基于PLC的混凝土攪拌站控制與監(jiān)控程序的設計論文

1、. . . . 基于PLC的混凝土攪拌站控制與監(jiān)控程序設計摘 要隨著我國經濟建設的飛速發(fā)展，許多大型的基礎工程與建筑工程相繼開工。建設優(yōu)質的工程需要高品質的混凝土，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，交通和建筑管理部門要求施工用的混凝土集中生產和管理。這樣，不僅要求混凝土的配料精度高，而且要求生產速度快，因此，混凝土生產過程中攪拌設備自動控制系統(tǒng)日益受到人們的重視。可編程控制器具有可靠性高、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?；谏鲜鲈?，我設計了基于的商品混凝土攪拌設備自動控制系統(tǒng)。常見的混凝土攪拌站控制方式有繼電器直接控制、PLC和計算機結合以與P

2、LC和配料控制器結合3種控制方式。采用PLC和配料控制器結合控制的攪拌站性能可靠、性價比高，可以保證混凝土的質量，提高混凝土生產效率。作為混凝土攪拌站的核心，控制與監(jiān)控程序在計量精確、控制可靠、管理方便等方面的要求也日益提高。本文針對PLC和配料控制器結合控制的攪拌站來設計其控制與監(jiān)控程序設計中主要要完成的任務有系統(tǒng)構造、PLC的I/O分配、工作流程圖與PLC程序的編寫。 關鍵詞：混凝土攪拌站；I/O分配；可編程控制器（PLC）；自動控制The designing of the controlling and monitoring program for concrete mixing sta

3、tions which based on PLCABSTRACTWith the rapid development of China's economic construction, the basis for many large engineering and construction projects have been started. Construction of high quality project needs high-quality concrete, and with the strengthening of environmental consciousne

4、ss, in order to reduce urban noise and pollution, traffic and construction management department for the construction of concrete used in concentration of production and management. This requires not only the ingredients of concrete, high precision, and require the production speed, therefore, the p

5、roduction process of concrete mixing equipment automatic control system has attracted attention. Programmable controller with high reliability, functional, simple and intuitive program can effectively make up for the relay control system defects. For these reasons, I designed the product based autom

6、atic control system of concrete mixing equipment.朗讀顯示對應的拉丁字符的拼音Common control of concrete mixing station has direct control of relays, PLC and computer and PLC integration and combination of ingredients controller 3 control. Batching Controller using PLC and the control of mixing with reliable, cost

7、-effective, can guarantee the quality of concrete to improve concrete production efficiency. As the core of concrete mixing station, control and monitoring procedures in the measurement of precise, reliable control, easy management, and other requirements are increasing. In this paper, combined with

8、 PLC control and ingredients mixing station controller to design the control and monitoring process design of the main tasks to be accomplished in a systematic structure, PLC's I / O allocation, work flow and procedures for the preparation of PLC. 朗讀顯示對應的拉丁字符的拼音KEY WORDS: Concretemixing station;

9、 The I / Odistribut- ion;Programmable logic controller(PLC); Automatic control47 / 52目錄前言1第1章 混凝土攪拌站系統(tǒng)概述31.1 混凝土攪拌站的組成31.2 電控系統(tǒng)的構成51.3 稱重傳感器的選擇71.4 小結8第2章 混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設計92.1 控制系統(tǒng)設計的基本原則與步驟92.2 PLC的工作原理102.3 可編程控制器的選用與編程調試軟件選擇132. 3.1 可編程控制器的選用132. 3.2 編程調試軟件選擇15第3章 混凝土攪拌站PLC程序設計183.1 混凝土攪拌站PLC程序設計思想18

