基于以太網(wǎng)的瀝青混合料攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)

郭柏甫

摘 要：瀝青混合料攪拌設(shè)備涉及到物料輸送、除塵、燃燒控制、計(jì)量控制、成品料存儲(chǔ)等多個(gè)工序，且這些過(guò)程控制要求嚴(yán)格、準(zhǔn)確，因此瀝青混合料攪拌設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須高度自動(dòng)化。而隨著當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，瀝青混合料攪拌設(shè)備的使用單位不僅要求能遠(yuǎn)程監(jiān)控生產(chǎn)情況，還要求攪拌設(shè)備具備故障診斷、報(bào)警功能、ERP管理等功能，這就要求瀝青混合料攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)能快速的采集和傳輸大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于以太網(wǎng)的瀝青混合料攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)能很好的滿足上述要求。

關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)；監(jiān)控站；通信服務(wù)器

1概述

隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，瀝青混合料攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)出現(xiàn)了串口設(shè)備、CAN總線等智能設(shè)備，這些設(shè)備的使用讓瀝青混凝土攪拌設(shè)備更加智能化、人性化。傳統(tǒng)的瀝青混合料攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式如，操作按鈕——PLC、觸摸屏—PLC、計(jì)算機(jī)——PLC雖然能夠完成對(duì)瀝青混合料攪拌設(shè)備的正常生產(chǎn)控制，但是存在通信速率低、擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)，已經(jīng)無(wú)法滿足大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、故障診斷報(bào)警、遠(yuǎn)距離控制、ERP管理等要求。以太網(wǎng)是當(dāng)前應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)，它很大程度上取代了其他局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)100Mbit/s甚至10Gbit/s，因此基于以太網(wǎng)的瀝青混合料攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)平臺(tái)更高、擴(kuò)展更靈活、功能更強(qiáng)大。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

基于以太網(wǎng)的瀝青混合料攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)采用了如下技術(shù)方案，系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，包括監(jiān)控站、主控制站以及通信服務(wù)器等。

其中上位機(jī)、通信服務(wù)器與主控制站用以太網(wǎng)連接，且所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處于同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)。

3 功能設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)控站

監(jiān)控站上位機(jī)為裝有控制程序的計(jì)算機(jī)，具備以太網(wǎng)通信功能，通過(guò)屏蔽雙絞網(wǎng)線連接到以太網(wǎng)交換機(jī)，從而接入控制網(wǎng)絡(luò)中。該上位機(jī)不僅可以進(jìn)行生產(chǎn)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，還具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)、智能故障診斷分析等功能，是瀝青混合料攪拌設(shè)備的管理計(jì)算機(jī)。

3.2 通信服務(wù)器

通信服務(wù)器包括工業(yè)交換機(jī)和協(xié)議轉(zhuǎn)換器?？刂普竞捅O(jiān)控站分別通過(guò)雙絞屏蔽線與工業(yè)交換機(jī)連接進(jìn)行以太網(wǎng)通信，協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接具有串口、CAN總線等通信功能的智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備與監(jiān)控站和控制站的以太網(wǎng)通信。

3.3 控制站

主控制站包括以太網(wǎng)通信模塊（連接工業(yè)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控站及智能設(shè)備的以太網(wǎng)通信）、電源模塊、數(shù)字量輸入模塊（連接開(kāi)關(guān)量傳感器、數(shù)字量輸出模塊（連接電磁閥、接觸器等）、模擬量輸入模塊（連接模擬量傳感器）、模擬量輸出模塊（連接執(zhí)行器）?？刂普揪哂型暾倪^(guò)程控制功能，完成瀝青混合料攪拌設(shè)備流程控制、稱重計(jì)量控制、燃燒過(guò)程控制，各流程具有嚴(yán)格的聯(lián)鎖關(guān)系，保證設(shè)備的安全、正確運(yùn)轉(zhuǎn)。

智能設(shè)備，包括冷料電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電流采集模塊、油泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等，這些設(shè)備不僅能完成相關(guān)的控制和檢測(cè)功能，同時(shí)還能將設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)信息和故障信息通過(guò)以太網(wǎng)傳送到監(jiān)控站。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

開(kāi)關(guān)量傳感器包括成品料輸送系統(tǒng)、反吹機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)位置的行程開(kāi)關(guān)，檢測(cè)熱骨料倉(cāng)門、稱門及拌鍋門等開(kāi)關(guān)到位的接近開(kāi)關(guān)以及各電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的輔助觸點(diǎn)；模擬量傳感器包括骨料、瀝青、燃油溫度傳感器、稱重傳感器、壓力傳感器、風(fēng)門位置傳感器等；電磁閥、接觸器、繼電器用于驅(qū)動(dòng)各料門氣缸、各裝置工作部位電機(jī)等；執(zhí)行器主要包括燃燒器油門伺服執(zhí)行器、引風(fēng)機(jī)風(fēng)門執(zhí)行器等。這些設(shè)備完成對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)工況的檢測(cè)和執(zhí)行控制站的控制指令，從而完成對(duì)整機(jī)設(shè)備的控制。

4 擴(kuò)展應(yīng)用

4.1監(jiān)控站擴(kuò)展

由于采用了以太網(wǎng)作為信息傳輸?shù)耐ǖ?，在?shí)際使用過(guò)程中，可以根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)監(jiān)控上位機(jī)。這些監(jiān)控上位機(jī)連接到以太網(wǎng)交換機(jī)上分別與控制站獨(dú)立通信，實(shí)現(xiàn)多機(jī)多控功能，滿足不同級(jí)別、不同區(qū)域的監(jiān)控需求。

4.2網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展

基于以太網(wǎng)的瀝青混合料攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)，保證了大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能快速地在網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行傳輸，這為控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更多的功能提供了基礎(chǔ)。將上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)路由器接入互聯(lián)網(wǎng)，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、ERP管理、遠(yuǎn)程調(diào)試等功能，進(jìn)一步提高瀝青混合料攪拌設(shè)備的信息化水平。

5 結(jié)語(yǔ)

基于以太網(wǎng)的瀝青混合料攪拌設(shè)備具有快速的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸處理能力，提高了網(wǎng)內(nèi)控制的可靠性和穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)瀝青混合料攪拌設(shè)備深層次的智能化、信息化功能提供了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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