西門子6ES7216-2BD23-0XB8介紹說明

其中，中聯重科、三一重工在臂架式混凝土泵車的研發走在了**的。中聯重科制訂了《混凝土泵車》標準，還研發了泵車遠程維護與系統。三一重工的混凝土泵車，無論在泵送壓力、泵送排量，還是穩定性、可靠性等方面，都可與國外*品牌產品相媲美，其泵送機械系列產品已熱銷到中東、北非及南亞等地。其他國產泵車產品的性能水平也在快速提高。

    新技術助推混凝土泵車發展

    (1)底盤呈現多元化。目前國內臂架式混凝土泵車常用的有沃爾沃、奔馳、五十鈴底盤，采用國產底盤的臂架式混凝土泵車也在推向市場。隨著國產臂架式混凝土泵車市場的日趨成熟，整車利潤率不斷下降，為適應用戶的不同需求，采用國產底盤與進口底盤的臂架式混凝土泵車都將在市場中占有自己的一席之地。

    (2)液壓系統向集成化方向發展。液壓系統是混凝土泵車的核心部分，液壓系統質量的高低會直接影響主機工作性能和效率。臂架式混凝土泵車普遍采用開式系統及恒功率控制，特別是大流量的泵，開式系統具有油溫低、可靠性高、維修方便等諸多優勢。同時，全液壓控制技術、計算機控制技術取得了突破性進展。全液壓控制技術、計算機控制技術也取得了突破性進展，如三一產品的全液壓換向和計算機閉環控制技術已經廣泛應用。

    (3)節能、環保成為泵車發展趨勢。提高混凝土泵車的節能、環保性能已經成為一種趨勢，風冷卻逐步替代水冷卻，發動機的排放標準也在提高，大多達到歐Ⅱ或歐Ⅲ標準。

    (4)結構件更具適用性。臂架式混凝土泵車作業時常受上部空間所限制，要求臂架展開時**部高度較低，4節以下的臂架折疊一般采用單一的R或Z形型式。5節以上臂架由于受空間限制，一般采用RZ組合折疊型式來實現臂架的展開、收攏，適用性、機動性和靈活性增強，特別是在隧道和室內作業施工中，效率明顯提高。前幾年，國產臂架的長度以37m居多，近兩年有越來越長的趨勢，今后將會有更長臂架的混凝土泵車走向市場。另外，臂架式混凝土泵車支腿作業時常受場地空間所限制，尤其是大型臂架式混凝土泵車，因此臂架式混凝土泵車支腿設計呈現出個性化、多樣化的特點。(5)臂架技術有所進步。臂架技術是混凝土泵車的一項關鍵技術，過去一直為德國、美國等少數發達國家制造企業掌握。我國臂架式混凝土泵車近年來有了快速的發展，在產品的穩定性和工藝方面，雖然還不如國外的產品，但已經有了長足的進步，且更加符合國內的實際施工情況。

    (6)混凝土輸出排量更大。中心泵送系統壓力更高、輸送量更大，將成為今后國產臂架式混凝土泵車中心泵送系統的發展趨勢。隨著臂架式混凝土泵車臂架越做越高，車型越做越大，其輸送缸的缸徑也越做越大，同時由于工程進度的要求越來越高，要求泵送排量在80～120m3/h的工程越來越多，大排量將成為今后臂架式混凝土泵車的發展方向。此外，泵送壓力越來越高。混凝土出口壓力現在已達到22MPa，而且還有繼續提高的趨勢。

    (7)控制系統功能更多。臂架式混凝土泵車電氣系統近兩年發展較快，國內各生產廠家生產混凝土泵車電控系統由傳統的PLC控制向專用控制器和電腦智能控制發展，通過觸摸屏，可以實現人機對話，可將各種運行參數進行存儲和顯示，實現對整車的自動監控。一旦整機運行發生故障，除報警提示外還可以調出相關參數進行故障分析、診斷。同時，臂架智能控制系統技術的應用，可實現臂架的等高水平變幅和進行智能澆注。

    除了設備的設計、制造等有了長足的發展外，設備的使用與維護水平也得到了相應的提高，廣大設備使用人員對混凝土泵車的原理、結構、操作及日常維護等越來越熟悉，使設備在施工過程中使用起來得心應手，發揮的作用越來越大。隨著我國城市建設的快速發展和交通、水利等基礎建設規模的不斷擴大，商品混凝土的應用日益廣泛，用戶對混凝土泵車的需求會更加旺盛。可以預見，混凝土泵車將得到越來越多用戶的青睞，國產砼泵車也將繼續呈現快速發展的局面

隨著我國經濟建設步伐的加快，許多大型的工程建設項目相繼上馬，市場對混凝土機械的需求呈猛增勢態。同時，國家已出臺禁止在城市市區使用現場攪拌混凝土的政策，使混凝土泵車等混凝土機械*起來。這些有利的外部條件，為混凝土泵車的發展提供了廣闊的空間。目前，混凝土泵車市場雖然銷量仍然較小，但技術含量和產品附加值較高，整個國內市場在三一、中聯等國內企業的帶動下發展迅速。

