混凝土攪拌機(jī)組成與設(shè)計原理設(shè)計說明

1、 .PAGE45 / NUMPAGES53 . 畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：混凝土攪拌機(jī)組成與設(shè)計原理 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 工程機(jī)械運(yùn)用于維護(hù) 班 級： 機(jī)械3112 學(xué)生： 王少波 指導(dǎo)教師： 袁吉 完成日期：陜 鐵 院 教 務(wù) 處 制畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書班級機(jī)械3112學(xué)生王少波指導(dǎo)教師袁吉設(shè)計（論文）題目混凝土攪拌機(jī)組成與設(shè)計原理主要研究容主要技術(shù)指標(biāo)或研究目標(biāo)各階段完成任務(wù)與時間安排基本要求團(tuán)隊(duì)成員與個人負(fù)責(zé)方面主要參考資料與文獻(xiàn)摘要文章介紹混凝土攪拌站的機(jī)械設(shè)計與配置的技術(shù)條件，混凝土攪拌機(jī)是將混凝土配合料按一定配合比的水泥、沙子、碎石(骨料）和水等均勻攪和而制備混凝土的專用

2、機(jī)械。它由攪拌主機(jī)、物料稱量系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、物料貯存系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等 5 大系統(tǒng)和其他附屬設(shè)施組成。是用于現(xiàn)代化混凝土建筑的主要機(jī)械。他節(jié)約了生產(chǎn)時間，大大提高了生產(chǎn)銷率。同是文章還介紹了攪拌站的操作規(guī)程與日常維護(hù)以與一些常見故障的解決方法。關(guān)鍵詞: 混凝土攪拌機(jī): 故障維修: 日常保養(yǎng)AbstractThe article introduces the mechanical design of concrete mixing station and configuration of technical conditions, concrete mixer is the concrete

3、mixtures in a certain mixing ratio of cement, sand and gravel (aggregate) and water evenly mixed preparation of concrete and special machinery. It by mixing console, the material weighing system, material conveying system, material storage system and control system of large system and other ancillar

4、y facilities. Is used in modern concrete building of the main machinery. He saved the production time, greatly improving the sales. As the article also introduces the operation procedure and daily maintenance of the mixing station, and some common faults of the solution.Keywords: concrete mixer: bre

5、akdown maintenance: daily maintenance基于PLC的混凝土攪拌站控制與監(jiān)控程序設(shè)計摘要：混凝土攪拌站是隨著水泥的誕生而產(chǎn)生和發(fā)展的。它是建筑、橋梁、道路、大壩等工程施工中的必備設(shè)備，它由貯料、配料、攪拌、放料等結(jié)構(gòu)部件組成，是一個受多環(huán)節(jié)制約的復(fù)雜系統(tǒng)。而隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，綜合國力不斷增強(qiáng)，國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度加大，拉動了城市商品混凝土的高速發(fā)展，同時，使混凝土攪拌站有了較大的發(fā)展空間，最初攪拌站僅以單機(jī)的形式出現(xiàn)，混凝土自拌自用，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大規(guī)模的開展，產(chǎn)生了很大的商品混凝土市場，攪拌站的需求越來越大，計量要求越來越高，于是出現(xiàn)了各種

6、不同形式帶有計量裝置的攪拌站，從而產(chǎn)生了現(xiàn)代的混凝土攪拌站。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(jī)結(jié)合以與PLC和配料控制器結(jié)合3種控制方式。采用PLC和配料控制器結(jié)合控制的攪拌站性能可靠、性價比高，可以保證混凝土的質(zhì)量，提高混凝土生產(chǎn)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(jié)合控制的攪拌站來設(shè)計其控制與監(jiān)控程序設(shè)計中主要要完成的任務(wù)有系統(tǒng)構(gòu)造、PLC的I/O分配、工作流程圖與PLC程序的編寫。關(guān)鍵詞:混凝土攪拌站；I/O分配；可編程控制器（PLC）；自動控制目錄 TOC o 1-3 h z

7、 u HYPERLINK l _Toc374731614摘要 PAGEREF _Toc374731614 h IIIHYPERLINK l _Toc374731615目錄 PAGEREF _Toc374731615 h IIHYPERLINK l _Toc374731616第一章緒論 PAGEREF _Toc374731616 h 1HYPERLINK l _Toc3747316171.1 選題背景與意義 PAGEREF _Toc374731617 h 1HYPERLINK l _Toc3747316181.2 混凝土攪拌機(jī)的現(xiàn)狀與國市場分析 PAGEREF _Toc374731618 h 1

