(整理)基于PLC的混凝土攪拌機(jī)

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(jià)格比以及一系列人所共識(shí)的優(yōu)點(diǎn)，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(chǎng)所，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)之一。它對(duì)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(zhǎng)的物質(zhì)需求得到有利保障。1969年美國(guó)DEC公司研制白第一臺(tái)PDP-14型PLG隨后，在二十世紀(jì)七十至八十年代一 直簡(jiǎn)稱為PG由于到90年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來，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

2、輯 控 制 器 （Programmable Logic Controller ）,簡(jiǎn)稱為PLG PLC在控制領(lǐng)域的應(yīng)用是保持了廣泛的 增長(zhǎng)趨勢(shì)。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(dòng)控制系統(tǒng)日益受到人們的重視?？删幊炭刂破鳎≒LC）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 系統(tǒng)的缺陷。從 1903 年德國(guó)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(dú)立的產(chǎn)業(yè)己有 100 多年的歷史。隨后，美國(guó)于1913 年，法國(guó)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(guó)抓緊發(fā)展經(jīng)濟(jì)，醫(yī)治戰(zhàn)爭(zhēng)的創(chuàng)傷，混凝土攪拌站得到了快速發(fā)展。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。我國(guó)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(guó)外產(chǎn)品的自由狀態(tài)。國(guó)標(biāo)

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(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(duì)于混凝土攪拌站（ 樓 ） 的技術(shù)指標(biāo)己達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平。當(dāng)今國(guó)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(jìn)口攪拌站，在國(guó)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(guó)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(jī)等。自八十年代以來，我國(guó)混凝土機(jī)械有兩次戰(zhàn)略性產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，對(duì)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)

5、的升級(jí)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(guó)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(guó)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(guó)商品混凝土機(jī)械搞上去”的戰(zhàn)略，推動(dòng)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(shí)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的混凝土泵和混凝土攪拌輸送車技術(shù)，使我國(guó)在商品混凝土機(jī)械的設(shè)計(jì)、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(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(huì)效益。至今我國(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。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(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 1-1:水泵電機(jī)水泥螺旋輸料機(jī)添加劑

7、螺旋輸料機(jī)圖1-1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)備以及水泵等。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(cāng)庫(kù)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(dòng)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(chǎng)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(cāng)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(dòng)的，具構(gòu)造簡(jiǎn)單，卸料能力大，但是只有當(dāng)物料是完全松散狀態(tài)時(shí)，才能比較均勻地控 制料流。而采用給料機(jī)卸料時(shí)，就比較容易控制均勻地卸料，給料機(jī)都是電動(dòng)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(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

9、、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(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)制式攪

10、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。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(jī)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(jī)構(gòu)_中間繼電器PLC攪拌站 RS-232打印機(jī)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(diǎn)，為攪拌站的整個(gè) 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(duì)攪拌站的更新與擴(kuò)展，我設(shè)計(jì)的混凝 土攪拌機(jī)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(gè)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(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。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(hào)，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(cè)物重量信號(hào)轉(zhuǎn)換 成容易測(cè)量的電信號(hào)輸出，給稱重儀表顯示重量值，供控制或報(bào)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(jí)攪拌站的規(guī)模和工作類型稱重傳感

12、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(jiǎn)單、體積小、重 量輕、價(jià)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(duì)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(yùn)

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(jí)、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(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，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(qiáng)，具有動(dòng)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

14、攪拌站、打樁機(jī)、配料秤、料斗秤等。1.2混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)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(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)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(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維護(hù)方便。監(jiān)控界面友好, 簡(jiǎn)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(jìn)，在選擇 PLC容量及MCG疏控點(diǎn)時(shí)，應(yīng)

15、該留有余量?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟如圖1-4所示：圖1-4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(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。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(shí)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(dāng) PLC處于停(STOP)犬態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服 務(wù)操作等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行(RUN)犬態(tài)時(shí)，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(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，具映像寄存器的內(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(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

17、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，而且也因?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，

18、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

19、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?.2.3 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：1)I/O 點(diǎn)數(shù)問題當(dāng)控制對(duì)象I/O點(diǎn)在60點(diǎn)之內(nèi)，I/O點(diǎn)數(shù)比為3

