过程称重行业革命性的产品—— 可编程称重控制器（PWC）在混凝土配料中的应用

摘   要：本文着重介绍可编程称重控制器（PWC）的原理、结构、应用以及主要特点
关键词：可编程称重控制器、多秤系统、CAN总线、工业嵌入式系统、配料控制、双机双控

一、PWC可编程称重控制器简介
PWC全称programmable  weighing  controller.中文全名：可编程称重控制器，是长陆公司自主知识产权的创新产品。

为满足对于多秤系统同时运行并各自有不同的执行周期，开放的通讯能力以及网络接口等复杂控制的需求，同时基于嵌入式技术的发展以及软逻辑控制在工业控制领域的成熟应用，于是就产生了PWC。 

PWC结合了PC的处理器，RAM和软件的优势，以及PLC固有的可靠性、坚固性、分布特性、紧凑的安装形式，可满足单一平台多功能的需求。PWC由于逻辑内核运行于后台，可以和其它的应用程序，如HMI软件、配料控制、逻辑控制软件、数据库软件等同时在PWC系统中并存，实现实时控制、HMI组态软件、数据库等功能同时运行于一台控制器之中，在系统灵活性、稳定性、低成本等多方面为现有的采用PC+PLC+仪表的客户提供了一个全新的系统方案。

二、PWC系统构成
系统采用分布式结构，在使用过程中，用户可根据现场的需要，选用合适的模块类型，组成实用、性能安全可靠的系统。系统拓扑图如下所示：
 

构成部分介绍:
2.1工业计算机/触摸屏或大屏幕
主要用于数值的显示，用户参数的配置，配方的生产和修改，数据报表等，起到人机界面的作用。

2.2 PWC各种模块
PWC模块是系统的主要组成部分，目前提供8种不同功能类型的模块，主要有：

1）主控模块：整合多规格的软件功能如HMI、软逻辑、单一的数据库、配料算法软件。同时负责各种子模块的协调管理，把各种子模块的不同类型数据，和用户设定的数值进行比较，根据各个开关量的输入输出状态进行逻辑判断，把动作要求经过下面的子模块如模拟量输出模块、开关量输出模块输出到控制设备，相当于PLC的CPU功能；

2）称重模块：主要用于对重量的测量，也包含4路的开关量输入和4路开关量输出；

3）AIO模块：该模块具有4～20mA的模拟量输入和模拟量输出各两个通道，采集通道可以对具有4～20mA输出的传感器、设备等进行采集；输出通道可以用于驱动控制设备，如变频调速等。

4）DIO模块：包含8路数字量输入和8路数字量输出，主要用于现场开关量的输入和输出，输入节点连接设备的无源接点（干接点），如按钮输入、行程开关、接近开关等，输出节点是继电器输出，接点容量为AC250V，DC30V，可以驱动交流接触器，电磁阀等；

5）AI模块：具有4路4～20mA的模拟量输入通道，其作用和AIO模块的输入部分相同；

6）DI模块：提供24路开关量输入，接点类型和DIO模块的输入接点类型相同；

7）AO模块：具有4路4～20mA模拟量输出；

8）DO模块：具有24路开关量输出，接点容量为AC250V，DC30V的开关量输出。

2.3总线介质
PWC总线的通信介质可选择双绞线、同轴电缆或光纤等，选择灵活。在一般应用中，为了廉价而实用可靠，我们建议使用1.0mm²屏蔽双绞线；

2.4其他设备
其它在线测试仪器的数字信号输入、执行机构的反馈信号或其它PWC系统。

三、系统特点

3.1块化设计
PWC采用模块化设计，搭配灵活，既可完成小系统，也可以完成大系统，象搭积木一样。用户可以用根据系统要求的高低，灵活搭配，方便找出系统性能和成本结合的*点。

3.2分布式结构
PWC各功能模块间采用CAN总线式连接，模块可以靠近设备安装，减少现场布线，降低使用成本和维护成本，提高系统可靠性能。

CAN（controller Area Network ）总线是当今主流五大总线之一。它采用了ISO/OSI模型的物理层数、据链路层和应用层，CAN通信协议的一个zui大特点是废除了传统的地址编码，代之以对通信数据库进行编码。

CAN总线面向数据而不是面向节点，其优点是可使网络内的节点个数在理论上不受限制，加入和减少设备不影响系统的工作。

CAN总线通信zui高速率可达到1Mbps；传输速率为5kbps时，采用双绞线，传输距离可达10km左右，并且数据传输可靠性高。从物理结构上看，CAN网络属于总线式通信网络，它与一般的网络区别在于：