8、HYPERLINK l _Toc3747316191.3 本論文的主要工作 PAGEREF _Toc374731619 h 2HYPERLINK l _Toc3747316201.3.1混凝土攪拌站系統(tǒng)簡介 PAGEREF _Toc374731620 h 2HYPERLINK l _Toc3747316211.3.2混凝土攪拌站系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc374731621 h 2HYPERLINK l _Toc3747316221.3.3 程序的調(diào)試 PAGEREF _Toc374731622 h 2HYPERLINK l _Toc374731623第二章混凝土攪拌站系統(tǒng)概述 PA

9、GEREF _Toc374731623 h 3HYPERLINK l _Toc3747316242.1 混凝土攪拌站的組成 PAGEREF _Toc374731624 h 3HYPERLINK l _Toc3747316252.2 電控系統(tǒng)的構(gòu)成 PAGEREF _Toc374731625 h 4HYPERLINK l _Toc3747316262.3 稱重傳感器的選擇 PAGEREF _Toc374731626 h 7HYPERLINK l _Toc3747316272.4 小結(jié) PAGEREF _Toc374731627 h 8HYPERLINK l _Toc374731628第三章混凝土

10、攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc374731628 h 9HYPERLINK l _Toc3747316293.1 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則與步驟 PAGEREF _Toc374731629 h 9HYPERLINK l _Toc3747316303.2 PLC的工作原理 PAGEREF _Toc374731630 h 10HYPERLINK l _Toc3747316313.3 可編程控制器的選用與組態(tài)軟件選擇 PAGEREF _Toc374731631 h 12HYPERLINK l _Toc3747316323. 3.1 可編程控制器的選用 PAGEREF _Toc374731

11、632 h 12HYPERLINK l _Toc3747316333. 3.2 組態(tài)軟件選擇 PAGEREF _Toc374731633 h 14HYPERLINK l _Toc3747316343.4 混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計 PAGEREF _Toc374731634 h 16HYPERLINK l _Toc3747316353.4.1 混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計思想 PAGEREF _Toc374731635 h 16HYPERLINK l _Toc3747316363.4.2 混凝土攪拌裝置的工藝流程 PAGEREF _Toc374731636 h 16HYPERLINK l _To

12、c3747316373.4.3 系統(tǒng)初始化程序與主程序設(shè)計 PAGEREF _Toc374731637 h 17HYPERLINK l _Toc3747316383.4.4 報警電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc374731638 h 19HYPERLINK l _Toc3747316393.4.5 斷電保護(hù)程序設(shè)計 PAGEREF _Toc374731639 h 19HYPERLINK l _Toc3747316403.4.6 I/O分配表和模擬量輸入地址 PAGEREF _Toc374731640 h 20HYPERLINK l _Toc3747316473.4.7 位存儲區(qū)（M）的使用

13、概況 PAGEREF _Toc374731647 h 22HYPERLINK l _Toc3747316483.5 小結(jié) PAGEREF _Toc374731648 h 22HYPERLINK l _Toc374731649第四章程序調(diào)試 PAGEREF _Toc374731649 h 23HYPERLINK l _Toc3747316504.1 仿真調(diào)試的準(zhǔn)備工作 PAGEREF _Toc374731650 h 23HYPERLINK l _Toc3747316514.2 仿真調(diào)試 PAGEREF _Toc374731651 h 25HYPERLINK l _Toc3747316524.2.

14、1 系統(tǒng)初始化程序與主程序調(diào)試 PAGEREF _Toc374731652 h 25HYPERLINK l _Toc3747316534.2.2 報警程序的調(diào)試 PAGEREF _Toc374731653 h 26HYPERLINK l _Toc3747316544.2.3 模擬量處理 PAGEREF _Toc374731654 h 28HYPERLINK l _Toc3747316554.3 小結(jié) PAGEREF _Toc374731655 h 28HYPERLINK l _Toc374731656第五章結(jié)論與展望 PAGEREF _Toc374731656 h 29HYPERLINK l

15、_Toc374731657參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc374731657 h 30HYPERLINK l _Toc374731658附錄 PAGEREF _Toc374731658 h 31HYPERLINK l _Toc374731659附錄1 主程序梯形圖 PAGEREF _Toc374731659 h 31HYPERLINK l _Toc374731660附錄2 報警子程序梯形圖 PAGEREF _Toc374731660 h 40第一章 緒 論1.1 選題背景與意義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(diǎn)，受到越來越多的工程技術(shù)人

16、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公司研制的第一臺PDP-14型PLC。隨后，在二十世紀(jì)七十至八十年代一直簡稱為PC。由于到90年代，個人計算機(jī)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（ProgrammableLogicController），簡稱為PLC。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(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，許多大型的基礎(chǔ)

