幹粉砂漿（又稱幹混砂漿，D ry-m ixed M ortar）作為新型的綠色節能環保建築材料，正逐步得到國家政策的強製推廣和使用。當前我國建築行業正處於幹粉砂漿研究開發、生產和應用的快速發展時期。在分析幹粉砂漿生產工藝流程和相關控製要求的基礎上，我們開發了一套中小型幹粉砂漿生產線自動控製係統。控製係統的主控製器采用PLC，使用高精度的稱重數顯儀表作為稱重計量單元，PLC和稱重儀表之間采用RS-485串行通信。由PLC完成提升、振動均料、混合攪拌和卸料等外部執行機構的控製。人機界麵采用觸控式一體化工控機，能夠實現配方數據的編輯、下載，重要工藝參數的設定和工藝流程的監視等。該控製係統實際運行後證明能夠實現幹粉砂漿全自動化的生產。
1　幹粉砂漿工藝流程和控製要求
1.1　工藝流程簡介
幹粉砂漿一般由膠凝材料、骨料和各種添加劑等組成。膠凝材料的作用是將骨料和其它顆粒粘合在一起並粘結在基層上。幹粉砂漿采用的膠凝材料主要有水泥、石膏和熟石灰等。幹粉砂漿中的骨料大多是根據級配要求選取的一定粒徑等級的黃砂或人工砂等。幹粉砂漿生產線主要包括儲料、稱重、上料、振動均料、混合攪拌和卸料等幾個生產工藝流程。在進行幹粉砂漿生產時，先將主料（包括水泥、粉煤灰和黃砂等）和各種添加劑（附料）分別置於各自的儲料倉內。位於在生產線底層的料倉和配料稱量部分，通過提升上料裝置與上層的生產線部分相連。配料及稱量結束後，秤鬥內的原料用螺旋輸送機送入位於混合機上端的料鬥內。當輸送完成後，料鬥內的原料在重力的作用下直接進入混合機。經過設定時間的混合攪拌後，將產品投入卸料鬥內，最後卸料鬥內的幹粉砂漿可以進入包裝係統。
1.2　控製要求
在對幹粉砂漿生產工藝流程和工作過程分析的基礎上，有如下主要的電氣係統控製要求：
1）係統應具有手動控製和自動控製兩種工作方式。手動工作方式主要是在係統維護或軟件調試時使用；在正常生產過程中，一般采用自動工作方式。因此，應設置手動/自動方式選擇和相應按鈕並為各按鈕設置指示燈，以便係統運作不正常時方便查錯；
2）現場稱重儀表可完成各主料和附料的稱重計量，根據稱重信號和生產配方產生螺旋輸送機、閥門等的控製信號。可以動態檢測和處理配料過程中可能出現的問題，稱重顯示儀表可以與PLC之間進行實時、雙向的高速串行通信；
3）PLC可實現對提升上料、振動均料、混合攪拌、卸料等外部執行機構的開關量的邏輯控製；
4）控製係統具備報警、故障處理和報警複位功能。
5）具有美觀、友好的人機界麵。通過界麵可以編輯、下載配方數據，顯示關鍵工藝參數、曆史數據曲線和實時數據曲線等，人機界麵可與PLC進行R S-485串行通信。
2　控製係統的硬件設計
2.1　係統的總體結構
按幹粉砂漿生產線上述工藝流程和控製要求，選用PLC作為電氣係統的主控製器，並擴展適當的I/O模塊。PLC是由傳統的繼電器控製係統發展而來，自20世紀60年代問世以來得到了突飛猛進的發展，尤其在數據處理、網絡通信和與D CS係統融合等方麵有了長足的進步，PLC已經成為實現製造業自動化強有力的工具。
係統的主控製器PLC通過RS-485串行通信口與上位工控機（或觸摸屏）相連，在工控機安裝了監控組態軟件實現對係統的實時監控。稱重儀表采集現場壓力傳感器的模擬量信號，並對模擬信號進行處理，然後通過串行通信（RS-485或R S-232）把處理後的數據傳送給PLC，PLC將接收到的數據經運算處理後，輸出開關量信號控製外圍繼電器的動作，從而實現幹粉砂漿機械部分有序的動作；係統的人機界能夠動態顯示整個生產線的工藝流程，並且能方便地修改各項工藝參數（如動作的過渡時間和攪拌時間等）和編輯配方數據。現場操作人員通過點擊人機界麵上的按鈕可任意對某一種配料計量秤進行單獨的計量。工藝參數的傻瓜化設定可實現將所有工藝參數在調試時按照生產經驗進行設定，不需要頻繁地更改。
2.2　係統的硬件設計
幹粉砂漿生產線控製係統的硬件設計主要包括電氣係統主電路設計、PLC機型的選擇、I/O地址分配和PLC係統外部接線設計等。根據係統的控製要求和生產工藝流程的分析，采用了基於西門子S7-200係列PLC和嵌入版組態軟件的硬件配置方案。
PLC的主機型號選擇的是S7-226 C N。該款機型的主要特點是：主機集成了24點輸入和16輸出，共有40點數字量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大可擴展至168點數字量I/O；內部有13K字節程序和數據存儲空間，6個獨立的30K H z高速計數器，2路獨立的20K H z高速脈衝輸出，具有PID控製器，2個RS-485通信口；具有PPI通信協議、M PI通信協議和自由端口通信協議。因此，S7-226是西門子小型機中具有較強控製能力的機型。根據係統的控製規模，主機另擴展了一塊繼電器輸出型數字量輸出模塊EM 222，以滿足整個控製係統對I/O點的要求。
3　控製係統的程序設計
根據對幹粉砂漿生產線控製係統工藝流程和控製原理的分析，按照模塊化的程序設計思想，幹粉砂漿生產線PLC控製係統的程序主要由下麵的各程序塊組成，即主程序、主料1～3循環累加計算、附料1～2累加循環計算和基於M O D BU S通信的稱重儀表讀寫程序等。在主程序中主要包括：係統初始化、通信使能，通信端口設置，數據轉換，飛刀電機啟動，主料1～3數據傳輸顯示及輸出控製，附料1～2的自動去皮、數據傳送及輸出控製，鬥提機控製，卸料控製和過度倉控製等各個程序段。

4　人機界麵的設計
選用北京昆侖通態公司的高性能嵌入式一體化工控機TPC7063E，它可以采用手觸式操作，具有功耗低、體積小、重量輕、操作簡單方便、符合人性化等諸多優點。該工控機采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏，四線電阻式觸摸屏，同時還預裝了微軟嵌入式實時多任務操作係統W inC E .N E T和M C G S嵌入式組態軟件。
嵌入版M CG S是在通用版M CG S的基礎上開發的，是專門應用於嵌入式計算機係統的組態軟件，適應於應用係統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性能有嚴格要求的專用計算機係統。在TPC7063E上通過嵌入版M CG S組態軟件完成畫麵組態、腳本程序編寫後，通過手觸擊相應窗口可以進行配方的編輯、修改，關鍵工藝參數的設定和在線動態畫麵的顯示。通過人機界麵能夠顯示幹粉砂漿生產線工藝流程、運行狀態和報警，並且可以形成實時數據曲線和數據報表以供顯示和打印。
5　結　語
該幹粉砂漿生產線自動控製係統在采用PLC和嵌入版組態軟件技術以後，經實際運行證明係統安全、穩定、可靠，砂漿製品的自動化水平和生產效率都得到了顯著提高，能夠達到建築施工綠色環保節能的要求，具有比較明顯的經濟效益和社會效益。
 

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