10、3.2 混凝土攪拌裝置的工藝流程183.3 系統(tǒng)初始化程序與主程序設計193.4 報警電路的設計213.5 斷電保護程序設計213.6 I/O分配表和模擬量輸入地址223.7 位存儲區(qū)（M）的使用概況243.8 小結25第4章 程序調試264.1 模擬調試的準備工作264.2 仿真調試264.2.1 系統(tǒng)初始化程序與主程序調試264.2.2 報警程序的調試294.3 小結30結 論31 辭32參考文獻33附錄34前言可編程序邏輯控制器（PLC）自它誕生以來至今，以其極高的性能價格比以與一系列人所共識的優(yōu)點，受到越來越多的工程技術人員的重視。它現在被廣泛用于汽車生產、石油生產、IT制造、家電制造

11、廠等工業(yè)控制系統(tǒng)場所，是現代制造業(yè)發(fā)展的重要技術之一。它對工業(yè)的生產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需求得到有利保障。1969年美國DEC公司研制的第一臺PDP-14型PLC。隨后，在二十世紀七十至八十年代一直簡稱為PC。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輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱為PLC。PLC在控制領域的應用是保持了廣泛的增長趨勢。隨著我國經濟建設的高速發(fā)展，許多大型的基礎工程與建筑工程相繼開工。建設優(yōu)質的工程需

12、要高品質的混凝土，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，交通和建筑竹理部門要求施工用的混凝土集中生產和管理。這樣，不僅要求?；炷恋呐淞暇雀?，而目要求生產速度快，因此，混凝土生產過程中攪拌設備自動控制系統(tǒng)日益受到人們的重視?？删幊炭刂破?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一座預拌混凝土攪拌站以來，商品混凝土作為獨立的產業(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

13、。目前，德國、美國、意大利、日本等國家的攪拌站在技術水平和可靠性方面處于領先地位。國外生產的攪拌站一般生產率在50m3/ h300m3/h，對于商品混凝土生產，攪拌站形式應用比較普遍，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參數基本上是根據用戶要求和參考國外產品的自由狀態(tài)。國標GB10171-88(混凝土攪拌站(樓)分類和GB 10172-88(混凝土攪拌站(樓)技術條件的頒布實施，將混凝土攪拌站(樓)的研制和生產納入了標準管理的軌道，為其發(fā)展奠定了基礎。產品技術標準和預拌混凝土標準的要求中，對于混凝土攪拌站(樓)的技術指標己

14、達到發(fā)達國家水平。當今國生產的混凝土攪拌站質量迅速提高，逐步取代了進口攪拌站，在國已經占主導地位，其控制系統(tǒng)也得到快速發(fā)展。國大型混凝土攪拌站生產廠商包括:三一重工、志美、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)略性產品結構調整，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的升級換代，由雙錐反轉型、立軸和臥軸強制式混凝土攪拌機替代鼓筒型攪拌機，現在這三大系列產品的技術性能己達到國外同類機型的先進水平，從質量到數量上基本滿足了國需求;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

15、機械搞上去”的戰(zhàn)略，推動了混凝土機械行業(yè)的第二次產品結構調整，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。經過科研院所和生產企業(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，使我國在商品混凝土機械的設計、制造能力和水平都有了很大提高，一些產品已有批量生產，其技術水平與當今世界水平同步，減少了進口，節(jié)約了外匯，取得了較好的經濟效益和社會效益。在“十五”乃至2010年期間，我國要建設一大批大型煤礦、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，這都需要大量的混凝土。所以現在正是大力發(fā)展混凝土機械的大好時機，作為“

16、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1章 混凝土攪拌站系統(tǒng)概述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備組成，它最基本的組成部分有以下五個:運輸設備、料斗設備、稱量設備、攪拌設備和輔助設備，如圖1-1：石料箱沙料箱沙料輸送機石料輸送機添加劑螺旋輸料機 水泥螺旋輸料機 水泵電機 沙料重量傳感器石料重量傳感器放料閘門傳送帶翻斗倒成品時下限位上料時上限位攪拌機圖1-1 混凝土攪拌站示意圖1）運輸設備運輸設備包括骨料運輸設備、水泥輸送設備以與水泵等。骨料運輸設備有皮帶機、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備，。水泥輸送