    需求快速增長，市場空間擴大

    混凝土機械主要指混凝土泵（拖泵、車載泵）、泵車、攪拌車和攪拌站等4類產品，根據慧聰工程機械網統計數據，這些產品的市場需求總體隨著商品混凝土使用量的不斷增長而增加。

    近年來，國內基礎設施建設的持續發展帶動了國內商品混凝土行業的騰飛，施工規模和范圍的擴大更是促進了工程機械以及相關混凝土輸送機械的高速發展，為混凝土泵車提供了較大的市場空間。混凝土泵車是建筑行業的重要工具，隨著國內商品混凝土行業和建設機械租賃業務的快速發展，施工規模和范圍的擴大，以及西部大開發和東北老工業基地的相機開工建設，帶動了混凝土輸送機械的高速發展，混凝土泵車的市場空間也得到了進一步擴大。隨著國內商品混凝土行業和機械租賃業務的快速發展，混凝土泵車在工業、民用建筑、施工、基礎施工、交通及能源等工程建設中得到越來越廣泛的應用，促進了混凝土泵車市場的快速發展，形成了較大的市場供求空間。目前，我國混凝土泵車使用單位正在迅速增加，泵車生產企業和產量不斷增加，產品性能、質量都在迅速提升。近兩年混凝土泵車的市場需求量快速增加，增長幅度**過了**。我國的混凝土泵車用戶數量增加也十分明顯。團體用戶主要是年生產能力在30萬m3以上有的商品混凝土供應商、內規模比較大的建設施工單位、各類有一定經濟實力和經營規模的施工機械租賃企業、從原建設施工單位分離出來的設備管理部門等；個體用戶主要是沿海發達地區的個體攪拌站和個體機械租賃部。目前在國內團體用戶約在1000家以上。

    國產混凝土泵車主導市場格局

    目前，國內混凝土泵車市場可以為分兩種類型，一種是以上海、廣東、北京為代表的發達地區，這些地區競爭較為激烈、市場穩定，*二種是中西部等欠發達地區，這些地區市場剛剛起步，處于興起階段。隨著臂架等核心技術的研制成功，特別是隨著近年來混凝土泵送技術的產業化，中國的泵車市場，民族品牌的市場占有率終于趕**國外品牌，由過去的10%轉變為，從而主導了我國的混凝土泵車市場。其中，三一和中聯的泵車就占據了國內市場的大半份額，成為國產泵車的*品牌和**矚目的長臂架、大排量泵車制造企業。中聯在2001年就曾與沃爾沃公司合作研發出了新一代智能型混凝土泵車，并迅速完成了臂長37～56m的系列卉發、設計和生產。還有徐重52m混凝土泵車、三一66m長臂泵車等產品層出不窮。目前，我國混凝土泵車生產企業已達10余家，年總生產能力600輛，主要集中在東風、中聯重科、三一重工、遼寧海諾、安徽星馬、上海普斯特和山東鴻達建工集團等企業，產量占全行業的95%。混凝土泵車國產化的趨勢也在愈加強化。與國外**產品的差距在縮小

    中國臂架式混凝土泵車近年來有了快速的發展，在產品的穩定性和工藝方面，雖然還不如國外，但在性價比、售后服務等方面，我國的產品具有明顯的競爭優勢，且更加符合國內的實際施工情況。

CAN總線具有高可靠性、高實時性、帶優先級的非破壞性總線仲裁技術(提供對緊急事件響應時間的**)、多主工作方式及高性價比，因此我們選擇500kb/s的(1ms內能傳送約4個數據包，使系統具有很短的響應時間)冗余CAN總線來構成系統的底層通信網絡。

    系統硬件部分介紹

    整個硬件系統中只有現場控制站和網橋需要自主開發。現場控制站是整個系統中較底層部分，其性能好壞直接影響到整個DCS系統是否成功。開發硬件部分時要處理好系統的接地和電氣隔離、對各輸入、輸出部分要加保護電路、對采集到的數據要進行濾波、各QNX節點要采用電子盤而不能用普通硬盤，以提高整個系統的抗干擾能力。以下將對現場控制站部分作詳細的介紹。

    現場控制站

    現場控制站由若干機籠組成，各機籠相互獨立，通過中間層現場控制網或底層現場控制站內部網(冗余CAN網)互連，機籠內部由一系列插卡和一公用底板組成，其結構如圖1所示，所有插卡均可熱插拔并可組成冗余，且有自診斷功能，從而可**系統不停機工作。機籠可通過以太網通訊卡和中間層現場控制網相連，或通過CAN通訊卡和其它機籠互連。以太網通訊卡和CAN通訊卡均帶32位高速CPU，運行QNX系統，可直接完成現場環路的控制。其中以太網通訊卡的結構如圖2所示。