17、工程與建筑工程相繼開工。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(qiáng)，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(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?？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(bǔ)繼電器控制系統(tǒng)的缺陷。1.2 混凝土攪拌機(jī)的現(xiàn)狀與國市場分析從1903年德國建造世界上第一座預(yù)拌混凝土攪拌站以來，商品混凝土作為獨(dú)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

18、到70年代，由于各國抓緊發(fā)展經(jīng)濟(jì)，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(biāo)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(shí)施，將混凝土攪拌站(樓)的研制和生產(chǎn)納入了標(biāo)準(zhǔn)管理的軌道，為其發(fā)展奠定了基

19、礎(chǔ)。產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)拌混凝土標(biāo)準(zhǔn)的要求中，對于混凝土攪拌站(樓)的技術(shù)指標(biāo)己達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平。當(dāng)今國生產(chǎn)的混凝土攪拌站質(zhì)量迅速提高，逐步取代了進(jìn)口攪拌站，在國已經(jīng)占主導(dǎo)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(chǎn)廠商包括:三一重工、志美、華建、南方路機(jī)等。自八十年代以來，我國混凝土機(jī)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(jī)的升級換代，由雙錐反轉(zhuǎn)型、立軸和臥軸強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)替代鼓筒型攪拌機(jī)，現(xiàn)在這三大系列產(chǎn)品的技術(shù)性能己達(dá)到國外同類機(jī)型的先進(jìn)水平，從質(zhì)量到數(shù)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

20、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(jī)械搞上去”的戰(zhàn)略，推動了混凝土機(jī)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(jī)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(jìn)國外先進(jìn)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(jī)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)水平與當(dāng)今世界水平同步，減少了進(jìn)口，節(jié)約了外匯，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在“十五”乃至2010年期間，我國要建設(shè)一大批大型煤礦、油田、電站、機(jī)場、港口、高速鐵路、高等級公路等重點(diǎn)工程，同時也要進(jìn)行大量的城市道路、城鎮(zhèn)住宅的開發(fā)與

21、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(jī)械的大好時機(jī)，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。1.3 本論文的主要工作1.3.1混凝土攪拌站系統(tǒng)簡介根據(jù)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路對混凝土攪拌站的組成、電控系統(tǒng)的構(gòu)成、稱重傳感器等硬件進(jìn)行詳細(xì)的分析、選型和設(shè)計，以便對混凝土攪拌站的硬件系統(tǒng)有一個大概的了解。1.3.2混凝土攪拌站系統(tǒng)軟件設(shè)計根據(jù)混凝土攪拌站的工藝流程畫出程序流程圖、進(jìn)行 PLC型號的選擇、I/O端口的分配與寫出梯形圖程序，實(shí)現(xiàn)混凝土攪拌站控制系統(tǒng)對整個混凝土生產(chǎn)過程的可靠控制。1.3.3 程序的調(diào)試通過仿真軟件對初始化程序、報警程序、斷電保護(hù)程

22、序進(jìn)行調(diào)試和修改，使得程序更加符合設(shè)計的要求。第二章 混凝土攪拌站系統(tǒng)概述2.1 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(jī)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(yùn)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2-1：石料箱沙料箱沙料輸送機(jī)石料輸送機(jī)添加劑螺旋輸料機(jī) 水泥螺旋輸料機(jī) 水泵電機(jī) 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(jī)圖2-1 混凝土攪拌站示意圖 1）運(yùn)輸設(shè)備 運(yùn)輸設(shè)備包括骨料運(yùn)輸設(shè)備、水泥輸送設(shè)備以與水泵等。骨料運(yùn)輸設(shè)備有皮帶機(jī)、拉鏟、抓斗和裝載機(jī)等，其中皮帶機(jī)是攪拌裝置中最常用的骨料運(yùn)輸設(shè)備，。水泥輸送設(shè)備和添加

23、劑輸送設(shè)備由斗式提升機(jī)和螺旋輸送機(jī)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(jī)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(jìn)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。圓形貯斗又叫筒倉。給料機(jī)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，其構(gòu)造簡單，卸料能力大，但是只有當(dāng)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(jī)卸料時，就比較容易控制

24、均勻地卸料，給料機(jī)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(xiàng)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(qiáng)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(qiáng)混凝土的可靠保證。一套完整的稱量設(shè)備包括貯料斗、給料設(shè)備(閘門或給料機(jī))和稱量設(shè)備等。對稱量設(shè)備的要求，首先是準(zhǔn)確，其次是快速。稱量的不精確將對混凝土的強(qiáng)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。