17、設備和添加劑輸送設備由斗式提升機和螺旋輸送機組成。2）料斗設備料斗設備由貯料斗、卸料設備(閘門、給料機等)和一些其它附屬裝置組成。料斗設備在生產中起著中間倉庫的作用，用來平衡生產。在混凝土攪拌裝置中，用料斗設備配合自動秤進行配料。所以，它是工藝設備的組成部分，并不是大宗物料的貯存場所。根據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。圓形貯斗又叫筒倉。給料機和閘門都是貯料斗的卸料設備。閘門控制貯料斗卸料口的開啟和關閉的，大多是氣動的，其構造簡單，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

18、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）稱量設備 稱量配料設備是混凝土生產過程中的一項重要工藝設備，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、高效的稱量設備不僅能提高生產率，而且是生產優(yōu)質高強混凝土的可靠保證。一套完整的稱量設備包括貯料斗、給料設備(閘門或給料機)和稱量設備等。對稱量設備的要求，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生很大的影響，同時又要滿足一定的生產率。稱量設備從構造上可分為杠桿秤和電子秤等，其中，杠桿秤已經

19、被淘汰。 為了適應各種不同的物料，秤斗在構造上略有不同。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，斗門設有橡皮墊，以保證密封。傳感器的裝設，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）攪拌設備即一般的混凝土攪拌機，沒有提升裝置和供水裝置。其設計技術很成熟，在攪拌站設計中，一般采用標準攪拌機。例如，目前國廠家基本都使用雙臥軸強制式攪拌機，此攪拌機攪拌能力強，攪拌均勻、迅速，生產率高，對于干硬性、塑性與各種配比的混凝土，均能達到良好的攪拌效果。1.2 電控系統(tǒng)的構成電控系統(tǒng)由PLC、智能元件、傳感器、中間繼電器和執(zhí)行機構等構成，如圖1-2：RS-23

20、2打印機PCPLC傳感器智能元件中間繼電器執(zhí)行機構混凝土攪拌站圖1-2 電控系統(tǒng)構成 1、PLC采用三菱FX2n系列產品。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，我設計的混凝土攪拌機的PLC外部接線圖如圖1-3：圖1-3 PLC外部接線圖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的模擬輸出接口板，其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等。4、執(zhí)行機構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

21、機、攪拌電機等。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器的準確度稱重傳感器的選型應充分考慮以上一些因素外，還應盡可能兼顧結構簡單、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)

22、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。根據不同類型和規(guī)模的攪拌設備選用相應的傳感器?；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圍、線性度、靈敏度和分辨率后，并且根據攪拌站中稱重傳感器的運行環(huán)境，選用的是HL-F(1)型方懸臂梁高精度壓力傳感器，如圖1-4：圖1-4 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、士0.05%F.S/30min的蠕變和蠕

23、變恢復、0.05%F. S的滯后和重復性、0.02%F. S/100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，其額定載荷則為120T。F型傳感器采用剪切結構，抗偏載、抗側向能力強，具有動態(tài)響應快、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，如攪拌站、打樁機、配料秤、料斗秤等。1.4 小結本章對混凝土攪拌站的組成、電控系統(tǒng)的構成以與傳感器的選型作了簡要的論述，使讀者對混凝土攪拌站的硬件系統(tǒng)有了一個大概的了解。第2章 混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設計2.1 控制系統(tǒng)設計的基本原則與步驟任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現

24、被控對象（生產設備或生產過程）的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。再設計控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則： 最大限度地滿足被控對象的控制要求。設計前，要深入現場進行調查研究，收集資料，并與機械部分的設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、經濟、使用與維護方便。監(jiān)控界面友好，簡潔明快。 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 考慮到生產的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC容量與MCGS監(jiān)控點時，應該留有余量。控制系統(tǒng)設計的一般步驟如圖2-1所示：NNYY確定控制對象和控制任務PLC與組態(tài)軟件的選擇I/O與監(jiān)控地址分配軟件設計與模

