(整理)基于PLC的混凝土攪拌機

1、前言可編程序邏輯控制器（PL。自它誕生以來至今，以其極高的性能價格比以及一系列人所共識的優(yōu)點，受到越來越多的工程技術(shù)人員的重視。它現(xiàn)在被廣泛用于汽車生產(chǎn)、石油生產(chǎn)、IT 制造、家電制造廠等工業(yè)控制系統(tǒng)場所，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)之一。它對工業(yè)的生產(chǎn)提供了良好的控制系統(tǒng)，它的廣泛使用才使得人民不斷增長的物質(zhì)需求得到有利保障。1969年美國DEC公司研制白第一臺PDP-14型PLG隨后，在二十世紀七十至八十年代一 直簡稱為PG由于到90年代，個人計算機發(fā)展起來，也簡稱為 PC可編程序范圍很大，所 以 美 國 AB 公 司 首 次 將 可 編 程 序 控 制 器 定 名 為 可 編 程 序 邏

2、輯 控 制 器 （Programmable Logic Controller ）,簡稱為PLG PLC在控制領(lǐng)域的應(yīng)用是保持了廣泛的 增長趨勢。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，許多大型的基礎(chǔ)工程及建筑工程相繼開工。建設(shè)優(yōu)質(zhì)的工程需要高品質(zhì)的混凝土，而且隨著人們環(huán)保意識的加強，為了減少城市噪音和污染，交通和建筑處理部門要求施工用的混凝土集中生產(chǎn)和管理。這樣不僅要求, 混凝土的配料精度高，而目要求生產(chǎn)速度快，因此， 混凝土生產(chǎn)過程中攪拌設(shè)備自動控制系統(tǒng)日益受到人們的重視。可編程控制器（PLC）具有可靠性高、功能完善、編程簡單且直觀，能夠有效地彌補繼電器控制 系統(tǒng)的缺陷。從 1903 年德國建造世界上第

3、一座預(yù)拌混凝土攪拌站以來，商品混凝土作為獨立的產(chǎn)業(yè)己有 100 多年的歷史。隨后，美國于1913 年，法國于1933 年建立了自己的攪拌站。二次大戰(zhàn)后，尤其是60 年代到 70 年代，由于各國抓緊發(fā)展經(jīng)濟，醫(yī)治戰(zhàn)爭的創(chuàng)傷，混凝土攪拌站得到了快速發(fā)展。目前，德國、美國、意大利、日本等國家的攪拌站在技術(shù)水平和可靠性方面處于領(lǐng)先地位。國外生產(chǎn)的攪拌站一般生產(chǎn)率在50m3/ h300m3/h,對于商品混凝土生產(chǎn)，攪拌站形式應(yīng)用比較普遍，尤其在大型工程中被采用。我國混凝土攪拌站（ 樓 ） 的研制是從50年代開始的，在其發(fā)展過程中，型式的選取和主要技術(shù)參數(shù)基本上是根據(jù)用戶要求和參考國外產(chǎn)品的自由狀態(tài)。國標

4、 GB10171-88（混凝土攪拌站（樓）分類和GB 10172-88（混凝土攪拌站 （ 樓 ） 技術(shù)條件的頒布實施，將混凝土攪拌站（ 樓 ） 的研制和生產(chǎn)納入了標準管理的軌道，為其發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。產(chǎn)品技術(shù)標準和預(yù)拌混凝土標準的要求中，對于混凝土攪拌站（ 樓 ） 的技術(shù)指標己達到發(fā)達國家水平。當今國內(nèi)生產(chǎn)的混凝土攪拌站質(zhì)量迅速提高，逐步取代了進口攪拌站，在國內(nèi)已經(jīng)占主導(dǎo)地位，其控制系統(tǒng)也得到快速發(fā)展。國內(nèi)大型混凝土攪拌站生產(chǎn)廠商包括: 三一重工、珠海志美、上海華建、南方路機等。自八十年代以來，我國混凝土機械有兩次戰(zhàn)略性產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，對行業(yè)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用：一是八十年代初期混凝土攪拌機