25、 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(diǎn)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(jī)，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(biāo)準(zhǔn)攪拌機(jī)。例如，目前國廠家基本都使用雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，此攪拌機(jī)攪拌能力強(qiáng)，攪拌均勻、迅速，生產(chǎn)率高，對于干硬性、塑性與各種配比的混凝土，均能達(dá)到良好的攪拌效果。2.2 電控系統(tǒng)的構(gòu)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(jī)構(gòu)等構(gòu)成，如圖2-2：RS-232打印機(jī)

26、PCPLC傳感器智能元件中間繼電器執(zhí)行機(jī)構(gòu)混凝土攪拌站圖2-2 電控系統(tǒng)構(gòu)成1、PLC采用德國西門子SIMATIC系列產(chǎn)品。它具有兼容性好和可靠性高的特點(diǎn)，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(kuò)展，筆者設(shè)計的混凝土攪拌機(jī)的PLC外部接線圖如圖2-3所示。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(guān)等。 4、執(zhí)行機(jī)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(jī)、攪拌電機(jī)等。報

27、警玲聲攪拌機(jī)故障指示燈石料輸送機(jī)故障指示燈沙料輸送機(jī)故障指示燈水泥螺旋輸送機(jī)故障指示燈水泵故障指示燈添加劑螺旋輸送機(jī)故障指示燈翻斗機(jī)故障指示燈石料箱放料完成沙料箱放料完成報警電路試燈、試鈴消鈴按鈕攪拌機(jī)故障石料輸送機(jī)故障沙料輸送機(jī)故障水泥輸送機(jī)故障水泵故障添加劑輸送機(jī)故障翻斗機(jī)故障 1L Q2.01M Q2.1 Q2.2 Q2.3 L+ Q2.4 Q2.5 Q2.6 M Q2.7 EM222數(shù)字量擴(kuò)展模塊I0.0I0.1I0.2I0.3 N1M L1I0.4 1LI0.5 Q0.1I0.6 Q0.2I0.7 Q0.3I1.5 2LI1.6 Q0.4I1.7 Q0.5I2.0 Q0.6I2.1

28、Q0.7I2.2 Q1.0I2.3 Q1.1I2.4 Q1.2I2.5 Q1.3I2.6 Q1.4I2.7 Q1.52ML+M DC24V啟動手動開始執(zhí)行完本次循環(huán)后停緊急停止攪拌機(jī)下限位攪拌機(jī)上限位石料箱閘門狀態(tài)沙料箱閘門狀態(tài)攪拌機(jī)石料輸送機(jī)沙料輸送機(jī)水泥螺旋輸送機(jī)水泵添加劑螺旋輸送機(jī)翻斗機(jī)下翻翻斗機(jī)上翻傳送帶石料箱放料閘門線圈沙料箱放料閘門線圈配料都放入指示燈一次循環(huán)結(jié)束指示燈圖2-3 PLC外部接線圖2.3 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

29、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(fù)荷因素可靠性傳感器的防護(hù)等級攪拌站的規(guī)模和工作類型稱重傳感器的準(zhǔn)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(jī)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(yùn)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，骨料傳感器的稱量圍最大，一般為50

30、kg4500kg;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(jù)攪拌站中稱重傳感器的運(yùn)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2-4：圖2-4 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的蠕變和蠕變恢復(fù)、0.05%F. S的滯后和重復(fù)性、0.02%F. S/100的零點(diǎn)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(jié)構(gòu)，抗偏載、抗側(cè)向能力強(qiáng)，

31、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(diǎn)。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(jī)械，如攪拌站、打樁機(jī)、配料秤、料斗秤等。2.4 小結(jié)本章對混凝土攪拌站的組成、電控系統(tǒng)的構(gòu)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。第三章 混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則與步驟任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)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(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計人員和實(shí)

32、際操作人員密切配合共同擬定電氣方案，協(xié)同解決實(shí)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(jì)、使用與維護(hù)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?？紤]到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量與MCGS監(jiān)控點(diǎn)時，應(yīng)該留有余量?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計的一般步驟如圖3-1所示：NNYY確定控制對象和控制任務(wù)PLC與組態(tài)軟件的選擇I/O與監(jiān)控地址分配軟件設(shè)計與模擬調(diào)試電氣系統(tǒng)設(shè)計硬件組裝通電實(shí)驗(yàn)正確？符合控制要求？聯(lián)機(jī)調(diào)試編制技術(shù)文章現(xiàn)場安裝調(diào)試交付使用修改軟件或硬件圖3-1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計流程圖3.2 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

33、所示。STOPRUN內(nèi)部處理通信操作輸入處理程序執(zhí)行輸出處理CPU運(yùn)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(jié)果致命錯誤?CPU強(qiáng)制為STOP2圖3-2 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(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，更新編程器的顯示容等，當(dāng)PLC處于停(STOP)狀態(tài)時，只進(jìn)行部處理和通信服務(wù)操作等容。在PLC處于運(yùn)行(RUN)狀態(tài)時，從部處理、通信