    CAN通訊卡的結構如圖3所示。

    I/O卡主要完成數字量、模擬量的輸入和輸出，電路上采用隔離設計以實現板卡之間的電氣隔離，其結構如圖4所示。

    由于CAN網上的各節點均可在任意時刻主動向網絡上的其它節點發送信息，利用該特點，使各CAN節點定時向本地的通訊卡發送路由信息，就能實現整個CAN網的路由，當插入新的卡件或拔掉已有的卡件時，都能在系統的路由信息上實時反映出來，實現即插即用的功能。而傳統的RS-485由于不能主動向網絡上的其它節點發送信息，只能用手工的方式實現靜態的路由。

    網橋

    網橋由一塊X86CPU板和若干塊通訊子板組成，一邊連接中間層現場控制網，另一邊連接數字化儀表及第三方設備，起到通訊中介的作用。其結構如圖5所示。各板通過PC/104互連，X86CPU板上運行QNX系統，由QNX負責TCP/IP協議和網絡冗余功能，用戶程序負責和各通訊子板間的通訊，完成網橋的功能。

    系統軟件設計

    系統軟件包括上位機的PC系統軟件、下位機QNX系統中的軟件和I/O卡件中的嵌入式軟件。上位機軟件包括Web服務程序、組態軟件、針對的優化控制軟件及高層管理軟件，采用圖形化的用戶界面，操作直觀、方便，完成對整個系統的管理、監控和對各控制節點的協調優化控制，采用VisualC++編程；下位機的嵌入式軟件包括X86CPU板上的實時軟件、路由軟件、通訊軟件、冗余管理軟件、節點中的環路控制軟件和網橋中的接口程序，運行QNX實時操作系統和SQLanywhereforQNX實時數據庫系統，采用WatcomC/C++forQNX編程，利用QNX操作系統本身的遠程功能實現各節點上程序的動態下載及更新；I/O卡件中的嵌入式軟件主要負責數字量和模擬量的輸入輸出、冗余管理以及和CAN總線的通訊，通過采用KeilC編程，避免了用匯編編程帶來維護困難的問題。 結語

    本系統結合通訊，計算機等方面的一些技術，采用基于CAN總線及QNX分布式實時操作系統的解決方法，實現了分布式實時DCS系統，滿足了設計要求。■

 引言

    DCS系統在發電、煉鋼、石化等領域有著廣泛的用途，較大的提高了生產的自動化程度。但隨著DCS系統的規模越來越大，對其可靠性、實時響應速度、可擴展性及可維護性也提出了更高的要求。本文在對大型分布式DCS系統進行探討的同時，結合通訊、計算機等方面的一些技術，提出了一種設計方法，可實現以下幾個性能特點：環路控制響應時間<5ms；冗余卡件切換時間<10ms；緊急事件響應時間<1ms；實現分布式結構，系統規模擴大時不會增加系統的復雜性；底層電源、I/O卡件、節點及網絡均可實現冗余；系統訪問底層I/O卡件和節點時，無須知道其位置及路由信息，就可直接訪問，即使底層拓撲結構改變，也不會對上層系統產生影響；各節點上的程序可通過網絡下載、更新而無須停機；能與PLC、現有儀表及計算機網絡相連，共享信息資源，具有良好的開放性；設計上盡量采用成熟的技術和現成的配件，以便減少開發和維護費用，方便生產。

    系統整體結構

    該系統采用三層網絡結構，較上層的高層管理網和中間層的現場控制網均采用100M以太網。并通過使用光纖互連來提高通信距離和抗干擾能力；通過使用交換機來提高網絡交換速度；通過使用工業級產品來提高系統可靠性。

    高層管理網

    較上層高層管理網由管理計算機、數據服務器、Internet、網關服務器等組成，是實現企業綜合管理的信息通道。

    中間層現場控制網

    中間層現場控制網由網關服務器、工程師站、操作站、現場控制站及網橋等組成。用于高速、可靠傳輸過程實時數據、控制數據、組態信息等所有現場控制層數據。由于數據量大，為保可靠，在硬件上采用兩條100M以太網做為冗余；在軟件上，采用分布式實時操作系統QNX來實現系統的以太網冗余、程序的動態下載、更新及環路控制的實時性。本系統采用QNX有以下幾點原因：(1)、QNX是一個經過驗的可靠的分布式實時操作系統。(2)、作為一個分布式操作系統，QNX有很好的網絡功能，本身支持兩條以太網冗余運行，能把數據平衡的分配到兩條以太網上，可成倍提高網絡速度，當有一條網絡出故障時，能動態的把所有通信數據切換到另一條網絡上，并對用戶透明。該功能很適合本系統使用。(3)、QNX可通過網絡的更新節點上的程序而*停機，方便維護、升級操作。(4)、不象其它很多實時操作系統可在眾多的CPU上運行，QNX專門針對X86優化，可充分發揮X86的性能。(5)、QNX系統精巧，內核只有10多K，可直接在小容量的電子盤上運行。

    底層現場控制站內部網

    現場控制站內部網用于以太網通信卡、CAN通信卡、I/O卡件之間的數據通信以及現場控制站和機籠間的互連

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