20、:2時(shí)選用整體式(小型)PLC較為經(jīng)濟(jì)； 當(dāng)控制對(duì)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(duì)象I/O 點(diǎn)在500 點(diǎn)以上時(shí)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(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)的通信模塊可供選擇。4) 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間問題系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)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(shí)間為10-20ms/kb;中型PLC掃描時(shí)間在10ms/kb以下；大型PLC掃描時(shí)間在1 ms/kb以下，而系統(tǒng) 響應(yīng)時(shí)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(duì)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(jì)算方法是：I/O 點(diǎn)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(diǎn)數(shù)X 0.25 ）（多路采樣控 制）。進(jìn)行PLC選型時(shí)，不要盲目地追求過高的性能指

22、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)際工作中的調(diào)整。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。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(jià)格較高，如果實(shí)際系統(tǒng)中開關(guān)量輸入信號(hào)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(shí)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(jià)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(shí)必須根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)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(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行要求及要求輸出的電壓等級(jí)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(cè)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(bào)警銷鈴；手動(dòng)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(hào)經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)

24、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:19 個(gè)開關(guān)量輸入；22 個(gè)開關(guān)量輸出。根據(jù)對(duì)上述控制任務(wù)的分析，本項(xiàng)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(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(jì)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(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(shí)，可隨時(shí)使用附加的模塊對(duì) PLC進(jìn)行擴(kuò)展。FX2n所具備的高電磁兼容性和強(qiáng)抗振動(dòng)，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(diǎn)數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高，性能優(yōu)越，裝卸方 便等優(yōu)點(diǎn)。第二章混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計(jì)2.1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、沙料斗秤等由稱重傳感器感應(yīng)的信號(hào)分別經(jīng)稱重變送器進(jìn)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(jìn)制碼，存儲(chǔ)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(shí)

26、，達(dá)到設(shè)定值時(shí)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(shí)，PLC記下此時(shí)的重量，此重量即為基準(zhǔn)零點(diǎn)。在稱量時(shí)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(hào)存在可斷電保持的數(shù)據(jù) 寄存器中。5）由于攪拌站運(yùn)行過程中各送料機(jī)及攪拌機(jī)等難免不出故障，因此應(yīng)設(shè)計(jì)故障報(bào)警程序。2.2 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(shí)，首先將骨料分別裝入各自料倉(cāng)，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

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(dòng)平皮帶和斜皮帶將骨料卸入集料斗。在骨料配料的同 時(shí)，攪拌機(jī)也開始攪拌，因?yàn)橥瑫r(shí)在利用定時(shí)器進(jìn)行水泥、所需水及外加劑的計(jì)量。在混凝土 所需的各種材料計(jì)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(shí)間后，打開攪拌機(jī)的門進(jìn)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(gè)循環(huán)。在石料、砂料的稱重計(jì)量時(shí)，系統(tǒng)用分別控制兩個(gè)門進(jìn)行快速粗略和慢速精確的計(jì)量， 以減少稱量時(shí)間和稱量精度。同理，對(duì)水的計(jì)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(jì)量螺旋機(jī)

28、從各自料倉(cāng)送入各自秤斗進(jìn)行計(jì)量。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。2.3 混凝土攪拌站工作原理混凝土攪拌站分為四個(gè)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(chǔ).其工作流程為2.8中的程序流程圖，攪拌機(jī)控制系統(tǒng)上電后，進(jìn)入 人-機(jī)對(duì)話的操作界面，系統(tǒng)進(jìn)行初始化處理，其中包括配方號(hào)、混凝土等級(jí)、坍落度、生產(chǎn) 方量等.根據(jù)稱重對(duì)各料倉(cāng)、計(jì)量斗進(jìn)行檢測(cè)，輸出料空或料滿信

29、號(hào)，提示操作人員確定是否啟 動(dòng)攪拌控制程序.啟動(dòng)砂、石皮帶電機(jī)進(jìn)料到計(jì)量斗；打開粉煤灰、水泥罐的蝶閥，啟動(dòng)螺旋機(jī) 電機(jī)輸送粉煤灰、水泥到計(jì)量斗；開啟水倉(cāng)和外加劑池的控制閥使水和外加劑流入計(jì)量斗 .計(jì) 量滿足設(shè)定要求后開啟計(jì)量斗斗門，配料進(jìn)入已啟動(dòng)的攪拌機(jī)內(nèi)攪拌混合，到設(shè)定的時(shí)間打開 攪拌機(jī)門，混凝土進(jìn)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(dòng)按鈕，循環(huán)開始指示燈亮。再按手動(dòng)開始按鈕，攪拌機(jī)處于上限位且石料箱 和沙料箱閘門開。2 .攪拌機(jī)開、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、 石料輸送機(jī)開。3 .其中添加劑螺旋輸料機(jī)開計(jì)時(shí) 30S、水泥螺旋輸料機(jī)

