混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)(設(shè)計(jì)說(shuō)明書)47頁(yè)

1、 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)說(shuō)說(shuō)明明書書 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 班級(jí)班級(jí) 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 完成日期完成日期 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于基于 PLCPLC 的混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(gè)受多環(huán)節(jié)制約的復(fù)雜系統(tǒng)。而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，綜合國(guó)力不斷增 強(qiáng)，國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度加大，拉動(dòng)

2、了城市商品混凝土的高速發(fā)展，同 時(shí)，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(chǎng)，攪 拌站的需求越來(lái)越大，計(jì)量要求越來(lái)越高，于是出現(xiàn)了各種不同形式帶有計(jì)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(jì)算機(jī)結(jié)合以及 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(jià)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，控制及監(jiān)控程序在計(jì)量精確、控制可靠、管理方便等方面的要求也日

3、益提 高。 本文針對(duì) PLC 和配料控制器結(jié)合控制的攪拌站來(lái)設(shè)計(jì)其控制及監(jiān)控程序設(shè)計(jì)中 主要要完成的任務(wù)有系統(tǒng)構(gòu)造、PLC 的 I/O 分配、工作流程圖及 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(dòng)控制 I The Control System Design of Concrete Mixing Production Line Abstract: Concrete mixing stations were produced and developed with the birth of cement. It is the constructi

4、on of the necessary equipment for buildings, bridges, roads, dams and other projects. Its constructed from storage materials, ingredients, stirring, discharge, and other structural components, and it is a subject to the constraints of the complex multi-link system. As Chinas economic construction an

5、d the rapid development, Comprehensive national strength constantly enhance the states infrastructure construction investment increased to boost the citys rapid development of ready-mixed concrete, so that the concrete mixing stations have larger space for development, the initial Mixing station onl

6、y in the form of stand-alone, self-mix concrete-occupied, with the construction of infrastructure facilities for large-scale, a lot of ready-mixed concrete market was developed, the demand for mixing stations are larger and larger, and measures are increasingly demanded, so the mixing stations with

7、various forms of measurement devices were developed, thereby the modern concrete mixing station was created. Common concrete mixing stations control ways may be the three kinds: Relay direct control, PLC and computer combination of ingredients and the PLC and controller combination. But PLC controll

8、er and a combination of ingredients control of the mixing station is reliable, cost-effective and can ensure the quality of concrete, increase the production efficiency. As the core of concrete mixing stations, The controlling and monitoring program in the measurement precise, reliable control, easy

9、 management and other aspects is increasingly demanded. This paper for PLC and the combination of ingredients controller to control the mixing station will design its controlling and monitoring program. In the main text I must complete a systematic structure, the I / O distribution of PLC and prepar

10、e the work flow chart and PLC program. Key words: concrete mixing station; the I / O distribution; programmable logic controller (PLC); automatic control 目目 錄錄 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) II 1 緒 論 .1 1.1 選題背景及意義.1 1.2 混凝土攪拌機(jī)的現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析.1 2 混凝土攪拌站系統(tǒng)概述 .2 2.1 混凝土攪拌站的組成.2 2.2 電控系統(tǒng)的構(gòu)成.4 2.3 PLC 控制系統(tǒng)的組成 .4 3 混凝土攪拌站控

11、制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .5 3.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟.5 3.2 PLC 的工作原理 .6 3.3可編程控制器的選用 .8 3.4 稱量系統(tǒng)模擬量采集.8 3.4.1 模擬量輸入模塊 .8 3.4.2 緩沖寄存器 BFM 的分配 .9 3.5 I/O 分配 .10 4 混凝土攪拌站 PLC 程序設(shè)計(jì) .14 4.1 混凝土攪拌站 PLC 程序設(shè)計(jì)思想 .14 4.2 系統(tǒng)初始化程序及主程序設(shè)計(jì) .14 5 組態(tài)軟件選擇 .21 5.1 監(jiān)控組態(tài)軟件背景.21 5.2 監(jiān)控組態(tài)軟件的特點(diǎn)與功能.22 5.3 組態(tài)軟件與 PLC 串行通信.22 5.3.1 可編程序控制器通信與網(wǎng)絡(luò)概述 .23

12、5.3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的實(shí)現(xiàn) .23 6 程序調(diào)試 .23 6.1 MSCOMM 控件 .23 6.2 系統(tǒng)初始化程序及主程序設(shè)計(jì).23 6.3 程序調(diào)試 .27 7 結(jié)論與展望 .28 參考文獻(xiàn) .29 致 謝 .30 附 錄 .31 附錄 1 主程序梯形圖.32 III 附錄 2 梯形圖指令.37 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 0 基于基于 PLCPLC 的混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 緒 論 1.1 選題背景及意義 1969 年美國(guó)的數(shù)字設(shè)備公司（DEC）成功研制出世界上第一臺(tái) PDP-14 型 PLC。 隨后，在二十世紀(jì)七十至八十年代一直

13、簡(jiǎn)稱為 PC。由于到 90 年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā) 展起來(lái)，也簡(jiǎn)稱為 PC；可編程序范圍很大，所以美國(guó) 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(jiǎn)稱為 PLC。 此后，這項(xiàng)新技術(shù)就迅速發(fā)展起來(lái)，并推動(dòng)了歐洲各國(guó)、日本以及我國(guó)對(duì)可編程序 控制器的研制和發(fā)展。 可編程序控制器自問世以來(lái)，發(fā)展極為迅速，它已作為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)設(shè)備被 列入生產(chǎn)中，成為當(dāng)代電控裝置的主導(dǎo)。可編程序控制器總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集成 度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展，具有可靠性高、功能完 善、編程簡(jiǎn)單且直觀，能夠有效地彌補(bǔ)繼電器控制系