34、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(yīng)的映像寄存器。在此輸入映像寄存器被刷新接著進(jìn)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(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(yīng)輸入端子狀態(tài)，

35、從輸出映像寄存器讀出對應(yīng)映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)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(fù)載。 PLC的掃描既可按固定的順序進(jìn)行，也可按用戶程序所指定的可變順序進(jìn)行。這不僅因?yàn)橛械某绦虿恍枰繏呙枰淮尉蛨?zhí)行一次，而目也因?yàn)樵谝恍┐笙到y(tǒng)中需要處理的I/O點(diǎn)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，可縮短循環(huán)掃描的周期

36、和提高控制的實(shí)時響應(yīng)性。 循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點(diǎn)，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(diǎn)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(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一個很重要的指標(biāo)，小型PLC的掃描周期一般

37、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(diǎn)的慣性;程序執(zhí)行的時間;程序設(shè)計不當(dāng)?shù)母郊佑绊懙取?.3 可編程控制器的選用與組態(tài)軟件選擇3. 3.1 可編程控制器的選用進(jìn)行PLC選型時，應(yīng)該從以下幾個方面進(jìn)行考慮:1)I/O點(diǎn)數(shù)問題 當(dāng)控制對象I/O點(diǎn)在60點(diǎn)之，I/O點(diǎn)數(shù)比為3:2時選用

38、整體式(小型)PLC較為經(jīng)濟(jì);當(dāng)控制對象I/O點(diǎn)在100-300點(diǎn)左右，選用中小型模塊式的較為合理;當(dāng)控制對象I/O點(diǎn)在500點(diǎn)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(jī)提供較簡單的RS-232通訊口，少數(shù)小型PLC沒有通訊功能。而大型PLC一般都有各種標(biāo)準(zhǔn)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選型的重要因素之一。一般而言，小型PLC掃

39、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點(diǎn)數(shù)8(開關(guān)量)+100模擬量通道數(shù)(模擬量)+120(1+采樣點(diǎn)數(shù)0.25 )(多路采樣控制)。進(jìn)行PLC選型時，不要盲目地追求過高的性能指標(biāo)。另外，I/O點(diǎn)數(shù)，存貯容量應(yīng)留有一定的余量以便實(shí)際工

40、作中的調(diào)整。確定PLC的型號以后，就必須對各種模塊進(jìn)行選型，開關(guān)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(dú)立式、分組式和匯點(diǎn)式。通常，獨(dú)立式的點(diǎn)均價格較高，如果實(shí)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(diǎn)數(shù)問題。前面所說，點(diǎn)數(shù)是影響PLC選型的重要因素，同樣在進(jìn)行I/O模塊的選型時也必須根據(jù)具體點(diǎn)數(shù)的多少選擇恰當(dāng)?shù)腎/O模塊。一般而言，點(diǎn)數(shù)多的點(diǎn)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(jìn)行開關(guān)量輸入模塊的選型時必須根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行中的要求綜合考慮。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

41、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(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行要求與要求輸出的電壓等級進(jìn)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(zhǔn)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(jī)（翻斗門）的上限位、下限位；沙料箱、石料箱閘門開關(guān);各種機(jī)器故障；報警銷鈴；手動回零等。 PLC的開關(guān)量輸出有: 攪拌機(jī)、石料輸送機(jī)、沙料輸送機(jī)、水泥螺旋輸送機(jī)、水泵、添加劑螺旋輸送機(jī)、翻斗機(jī)、傳送帶等。這些信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 本系統(tǒng)需要配置的I/O點(diǎn)如下: 2個模擬量輸入;

42、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(xiàng)目選擇了Siemens的模塊化中小型PLC系統(tǒng)S7-200，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。其模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、和易于實(shí)現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點(diǎn)使得S7-200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(jì)的方案。S7-200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(kuò)展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大并且愈加復(fù)雜時，可隨時使用附加的模塊對PLC進(jìn)行擴(kuò)展。SIMATIC S7-200所具備的高電磁兼容性和強(qiáng)抗振動，抗沖擊性，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境

43、適應(yīng)性。此外，S7-200系列PLC還具有模塊點(diǎn)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(diǎn)。3. 3.2 組態(tài)軟件選擇 所謂工控組態(tài)軟件是利用系統(tǒng)軟件提供的工具，通過簡單形象的組態(tài)工作，構(gòu)成系統(tǒng)所需的軟件。組態(tài)軟件正在代替各種計算機(jī)語言的軟件開發(fā)，易學(xué)易用，深受工程開發(fā)人員的青睞。 近年來國外的軟件開發(fā)商和DCS生產(chǎn)廠商開發(fā)的組態(tài)軟件品種繁多，如Intellution公司的Fix DMACS，西門子公司的WinCC，研華公司的Genie等等。組態(tài)軟件大都由專業(yè)軟件公司開發(fā)，提高了系統(tǒng)的成功率和可靠性，減輕了工程開發(fā)人員的工作量。 組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能: (1)強(qiáng)大的畫面顯