5、的升級換代，由雙錐反轉(zhuǎn)型、立軸和臥軸強制式混凝土攪拌機替代鼓筒型攪拌機，現(xiàn)在這三大系列產(chǎn)品的技術(shù)性能己達到國外同類機型的先進水平，從質(zhì)量到數(shù)量上基本滿足了國內(nèi)需求; 二是八十年代末到九十年代初“發(fā)展一站三車 （ 即混凝土攪拌樓（ 站 ） 、混凝土攪拌輸送車、臂架式混凝土泵車和散裝水泥車） ，把我國商品混凝土機械搞上去”的戰(zhàn)略，推動了混凝土機械行業(yè)的第二次產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，反映了混凝土機械行業(yè)穩(wěn)定、持續(xù)、全面發(fā)展的深層次要求。經(jīng)過科研院所和生產(chǎn)企業(yè)的共同開發(fā)，適時引進國外先進的混凝土泵和混凝土攪拌輸送車技術(shù)，使我國在商品混凝土機械的設(shè)計、制造能力和水平都有了很大提高，一些產(chǎn)品已有批量生產(chǎn)，其技術(shù)水平

6、與當今世界水平同步，減少了進口，節(jié)約了外匯，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。至今我國要建設(shè)一大批大型煤礦、油田、電站、機場、港口、高速鐵路、高等級公路等重點工程，同時也要進行大量的城市道路、城鎮(zhèn)住宅的開發(fā)與建設(shè)，這都需要大量的混凝土。所以現(xiàn)在正是大力發(fā)展混凝土機械的大好時機，作為“一站三車”中的一站，混凝土攪拌樓（ 站 ） 占有舉足輕重的地位。第一章混凝土攪拌站介紹1.1 混凝土攪拌站系統(tǒng)概述1.1.1 混凝土攪拌站的組成一個全套的攪拌裝置是由許多臺主機和一些輔助設(shè)備組成，它最基本的組成部分有以下五個：運輸設(shè)備、料斗設(shè)備、稱量設(shè)備、攪拌設(shè)備和輔助設(shè)備，如圖 1-1:水泵電機水泥螺旋輸料機添加劑

7、螺旋輸料機圖1-1混凝土攪拌站示意圖1）運輸設(shè)備運輸設(shè)備包括骨料運輸設(shè)備、水泥輸送設(shè)備以及水泵等。骨料運輸設(shè)備有皮帶機、拉鏟、 抓斗和裝載機等，其中皮帶機是攪拌裝置中最常用的骨料運輸設(shè)備，。水泥輸送設(shè)備和添加劑 輸送設(shè)備由斗式提升機和螺旋輸送機組成。2）料斗設(shè)備料斗設(shè)備由貯料斗、卸料設(shè)備（閘門、給料機等）和一些其它附屬裝置組成。料斗設(shè)備在 生產(chǎn)中起著中間倉庫的作用，用來平衡生產(chǎn)。在混凝土攪拌裝置中，用料斗設(shè)備配合自動秤 進行配料。所以，它是工藝設(shè)備的組成部分，并不是大宗物料的貯存場所。根據(jù)制作貯料斗所用的材料不同，貯料斗分為鋼貯斗、鋼筋混凝土貯斗、木貯斗等；從外 形上分，常用的有方形和圓形。圓

8、形貯斗又叫筒倉給料機和閘門都是貯料斗的卸料設(shè)備。閘門控制貯料斗卸料口的開啟和關(guān)閉的，大多是 氣動的，具構(gòu)造簡單，卸料能力大，但是只有當物料是完全松散狀態(tài)時，才能比較均勻地控 制料流。而采用給料機卸料時，就比較容易控制均勻地卸料，給料機都是電動的。閘門的類型很多，但在混凝土攪拌裝置中最常用的是扇形閘門，它由壓縮空氣缸來操縱，骨料（石子和砂）都是采用閘門給料。3）稱量設(shè)備稱量配料設(shè)備是混凝土生產(chǎn)過程中的一項重要工藝設(shè)備，它控制著各種混合料的配比。稱量配料的精度對混凝土的強度有著很大的影響。因此，精確、高效的稱量設(shè)備不僅能提高 生產(chǎn)率，而且是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高強混凝土的可靠保證。一套完整的稱量設(shè)備包括貯料斗

9、、給料設(shè) 備（閘門或給料機）和稱量設(shè)備等。對稱量設(shè)備的要求，首先是準確，其次是快速。稱量的不 精確將對混凝土的強度產(chǎn)生很大的影響，同時又要滿足一定的生產(chǎn)率。稱量設(shè)備從構(gòu)造上可 分為杠桿秤和電子秤等，其中，杠桿秤已經(jīng)被淘汰。為了適應(yīng)各種不同的物料，秤斗在構(gòu)造 上略有不同。水泥秤斗是圓形的，骨料秤斗是長方形的，而水等液體的秤斗是圓形的，斗門 設(shè)有橡皮墊，以保證密封。傳感器的裝設(shè)，電子秤的秤斗采用三點懸掛，在每套懸掛裝置的 中部各裝有一個傳感器。4）攪拌設(shè)備即一般的混凝土攪拌機，沒有提升裝置和供水裝置。其設(shè)計技術(shù)很成熟，在攪拌站設(shè)計 中，一般采用標準攪拌機。例如，目前國內(nèi)廠家基本都使用雙臥軸強制式攪