14、統(tǒng)的缺陷。目前，PLC 在國(guó)內(nèi) 外已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電力、采礦、鋼鐵化工等行業(yè)。 PLC 的應(yīng)用在機(jī)械行業(yè)十分重要，它是實(shí)現(xiàn)機(jī)械一體化的重要工具，也是機(jī)械 工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的強(qiáng)大支柱。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(shí) 的加強(qiáng)，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(chǎn)和管理。這樣，不僅要求混凝土的配料精度高，而且要求生產(chǎn)速度快，因此， 混凝土生產(chǎn)過程中攪拌設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)日益受到人們的重視。 1.2 混凝土攪拌機(jī)的現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析 從 1903 年德國(guó)建造世界上第一座預(yù)拌混凝

15、土攪拌站以來(lái)，商品混凝土作為獨(dú) 立的產(chǎn)業(yè)已有 100 多年的歷史。目前，德國(guó)、美國(guó)、意大利、日本等國(guó)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(guó)外生產(chǎn)的攪拌站一般生產(chǎn)率在 50m3/ h300m3/h，對(duì)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。 在“十五”乃至 2011 年期間，我國(guó)要建設(shè)一大批大型煤礦、油田、電站、機(jī) 場(chǎng)、港口、高速鐵路、高等級(jí)公路等重點(diǎn)工程，同時(shí)也要進(jìn)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(jī)械 的大好時(shí)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 2 混凝土攪拌

16、站系統(tǒng)概述 2.1 混凝土攪拌站的組成 一個(gè)全套的攪拌裝置是由許多臺(tái)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(gè):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： 圖 2-1 混凝土攪拌站示意圖 瀝青混凝土拌和生產(chǎn)線是目前道路建設(shè)領(lǐng)域中的重要設(shè)備之一，隨著筑路路面 要求的提高，它對(duì)瀝青混凝土拌和質(zhì)量提出更高的要求： 1) 系統(tǒng)要求能連續(xù) 16H 工作； 2) 要求瀝青混凝土拌和的油石比精確； 3) 要求生產(chǎn)過程中的每一拌料具有數(shù)據(jù)備查功能。 系統(tǒng)根據(jù)工程上瀝青混凝土具體配比要求，由料倉(cāng)將料放入稱料斗稱料，稱料 完畢后，按一定順序放入拌缸中攪拌，拌缸攪拌的同時(shí)，料斗又開

17、始下一循環(huán)稱料， 拌缸中的料經(jīng)過 45S 攪拌后，放入小車，并存放到貯料罐。簡(jiǎn)化的控制對(duì)象工作要 求見圖 2-2 所示： 系統(tǒng)控制要求分析： 系統(tǒng)稱料分三路：石料，石粉和瀝青。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)，若三個(gè)料斗都處于關(guān)門狀 態(tài)，三種材料根據(jù)工程配方開始稱料：石料稱斗先稱取 1#石料，當(dāng)稱量值到，關(guān)閉 1#石料倉(cāng)門，接著稱料斗開始稱 2#石料，稱量值到，關(guān)閉 2#石料倉(cāng)門；在稱石料 的同時(shí)，粉稱斗和瀝青稱斗也開始稱料。粉稱斗稱料過程與石料類同。而瀝青稱料 作了技術(shù)處理：瀝青稱量分兩步進(jìn)行，第一步與石料、石粉同步稱量，稱瀝青所需 要量的 80%，余下的 20%等石料稱料結(jié)束，根據(jù)石料稱量偏差對(duì)瀝青稱量作修正，

18、 經(jīng)第二次稱量，實(shí)際加入的瀝青量的百分比為： 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 0.8X+0.2X+ X 式中，X 為瀝青量在拌料中的百分比。 當(dāng)三種原料稱料結(jié)束，將石料放入拌缸，延時(shí)T1 放入瀝青，在延時(shí)T2 放 入石粉，三個(gè)稱料斗放完料后再次進(jìn)行下一循環(huán)稱料。而拌缸中的料經(jīng)過攪拌 45S 后放入小車，由小車將料放入貯料罐中。 圖 2-2 生產(chǎn)線稱量控制要求 1）運(yùn)輸設(shè)備 運(yùn)輸設(shè)備包括骨料運(yùn)輸設(shè)備以及水泵等。一般骨料運(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。 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

19、斗設(shè)備在生產(chǎn)中起著中間倉(cāng)庫(kù)的作用，用來(lái)平衡生產(chǎn)。在混凝土攪拌裝置中，用料 斗設(shè)備配合傳感器稱量進(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(chǎng)所。 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(duì)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(duì)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(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生很大的影響，同時(shí) 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

20、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。骨料秤斗是長(zhǎng) 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(gè)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(jì)技術(shù)很成熟，在攪 拌站設(shè)計(jì)中，一般采用標(biāo)準(zhǔn)攪拌機(jī)。例如，目前國(guó)內(nèi)廠家基本都使用雙臥軸強(qiáng)制式 石料實(shí)際稱量值-石料理論稱量值 石料理論稱量值 X 3 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(duì)于干硬性、塑性及 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

21、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- 3： 混凝土攪 拌站 PLC 傳感器 中間繼電 器 執(zhí)行機(jī)構(gòu) PC 智能元件 打印機(jī) RS232 圖 2-3 電控系統(tǒng)構(gòu)成 1、PLC 采用日本三菱公司的 FX 系列產(chǎn)品。它是種高性能小型可編程控制器。 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(gè) 05V 的模擬輸出接口板。 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、添加劑放料電磁閥、攪拌電機(jī)等。 2.3 PLC 控制系統(tǒng)的組成 PLC控制系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分組成。 (1)硬件部分 PLC控制系統(tǒng)的硬件部分

