本文介绍了一套混凝土配料系统的应用。该系统采用先进的测控技术，应用VisualBasic及FIX软件，实现对煤粉、生料及转子秤的智能控制，大大提高了混凝土厂的自动化配料生产水平。实践表明，该控制系统实时性好，控制稳定，操作方便。
1 混凝土配料技术概述
目前我国工业控制自动化程度的要求越来越高。茂名石化水泥厂生产操作自动化程度较低，大部分操作还停留在眼看、手动的阶段，混凝土配料操作还全凭经验，为此，我们研制开发了针对混凝土精确配料的自动控制系统。

本系统采用单回路微机调节，智能PID算法，对现场数据进行数字滤波、曲线拟合、动态优化，实现了对混凝土配料系统的优化控制，使产品质量有了很大的提高。

2 配料系统构成
茂名石化混凝土厂自动配料控制系统主体包括煤粉和生料两部分，烧成煤粉喂料控制系统：直接动态检测煤粉矫正仓内煤粉的料位、进仓流量、出仓流量，并根据矫正仓料位和进仓流量的大小，采用智能PID算法控制变频器输出频率，进而通过搅刀控制出仓流量的大小；烧成生料喂料控制系统：直接动态检测生料小钢仓内生料的料位、进仓流量、出仓流量，并根据小钢仓的料位和进仓流量的大小，采用智能PID算法控制三路富勒阀，以达到稳定料位和出口流量的目的。

本系统由现场传感器、jy500d重量变送器，信号放大器，采集模块，输出模块，接口箱，微机控制系统及监控软件组成。采用先进的测控技术，可对矫正仓和小钢仓的料位、进仓流量、出仓流量进行动态监测、实时显示、超限报警，并将数据存储，进行数字滤波、曲线拟合、动态优化，从而实现对混凝土配料系统的优化控制，并设计出浮动标定法，有效抑制了传感器、变送器的零点漂移，并根据现场需要，对传感器、变送器实时进行现场标定。考虑到系统的稳定性，本系统操作平台采用微软公司的WINNT4.0，为了缩短系统开发研制周期，提高系统的整体可靠性，软件平台采用美国著名的Intellution公司的FIX软件，在此基础上，软件开发平台采用VisualBasic（VB）高级语言，结合开放式数据库连接技术（ODBC），采用Access外部数据库，将自行开发的硬件系统数据采集软件功能模块通过DDE与FIX软件进行接口。

3 配料控制系统的设计
与实现混凝土回转窑的正常工作要求非常严格的窑温、煤粉和生料的比率，并对流量进行精确的统计，每个环节都直接影响出厂混凝土的质量，这就决定了自动配料系统必须有极好的检测功能和控制性能。本系统全数字式的设计使得系统在全数字方式下运行，从而有效的避免了采样误差、漂移误差、电磁干扰等因素的影响，将数据精度提高到传感器和重量变送器的精度。

3.1 系统硬件设计
为实现对温度、压力、流量、速度、位移等物理量进行测控，首先要通过传感器把上述物理硬件是工业实时配料系统的核心，其采样精度、抗干扰性能、稳定性能极大的影响控制的质量，在软件的协调下，能够实现对被控对象准确的测量，稳定的控制，是工业现场控制的最低要求。

（1）配料系统精度

为保证数据采集的精度，工业控制机采用研华P-III，保证采集速度。数据采集卡采用适用于工业控制机的ISA总线，A/D采用AD1674，12位转换芯片，转换速度为10uS，非线性误差≤1LSB（采集电压为10V，精度为2.44mV），输入阻抗10MΩ；D/A采用DAC1232，12位转换芯片，转换时间≤1uS，转换误差≤1%FSR，输出阻抗≤2Ω。

（2）抗干扰设计

正确接地，消除电场干扰，共阻抗干扰在称重配料仪表安装时最容易被忽视，通常情况下外部信号线都采用屏蔽电缆，然而并不是屏蔽电缆本身就能防止干扰进入，它必须通过正确的接地才能使信号免于外部干扰的影响。系统采集卡采用了光电耦合技术，在信号进入计算机采集系统时加入隔离器件，它不但能够隔离掉外部的干扰信号，而且同时还可以对主机形成一定的保护，使主机不会由于外部强干扰而造成破坏。信号进机前，加电容滤波，减小噪声干扰。

（3）冗余设计

在不改变原有的系统硬件的基础上，预留出10路模拟输入通道，2路模拟输出通道，10路数字输入通道，10路数字输出通道。在不改变软件的基础上，可实现2路模拟输入，2路模拟输出，