25、擬調試電氣系統(tǒng)設計硬件組裝通電實驗正確？符合控制要求？聯機調試編制技術文章現場安裝調試交付使用修改軟件或硬件圖2-1 PLC控制系統(tǒng)設計流程圖2.2 PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其掃描過程如圖3-2所示。STOPRUN內部處理通信操作輸入處理程序執(zhí)行輸出處理CPU運行方式更新時鐘和特殊寄存器電源ONCPU正常否?執(zhí)行自診斷112存放自診斷錯誤結果致命錯誤?CPU強制為STOP2圖2-2 PLC循環(huán)掃描工作方式這個工作過程分為部處理、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。部處理階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復位監(jiān)視

26、定時器等。在通信操作服務階段，PLC與一些智能模塊通信、響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示容等，當PLC處于停(STOP)狀態(tài)時，只進行部處理和通信服務操作等容。在PLC處于運行(RUN)狀態(tài)時，從部處理、通信操作、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存中所對應的映像寄存器。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，其映像寄存器的容也不發(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PLC梯形圖程序掃

27、描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉指令，則根據跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址。從用戶程序涉與到輸入輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映像寄存器中讀出上一階段采入的對應輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀出對應映像寄存器的當前狀態(tài)，根據用戶程序進行邏輯運算，運算結果再存入有關器件寄存器中，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)，在輸出處理階段轉存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅動外部負載。PLC的掃描既可按固定的順序進

28、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，而目也因為在一些大系統(tǒng)中需要處理的I/O點數多，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，可縮短循環(huán)掃描的周期和提高控制的實時響應性。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

29、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)設備通常是可以接受的，PLC的響應滯后是允許的。但是對某些I/O快速響應的設備，則應采取相應的措施。如選用高速CPU，提高掃描速度，采用快速響應模塊、高速計數模塊以與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;程序設計不當的附加

30、影響等。2.3 可編程控制器的選用與編程調試軟件選擇2. 3.1 可編程控制器的選用進行PLC選型時，應該從以下幾個方面進行考慮:1)I/O點數問題當控制對象I/O點在60點之，I/O點數比為3:2時選用整體式(小型)PLC較為經濟;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，多數小型PLC只具有開關量I/O ; PID, A/D, D/A、位控功能一般只有大、中型PLC才有。3)聯網通信問題 聯網通訊是影響PLC選型的重要因素之一，多數小型

31、機提供較簡單的RS-232通訊口，少數小型PLC沒有通訊功能。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)響應時間問題系統(tǒng)響應時間也是影響PLC選型的重要因素之一。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)響應時間約為2倍的掃描周期。 5)可靠性問題 應從系統(tǒng)的可靠性角度，決定PLC的類型和組網形式，比如對可靠性要求極高的系統(tǒng)，可考慮選用雙CPU型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

32、點數×8(開關量)+100×模擬量通道數(模擬量)+120×(1+采樣點數×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標。另外，I/O點數，存貯容量應留有一定的余量以便實際工作中的調整。確定PLC的型號以后，就必須對各種模塊進行選型，開關量模塊的選型主要涉與到如下幾個問題: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)中開關量輸入信號之間不需隔離可考慮選擇后兩種。點數問題。前面所說，點數是影響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具體點數的多少選擇

33、恰當的I/O模塊。一般而言，點數多的點均價就低。開關量輸入模塊。通常的開關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。進行開關量輸入模塊的選型時必須根據實際系統(tǒng)運行中的要求綜合考慮。開關量輸出模塊。通常的開關量輸出模塊類型有繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出。在開關量輸出模塊的選型過程中，必須根據實際系統(tǒng)運行要求與要求輸出的電壓等級進行相應的選型。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量，作為PLC準確控制的依據。模擬輸入量包括砂料、石料等重量。開關輸入量有:系統(tǒng)開關按鈕；攪拌機（翻斗門）的上限位、下限位；沙料箱、石料箱閘門開關;各