22、不僅包括符合系統(tǒng)控制要求的PLC機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、 輸入輸出模塊、電源模塊、通信模塊、模擬量輸入輸出模塊和其他特殊功能模塊 等，還包括合適的外圍裝置，如輸入設(shè)備(按鈕、開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(接 觸器、繼電器等)和執(zhí)行裝置控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(電機(jī)、水泵、閥門等)。 (2)軟件部分 PLC控制系統(tǒng)軟件部分包括對(duì)IO地址、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的使用 和分配，根據(jù)要求設(shè)計(jì)的PLC控制程序及人機(jī)界面等。 3 混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟 PLC 控制系統(tǒng)是為現(xiàn)場(chǎng)工藝控制服務(wù)的，為實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 程）的工藝要求

23、，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基 本原則： (1) 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。 (2) 在滿足控制要求的前提下，使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維護(hù)方便。 (3) 要考慮 PLC 控制系統(tǒng)未來(lái)的可擴(kuò)展性。 (4) 控制系統(tǒng)的構(gòu)成應(yīng)力求簡(jiǎn)單、實(shí)用，操作、維護(hù)、檢修方便，安全可靠。 圖3-1為PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟，具體分析如下： (1)分析控制要求：在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)之前，要深入了解分析被控對(duì)象的工藝 要求和控制要求，設(shè)計(jì)出令人滿意的控制系統(tǒng)。 (2)確定輸入輸出設(shè)備：根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設(shè)備(控制按鈕、開關(guān)、 傳感器等)和輸出設(shè)備(接觸器、繼電器等)

24、，并確定PLC所需的IO點(diǎn)數(shù)。 (3)選擇合適的PLC：根據(jù)所需的IO點(diǎn)數(shù)和具體PLC控制系統(tǒng)的功能要求，選 擇類型合適的PLC，需要考慮PLC的機(jī)型、存儲(chǔ)容量、電源模塊和其他功能模塊等。 (4)IO分配：規(guī)定PLC的端子和輸入輸出設(shè)備之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，繪制出端子 的連接圖。 (5)PLC程序設(shè)計(jì)：根據(jù)控制對(duì)象和控制要求對(duì)PLC進(jìn)行編程。在PLC程序設(shè)計(jì)階 段一般先畫出程序流程圖，再編寫程序。 (6)模擬調(diào)試：可以用按鈕、開關(guān)來(lái)模擬數(shù)字量，用電壓源和電流源來(lái)代替模 擬量，對(duì)程序反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足控制要求。 (7)現(xiàn)場(chǎng)安裝與配線：將輸入輸出設(shè)備與PLC之間的連線接好。 (8)聯(lián)機(jī)調(diào)試：將PL

25、C程序與現(xiàn)場(chǎng)的輸入輸出設(shè)備一起進(jìn)行調(diào)試，解決發(fā)現(xiàn)的 問題，使系統(tǒng)滿足控制要求。 (9)整理技術(shù)文檔：要整理的技術(shù)文檔包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書、IO接線原理圖、程 序清單、元器件明細(xì)表、使用說(shuō)明書等。 5 開始設(shè)計(jì) 確定輸入/輸出設(shè)備 選擇合適的PLC I/o分配 PLC程序設(shè)計(jì) 模擬調(diào)試 現(xiàn)場(chǎng)安裝與配線 現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試 整理技術(shù)文件 設(shè)計(jì)結(jié)束 分析控制要求 圖 3-1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟示意圖 3.2 PLC 的工作原理 電源 ON 內(nèi)部處理 通信操作 更新時(shí)鐘和特殊寄 存器 CPU運(yùn)行方 式 RUN STOP 輸入處理 程序執(zhí)行 輸出處理 執(zhí)行自診斷 存放自診斷錯(cuò)誤結(jié)果 CPU強(qiáng)制為STOP CP

26、U正常否？ 致命錯(cuò)誤？ 圖 3-2 PLC 循環(huán)掃描工作方式 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 這個(gè)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(gè)階段。全過程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。 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(duì)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(shí)，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變 化，其映像寄存器的內(nèi)容也不發(fā)生變化，只有在下一個(gè)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

27、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(lái)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(shí)，PLC 從輸入映像寄存器中讀出上一階段采入的對(duì) 應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀出對(duì)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(duì)每個(gè)器件而言，器件映像 寄存器中所寄存的內(nèi)容，會(huì)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(dòng)功率放大電路，使輸出端 子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 PLC 的掃描既可按固

28、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(shí)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(shí)時(shí)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(shuō) 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(jìng)爭(zhēng)和時(shí)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(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。暫存在

29、輸 出映像寄存器中的輸出信號(hào)，等到一個(gè)循環(huán)周期結(jié)束，CPU 集中將這些輸出信號(hào)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(gè)掃描周期。 換言之，輸入輸出的狀態(tài)保持一個(gè)掃描周期。 掃描周期是 PLC 一個(gè)很重要的指標(biāo)，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(shí)間取決于掃描速度和用戶程序長(zhǎng)短。毫秒級(jí)的掃描時(shí)間對(duì)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(duì)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(jì)數(shù)模塊以及不同的中斷處理等措施減少滯后時(shí)間。影響 I/O 滯后的

30、 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(shí)間；程序 設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)母郊佑绊懙取?7 3.3可編程控制器的選用 進(jìn)行 PLC 選型時(shí)，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:I/O 點(diǎn)數(shù)問題，I/O 類型問題， 聯(lián)網(wǎng)通信問題，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間問題，可靠性問題，程序存貯器問題。 確定 PLC 的型號(hào)以后，就必須對(duì)各種模塊進(jìn)行選型，開關(guān)量模塊的選型主要涉 及到如下幾個(gè)問題:外部接線方式問題，點(diǎn)數(shù)問題，開關(guān)量輸入模塊，開關(guān)量輸出 模塊。 本項(xiàng)目選擇了日本三菱公司 FX 中檔可編程控制器，并配置 FX-4AD（四通道 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換模塊） ，而 12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器可使石料稱量分辨率達(dá)