10、拌機，此攪拌機 攪拌能力強，攪拌均勻、迅速，生產(chǎn)率高，對于干硬性、塑性及各種配比的混凝土，均能達 到良好的攪拌效果。1.1.2電控系統(tǒng)的構(gòu)成電控系統(tǒng)由PLG智能元件、傳感器、中間繼電器和執(zhí)行機構(gòu)等構(gòu)成，如圖1-2:1傳感器智能元件 混凝土執(zhí)行機構(gòu)_中間繼電器PLC攪拌站 RS-232打印機q pc圖1-2 電控系統(tǒng)構(gòu)成1、PLC采用三菱FX2n系列產(chǎn)品。它具有兼容性好和可靠性高的特點，為攪拌站的整個 電控系統(tǒng)帶來了高質(zhì)高品的性能，也有利于用戶今后對攪拌站的更新與擴展，我設(shè)計的混凝 土攪拌機的PLC外部接線圖2.7中2-4。2、智能元件主要是指集顯示、變送和控制于一體的配料控制器。它有一個05V

11、的模擬輸出接口板，具模擬部分精度適合于 0.2% , 0.1 % 、0.05%包裝秤使用。3 、傳感器主要包括稱重傳感器和行程開關(guān)等。4、執(zhí)行機構(gòu)包括骨料放料電磁法閥、 水泥放料電磁法閥、水泵閥門、添加劑放料電磁閥、 送料電機、攪拌電機等。1.1.3稱重傳感器的選擇混凝土攪拌站控制系統(tǒng)主要采集的是各種物料的重量信號，故本系統(tǒng)選用的是壓力傳感 器。壓力傳感器是稱重系統(tǒng)中的重要組成部分，由各種壓力敏感元件將被測物重量信號轉(zhuǎn)換 成容易測量的電信號輸出，給稱重儀表顯示重量值，供控制或報警等使用。影響稱重傳感器選型的因素：稱重傳感器選型應(yīng)考慮過負荷因素可靠性傳感器的防護等級攪拌站的規(guī)模和工作類型稱重傳感

12、器的準確度稱重傳感器的選型應(yīng)充分考慮以上一些因素外，還應(yīng)盡可能兼顧結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重 量輕、價格便宜、易于維修、易于更換等條件。工程機械攪拌設(shè)備用稱重傳感器的選型既要考慮混凝土攪拌樓站稱重系統(tǒng)的基本要求， 又要兼顧稱重傳感器的運行環(huán)境，還要削弱那些對稱重傳感器有重要影響的因素，合理地選 擇使用傳感器。根據(jù)不同類型和規(guī)模的攪拌設(shè)備選用相應(yīng)的傳感器?；炷翑嚢枵疽蟮膫鞲衅黝~定載荷從 1kg4000kg不等，骨料傳感器的稱量范圍最大， 一般為50kg4500kg;外加劑傳感器的額定載荷最小，一般不超過50kg。綜合分析了傳感器的量程和范圍、線性度、靈敏度和分辨率后，并且根據(jù)攪拌站中稱重傳感器的運

13、行環(huán)境，選 用的是HL-F(1)型方懸臂梁高精度壓力傳感器，如圖 1-3:圖1-3 HL-F(1)型方懸臂梁壓力傳感器F型傳感器具有 0.05%F.S的精度等級、2mv/v的靈敏度、0.05%F.S的非線性、土 0.05%F.S/30min的蠕變和蠕變恢復(fù)、0.05%F. S的滯后和重復(fù)性、0.02%F. S/100 c的零點輸 出溫度影響和額定輸出溫度影響、15V (DC)的最大工作電壓，具額定載荷則為 120T。F型 傳感器采用剪切結(jié)構(gòu)，抗偏載、抗側(cè)向能力強，具有動態(tài)響應(yīng)快、綜合精度高、防塵、防潮、 防水性能好的特點。特別適合于惡劣環(huán)境，如建筑、水利、化工、電力、港口等行業(yè)的工程 機械，如