34、種機器故障；報警銷鈴；手動回零等。PLC的開關量輸出有: 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。這些信號經功率放大后驅動相應的執(zhí)行機構。本系統(tǒng)需要配置的I/O點如下:19個開關量輸入;22個開關量輸出。根據對上述控制任務的分析，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)FX2n，它能滿足中等性能要求的應用，應用領域相當廣泛。其模塊化、無排風扇結構、和易于實現分布，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的方便又經濟的方案。FX2n系列所具有的多種性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可

35、以完全根據實際應用選擇合適的模塊。當任務規(guī)模擴大并且愈加復雜時，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，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應性。此外，FX2n系列PLC還具有模塊點數密度高，結構緊湊，性價比高，性能優(yōu)越，裝卸方便等優(yōu)點。2. 3.2 編程調試軟件選擇GX Developer是三菱PLC的編程軟件。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST與FB、Label語言程序設計，網絡參數設定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控與調試，具有異地讀寫PLC程序功能。 GX Developer的

36、特點：1. 軟件的共 GX Developer能夠制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運動控制（SCPU）,FX系列的數據,能夠轉換成GPPQ,GPPA格式的文檔。 此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 2. 利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠將Excel,Word等作成的說明數據進行復制，粘貼，并有效利用。 3. 程序的標準化 (1) 標號編程 用標號編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認識軟元件的而能夠根據標示制作成標準程序。 用標號編程做成的程序能夠依據匯編從而作為實際的程序來使用。 (2) 功能塊（以下，略稱作FB）

37、FB是以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時反復使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。此外，零件化后，能夠防止將其運用到別的順序程序時的順序輸入錯誤。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。 4. 能夠簡單設定和其他站點的 由于連接對象的指定被圖形化而構筑成復雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設定。 5. 能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接 (1) 經由串行通訊口 (2) 經由USB (3) 經由MELSECNET/10(H)計算機插板 (4

38、) 經由MELSECNET()計算機插板 (5) 經由CC-Link計算機插板 (6) 經由Ethernet計算機插板 (7) 經由CPU計算機插板 (8) 經由AF計算機插板 6. 豐富的調試功能 (1) 由于運用了梯形圖邏輯測試功能，能夠更加簡單的進行調試作業(yè)。 (a) 沒有必要再和可編程控制器連接。 (b) 沒有必要制作條使用的順序程序。 (2) 在幫助中有CPU錯誤，特殊繼電器/特殊寄存器的說明，所以對于在線中發(fā)生錯誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器/特殊寄存器的容的情況下提供非常大的便利。 (3) 數據制作中發(fā)生錯誤況時，會顯示是什么原因或是顯示消息，所以數據制作的時間能夠大幅度縮

39、短。 GX Developer的安裝：要安裝這個軟件，先要打開GX編程軟件MELSOFTEnvMEL里的SETUP這個程序。這個安裝程序是共通部件。并且要注意一下幾點： 1：去掉文件夾名稱中的中文字符。 2：先安裝GX DeveloperEnvMEL里的環(huán)境包。 3：打開GX Developer里的SETUP.EXE這個安裝文件，開始安裝，中間會要你輸入ID序列號，最好安裝時候關閉殺毒軟件，完成后再打開。 注意安裝時不要選擇監(jiān)控模式，如果有不清楚的，就用默認的，直接點擊下一步就可以了。 三菱的8.52的軟件有的存在這個問題，和WIN系統(tǒng)有關，可以把缺少的文件從8.26的復制到8.52的里面，這