44、示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運(yùn)行于windows環(huán)境下，充分利用windows的圖形功能完備，界面美觀的特點(diǎn)，提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲的繪制出各種工業(yè)畫面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的畫面設(shè)計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使畫面生動、直觀。 （2）良好的開放性。社會化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬件不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。 開放性是指組態(tài)軟件能與多種通訊協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備。開放性是商量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通訊，向上能與管理層通訊，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的

45、雙向通訊。 (3)豐富的功能模塊。提供豐富的控制功能庫，滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場要求。利用各種功能模塊，完成實(shí)時監(jiān)控、產(chǎn)生報表、顯示歷史曲線、實(shí)時曲線、提供報警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作。 系統(tǒng)既可適用于單機(jī)集中式控制，分布式控制，也可以是帶遠(yuǎn)程通信能力的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)。 (4)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。配有實(shí)時數(shù)據(jù)庫，可存儲備種數(shù)據(jù)，如模擬型，離散型，字符型等，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。 (5)可編程的命令語言。有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編寫程序，增強(qiáng)圖形界面。 (6)周密的系統(tǒng)安全防。對不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)限，保證整個系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。 (7)仿真功能。提供強(qiáng)

46、大的仿真功能，使系統(tǒng)并行設(shè)計，從而縮短開發(fā)周期。本文上位機(jī)組態(tài)軟件采用亞控自動化軟件科技開發(fā)的“組態(tài)王6.5 ,“組態(tài)王6.5”以Microsoft Windows95 / Windows98/Windows NT中文操作系統(tǒng)作為其操作乎臺，充分利用了Windows圖形功能完備，界面一致性好，易學(xué)易用的特點(diǎn)。它使采用PC機(jī)比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，大大減少了工控軟件開發(fā)者的重復(fù)性工作，并可運(yùn)用PC機(jī)豐富的軟件資源進(jìn)行二次開發(fā)?！敖M態(tài)王6.5”軟件包由工程管理器TOUCHMAK和畫面運(yùn)行系統(tǒng)TOUCHVEW兩部分組成。 工程管理器是“組態(tài)王6.5”軟件的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng)

47、，它將畫面制作系統(tǒng)中已設(shè)計的圖形畫面，命令語言，設(shè)備驅(qū)動程序管理，配方管理，數(shù)據(jù)報告等工程資源進(jìn)行集中管理，它嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)。畫面開發(fā)系統(tǒng)是應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境，程序員在這個環(huán)境中完成界面的設(shè)計、動畫連接的定義等。畫面開發(fā)系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能:數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)類型，能合理地抽象控制對象的特性，對數(shù)據(jù)的報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防等重要功能有簡單的操作辦法。利用組態(tài)王豐富的圖庫，用戶可以大大減少設(shè)計界面的時間，從整體上提高工控軟件的質(zhì)量。 TOUCHVEW是“組態(tài)王6.5”軟件的實(shí)時運(yùn)行環(huán)境，用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與I/O服務(wù)程序(數(shù)據(jù)采集組件)

48、的數(shù)據(jù)交換。它通過實(shí)時效據(jù)庫管理從一組工業(yè)控制對象采集到各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。工程管理器和TOUCHVEW是各自獨(dú)立的Windows應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用;兩者又相互依存，在工程管理器的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在TOUCHVEW運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。3.4 混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計3.4.1 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與其它傳感器和行程開關(guān)提供的開關(guān)量信號，并對此進(jìn)行處理后，輸出對電磁閥、電動機(jī)

49、等各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號，其具體細(xì)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(jìn)入PLC。由于變送器輸出的是并行BCD碼，所以需經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，存儲在PLC的數(shù)據(jù)寄存器中。然后經(jīng)過PLC程序處理. 2)各秤斗稱量時，達(dá)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(jìn)行去皮處理。去皮時，PLC記下此時的重量，此重量即為基準(zhǔn)零點(diǎn)。在稱量時用總重量減去基準(zhǔn)零點(diǎn)值，得到的就是原料的準(zhǔn)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(fèi)，己經(jīng)配好的原料的重量需要具有停電保護(hù)功能，所以在程序中，把這些重量信號存在可斷電保持的