31、 0.5kg，以滿足系 統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)。模擬輸入量包括石粉、石料、瀝青等重量。 3.4 稱量系統(tǒng)模擬量采集 3.4.13.4.1 模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊 模擬量輸入模塊的作用是將傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為 PLC 內(nèi)部的數(shù) 字量信號(hào)。工業(yè)控制中，某些輸入量（如壓力、溫度、流量等）是模擬量，某些執(zhí) 行機(jī)構(gòu)（如伺服電動(dòng)機(jī)、調(diào)節(jié)閥、記錄儀等）要求 PLC 輸出模擬量信號(hào)，而 PLC 的 CPU 只能處理數(shù)字量；傳感器和變送器的模擬量為標(biāo)準(zhǔn)的電流或電壓，如 420mA,15V,010V，PLC 可有 A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；帶正負(fù)號(hào)的 電流或電壓信號(hào)在 A/D 轉(zhuǎn)換后用二進(jìn)制的原碼

32、或補(bǔ)碼表示。模擬量 I/O 模塊的主要 任務(wù)是完成 A/D 轉(zhuǎn)換，可以是單獨(dú)的 A/D 轉(zhuǎn)換，如模擬量輸入模塊 FX4AD。 表 3-1 FX-4AD 技術(shù)指標(biāo) 電壓輸入電流輸入項(xiàng)目 4 通道模擬量輸入。通過輸入端子變換可選電壓或電流 模擬量輸入范 圍 DC-10+10V（輸入電阻 200k）絕對(duì) 最大輸入15V DC-20+20mA（輸入電阻 250）絕對(duì) 最大輸入32mA 數(shù)字量輸出范 圍 帶符號(hào)位的 12 位二進(jìn)制（有效數(shù)位 11 位）數(shù)值范圍-2048+2047 分辨率5mV（10V1/2000）20A（20mA1/1000） 綜合精確度1%(滿量程 0V10V)1%(滿量程 4mA2

33、0mA) 轉(zhuǎn)換速度每通道 15ms（高速轉(zhuǎn)換方式時(shí)為每通道 6ms） 隔離方式模擬量與數(shù)字量間用光電隔離。從基本單元來(lái)的電源經(jīng) DC/DC 轉(zhuǎn)換器隔離。各輸 入端子間不隔離 模擬量用電量DC 24（110%）V， 50mA I/O 占有點(diǎn)數(shù)程序上為 8 點(diǎn)（計(jì)輸入或輸出點(diǎn)均可），有 PLC 供電的消耗功率為 5V 30mA FX-4AD 為 4 通道 12 位 AD 轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)外部連接方法及 PLC 指令，可選擇 電壓輸入或電流輸入，是一種具有高精確度的輸入模塊。通過簡(jiǎn)易的調(diào)整或根據(jù) PLC 的指令可改變模擬量輸入的范圍。瞬時(shí)值和設(shè)定值等數(shù)據(jù)的讀出和寫入用 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

34、 8 FROMTO 指令進(jìn)行。本設(shè)計(jì)中設(shè)置 CH1，CH2，CH3 為電壓輸入狀態(tài)。 3.4.23.4.2 緩沖寄存器緩沖寄存器 BFMBFM 的分配的分配 表 3-2 FX-4AD 模塊 BFM 分配表 BFM內(nèi)容 *#0通道初始化 缺省設(shè)定值=H 0000，BFM#0 中寫入 4 位 16 進(jìn)制數(shù)分別設(shè)定 4 個(gè)通 道工作方式 *#1通道 1 *#2通道 2 *#3通道 3 *#4通道 4 平均取樣次數(shù)設(shè)定 14096， 缺省值=8，設(shè)定值超出范圍 按缺省值 8 處理 #5通道 1 #6通道 2 #7通道 3 #8通道 4 存放各通道經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量平均值，數(shù)據(jù)由 FROM 指令

35、讀取 #9通道 1 #10通道 2 #11通道 3 #12通道 4 存放各通道當(dāng)前 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，數(shù)據(jù)由 FROM 指令讀取 #13#19不能使用 *#20重置為缺省設(shè)定值 缺省設(shè)定值=H 0000，若 BFM#20=1，設(shè)定值均恢復(fù)到缺省設(shè) 定值，若 BFM#20=0，設(shè)定值不改變 *#21零點(diǎn) 0 和增益 G 調(diào)整 ，缺省設(shè)定值 b1,b0=0,1（允許） ；b1,b0=1,0 ( 禁止 ) *#22零點(diǎn)、增益調(diào)整 b7b6b5b4b3b2b1b0 G4O4G3O3G2O2G1O1 *#23零點(diǎn)值：缺省設(shè)定值=0，調(diào)整值以 5mV/20uA 為步距。零點(diǎn)：數(shù)字量輸出為 0 時(shí) 的是

36、輸入值 *#24增益值：缺省設(shè)定值=5000，調(diào)整值以 5mV/20uA 為步距。增益：數(shù)字量輸出為 +1000 時(shí)的是輸入值 *#25*#28空置 *#29出錯(cuò)信息 *#30特殊功能模塊識(shí)別碼，用 FROM 指令讀入，F(xiàn)X-4AD 的識(shí)別碼為：K2010 *#31不能使用 特殊功能模塊 FX-4AD 的緩沖寄存器 BFM，由 32 個(gè) 16 位的寄存器組成，編號(hào)為 BFM#0#31。 FX-4AD 的 BFM： （1）BFM#0，寫入十六進(jìn)制 4 位數(shù)字 H0000，使各通道初始化，最低位數(shù)字控 9 制通道 1，最高位控制通道 4；各位數(shù)字意義： 0：設(shè)定輸入范圍-10+10V； 1：設(shè)定輸