40、個我試過，能行。注意只復制8.52沒有的就行?；蛘呦劝惭b好8.26的，不用卸載，直接安裝8.52的也可以的。我親自安裝過的。注意最好不要用GHOST的系統(tǒng)，因為這樣的系統(tǒng)精簡掉了很多東西，特別是用在工控方面，在安裝軟件或應用的時候會出現很多莫名其妙的問題。 1: 使用Windows Vista 系統(tǒng)時，最少需要15GB 的可用空間。 2: 使用Windows Vista 系統(tǒng)時，建議使用分辨率為1024×768 像素或更高。 當使用微軟Windows XP 或者Windows Vista 時，不能使用新功能。 如果使用了新功能，有可能導致本產品運行不正常。 第3章 混凝土攪拌站PLC

41、程序設計3.1 混凝土攪拌站PLC程序設計思想為了使PLC完成混凝土攪拌站整個生產過程的現場控制功能，PLC需要采集各秤的重量信號與其它傳感器和行程開關提供的開關量信號，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的信號分別經稱重變送器進入PLC。由于變送器輸出的是并行BCD碼，所以需經過程序轉換成二進制碼，存儲在PLC的數據寄存器中。然后經過PLC程序處理.2)各秤斗稱量時，達到設定值時停止給料。3)由于秤斗上粘附的原料使稱重產生偏差，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

42、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，為了不使已經配好的原料浪費，己經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據寄存器中。5)由于攪拌站運行過程中,各送料機與攪拌機等難免不出故障,因此,應設計故障報警程序.3.2 混凝土攪拌裝置的工藝流程攪拌站進行混凝土生產時，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

43、利用定時器進行水泥、所需水與外加劑的計量。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從各自料倉送入各自秤斗進行計量。由于整臺設備生產的連續(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)有關的動作全部完成

44、，才可以進入下一個狀態(tài)，因此必須通過設備上安裝的限位開關和傳感器對各執(zhí)行機構的狀態(tài)進行監(jiān)控。3.3 系統(tǒng)初始化程序與主程序設計 根據工作流程的要求，PLC控制程序執(zhí)行輸出動作時，計算機必須己經處于數據的采集與處理狀態(tài)，因此，需要設定部輔助繼電器標志。只有當計算機復位該標志時，PLC才能確認計算機已處于所要求的狀態(tài)，否則必須關斷所有輸出負載，進入等待。同理，結束時，判斷停止條件:所有門、所有閥均己關閉;集料斗和秤斗均為空；本批攪拌結束且PLC無輸出動作等，系統(tǒng)初始化程序與主程序流程圖見圖3-3：YY2YNYNYNNNYNNYYYNNN啟動循環(huán)開始指示燈亮？加劑螺旋輸料機開泥螺旋輸料機開泵電機開料

45、輸送機開攪拌機開開始計時5分鐘 料輸送機開沙料稱量完畢？閘門打開，傳送帶啟動1沙料箱放料畢？石料稱量完畢？NY石料箱放料畢？閘門關閉閘門關閉傳送帶上沒有物料？傳送帶關閉開始計時3分鐘 開始計時0.5分鐘 0.5分鐘到？3分鐘到？5分鐘到？YY開始記錄攪拌時間5分鐘，配料完畢指示燈亮，10秒后自動滅所有配料都放入攪拌機？1攪拌時間到？攪拌機停止，翻斗機下翻卸混凝土4手動開始 N攪拌機在上限位且石料箱和沙料箱放料閘門關？閘門打開，傳送帶啟動5圖3-3 主程序流程圖3.4 報警電路的設計 由于條件有限，報警電路的設計較為簡單，利用I2.1I2.7作為各電動機故障信號。程序運行流程圖如圖3-4所示:故

