時(shí)通過(guò)軟件提供的“用戶(hù)程序”功能，實(shí)現對數據庫的操作，使系統具有了強大的數據管理功能。系統將過(guò)程控制和企業(yè)生產(chǎn)管理有機的結合在一起，既克服了傳統混凝土攪拌站控制系統的缺點(diǎn)，又能滿(mǎn)足系統在數據管理方面的需求。系統運行穩定、可靠，可以按照設定的生產(chǎn)任務(wù)單，自動(dòng)、連續的控制物料計量、投料、攪拌、出料等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節，實(shí)現了控制過(guò)程的高度自動(dòng)化，同時(shí)又能進(jìn)行原材料登記、倉庫庫存管理、在線(xiàn)修改施工配比信息、操作人員登錄記錄、為產(chǎn)品運輸指派車(chē)隊及綜合查詢(xún)功能等，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，大大提高了生產(chǎn)效率和科學(xué)化管理水平。易控軟件具有精美的圖形界面和豐富的動(dòng)態(tài)圖庫，與同類(lèi)產(chǎn)品相比組態(tài)的生產(chǎn)畫(huà)面更為美觀(guān)。除此之外，易控軟件提供了世界上203種語(yǔ)言之間的自由轉換，為國產(chǎn)工程機械裝備的出口帶來(lái)了極大的便利。

　　2.2 攪拌站工藝分析

　　混凝土生產(chǎn)過(guò)程由物料倉、物料秤、骨料斗以及攪拌機四個(gè)環(huán)節組成。其中物料倉和物料秤為配料系統，負責將原料按照配方中設定的值精確投放，骨料斗和攪拌機為攪拌系統，負責混凝土攪拌及出料，如圖1所示。

　　易控軟件實(shí)現的混凝土攪拌站自動(dòng)控制系統，對混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節實(shí)現精確連續的控制。首先物料倉按照配方中設定的配料值自動(dòng)將物料投放到物料秤上，系統通過(guò)物料秤采集到的重量值自動(dòng)停止放料，物料秤向骨料斗放料時(shí)同樣根據傳送帶電子秤采集到的重量值自動(dòng)停止放料，兩次放料保證配料量的精確。同時(shí)，系統采用在線(xiàn)計算沖量的方法，根據實(shí)際情況實(shí)時(shí)調節沖量大小，進(jìn)一步保證了配料量的精確。根據實(shí)際值和設定值計算出多余的物料將會(huì )留在物料秤上，參與到下一盤(pán)配料。所有投料完成以后開(kāi)始計算攪拌定時(shí)，由電鈴通知生產(chǎn)完成。

圖1 混凝土生產(chǎn)過(guò)程工藝流程圖

　　混凝土攪拌控制系統還需要強大的數據管理功能。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(lèi)別及名稱(chēng)、計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(xiāo)售人員聯(lián)系方式等各種信息，并提供綜合查詢(xún)的功能。對原材料及庫存的管理，包括原材料品種型號數量登記、與物料倉對應信息等管理。對產(chǎn)品運輸的管理，包括車(chē)隊車(chē)號登記、司機姓名登記及運輸方量等信息。對配合比數據管理，包括對已有配合比數據的修改、錄入新配合比內容并提供綜合查詢(xún)等。易控實(shí)現的混凝土攪拌站自動(dòng)控制系統，具有強大的數據管理功能，能夠滿(mǎn)足混凝土攪拌站控制系統的需求。

　　3  基于易控組態(tài)軟件的自動(dòng)化系統

　　3.1 硬件的通訊與組態(tài)

　?。?）易控系統通訊。易控軟件提供了多種便捷的與下位設備的連接方式，可以通過(guò)串口、以太網(wǎng)或其它網(wǎng)卡等多種方式與硬件設備相連。與下位設備的連接是通過(guò)易控提供的I/O通信功能實(shí)現的，在設置通信參數過(guò)程中，開(kāi)發(fā)人員只需知道設備的類(lèi)型、廠(chǎng)家、基本的連接參數以及通信的內容等即可實(shí)現上位控制系統與現場(chǎng)硬件設備之間的數據交換，軟件提供的硬件連接向導可以幫助開(kāi)發(fā)人員完成易控與硬件的通信設置。與以往傳統的軟件相比，易控在IO通信上為用戶(hù)提供了更多功能，如能動(dòng)態(tài)啟動(dòng)或停止和一臺或多臺設備的通信、支持結構數據以及設備的歷史數據、可以快速批量配置設備中的變量信息、嵌入網(wǎng)關(guān)功能、開(kāi)放通信程序框架等一系列更加方便用戶(hù)的功能。

　?。?）易控系統組態(tài)。目前商品混凝土生產(chǎn)采用的信號采集設備主要有兩種，可編程序控制器PLC或者數據采集板卡的工控機IPC。易控軟件自帶的驅動(dòng)庫中包含目前市場(chǎng)上大部分的PLC和數據采集板卡產(chǎn)品的驅動(dòng)，由易控設計的混凝土攪拌站自動(dòng)控制系統中用戶(hù)只需簡(jiǎn)單設置一些接口參數即可實(shí)現上位機與硬件設備的通信，具有很強的適應性，在現場(chǎng)更換硬件設備的情況下，只需修改系統中的部分設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(kāi)發(fā)的依賴(lài)性，便于維護。