37、入范圍+4+20mA； 2：設(shè)定輸入范圍-20+20mA； 3：關(guān)閉該通道。 （2） BFM#29 中各位的狀態(tài)是 FX-4AD 運(yùn)行正常否的信息，如：b2=0,表示 DC24V 電源正常，b2=1 則電源有故障。用 FROM 指令讀取 BFM#29，可作響應(yīng)處理。 （3）BFM#30 中存放特殊功能模塊的識(shí)別碼，PLC 用 FROM 指令讀入，F(xiàn)X-4AD 識(shí) 別碼為 K2010，用戶可在程序中利用識(shí)別碼，在傳送數(shù)據(jù)前先確認(rèn)模塊。 本設(shè)計(jì)選用了 FX2N-48MR PLC，其程序容量為 8K 步，I/O 點(diǎn)數(shù)為 256 個(gè)。 表 3-3 FX2N-48MR PLC 基本單元 類型型號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)

38、輸出點(diǎn)數(shù)電源類型 基本單元FX2N-48MR （S、T） 2424AC100-240V 或 DC24V 3.5 I/O 分配 本系統(tǒng)需要配置的 I/O 點(diǎn)如下: 表 3-4 混凝土稱量系統(tǒng)輸入/輸出和內(nèi)部元件地址表 輸入功能輸出功能 S 狀 態(tài) 功能 數(shù)據(jù)寄 存器 功能 計(jì)時(shí) 器 功能 X1 石料秤斗 開限位 Y1 石料 1 倉(cāng)開/關(guān) S0 初始化 設(shè)置 DM1 存石料 1 數(shù) 據(jù) T1 計(jì) 1#石料 重量延時(shí) X2 石料秤斗 關(guān)限位 Y2 石料 2 倉(cāng)開/關(guān) S11稱石料 1DM2 存石料 1+2 數(shù)據(jù) T2 計(jì) 1+2#石 料延時(shí) X3 瀝青秤斗 開限位 Y3 瀝青倉(cāng) 開/關(guān) S12稱石料

39、 2DM3存瀝青數(shù)據(jù)T3 石料斗關(guān)門 延時(shí) X4 瀝青秤斗 關(guān)限位 Y4 石粉倉(cāng) 開/關(guān) S13 計(jì)算瀝 青修正 DM4存石粉數(shù)據(jù)T4 計(jì)實(shí)際瀝青 重量延時(shí) X5 石粉秤斗 開限位 Y5 石料秤 斗開 S14 開石料 秤斗 DM10 存 CH1 石料 值 T5放石粉延時(shí) X6 石粉秤斗 關(guān)限位 Y6 石料秤 斗關(guān) S15 關(guān)石料 秤斗 DM11 存 CH2 瀝青 值 T6 計(jì)石粉重量 延時(shí) X7 I/O 連續(xù) 單調(diào) Y7 瀝青秤 斗開 S16 稱 80%瀝 青 DM12 存 CH3 石粉 值 T7 石粉斗關(guān)門 延時(shí) X10啟動(dòng)Y10 瀝青秤 斗關(guān) S17 補(bǔ)稱瀝 青 DM13中間值T8拌和時(shí)間

40、 續(xù)表 3-4 X11拌缸關(guān)門Y11石粉秤S18開瀝青DM14存 A/D 識(shí)別T9拌缸放料時(shí) 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 斗開秤斗碼間 X12 小車前行 限位 Y12 石粉秤 斗關(guān) S19 關(guān)瀝青 秤斗 DM20 存石料 1 給 定值 T10 小車卸料時(shí) 間 X13 小車后行 限位 Y13 拌和機(jī) 拌和 S20稱粉DM21 存石料 1+2 給定值 Y14 拌缸放 料 S21 開粉秤 斗 DM22 存 80%瀝青 給定值 Y15 小車前 行 S22 關(guān)粉秤 斗 DM23 存 100%瀝 青給定值 Y16 小車卸 料 S32 拌和機(jī) 拌和 DM24 存石粉給定 值 Y17 小車后 行

41、S33 拌缸放 料 S34 小車前 行 S35 小車卸 料 S36 小車后 行 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 COM N L Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 COM FX-4AD 擴(kuò)展線 VCC GND CH1 CH2 CH3 220V 220V SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 S SB1 SB2 SQ7 SQ8 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM8 KM9 KM10 KM11 KM12 KM13 KM14 KM1 KM15 KM2 FX-2N-48M

42、R 圖 3-3 PLC 外部接線圖 根據(jù) I/O 分配表設(shè)計(jì)的控制面板簡(jiǎn)圖如圖 3-4 所示： 石料秤斗開限位 石料秤斗關(guān)限位 瀝青秤斗開限位 瀝青秤斗關(guān)限位 石粉秤斗開限位 石粉秤斗關(guān)限位 I/O連續(xù)單調(diào) 啟動(dòng) 拌缸關(guān)門 小車前行限位 小車后行限位 石料1倉(cāng)開/關(guān) 石料2倉(cāng)開/關(guān) 瀝青倉(cāng)開/關(guān) 石粉倉(cāng)開/關(guān) 石料秤斗開 石料秤斗關(guān) 瀝青秤斗開 瀝青秤斗關(guān) 石粉秤斗開 石粉秤斗關(guān) 拌和機(jī)拌和 拌缸放料 小車前行 小車卸料 小車后行 11 X1 X2 X3 X4 X5 X6 石料秤斗 石料秤斗 瀝青秤斗 瀝青秤斗 石粉秤斗 石粉秤斗 開限位 關(guān)限位 開限位 關(guān)限位 開限位 關(guān)限位 X7 X10

43、X11 X12 X13 I/O連 啟動(dòng) 拌缸關(guān)門 小車前行限位 小車后行限位 續(xù)單調(diào) 圖 3-4 控制面板圖 主電路原理圖： 本設(shè)計(jì)中小車前行及后行靠電機(jī)控制，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是借助正反接觸器改變定 子繞組相序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖中 KM1 為電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器線圈，即小車前行接觸器，KM2 為電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器線圈，即小車后行接觸器。接觸器 KM1，KM2 是靠 PLC 來(lái)驅(qū)動(dòng)的。 QS 為刀開關(guān)，F(xiàn)U 為三相熔斷器，F(xiàn)R 為熱繼電器，M 為電動(dòng)機(jī)。 L1 L2 L3 QS FU KM1KM2 FR M 3 圖 3-5 小車控制電路圖 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 開始 A/D設(shè)定， 采樣啟動(dòng)S0 X