50、數(shù)據(jù)寄存器中1213。5)由于攪拌站運(yùn)行過程中,各送料機(jī)與攪拌機(jī)等難免不出故障,因此,應(yīng)設(shè)計故障報警程序.3.4.2 混凝土攪拌裝置的工藝流程 攪拌站進(jìn)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(jìn)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(jī)也開始攪拌,因?yàn)橥瑫r在利用定時器進(jìn)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(jī)進(jìn)行攪拌。在攪拌機(jī)運(yùn)行了規(guī)定的時間后，打開攪拌機(jī)的門進(jìn)行卸料(攪拌

51、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(jìn)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(jìn)行控制，而水泥、粉煤灰和防凍劑等添加劑則由計量螺旋機(jī)從各自料倉送入各自秤斗進(jìn)行計量。由于整臺設(shè)備生產(chǎn)的連續(xù)性較強(qiáng)，控制系統(tǒng)中，每一個動作的前后時序性都有嚴(yán)格的要求，且到達(dá)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(jìn)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(jī)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。3.4.3 系統(tǒng)初始化程序與主程序設(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(jī)

52、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)定部輔助繼電器標(biāo)志。只有當(dāng)計算機(jī)復(fù)位該標(biāo)志時，PLC才能確認(rèn)計算機(jī)已處于所要求的狀態(tài)，否則必須關(guān)斷所有輸出負(fù)載，進(jìn)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)初始化程序與主程序流程圖見圖3-3：YNYNYN2翻斗機(jī)停止，開始計時2分鐘2分鐘時間到？攪拌機(jī)上升下翻到下限位？上升到上限位？3一次循環(huán)結(jié)束指示燈亮，10秒后自動滅34YY2YNYNYNNNYNNYYYNNN啟動循環(huán)開始指示燈亮？添加劑螺旋輸料機(jī)開水泥螺旋輸料機(jī)開水泵電機(jī)開沙料輸送機(jī)開攪拌機(jī)開開始計時5分鐘 石料輸送機(jī)

53、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(guān)閉閘門關(guān)閉傳送帶上沒有物料？傳送帶關(guān)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(jī)？1攪拌時間到？攪拌機(jī)停止，翻斗機(jī)下翻卸混凝土4手動開始 N攪拌機(jī)在上限位且石料箱和沙料箱放料閘門關(guān)？閘門打開，傳送帶啟動5圖3-3 主程序流程圖3.4.4 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(jī)故障信號。程序運(yùn)行流程圖如圖3-4所示:故障產(chǎn)生故障指示燈亮，報警電鈴響按消鈴按

54、鈕關(guān)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(yùn)行流程圖3.4.5 斷電保護(hù)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(jìn)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(hù)的部輔助保持繼電器和數(shù)據(jù)，將氣缸、電磁閥或電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行保存，實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)，如圖3-5：Y系統(tǒng)初始化原始配方與控制參數(shù)初始化是否執(zhí)行斷電恢復(fù)？調(diào)入斷電時的狀態(tài)接上次斷電時狀態(tài)運(yùn)行N一次 循 環(huán) 結(jié) 束54圖3-5 斷電保護(hù)程序流程圖3.4.6 I/O分配表和模擬量輸入地址表3-1 數(shù)字量輸入/輸出地址表I/O分配表輸 入輸 出I0.0啟動Q0.0循環(huán)開始信號

55、燈I0.1手動開始Q0.1攪拌機(jī)I0.2執(zhí)行完本次循環(huán)后停止Q0.2石料輸送機(jī)I0.3緊急停止Q0.3沙料輸送機(jī)I0.4攪拌機(jī)下限位Q0.4水泥螺旋輸送機(jī)I0.5攪拌機(jī)上限位Q0.5水泵I0.6石料箱閘門狀態(tài)Q0.6添加劑螺旋輸送機(jī)I0.7沙料箱閘門狀態(tài)Q0.7翻斗機(jī)下翻I1.0Q1.0翻斗機(jī)上翻I1.1Q1.1傳送帶I1.2Q1.2石料箱放料閘門線圈I1.5石料箱放料完成Q1.3沙料箱放料閘門線圈I1.6沙料箱放料完成Q1.4所有配料都放入攪拌機(jī)指示燈I1.7報警電路試燈、試鈴Q1.5一次循環(huán)結(jié)束指示燈I2.0消鈴按鈕Q2.0報警玲聲I2.1攪拌機(jī)故障Q2.1攪拌機(jī)故障指示燈I2.2石料輸送