14、攪拌站、打樁機、配料秤、料斗秤等。1.2混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計1.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則及步驟任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。再設(shè)計控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則： 最大限度地滿足被控對象的控制要求。設(shè)計前，要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集資料，并與機械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合共同擬定電氣方案，協(xié)同解決實際中出現(xiàn)的各種問題。 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維護方便。監(jiān)控界面友好, 簡潔明快。 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC容量及MCG疏控點時，應(yīng)

15、該留有余量?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計的一般步驟如圖1-4所示：圖1-4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計流程圖1.2.2 PLC的工作原理1-5所示。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其掃描過程如圖圖1-5 PLC循環(huán)掃描工作方式這個工作過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時器等。在通信操作服務(wù)階段，PLC與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當 PLC處于停(STOP)犬態(tài)時，只進行內(nèi)部處理和通信服 務(wù)操作等內(nèi)容。在PLC處于運行(RUN)犬態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信

16、操作、程序輸入、程序執(zhí)行、 程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信 息存入內(nèi)存中所對應(yīng)的映像寄存器。在此輸入映像寄存器被刷新接著進入程序執(zhí)行階段。在 程序執(zhí)行時，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號發(fā)生變化，具映像寄存器的內(nèi)容也 不發(fā)生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但 遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸 入輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映像寄存器中讀出上一階段采入的對應(yīng)輸

17、入端子狀態(tài)，從輸出映 像寄存器讀出對應(yīng)映像寄存器的當前狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進行邏輯運算，運算結(jié)果再存入有 關(guān)器件寄存器中，對每個器件而言，器件映像寄存器中所寄存的內(nèi)容，會隨著程序執(zhí)行過程 而變化。程序處理程序執(zhí)行完以后，將輸出映像寄存器，即器件映像寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅(qū)動外部負載。PLC 的掃描既可按固定的順序進行，也可按用戶程序所指定的可變順序進行。這不僅因為有的程序不需要每掃描一次就執(zhí)行一次，而且也因為在一些大系統(tǒng)中需要處理的I/O 點數(shù)多，通過安排不同的組織模塊，采用分時分批掃描的執(zhí)行方法，

18、可縮短循環(huán)掃描的周期和提 高控制的實時響應(yīng)性。循環(huán)掃描的工作方式是 PLC的一大特點，也可以說PLC是“串行”工作的，這和傳統(tǒng)的 繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。 PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸 點競爭和時序失配的問題。由于PLC是掃描工作過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映像寄存器的內(nèi)容也不會變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。暫存在輸出映像寄存器中的輸出信號，等到一個循環(huán)周期結(jié)束，CPU集中將這些輸出信號全部輸送給輸出鎖存器。由此可以看出，全部輸入輸出狀態(tài)的改變需要一個掃描周期。換言之，輸入輸出的狀態(tài)保持一個掃描周期。掃描周期是PLC一個很重要的指

19、標，小型PLC的掃描周期一般為十幾毫秒到幾十毫秒。 PLC的掃描時間取決于掃描速度和用戶程序長短。毫秒級的掃描時間對于一般工業(yè)設(shè)備通常 是可以接受的，PLC的響應(yīng)滯后是允許的。但是對某些 I/O快速響應(yīng)的設(shè)備，則應(yīng)采取相應(yīng) 的措施。如選用高速 CPU提高掃描速度，采用快速響應(yīng)模塊、高速計數(shù)模塊以及不同的中 斷處理等措施減少滯后時間。影響I/O 滯后的主要原因有: 輸入濾波器的慣性; 輸出繼電器接點的慣性 ; 程序執(zhí)行的時間; 程序設(shè)計不當?shù)母郊佑绊懙取?.2.3 可編程控制器的選用進行PLC選型時，應(yīng)該從以下幾個方面進行考慮：1)I/O 點數(shù)問題當控制對象I/O點在60點之內(nèi)，I/O點數(shù)比為3

20、:2時選用整體式(小型)PLC較為經(jīng)濟； 當控制對象I/O 點在 100-300 點左右，選用中小型模塊式的較為合理; 當控制對象I/O 點在500 點以上時就必須選用大型PLC。2)I/O 類型問題I/O類型也是決定PLC選型的重要因素之一，一般而言，多數(shù)小型PLC只具有開關(guān)量I/O ; PID, A/D, D/A、位控功能一般只有大、中型 PLC才有。3) 聯(lián)網(wǎng)通信問題聯(lián)網(wǎng)通訊是影響PLC選型的重要因素之一，多數(shù)小型機提供較簡單的 RS-232通訊口，少 數(shù)小型PLC有通訊功能。而大型PLC一般都有各種標準的通信模塊可供選擇。4) 系統(tǒng)響應(yīng)時間問題系統(tǒng)響應(yīng)時間也是影響PLC 選型的重要因素