30、開計(jì)時(shí)1800s水泵電機(jī)開計(jì)時(shí) 3000S,這些時(shí)間一到所有的配料都放入攪拌機(jī)攪拌 3000S,配料指示燈亮,10S后自動(dòng)滅， 攪拌時(shí)間到攪拌機(jī)停止，翻斗機(jī)下翻卸混凝土，下翻到下翻限位，翻斗機(jī)停止，開始計(jì)時(shí)1200S, 時(shí)間一到攪拌機(jī)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(dòng)滅。2.5 位存儲(chǔ)區(qū)（MD的使用概況表2-1位存儲(chǔ)區(qū)（MD的使用概況位存儲(chǔ)區(qū)控制信號(hào)位存儲(chǔ)區(qū)控制信號(hào)M0循環(huán)開始完畢信號(hào)M16沙料和石料都放攪 拌機(jī)攪拌完畢信號(hào)M1石料箱放料完信號(hào)M17翻斗機(jī)停止信號(hào)M2沙料箱放料完信號(hào)M20石料傳感器完畢信 號(hào)M3關(guān)閉傳送帶信號(hào)M21石料傳感器完畢信 號(hào)M4沙料和石料都

31、放攪 拌機(jī)信號(hào)M30閃爍信號(hào)M5水泥輸送完畢信號(hào)M31攪拌機(jī)故障消鈴信 號(hào)M6水泵停止送水信號(hào)M32石料輸送機(jī)故障消 鈴信號(hào)M10添加劑輸送完畢信 號(hào)M33沙料輸送機(jī)故障消 鈴信號(hào)M11所有物料配制完畢M34水泥螺旋輸送機(jī)故 障消鈴信號(hào)M12配料完畢指示燈自 動(dòng)滅信號(hào)M35水泵故障消鈴信號(hào)M13完成一次循環(huán)指示 燈心M36添加劑螺旋輸送機(jī) 故障消鈴信號(hào)M14石料輸送完信號(hào)M37翻斗機(jī)故障消鈴信 號(hào)M15沙料輸送完信號(hào)以上表格中列出了程序編寫過程中使用到的主要位存儲(chǔ)區(qū)及其控制的信號(hào)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(hào)輸入點(diǎn)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)啟動(dòng)開

32、始SB1X000循環(huán)開始仔號(hào)燈LD1Y000手動(dòng)開始SB2X001攪拌機(jī)KM1Y001執(zhí)行完本次循環(huán)后停止SB3X002石料輸送機(jī)KM2Y002緊急停止SB4X003沙料輸送機(jī)KM3Y003攪拌機(jī)下限位SQ5X004水泥螺旋輸送機(jī)KM4Y004攪拌機(jī)上限位SQ6X005水泵KM5Y005石料箱閘門狀態(tài)SQ7X006添加劑螺旋輸送機(jī)KM6Y006沙料箱閘門狀態(tài)SQ8X007翻斗機(jī)下翻KM7Y007石料重量（石料重 量傳赴器輸入SQ9X010翻斗機(jī)上翻KM8Y010沙料重量（沙料重量傳感 器輸入）SQ10X011傳送帶KM9Y011報(bào)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(jī)故障SB13X021所有西己料都放入攪拌 機(jī)指示燈LD2Y014石料輸送機(jī)故障SB14X022一次循環(huán)結(jié)束指示燈LD3Y015沙料輸送機(jī)故障SB15X023報(bào)警玲聲指示燈LD4Y020水泥螺旋輸送機(jī)故障SB16X024攪拌機(jī)故障指示燈LD5Y021水泵故障SB17X025石料輸送機(jī)故障指示 燈LD6Y022添加劑螺旋輸送機(jī)故障SB18X026沙料輸送機(jī)故障指示 燈LD7Y023翻斗機(jī)故障SB19X027水泥螺旋輸送機(jī)故障 指示燈LD8Y024水泵故障指示燈LD9Y025添加劑螺旋輸送機(jī)故 障指示燈LD10Y026翻斗機(jī)故障指示燈