1） 不同于以太网等管理及信息处理用网络，它是一种专门用于自动化领域的网络；

2） 其物理特性及网络协议特性更强调工业自动化底层检测和控制；

3） 它采用了技术和*的设计，可靠性和性能远高于已经陈旧的现场通信技术。

当采用分布式控制时，各模块及控制电气元件可直接位于各配料单元，因此可降低大量布线工作，减小线缆用料，对于大型砼站及移动组合式砼站这一点显得格外有意义。

3.3安装方便
PWC各功能模块统一使用DIN35导轨安装，器件采用SMT生产工艺，体积小而轻巧，其专门为复杂的过程称重系统而设计，符合行业标准，接线变得更为简单。

3.4适用环境恶劣
PWC以低功耗的工业级嵌入式系统为基础，发热量少，无须风扇散热，不怕粉尘；定位于工业称重控制，充分考虑了户外称重控制的工况，可满足多地域以及宽温度范围的应用。

3.5 实时性强
PWC是基于嵌入式实时操作系统，具有数据采集和控制实时性强，响应速度快，不怕病毒感染等优点。

3.6 自主知识产权的嵌入式实时数据库
PWC在高速嵌入式系统上实现自主知识产权的嵌入式实时数据库。这使得PWC拥有强大的数据管理和分析能力，为实现复杂称重控制算法提供支撑平台。

3.7*的控制算法
PWC采用自适应模型预测控制算法等，具有控制模型自学习、控制参数自整定功能。该算法通过在称重系统的标定阶段，让控制器自学习称重系统的特性，建立了反映控制系统特性的模型，因此可以在配料控制中能预测不久以后的控制效果而提前实施控制，从而能做到：
1）控制准确，响应快，过冲量小；
2）控制稳定，调节负荷小，节省能源，延长设备使用寿命。

3.8开放性
PWC具有开放性，支持用户进行二次开发，编程语言使用当前流行的逻辑控制语言，如梯形图、指令表和文本语言等；象在PLC或PC机上一样，在PWC上根据需要进行编程，使PWC能够满足各种不同的工艺要求，更加人性化。

四、技术规格（系统接口容量）
系统现在可以接7种子模块，每种子模块zui多可以接16个，详细介绍如下表：

五、PWC系统在砼站配料上的应用

由于混凝土生产的特殊性，往往使得设备厂售后服务量大，无形中增加了成本，降低了利润，因此大家对控制系统的可靠性、易操作性、易维护性有较高要求；器件成本当然也希望能降低，而PWC能很好的满足这些要求。PWC灵活性与其优异的可靠性使其在砼站配料控制上有着其它模式无法超越的优势。

5.1 传统的搅拌站配料控制系统的常见模式

模式之一存在缺点在于PC机不能*跟踪各工作点运行状态；之二则可以。之一、之二中系统一般采用配料控制器（仪表）或PLC实现配料控制功能，可靠性较高；但是由于仪表或PLC不可能像PC机那样完成大量数据运算、存储管理，所以实时数据管理功能较弱。 

这一模式以PC机实现配料控制，优点是运算能力强、实时性好（多秤时实时性尤为重要）、可以在线修正配方，使用PLC仅起到逻辑控制功能，可将动作状态上传至PC机。缺点是对PC依赖，降低系统稳定性。有的厂家将称重显示变送器集成为多路信号调理盒，不带显示。这时采用有认证的称重显示变送器显得十分必要。

模式之四将配料控制、逻辑控制、数据管理分开，其中配料控制由配料控制器完成，因此系统精度、速度有赖配料控制器操作平台的支持，同时依赖PC完成数据管理，系统维护量加大。

5.2使用 PWC的系统

5.2.1 由于PWC的主控模块本身就是高速嵌入式微机，在与PC组成如下系统中，我们可以发现主模块是与上位PC机是互为在线热备的，这一系统也就是真正意义上的双机双控。

脱离上位PC机时由于主控模块可直接驱动VGA（显示器），打印机甚至键盘，因此形成了独立工作的微机系统。由其执行各种配料、逻辑控制，进行数据存储、传输、管理。 

联机时，上位PC可以完成配料、逻辑控制、生产数据管理，PWC主控模块只进行数据传输、状态监控；也可以由PC机承担管理工作，而逻辑与配料控制工作由PWC完成。

5.2.2 与传统的配料系统相比，采用PWC可以使用自有称重模块，可以完成逻辑控制而取代PLC，基于嵌入式实时操作系统也可以降低对PC机的依赖，内部高速总线通讯而不需多串口卡或A/D转换，有效降低成本，减小维护点而灵活性更高。

总 结
由于PWC作为一个创新产品，立足于中国市场，采用多项*技术，提供同一平台可以满足用户多层次的需求，因此它的推出将使我国砼机械的大脑——配料控制系统技术达到一个新的高度。