21、之一。一般而言，小型PLC 掃描時間為10-20ms/kb;中型PLC掃描時間在10ms/kb以下；大型PLC掃描時間在1 ms/kb以下，而系統(tǒng) 響應(yīng)時間約為2 倍的掃描周期。5) 可靠性問題應(yīng)從系統(tǒng)的可靠性角度，決定 PLC的類型和組網(wǎng)形式，比如對可靠性要求極高的系統(tǒng)， 可考慮選用雙CPU PLC或冗余控制系統(tǒng)/熱備用系統(tǒng)。6) 程序存貯器問題在PLC選型過程中，PLC內(nèi)存容量、型式也是必須考慮的重要因素。通常的計算方法是：I/O 點數(shù)X 8（開關(guān)量）+100 X模擬量通道數(shù)（模擬量）+120X（1 +采樣點數(shù)X 0.25 ）（多路采樣控 制）。進行PLC選型時，不要盲目地追求過高的性能指

22、標。另外，I/O點數(shù)，存貯容量應(yīng)留有 一定的余量以便實際工作中的調(diào)整。確定PLC的型號以后，就必須對各種模塊進行選型，開關(guān)量模塊的選型主要涉及到如下幾個問題:外部接線方式問題。I/O 模塊一般分為獨立式、分組式和匯點式。通常，獨立式的點均價格較高，如果實際系統(tǒng)中開關(guān)量輸入信號之間不需隔離可考慮選擇后兩種。點數(shù)問題。前面所說，點數(shù)是影響 PLC選型的重要因素，同樣在進行I/O模塊的選型時也必須根據(jù)具體點數(shù)的多少選擇恰當?shù)腎/O 模塊。一般而言，點數(shù)多的點均價就低。開關(guān)量輸入模塊。通常的開關(guān)量輸入模塊類型有有源輸入、無源輸入、光電接近傳感器等輸入。進行開關(guān)量輸入模塊的選型時必須根據(jù)實際系統(tǒng)運行中的

23、要求綜合考慮。開關(guān)量輸出模塊。通常的開關(guān)量輸出模塊類型有繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出。在開關(guān)量輸出模塊的選型過程中，必須根據(jù)實際系統(tǒng)運行要求及要求輸出的電壓等級進 行相應(yīng)的選型。本系統(tǒng)中的稱重系統(tǒng)主要為電子秤，它們所提供的模擬量和其它一些安全監(jiān)測傳感器所提供的開關(guān)量，作為PLC準確控制的依據(jù)。模擬輸入量包括砂料、石料等重量。開關(guān)輸入量有: 系統(tǒng)開關(guān)按鈕；攪拌機（翻斗門）的上限位、下限位；沙料箱、石料箱閘門開關(guān) ; 各種機器故障；報警銷鈴；手動回零等。PLC 的開關(guān)量輸出有: 攪拌機、石料輸送機、沙料輸送機、水泥螺旋輸送機、水泵、添加劑螺旋輸送機、翻斗機、傳送帶等。這些信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動

24、相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)。本系統(tǒng)需要配置的I/O 點如下:19 個開關(guān)量輸入；22 個開關(guān)量輸出。根據(jù)對上述控制任務(wù)的分析，本項目選擇了微軟公司研發(fā)的的模塊化中小型PLC 系統(tǒng)FX2它能滿足中等性能要求的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域相當廣泛。其模塊化、無排風扇結(jié)構(gòu)、和易 于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點使得它成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的方案。FX2n系列所具有的多種性能遞增的 CPUffi豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O 擴展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當任務(wù)規(guī)模擴大并且愈加復(fù)雜時，可隨時使用附加的模塊對 PLC進行擴展。FX2n所具備的高電磁兼容性和強抗振動，抗沖擊性， 更

25、使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。止匕外，F(xiàn)X2n系列PLC還具有模塊點數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，性價比高，性能優(yōu)越，裝卸方 便等優(yōu)點。第二章混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計2.1混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計思想為了使PLC完成混凝土攪拌站整個生產(chǎn)過程的現(xiàn)場控制功能,PLC需要采集各秤的重量信號及其它傳感器和行程開關(guān)提供的開關(guān)量信號，并對此進行處理后，輸出對電磁閥、電動 機等各執(zhí)行機構(gòu)的控制信號，其具體細節(jié)如下：1）石料斗秤、沙料斗秤等由稱重傳感器感應(yīng)的信號分別經(jīng)稱重變送器進入PLG由于變送器輸出的是并行BCM,所以需經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換成二進制碼，存儲在 PLC的數(shù)據(jù)寄存器中。 然后經(jīng)過PLC序處理.2）各秤斗稱量時