46、障產生故障指示燈亮，報警電鈴響按消鈴按鈕關閉電鈴，報警指示燈變?yōu)槌Ａ料收蠄缶療粝绨聪略嚐?、試鈴按鈕圖3-4 報警程序運行流程圖3.5 斷電保護程序設計 由于整個設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斷電前的狀態(tài)。程序設計選擇具有斷電保護的部輔助保持繼電器和數據，將氣缸、電磁閥或電機的運行狀態(tài)和參數進行保存，實現斷電保護，如圖3-5：Y系統(tǒng)初始化原始配方與控制參數初始化是否執(zhí)行斷電恢復？調入斷電時的狀態(tài)接上次斷電時狀態(tài)運行N一次 循 環(huán) 結 束54圖3-5 斷電保護程序流程圖3.6 I/O分配表和模擬量輸入地址表2-1 數字量輸入/輸出地址表I/O分配表輸 入輸 出

47、X000啟動Y000循環(huán)開始信號燈X001手動開始I/O分配表和模擬量輸入地址Y001攪拌機X002執(zhí)行完本次循環(huán)后停止Y002石料輸送機X003緊急停止Y003沙料輸送機X004攪拌機下限位Y004水泥螺旋輸送機X005攪拌機上限位Y005水泵X006石料箱閘門狀態(tài)Y006添加劑螺旋輸送機X007沙料箱閘門狀態(tài)Y007翻斗機下翻X010Y010翻斗機上翻X011Y011傳送帶X012Y012石料箱放料閘門線圈X015Y013沙料箱放料閘門線圈X016Y014所有配料都放入攪拌機指示燈X017報警電路試燈、試鈴Y015一次循環(huán)結束指示燈X020消鈴按鈕Y020報警玲聲X021攪拌機故障Y021

48、攪拌機故障指示燈X022石料輸送機故障Y022石料輸送機故障指示燈X023沙料輸送機故障Y023沙料輸送機故障指示燈X024水泥螺旋輸送機故障Y024水泥螺旋輸送機故障指示燈X025Y025水泵故障指示燈X026添加劑螺旋輸送機故障Y026添加劑螺旋輸送機故障指示燈X027翻斗機故障Y027翻斗機故障指示燈表2-2 模擬量輸入地址X040X041石料重量（石料重量傳感器輸入）沙料重量（沙料重量傳感器輸入）根據I/O分配表設計的控制面板簡圖如圖3-6所示：圖3-6 控制面板簡圖報警玲聲攪拌機故障指示燈石料輸送機故障指示燈沙料輸送機故障指示燈水泥螺旋輸送機故障指示燈水泵故障指示燈添加劑螺旋輸送機故

49、障指示燈翻斗機故障指示燈該控制面板的上一排為各輸出顯示,下邊一排為各輸入按鈕.3.7 位存儲區(qū)（M）的使用概況表2-4 位存儲區(qū)（M）的使用概況位存儲區(qū)控制信號位存儲區(qū)控制信號M1石料箱放料完信號M10添加劑輸送完畢信號M2沙料箱放料完信號M11所有物料配制完畢信號M3關閉傳送帶信號M13完成一次循環(huán)指示燈信號M4沙料和石料都放攪拌機信號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M33沙料輸送機故障消鈴信號M34水泥螺旋輸送機故障消鈴信號M35水泵故障消鈴信號M36添加劑螺旋輸送機故障消鈴信號M37翻斗機故障消鈴信號以上表格中列出

50、了程序編寫過程中使用到的主要位存儲區(qū)與其控制的信號。3.8 小結本章對作為控制系統(tǒng)現場控制站的PLC的原理、特點、應用領域進行了介紹，并對PLC進行選型;結合攪拌站的控制流程，設計了PLC程序流程圖和梯形圖程序等，并以Gx Developer軟件為平臺，進行工控機監(jiān)控軟件的設計。第4章 程序調試由于條件限制，本人無法購買PLC，使得運行GX developer version 7-Micro/WIN的計算機與PLC之間無法建立起通信。只能使用仿真模擬軟件來進行模擬調試。4.1 模擬調試的準備工作梯形圖程序編輯好之后，要進行編譯。在GX developer version7-Micro/WIN3