34、LD11Y027根據(jù)I/O分配表設(shè)計(jì)的控制面板簡(jiǎn)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(jī)輸輸尊 始環(huán)料指送送旋 指結(jié)都示機(jī)機(jī)輸 示束放燈指指送 燈指入示示機(jī)示攪燈燈指燈拌示機(jī)燈指示燈水添翻翻傳報(bào)泵加斗斗送警指制機(jī)機(jī)帶鈴示螺下上指聲燈旋翻翻示 輸指指燈機(jī)燈燈指示 燈攪石沙水水添翻 拌料料泥泵加斗 機(jī)輸輸螺故劑機(jī) 故送送施障螺故 障機(jī)機(jī)輸指施障 指故故送示輸指 示障障機(jī)燈送示 燈指指故機(jī)燈示示瞳故燈燈指障示指燈示燈報(bào)消警玲電按路鈕試燈試鈴圖2-3控制面板簡(jiǎn)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(jì)根據(jù)工作流程的要求，PLC控制程序執(zhí)行輸出動(dòng)作時(shí)，計(jì)算機(jī)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(biāo)志。只有當(dāng)計(jì)算機(jī)復(fù)位該標(biāo)志時(shí)，PLC才能確認(rèn)計(jì)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(shí)，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(dòng)作等，系統(tǒng)初始化程序及主程序流程圖見圖 2-5:攪拌機(jī)開加劑螺旋輸料機(jī)開 攪木泵電機(jī)開豕泥螺旋輸料機(jī)開沙料稱量 完畢？石料稱量 完畢？開始記錄攪拌時(shí)間5分鐘，配料完畢指 示燈亮，10秒后自動(dòng)滅攪拌機(jī)停止，翻斗 機(jī)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(dòng)3-y圖2-5主程序流程圖2.9 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)由于條件有限，報(bào)警電路的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，利用 I2.1I2.7作為各電動(dòng)機(jī)故障信號(hào)。程 序運(yùn)行流程圖如圖2-6所示：圖2-6 報(bào)警程序運(yùn)行流程圖2.10 斷電保護(hù)程序設(shè)計(jì)由于整個(gè)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(dòng)必須仍然恢復(fù)斷電前 的狀態(tài)。程序設(shè)計(jì)選擇具有斷電保護(hù)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(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 2-7:圖2-7 斷電保護(hù)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(cè)試程序的起停是否符合要求。在仿真軟件中寫入程序后，點(diǎn)擊PLC中

37、遙控運(yùn)行/停止，可切換到運(yùn)行模式。在運(yùn)行模式下，點(diǎn)擊 X000（啟動(dòng)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(diǎn)擊X005 （攪拌機(jī)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(jī)啟動(dòng)信號(hào)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(yùn)行，點(diǎn)擊 X002 （運(yùn)行完本次循環(huán)后停止），程序繼續(xù)運(yùn)行，不受干

38、擾；點(diǎn)擊 X003 （緊急停止），則所有輸出信號(hào)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(cè)試各電機(jī)的起停是否符合要求。點(diǎn)擊手動(dòng)開始按鈕，并適時(shí)點(diǎn)擊各行程開關(guān) 及閘門狀態(tài)開關(guān)，測(cè)試各個(gè)電機(jī)是否能夠正常起停。第三步：產(chǎn)生“所有配料都放入攪拌機(jī)”信號(hào)的程序調(diào)試。該信號(hào)的產(chǎn)生對(duì)攪拌站的正 常運(yùn)行有著極其關(guān)鍵的作用，該信號(hào)的調(diào)試可使用內(nèi)存監(jiān)視來實(shí)現(xiàn)。3.1圖中為使用仿真軟件中的內(nèi)存監(jiān)視功能實(shí)現(xiàn)調(diào)試：圖中M4 M5 M6 M0都是用相應(yīng)電機(jī)信號(hào)的下降沿實(shí)現(xiàn)置位，用M11信號(hào)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。3.2 報(bào)警程序的調(diào)試第一步：按下X017（試燈、試鈴按鈕），則Y020 （報(bào)警玲聲）、Y021 （攪拌機(jī)故障指示 燈）Y027（翻斗機(jī)故障指示燈）全部變亮，否則為錯(cuò)誤，須進(jìn)行修改。測(cè)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(duì)應(yīng)的指示燈是否閃 爍、Y020 （報(bào)警玲聲）是否亮，否則為錯(cuò)誤，須進(jìn)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(bào)警玲聲）滅, 相應(yīng)的故障指示燈轉(zhuǎn)為常亮，否則為錯(cuò)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(diǎn)斷開，則相應(yīng)指示燈滅，否則為小結(jié)本文從