26、，達到設(shè)定值時停止給料。3）由于秤斗上粘附的原料使稱重產(chǎn)生偏差，所以需要進行去皮處理。去皮時，PLC記下此時的重量，此重量即為基準零點。在稱量時用總重量減去基準零點值，得到的就是原料的 準確重量。4）考慮到有可能因突然停電造成配料停止，為了不使已經(jīng)配好的原料浪費，己經(jīng)配好的 原料的重量需要具有停電保護功能，所以在程序中，把這些重量信號存在可斷電保持的數(shù)據(jù) 寄存器中。5）由于攪拌站運行過程中各送料機及攪拌機等難免不出故障，因此應(yīng)設(shè)計故障報警程序。2.2 混凝土攪拌裝置的工藝流程攪拌站進行混凝土生產(chǎn)時，首先將骨料分別裝入各自料倉，然后打開石料和砂料的給料 閥門分別將骨料投入到秤斗進行稱量，秤斗中的

27、骨料不斷增加直到電子秤指示到所要求的重 量才控制下料閥門停止投料，然后啟動平皮帶和斜皮帶將骨料卸入集料斗。在骨料配料的同 時，攪拌機也開始攪拌，因為同時在利用定時器進行水泥、所需水及外加劑的計量。在混凝土 所需的各種材料計量完畢后，控制集料斗和各秤斗開門，以把各種材料裝入攪拌機進行攪拌。 在攪拌機運行了規(guī)定的時間后，打開攪拌機的門進行卸料 （攪拌站的門先半開，再全開），完 成混凝土生產(chǎn)的一個循環(huán)。在石料、砂料的稱重計量時，系統(tǒng)用分別控制兩個門進行快速粗略和慢速精確的計量， 以減少稱量時間和稱量精度。同理，對水的計量亦采用水粗稱閥和水精稱閥進行控制，而水 泥、粉煤灰和防凍劑等添加劑則由計量螺旋機

28、從各自料倉送入各自秤斗進行計量。由于整臺設(shè)備生產(chǎn)的連續(xù)性較強，控制系統(tǒng)中，每一個動作的前后時序性都有嚴格的要 求，且到達某個狀態(tài)時，必須保證與這一狀態(tài)有關(guān)的動作全部完成，才可以進入下一個狀態(tài), 因此必須通過設(shè)備上安裝的限位開關(guān)和傳感器對各執(zhí)行機構(gòu)的狀態(tài)進行監(jiān)控。2.3 混凝土攪拌站工作原理混凝土攪拌站分為四個部分：砂石給料、粉料（水泥、粉煤灰、膨脹劑等）給料、水與外 加劑給料、傳輸攪拌與存儲.其工作流程為2.8中的程序流程圖，攪拌機控制系統(tǒng)上電后，進入 人-機對話的操作界面，系統(tǒng)進行初始化處理，其中包括配方號、混凝土等級、坍落度、生產(chǎn) 方量等.根據(jù)稱重對各料倉、計量斗進行檢測，輸出料空或料滿信

29、號，提示操作人員確定是否啟 動攪拌控制程序.啟動砂、石皮帶電機進料到計量斗；打開粉煤灰、水泥罐的蝶閥，啟動螺旋機 電機輸送粉煤灰、水泥到計量斗；開啟水倉和外加劑池的控制閥使水和外加劑流入計量斗 .計 量滿足設(shè)定要求后開啟計量斗斗門，配料進入已啟動的攪拌機內(nèi)攪拌混合，到設(shè)定的時間打開 攪拌機門，混凝土進入己接料的攪拌車內(nèi).2.4 混凝土攪拌站控制要求1 .先按啟動按鈕，循環(huán)開始指示燈亮。再按手動開始按鈕，攪拌機處于上限位且石料箱 和沙料箱閘門開。2 .攪拌機開、添加劑螺旋輸料機開、水泥螺旋輸料機開、水泵電機開、沙料輸送機開、 石料輸送機開。3 .其中添加劑螺旋輸料機開計時 30S、水泥螺旋輸料機