2路数字输入，2路数字输出，如需进一步扩展系统，只需稍加改动软件即可。

3.2 控制系统软件设计

为了缩短开发研制周期，提高系统的整体可靠性，增加现场流程的实时动态显示，软件平台采用FIX软件，软件开发平台采用VisualBasic语言编程，数据库采用Access外部数据库，用VB实现数据的采集、转换、处理，控制信号的输出，数据的存储。用FIX软件实现监测数据的实时显示，流程的动态变化，报警的实现。

（1）数据采集（DAS）

量转换成电信号，对送来的数据进行信号调理，将信号放大或衰减、滤波、整形或调整电平，使之满足A/D转换器或计算机的输入要求。数据采集要求有很好的实时性，准确性。下面是数据采集的片段：
m_mid = AoOutValue(4)
If sl_do1 = 1 Then
AoOutValue(4) = m_mid
AoOutValue(4) = (AoOutValue(4) * (20# - 4) / 100 +
4) * 1000
AOSingle BaseAdd, 5, AoOutValue(4)
Else
AOSingle BaseAdd, 5, 4000 '输出 4mA,关闭富勒阀 1
End If
'控制生料阀 2
If sl_do2 = 1 Then
AoOutValue(4) = m_mid
AoOutValue(4) = AoOutValue(4) * (10000 - 2000) /
100 + 1900 '0-100 转换至 2-10v
AOSingle BaseAdd, 6, AoOutValue(4)
Else
AOSingle BaseAdd, 6, 1950 '输出 1.95v,关闭富勒阀 2
End If
AOSingle BaseAdd, 7, AoOutValue(5) '控制生料流量计

（2）数字信号处理（DSP）

计算机根据被测控对象的需要，对采集到的数据进行数学分析运算，处理，结果一方面送至显示器、打印机等外设，一方面由A/D—D/A板将数字信号转换成模拟电信号输出，对外部物理量进行实时监控，数据处理还包括消除信号中的噪声及其它干扰及对数据本身进行某些变换加工。本套混凝土配料系统采用平滑滤波消除尖峰干扰，曲线拟合实现优化控制，浮动标定法消除传感器、变送器的漂移干扰。下面是信号处理的片段：
Private Function InputFilter(i As Integer) As Single
'输入平滑滤波函数
Dim m_sum As Single
Dim j, K As Integer
K = UBound(m_Filter, 2)
For j = 0 To K - 1
m_Filter(i, j) = m_Filter(i, j + 1)
Next jm_Filter(i, K) = AiInValue(i)
For j = 0 To K
m_sum = m_sum + m_Filter(i, j)
Next j
InputFilter = m_sum / (K + 1)
End Function

3）数据存储

现场数据对于历史存档，事故分析具有非常重要的意义，尤其是对于与现场控制密切相关的参数更是关系到控制的好坏。为此我们采用微软的Access数据库，对现场控制回路的PID参数，标定参数、斜率进行存储，实现现场的优化控制。Dim db1 As Database
Dim rs1 As Recordset
Set db1 = OpenDatabase(App.path + "\Mao.mdb")
Set rs1 = db1.OpenRecordset("select * from data")
With rs1' 将记录写入文件中
.MoveFirst
.Edit
.Fields("mf_jzc1") = mf_jzc1
.Fields("mf_llj1") = mf_llj1
.Fields("mf_jzc2") = mf_jzc2
.Fields("mf_llj2") = mf_llj2
.Fields("sl_gc") = sl_gc
.Fields("sl_llj2") = sl_llj
.Update
.MoveNext
End If
End With
rs1.Close
db1.Close

3.3 混凝土配料系统稳定性设计

工业控制要求很好的稳定性，且能长时间不间断的运行。本测控系统现场采用工控机进行称重数据采集、信号处理和数据交换，采集卡的工作温度0~50℃，湿度可达80%RH，保证现场正常的运行。为满足现场要求，我们采用微软公司的VisualBasic6.0语言作为开发平台，采用FIX软件作为运行平台。VisualBasic6.0是Windows环境下的可视化编程语言，其功能强大，几乎可与各种语言相接口，界面友好，符合Windows标准。世界排名第一的FIX组态软件，商品化程度高、成熟可靠，能够很出色地满足配料系统的模块化、分布式、多平台支持的技术要求，曾连续多年被国际过程控制协会评为最佳软件。因此，目前国内许多企业中的新组建的控制系统都采用FIX作为其组态软件，对整个企业生产进行数据采集和实时监控。

4 结束语
本文提出了一套具体的用于混凝土配料系统，该系统综合了传感器、称重变送器、配料仪表，工控机采样、接口、信号处理、信息管理、实时显示、数据存储、报警等应用技术。同时介绍了配料控制系统软硬件的设计方案，注意事项。在实际应用中，数据采集精确，实时性能好，稳定性能高，适合于现场控制。本系统已成功的在广东茂名混凝土厂投入使用，效果良好。

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