51、.2編程軟件中文件菜單點打開，調入設計程序。輸入完畢后，程序進入待運行狀態(tài)，再按下梯形圖邏輯測試起動按鈕，寫入PLC，如圖4-1:圖4-1 調入設計程序 4.2 仿真調試4.2.1 系統(tǒng)初始化程序與主程序調試第一步：測試程序的起停是否符合要求。在仿真軟件中寫入程序后，點擊工具欄的藍色矩形按鈕，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4-2:圖4-2 主程序部分調試點擊X001（手動開始），各電機啟動信號燈沒有亮，這是因為不具備開始條件：攪拌機在上限位且石料箱和沙料箱放料閘門關，點擊X005（攪拌機上限位）X006（石料箱閘門）X00

52、7（沙料箱放料閘門），使其閉合，則各電機啟動信號燈亮。如圖4-3:圖4-3 主程序部分調試程序繼續(xù)運行，點擊X002（運行完本次循環(huán)后停止），程序繼續(xù)運行，不受干擾；點擊X003（緊急停止），則所有輸出信號燈滅。如圖4-4：圖4-4 主程序部分調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與閘門狀態(tài)開關，測試各個電機是否能夠正常起停。第三步：產生“所有配料都放入攪拌機”信號的程序調試。該信號的產生對攪拌站的正常運行有著極其關鍵的作用，該信號的調試可使用存監(jiān)視來實現。圖4-5為使用仿真軟件中的存監(jiān)視功能實現調試：圖中M4、M5、M6、M

53、0都是用相應電機信號的下降沿實現置位，用M11信號實現復位。4.2.2 報警程序的調試第一步：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。測試結果如圖4-5:圖4-5 報警程序的部分調試第二步：第一步調試正確的情況下，按下相應的模擬故障按鈕，看對應的指示燈是否閃爍、Y020（報警玲聲）是否亮，否則為錯誤，須進一步修改。第三步：第二步調試正確的情況下，按下X020（消鈴按鈕），則Y020（報警玲聲）滅，相應的故障指示燈轉為常亮，否則為錯誤。 第四步：第三步調試正確的情況下，使產生故障的觸點斷開，

54、則相應指示燈滅，否則為錯誤。4.3 小結本章通過仿真軟件對初始化程序與報警程序進行了調試和修改，使得程序更加符合設計的要求。結 論本文從混凝土攪拌站的產生、發(fā)展、結構與工藝流程和軟件設計的介紹分析開始進行了全局的研究設計，第二章接著分析了混凝土攪拌站測控系統(tǒng)的具體計量機構、控制方式，并提出了基于集散控制系統(tǒng)的攪拌站控制方式;最后對集散控制系統(tǒng)進行了詳細闡述，并基于集散控制系統(tǒng)對混凝土攪拌站的測控系統(tǒng)進行了總體布置。并且對稱重系統(tǒng)現狀和構造進行了分析，然后對其主要組成部分稱重傳感器與其變送器的原理、結構、選擇設計進行了闡述，最后對稱重系統(tǒng)進行了選型，并給出其結構和功能。第三章對現場控制站PLC的原理、特點、應用領域進行了介紹，并針對攪拌站的電氣輸入輸出的點，對PLC進行選型;結合攪拌站的控制流程，利用西門子梯形圖編程語言，進行PLC程序的設計;對測控系統(tǒng)操作員站和工程師站的工控機進行選型，并以微軟的GX Developer為平臺，進行監(jiān)控軟件的設計。但是由于作者的水平有限和時間問題，期望的控制系統(tǒng)還有很多問題需要進一步深入研究與設計:1)斷電保護系統(tǒng)與報警系統(tǒng)需要進一步設計;2)混凝土攪拌站生產過程中利用定時器作為粉料與液態(tài)原料配料控制器是否可以滿足配料精度正需要進一步的研究;3）方便地利用面板按鈕來實現配料的配比改變需要進一步設計；4)如果在一次循環(huán)中突然斷電，導致混凝土