30、開計時1800s水泵電機開計時 3000S,這些時間一到所有的配料都放入攪拌機攪拌 3000S,配料指示燈亮,10S后自動滅， 攪拌時間到攪拌機停止，翻斗機下翻卸混凝土，下翻到下翻限位，翻斗機停止，開始計時1200S, 時間一到攪拌機上升，上升到上限位，從而一次循環(huán)結(jié)束指示燈亮，亮10S后自動滅。2.5 位存儲區(qū)（MD的使用概況表2-1位存儲區(qū)（MD的使用概況位存儲區(qū)控制信號位存儲區(qū)控制信號M0循環(huán)開始完畢信號M16沙料和石料都放攪 拌機攪拌完畢信號M1石料箱放料完信號M17翻斗機停止信號M2沙料箱放料完信號M20石料傳感器完畢信 號M3關(guān)閉傳送帶信號M21石料傳感器完畢信 號M4沙料和石料都

31、放攪 拌機信號M30閃爍信號M5水泥輸送完畢信號M31攪拌機故障消鈴信 號M6水泵停止送水信號M32石料輸送機故障消 鈴信號M10添加劑輸送完畢信 號M33沙料輸送機故障消 鈴信號M11所有物料配制完畢M34水泥螺旋輸送機故 障消鈴信號M12配料完畢指示燈自 動滅信號M35水泵故障消鈴信號M13完成一次循環(huán)指示 燈心M36添加劑螺旋輸送機 故障消鈴信號M14石料輸送完信號M37翻斗機故障消鈴信 號M15沙料輸送完信號以上表格中列出了程序編寫過程中使用到的主要位存儲區(qū)及其控制的信號2.6 混凝土攪拌站I/O分配表表2-2 混凝土攪拌站輸入/輸出地址表輸入值輸出值名稱代號輸入點名稱代號輸出點啟動開

32、始SB1X000循環(huán)開始仔號燈LD1Y000手動開始SB2X001攪拌機KM1Y001執(zhí)行完本次循環(huán)后停止SB3X002石料輸送機KM2Y002緊急停止SB4X003沙料輸送機KM3Y003攪拌機下限位SQ5X004水泥螺旋輸送機KM4Y004攪拌機上限位SQ6X005水泵KM5Y005石料箱閘門狀態(tài)SQ7X006添加劑螺旋輸送機KM6Y006沙料箱閘門狀態(tài)SQ8X007翻斗機下翻KM7Y007石料重量（石料重 量傳赴器輸入SQ9X010翻斗機上翻KM8Y010沙料重量（沙料重量傳感 器輸入）SQ10X011傳送帶KM9Y011報警電路試燈、試鈴SB11X017石料箱放料閘門線圈KM10Y01

33、2消鈴按鈕SB12X020沙料箱放料閘門線圈KM11Y013攪拌機故障SB13X021所有西己料都放入攪拌 機指示燈LD2Y014石料輸送機故障SB14X022一次循環(huán)結(jié)束指示燈LD3Y015沙料輸送機故障SB15X023報警玲聲指示燈LD4Y020水泥螺旋輸送機故障SB16X024攪拌機故障指示燈LD5Y021水泵故障SB17X025石料輸送機故障指示 燈LD6Y022添加劑螺旋輸送機故障SB18X026沙料輸送機故障指示 燈LD7Y023翻斗機故障SB19X027水泥螺旋輸送機故障 指示燈LD8Y024水泵故障指示燈LD9Y025添加劑螺旋輸送機故 障指示燈LD10Y026翻斗機故障指示燈

34、LD11Y027根據(jù)I/O分配表設(shè)計的控制面板簡圖如圖 2-3所示:循一所攪石沙水 環(huán)次有拌料料泥 開循配機輸輸尊 始環(huán)料指送送旋 指結(jié)都示機機輸 示束放燈指指送 燈指入示示機示攪燈燈指燈拌示機燈指示燈水添翻翻傳報泵加斗斗送警指制機機帶鈴示螺下上指聲燈旋翻翻示 輸指指燈機燈燈指示 燈攪石沙水水添翻 拌料料泥泵加斗 機輸輸螺故劑機 故送送施障螺故 障機機輸指施障 指故故送示輸指 示障障機燈送示 燈指指故機燈示示瞳故燈燈指障示指燈示燈報消警玲電按路鈕試燈試鈴圖2-3控制面板簡圖該控制面板的上一排為各輸出顯示，下邊一排為各輸入2.7 混凝土攪拌站的外部接線圖2-4混凝土攪拌站的外部接線圖2.8 系統(tǒng)