44、2 X6 X4 石料秤斗關(guān)門 石粉秤斗關(guān)門 瀝青秤斗關(guān)門 S11 秤石料1 S12 秤石料2 T1 M91 PLSM91 清石料1,2數(shù)據(jù) DM1，DM2 開石料倉(cāng)1，置Y1 Y1 石料1秤量值到Y(jié)1 復(fù)位 T1延時(shí)2秒 T1 送石料秤量 數(shù)據(jù)DM1 PLSM92 開石料倉(cāng)2，置Y2 M92 Y2 T2 石料2秤量值到Y(jié)2 復(fù)位 T2延時(shí)2秒 送石料1+2重量 到DM2 T2 S13 算校正值 PLSM93 計(jì)算石料秤重偏差 修正瀝青第二次秤量 置M1，允許瀝 青修正秤量 S17 補(bǔ)稱瀝青 T6 X11 粉秤畢 拌缸關(guān)門 S14 開石料秤斗 T3 X1 Y6 X1 Y5放石料M1 復(fù)位 T3延

45、時(shí)2秒 放瀝青 S15 關(guān)石料秤斗 X2 X7 石料秤斗關(guān)限位 連續(xù)工作 S16 秤80%的瀝青 Y3 M1 PLSM94 M94 清瀝青數(shù)據(jù)DM3 Y3 M2 第一次秤瀝青 置Y3 PLFM92 送80%瀝青 到DM3 S17 秤校正瀝青 T4 T3 PLSM95 第二次秤 瀝青置Y3 M95 T4延時(shí)2秒 Y3 送瀝青實(shí)際 秤量到DM3 T4 S18 開瀝青斗 X3 Y10 X3 Y7開瀝青斗 T5延時(shí)2秒 放粉 T5 S22 S19 關(guān)瀝青斗 X4 X7 X4 Y7 Y10關(guān)瀝青 斗 S20 秤粉 PLSM96 M96 清粉數(shù)據(jù)DM4 開粉倉(cāng)置Y4 粉秤值到Y(jié)4復(fù)位 Y4 T6延時(shí)2秒

46、送石粉秤量到 DM4 T6 T5 T6 S21 開粉秤斗 X5 Y12 Y11開石粉 X5 T7延時(shí)2秒 T7 S22 關(guān)粉秤斗 X6 Y11 Y12關(guān)粉斗 X6 X7 M93 X2Y5 Y6石料秤斗 關(guān) 圖 3-6 PLC 控制程序流程圖 13 4 混凝土攪拌站 PLC 程序設(shè)計(jì) 4.1 混凝土攪拌站 PLC 程序設(shè)計(jì)思想 為了使 PLC 完成混凝土攪拌站整個(gè)生產(chǎn)過程的現(xiàn)場(chǎng)控制功能，PLC 需要采集各 秤的重量信號(hào)及其它傳感器和行程開關(guān)提供的開關(guān)量信號(hào)，并對(duì)此進(jìn)行處理后，輸 出對(duì)電磁閥、電動(dòng)機(jī)等各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，其具體細(xì)節(jié)如下: 1)石料斗秤、石粉斗秤、瀝青斗秤等由稱重傳感器感應(yīng)的信號(hào)分

47、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(chǔ) 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(shí)，達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止給料。 3）在稱石料的同時(shí)，粉稱斗和瀝青稱斗也開始稱料。粉稱斗稱料過程與石料類同。 4）瀝青稱量分兩步進(jìn)行，第一步與石料、石粉同步稱量，稱瀝青所需要量的 80%， 余下的 20%等石料稱料結(jié)束，根據(jù)石料稱量偏差對(duì)瀝青稱量作修正。 由于整臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)的連續(xù)性較強(qiáng)，控制系統(tǒng)中，每一個(gè)動(dòng)作的前后時(shí)序性都有 嚴(yán)格的要求，且到達(dá)某個(gè)狀態(tài)時(shí)，必須保證與這一狀態(tài)有關(guān)的動(dòng)作全部完成才可以 進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，因此必須通過設(shè)備

48、上安裝的限位開關(guān)和傳感器對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀 態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。 4.2 系統(tǒng)初始化程序及主程序設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中有 3 種模擬量輸入，使用 FX-4AD 特殊功能模塊，需要對(duì) FX-4AD 的緩沖 寄存器 BFM 進(jìn)行初始化設(shè)置。運(yùn)用 FROM 進(jìn)行讀指令，TO 進(jìn)行寫指令。 M8000 監(jiān)控運(yùn)行，初始化開始，先從 FX-4AD BFM#30 中讀取模塊識(shí)別碼 K2010，放入數(shù)字寄存器 D14 中，再將 D14 中的內(nèi)容與識(shí)別碼作比較，若相同則 M4=1，反之 M4=0。M4=1，對(duì) BFM 通道進(jìn)行設(shè)定，寫參數(shù) H3000 到 BFM#0 中，設(shè)置 CH1CH3 為電壓輸入，關(guān)閉 CH4 通道，寫平均采

49、樣次數(shù)分別送到 BFM#1BFM#3， 再?gòu)?FX-4AD BFM#29 中讀模塊狀態(tài)信號(hào) b0b15 送到 M10M25 中。若 M18=0 則轉(zhuǎn) 換就緒，M10=0 則轉(zhuǎn)換正常，通道 CH1CH3 的 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放到寄存器 D10D12 中。系統(tǒng)通道設(shè)定及初始化完成后，系統(tǒng)進(jìn)入配料稱量階段。系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕 X10 按 下，X10 置 1，系統(tǒng)啟動(dòng)，程序進(jìn)入步進(jìn)，S0=1，若石料秤斗關(guān)限位 X2，瀝青秤斗 關(guān)限位 X4，石粉秤斗關(guān)限位 X6 都置 1，系統(tǒng)允許三種配料同時(shí)稱量，小車運(yùn)料也 準(zhǔn)備就緒： 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 圖 4-1 通道設(shè)定及初始化梯形圖 石料稱量過程