　　3.2畫(huà)面設計

　　易控實(shí)現的攪拌站自動(dòng)化控制系統，風(fēng)格簡(jiǎn)潔、操作方便，系統畫(huà)面由標題欄、導航區、工作區和狀態(tài)欄組成。各個(gè)功能按鈕位于畫(huà)面右側的導航區內，操作人員可以通過(guò)單擊按鈕進(jìn)入相應的操作區域，位于畫(huà)面底部的狀態(tài)欄顯示系統報警狀態(tài)、操作人員、通信狀態(tài)等信息。監控系統的畫(huà)面使操作人員能夠更加準確直觀(guān)的了解實(shí)際現場(chǎng)的工作狀態(tài)，易控具有專(zhuān)業(yè)級的圖形處理能力。通過(guò)易控組態(tài)的混凝土攪拌站生產(chǎn)畫(huà)面，能夠準確全面的體現攪拌站的控制流程，并能實(shí)時(shí)顯示現場(chǎng)參數，實(shí)現了畫(huà)面與生產(chǎn)過(guò)程的同步。組態(tài)完成的生產(chǎn)畫(huà)面如圖2所示。

圖2 混凝土攪拌站生產(chǎn)畫(huà)面

　　易控實(shí)現的攪拌站自動(dòng)化控制系統提供了兩種生產(chǎn)方式，手動(dòng)生產(chǎn)和自動(dòng)生產(chǎn)。在自動(dòng)生產(chǎn)模式下，用戶(hù)可以通過(guò)生產(chǎn)畫(huà)面中的“生產(chǎn)登記”按鈕，選擇已經(jīng)填寫(xiě)好的生產(chǎn)任務(wù)單（如圖3所示），點(diǎn)擊“開(kāi)始生產(chǎn)”按鈕，系統就會(huì )按照任務(wù)單中包含的混凝土的信息自動(dòng)的進(jìn)行生產(chǎn)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不需要用戶(hù)手動(dòng)操作。在手動(dòng)生產(chǎn)模式下，用戶(hù)可以通過(guò)點(diǎn)擊畫(huà)面中的各個(gè)倉門(mén)來(lái)實(shí)現放料配料的過(guò)程，各個(gè)倉門(mén)之間存在著(zhù)邏輯互鎖，操作員的所有操作都在畫(huà)面的日志記錄區中顯示，保證了生產(chǎn)過(guò)程的安全。
 

圖3 生產(chǎn)登記內容

　　在生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)配料倉的倉體處顯示當前生產(chǎn)任務(wù)使用的配合比和原料用量，除此之外，畫(huà)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、項目名稱(chēng)、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前的生產(chǎn)情況。

　　3.3配方管理

　　為了滿(mǎn)足產(chǎn)品多樣化的要求，由易控實(shí)現的攪拌站自動(dòng)化控制系統與外部數據庫連接，用數據庫來(lái)管理不同品種混凝土的配方數據，不僅可存儲配方的數量增大很多，還可在線(xiàn)對配方內容進(jìn)行編輯。配方管理功能提供了新增、刪除、修改、查詢(xún)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據庫中，在填寫(xiě)生產(chǎn)任務(wù)單時(shí)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(hù)對混凝土的型號及數量的要求，由“易控（INSPEC）”實(shí)現的攪拌站自動(dòng)化控制系統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(guò)程，包括任務(wù)單管理、配方管理、倉庫管理、原材料管理、車(chē)隊管理、操作員管理及運送記錄管理等各個(gè)環(huán)節的管理，同時(shí)提供大量的綜合查詢(xún)及生成日報表、月報表的功能。

　　針對每次生產(chǎn)任務(wù)，填寫(xiě)相應的生產(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、運送車(chē)隊等基本信息。任務(wù)單管理功能提供了新增、刪除、修改、查詢(xún)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據庫中，用戶(hù)可通過(guò)生產(chǎn)畫(huà)面的“生產(chǎn)登記”按鈕進(jìn)行選擇。

圖5 任務(wù)單管理功能

　　由易控實(shí)現的攪拌站自動(dòng)化控制系統包含的倉庫管理、原材料管理、車(chē)隊管理、操作員管理及運送記錄管理，提供了新增、刪除、修改、查詢(xún)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據庫中。

圖6 原材料管理

　　由易控實(shí)現的攪拌站自動(dòng)化控制系統中對數據庫的操作是通過(guò)軟件提供的“用戶(hù)程序”功能實(shí)現的?！坝脩?hù)程序”是易控提供的在工程中編寫(xiě)程序的功能，通過(guò)在工程中編寫(xiě)用戶(hù)程序代碼，可以實(shí)現對工程中各種資源的靈活控制，改變工程的執行流程、使用第三方已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的程序代碼和編寫(xiě)自己的特需功能。與傳統的組態(tài)軟件相比，易控提供的用戶(hù)程序不是解釋執行的，而是編譯成了計算機可以直接執行的二進(jìn)制代碼，采用了開(kāi)放的C#高級語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，可以直接使用C#語(yǔ)言的豐富指令、.NET Framework框架平臺提供的數以萬(wàn)計的類(lèi)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(kāi)放的高級語(yǔ)言，可以方便地利用用戶(hù)自己或者第三方已經(jīng)編寫(xiě)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(jiǎn)化了代碼的編寫(xiě)難度。

　　4  結束語(yǔ)

　　由“易控（INSPEC）”實(shí)現的攪拌站自動(dòng)化控制系統，不僅實(shí)現了混凝土攪拌站工作的完全自動(dòng)化，而且使得該系統與同類(lèi)型產(chǎn)品相比，具有操作方便、維護簡(jiǎn)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(guò)“易控（INSPEC）”組態(tài)的人機界面具有強大的自動(dòng)控制和數據管理功能，保障了控制系統安全可靠，為用戶(hù)提供了全方位的信息化解決方案。