35、初始化程序及主程序設(shè)計根據(jù)工作流程的要求，PLC控制程序執(zhí)行輸出動作時，計算機必須己經(jīng)處于數(shù)據(jù)的采集與處理狀態(tài)，因此，需要設(shè)定內(nèi)部輔助繼電器標志。只有當計算機復(fù)位該標志時，PLC才能確認計算機已處于所要求的狀態(tài)，否則必須關(guān)斷所有輸出負載，進入等待。同理，結(jié)束時，判斷停止條件：所有門、所有閥均己關(guān)閉；集料斗和秤斗均為空；本批攪 拌結(jié)束且PLC無輸出動作等，系統(tǒng)初始化程序及主程序流程圖見圖 2-5:攪拌機開加劑螺旋輸料機開 攪木泵電機開豕泥螺旋輸料機開沙料稱量 完畢？石料稱量 完畢？開始記錄攪拌時間5分鐘，配料完畢指 示燈亮，10秒后自動滅攪拌機停止，翻斗 機下翻卸混凝土閘門關(guān)閉傳送帶關(guān)閉閘門關(guān)閉

36、閘門打開，傳 送帶啟動3-y圖2-5主程序流程圖2.9 報警電路的設(shè)計由于條件有限，報警電路的設(shè)計較為簡單，利用 I2.1I2.7作為各電動機故障信號。程 序運行流程圖如圖2-6所示：圖2-6 報警程序運行流程圖2.10 斷電保護程序設(shè)計由于整個設(shè)備的工作流程是連續(xù)循環(huán)進行的，因此斷電之后再起動必須仍然恢復(fù)斷電前 的狀態(tài)。程序設(shè)計選擇具有斷電保護的內(nèi)部輔助保持繼電器和數(shù)據(jù)，將氣缸、電磁閥或電機 的運行狀態(tài)和參數(shù)進行保存，實現(xiàn)斷電保護，如圖 2-7:圖2-7 斷電保護程序流程圖第三章程序調(diào)試3.1 系統(tǒng)初始化程序及主程序調(diào)試第一步：測試程序的起停是否符合要求。在仿真軟件中寫入程序后，點擊PLC中

37、遙控運行/停止，可切換到運行模式。在運行模式下，點擊 X000（啟動按鈕），則Y000 （循環(huán)開始指 示燈）的LED亮，如圖3-1 :在上限位且石料箱和沙料箱放料閘門關(guān)，點擊X005 （攪拌機上限位）X006 （石料箱閘門）X007 （沙料箱放料閘門），使其閉合，則各電機啟動信號燈亮。如圖 3-2:MO MIS X003T I-I001T IM8000X010212429( M20 ( M14 T IIIM20T43X003T I-1-4M14T IMO X003X010T I-14002T I圖3-2 主程序部分調(diào)試程序繼續(xù)運行，點擊 X002 （運行完本次循環(huán)后停止），程序繼續(xù)運行，不受干

38、擾；點擊 X003 （緊急停止），則所有輸出信號燈滅。如圖 3-3:圖3-3 主程序部分調(diào)試從而可以看出起停符合要求。第二步：測試各電機的起停是否符合要求。點擊手動開始按鈕，并適時點擊各行程開關(guān) 及閘門狀態(tài)開關(guān)，測試各個電機是否能夠正常起停。第三步：產(chǎn)生“所有配料都放入攪拌機”信號的程序調(diào)試。該信號的產(chǎn)生對攪拌站的正 常運行有著極其關(guān)鍵的作用，該信號的調(diào)試可使用內(nèi)存監(jiān)視來實現(xiàn)。3.1圖中為使用仿真軟件中的內(nèi)存監(jiān)視功能實現(xiàn)調(diào)試：圖中M4 M5 M6 M0都是用相應(yīng)電機信號的下降沿實現(xiàn)置位，用M11信號實現(xiàn)復(fù)位。3.2 報警程序的調(diào)試第一步：按下X017（試燈、試鈴按鈕），則Y020 （報警玲聲）、Y021 （攪拌機故障指示 燈）Y027（翻斗機故障指示燈）全部變亮，否則為錯誤，須進行修改。測試結(jié)果如圖3-4:第二步：第一步調(diào)試正確的情況下，按下相應(yīng)的模擬故障按鈕，看對應(yīng)的指示燈是否閃 爍、Y020 （報警玲聲）是否亮，否則為錯誤，須進一步修改。第三步：第二步調(diào)試正確的情況下，按下 X020 （消鈴按鈕），則Y020 （報警玲聲）滅, 相應(yīng)的故障指示燈轉(zhuǎn)為常亮，否則為錯誤。第四步：第三步調(diào)試正確的情況下，使產(chǎn)生故障的觸點斷開，則相應(yīng)指示燈滅，否則為小結(jié)本文從