50、分析： 石料 1 的稱量梯形圖如圖，石料 1 稱量過程開始，步進(jìn)指令 S11 上跳，輔助繼 電器 M91 接通一個(gè)掃描周期。M91 接通，寄存器 D1 和 D2 的數(shù)據(jù)清零，其中 D1 為石 料 1 實(shí)際稱料量數(shù)據(jù)寄存器，D2 為石料 2 實(shí)際稱料量數(shù)據(jù)寄存器。清零后，繼電器 Y1 置 1,1#石料倉(cāng)打開，石料斗開始稱 1#石料，系統(tǒng)通過 A/D 轉(zhuǎn)換，將 A/D CH1 采 入石料 1 重量與石料 1 給定值比較，當(dāng)采入重量大于等于給定值時(shí)，Y1 復(fù)位，1#石 料倉(cāng)關(guān)閉，1#石料倉(cāng)關(guān)閉后延時(shí) 2s，然后將計(jì)入落差的石料 1 重量值存放于 D1 寄 存器中。此時(shí)石料 1 稱量過程完畢，程序進(jìn)入

51、下一工步，即石料 2 稱量過程。 15 圖 4-2 石料 1 稱量梯形圖 石料 2 稱量梯形圖如圖，石料 2 稱料過程和石料 1 稱料過程相似。步進(jìn)指令 S12 上跳，使 M92 接通一個(gè)掃描周期，Y2 置 1,2#石料倉(cāng)打開，稱料過程開始，將 A/D CH1 采入的石料 1+石料 2 重量與石料 1+石料 2 給定值比較，當(dāng)實(shí)際重量大于 等于給定值時(shí)，Y2 復(fù)位，2#石料倉(cāng)關(guān)閉，關(guān)門后延時(shí) 2s，然后將石料 1+石料 2 實(shí) 際稱量值存放于 D2 寄存器中，此時(shí)石料 2 稱量完畢，這代表著石料稱量結(jié)束，程 序進(jìn)入下一工步，即瀝青補(bǔ)稱量計(jì)算過程。 圖 4-3 石料 2 稱量梯形圖 混凝土拌和生

52、產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 在前面說(shuō)到瀝青稱量的計(jì)算方法為： 0.8X+0.2X+ 式中，X 為瀝青量在拌料中的百分比。 計(jì)算時(shí)需要用 PLC 功能指令中的四則運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。 瀝青稱量計(jì)算開始，步進(jìn)指令 S13 上跳，M93 接通一個(gè)掃描周期。M93 接通， 使用 SUB 減指令計(jì)算石料實(shí)際值與石料理論稱量值之間的差值，并把差值存放于寄 存器 D13 中，在這里把它們之間的差值記作X，接著使用 MUL 乘指令計(jì)算X 與瀝 青給定值之間的乘積，乘積值也存放于 D13 中，在這里記作Z，在利用 DIV 除指 令計(jì)算Z 除以石料給定值，結(jié)果放于 D13 中，記作Y，最后運(yùn)用 ADD 加指令計(jì)算 瀝青修

53、正值為 Y+Y。瀝青修正值計(jì)算完畢，計(jì)算值放在 D13 中，此時(shí) M1 置 1，M1 為允許瀝青補(bǔ)稱修正量標(biāo)志，允許瀝青斗補(bǔ)稱瀝青。若瀝青和石粉稱量都完成且拌 缸門關(guān)好，石料斗準(zhǔn)備放石料到拌缸中。 S14 上跳，允許瀝青補(bǔ)稱修正標(biāo)志 M1 復(fù)位。石料斗開，放石料到拌缸，石料斗 開門限位 X1 動(dòng)作，即 X1 置 1，T3 延時(shí) 2s 動(dòng)作，置 S15=1，則 S14=0。接著 Y5=1， 石料關(guān)門，關(guān)門限位動(dòng)作 X2=1,到此時(shí)瀝青補(bǔ)稱計(jì)算及放石料過程結(jié)束。若要系統(tǒng) 連續(xù)工作，則 X7=1，重復(fù)上述工作。 石料實(shí)際稱量值-石料理論稱量值 石料理論稱量值 X 17 圖 4-4 瀝青補(bǔ)稱計(jì)算及放石

54、料過程梯形圖 步進(jìn)指令 S16 上跳，M94 接通一個(gè)掃描周期，稱瀝青開始。M94 接通，放瀝青 稱量值數(shù)據(jù)寄存器 D3 清零，Y3 置 1，瀝青倉(cāng)門開。瀝青倉(cāng)開始放瀝青到瀝青斗中， 將 A/D CH2 采入的瀝青值與 80%瀝青給定值比較，當(dāng)稱量值大于等于 80%給定值時(shí)， Y3 復(fù)位，瀝青倉(cāng)關(guān)門。下降沿使 M2 接通一個(gè)掃描周期，M2 置 1，系統(tǒng)將第一次稱 量值放入 D3 寄存器中寄存。此時(shí)若允許瀝青補(bǔ)稱修正量標(biāo)志 M1=1，瀝青斗開始第 二次稱量。 步進(jìn)指令 S17 上跳，使 M95 接通一個(gè)掃描周期。M95 接通，置 Y3=1，瀝青倉(cāng)門 再次打開，開始稱瀝青修正量。系統(tǒng)將 A/D C