56、機(jī)故障Q2.2石料輸送機(jī)故障指示燈I2.3沙料輸送機(jī)故障Q2.3沙料輸送機(jī)故障指示燈I2.4水泥螺旋輸送機(jī)故障Q2.4水泥螺旋輸送機(jī)故障指示燈I2.5水泵故障Q2.5水泵故障指示燈I2.6添加劑螺旋輸送機(jī)故障Q2.6添加劑螺旋輸送機(jī)故障指示燈I2.7翻斗機(jī)故障Q2.7翻斗機(jī)故障指示燈表3-2 模擬量輸入地址AIW2AIW4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(jù)I/O點(diǎn)數(shù)與其特性，配置如表3-3所示：表3-3 CPU與模塊配置表模塊名稱設(shè)備數(shù)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)CPUCPU226124I/16O擴(kuò)展模塊EM2221 8點(diǎn)DC24V輸出8 OEM2311 4路模擬量輸入4AIW

57、統(tǒng)計CPU模塊1塊擴(kuò)展模塊2塊數(shù)字量輸入24路(冗余5路)數(shù)字量輸出24路(冗余2路)模擬量輸入4路（冗余2路）該配置滿足系統(tǒng)需要配置的I/O點(diǎn)。 根據(jù)I/O分配表設(shè)計的控制面板簡圖如圖3-6所示：傳送帶指示燈翻斗機(jī)上翻指示燈翻斗機(jī)下翻指示燈添加劑螺旋輸送機(jī)指示燈水泵指示燈水泥螺旋輸送機(jī)指示燈沙料輸送機(jī)指示燈石料輸送機(jī)指示燈攪拌機(jī)指示燈所有配料都放入攪拌機(jī)指示一次循環(huán)結(jié)束指示燈循環(huán)開始指示燈翻斗機(jī)故障指示燈添加劑螺旋輸送機(jī)故障指示燈水泵故障指示燈水泥螺旋輸送機(jī)故障指示燈沙料輸送機(jī)故障指示燈石料輸送機(jī)故障指示燈攪拌機(jī)故障指示燈報警玲聲消鈴按鈕報警電路試燈、試玲緊急停止執(zhí)行完本次循環(huán)后停止手動開始

58、啟動圖3-6 控制面板簡圖報警玲聲攪拌機(jī)故障指示燈石料輸送機(jī)故障指示燈沙料輸送機(jī)故障指示燈水泥螺旋輸送機(jī)故障指示燈水泵故障指示燈添加劑螺旋輸送機(jī)故障指示燈翻斗機(jī)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.3.4.7 位存儲區(qū)（M）的使用概況表3-4 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M0.1石料箱放料完信號M1.0添加劑輸送完畢信號M0.2沙料箱放料完信號M1.1所有物料配制完畢信號M0.3關(guān)閉傳送帶信號M1.3完成一次循環(huán)指示燈信號M0.4沙料和石料都放入攪拌機(jī)信號M3.0閃爍信號M0.5水泥輸送完畢信號M3.1攪拌機(jī)故障消鈴信號M0.6水泵停止送水

59、信號M3.2石料輸送機(jī)故障消鈴信號M3.3沙料輸送機(jī)故障消鈴信號M3.4水泥螺旋輸送機(jī)故障消鈴信號M3.5水泵故障消鈴信號M3.6添加劑螺旋輸送機(jī)故障消鈴信號M3.7翻斗機(jī)故障消鈴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)與其控制的信號。3.5 小結(jié)本章對作為控制系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的PLC的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了介紹，并對PLC進(jìn)行選型;結(jié)合攪拌站的控制流程，設(shè)計了PLC程序流程圖和梯形圖程序等，并以組態(tài)王6.5軟件為平臺，進(jìn)行工控機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計。第四章 程序調(diào)試由于條件限制，本人無法購買PLC，而實(shí)驗(yàn)室的S7-200的輸入輸出點(diǎn)數(shù)又不能滿足要求，使得運(yùn)行STEP7-Micro/

60、WIN的計算機(jī)與PLC之間無法建立起通信。只能使用仿真軟件來進(jìn)行仿真調(diào)試。4.1 仿真調(diào)試的準(zhǔn)備工作第一步：程序編輯好之后，要進(jìn)行編譯。在STEP7-Micro/WIN3.2編程軟件（因?yàn)槲宜螺d的仿真軟件只支持3.2版本的）中選擇菜單“PLC（P）”，并選擇其下拉菜單“全部編譯”即可，如圖4-1：圖1 程序的編譯第二步：執(zhí)行菜單命令“文件”“導(dǎo)出”，在彈出的對話框中輸入導(dǎo)出的ASCLL文本文件的文件名，默認(rèn)的文件擴(kuò)展名為“awl”，如圖4-2：圖42 程序的導(dǎo)出第三步：仿真軟件的設(shè)置。打開仿真軟件后，執(zhí)行菜單命令“配置”“CPU型號”，在“CPU型號”對話框的下拉列表中選擇CPU的型號為CP