55、H2 采入的瀝青稱量值與修正瀝青稱量 給定值比較，若稱量值大于等于修正瀝青給定值，Y3 復(fù)位，瀝青倉(cāng)門關(guān)閉。關(guān)閉瀝 青倉(cāng)門后 T4 延時(shí) 2s，將計(jì)入落差的瀝青重量值放入 D3 中寄存。此時(shí)瀝青已全部稱 量完畢，就等石料放料完畢后放瀝青到拌缸中，即 T3=1 時(shí)，S18=1。 S18 上跳，瀝青斗打開放瀝青到拌缸中，瀝青斗開門限位 X3=1，延時(shí) 2s 允許 放石粉。直到石粉斗關(guān)門時(shí)才允許關(guān)瀝青斗，則 S19=0,S18=1。 S19 上跳，Y7=1，瀝青斗關(guān)門。關(guān)門限位到 X4=1，若要系統(tǒng)連續(xù)工作則 X7=1， 重復(fù)瀝青稱量過程。梯形圖如圖： 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 圖 4

56、-5 稱瀝青及補(bǔ)稱瀝青梯形圖 步進(jìn)指令 S20 上跳，使 M96 接通一個(gè)掃描周期。M96 接通，石粉實(shí)際稱料量數(shù) 據(jù)寄存器 D4 清零，接著 Y4 置 1，石粉倉(cāng)門打開，開始往石粉斗里放石粉。系統(tǒng)將 A/D CH3 采入的石粉稱量值與石粉稱量給定值比較。當(dāng)稱量值大于等于石粉給定值 時(shí) Y4 復(fù)位，石粉倉(cāng)門關(guān)。關(guān)石粉倉(cāng)門后 T6 延時(shí) 2s，將計(jì)入落差的石粉重量放入 D4 寄存器中寄存。等瀝青放料后 2s 允許石粉放料到拌缸中，則 S20=0，S21=1。 S21 上跳，石粉斗打開放石粉到拌缸中。石粉斗開門限位到 X5=1，T7 延時(shí) 2s，S22=1，S21=0，程序進(jìn)入下一工步。 S22

57、上跳，石粉秤斗關(guān)門。關(guān)門限位到 X6=1，若要系統(tǒng)連續(xù)工作則 X7=1，重復(fù) 石粉稱量過程。程序如圖： 19 圖 4-6 稱石粉梯形圖 當(dāng)三種物料都已稱量完畢，且已向拌缸中放料，即 S18=1，S21=1 時(shí)，S32 上跳， 拌缸電磁閥得電，拌缸開始拌和，拌和 45s 后，T8 置 1，程序進(jìn)入下一工步。S33 上跳，拌缸放料，放料 10s 后，T9 置 1，進(jìn)入下一工步。S34 上跳，小車向前運(yùn)行 電磁閥得電，小車前行，直到小車前行限位到 X12=1，小車停下，程序進(jìn)入下一工 步。S35 上跳，小車開始卸料，小車卸料 5s 后 T10 置 1，程序進(jìn)入下一工步。S36 上跳，小車向后運(yùn)行電磁

58、閥得電，小車后行，直到后行限位到 X13=1，小車停下等 待拌缸再次放料。若連續(xù)開關(guān) X7=1，重復(fù)上述工作。程序梯形圖如圖： 混凝土拌和生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 圖 4-7 小車送料梯形圖 5 組態(tài)軟件選擇 5.1 監(jiān)控組態(tài)軟件背景 監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)發(fā)展起來(lái)的。60年代雖然計(jì)算機(jī) 開始涉足工業(yè)過程控制，但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知識(shí)， 導(dǎo)致計(jì)算機(jī)工業(yè)過程系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣速度比較緩慢。70年代初期，微處理器的 出現(xiàn)，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)控制走向成熟。首先，微處理器在提高計(jì)算能力的基礎(chǔ)上，大 大降低了計(jì)算機(jī)的硬件成本，縮小了計(jì)算機(jī)的體積，很多從事控制儀表和

59、原來(lái)一直 就從事工控計(jì)算機(jī)的公司先后推出了新型控制系統(tǒng)。這一歷史時(shí)期較有代表性的就 是1975年美國(guó)Honeywell公司推出的世界上第一套DCS TDC，2000。而隨后的20年間， DCS及其計(jì)算機(jī)控制技術(shù)日趨成熟得到了廣泛應(yīng)用，此時(shí)的DCS己具有較豐富的軟件， 包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)、組態(tài)軟件、控制軟件、操作站軟件以及其他輔助軟 件如通信軟件等。組態(tài)軟件之所以能夠得到用戶和DCS廠商兩方面的認(rèn)可，主要有 以下兩個(gè)原因： 1)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)日趨穩(wěn)定可靠，實(shí)時(shí)處理能力加強(qiáng)且價(jià)格便宜。 21 2)個(gè)人計(jì)算機(jī)的軟件及開發(fā)上豐富，使組態(tài)軟件的功能強(qiáng)大開發(fā)周期相應(yīng)縮短，軟 件升級(jí)和維護(hù)也較方便。

60、 5.2 監(jiān)控組態(tài)軟件的特點(diǎn)與功能 監(jiān)控組態(tài)軟件與傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件相比，有其自身的特點(diǎn)： 1)監(jiān)控組態(tài)軟件最突出的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)多任務(wù)。例如，數(shù)據(jù)采集與輸出，數(shù)據(jù)處 理與算法實(shí)現(xiàn)，圖形顯示及人機(jī)對(duì)話，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索，實(shí)時(shí)通 訊等多個(gè)任務(wù)要在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)進(jìn)行。 2)安全性和可靠性。要求在計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備正常上作的情況下，軟 件系統(tǒng)能夠連續(xù)不間斷的安全可靠的工作并兼具故障診斷和故障恢復(fù)功能。 監(jiān)控組態(tài)軟件的功能： 1)監(jiān)控功能即系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)量和控制功能。 2)組態(tài)功能即人機(jī)圖形界面功能。 3)數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。 根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，以及組態(tài)軟件和在工程中的優(yōu)勢(shì)，本課題軟件系