基于PLC的混凝土攪拌機(jī)

1、可編輯前言可編程序邏輯控制器（PLC）自它誕生以來(lái)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(lái)越多的工程技術(shù)人員的重視。它現(xiàn)在被廣泛用于汽車(chē)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公司研制的第一臺(tái)PDP-14型PLC。隨后，在二十世紀(jì)七十至八十年代一直簡(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)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（ProgrammableLogi

2、cControlled,簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC。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(kāi)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(mén)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(guò)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)建造世界上第一座預(yù)拌混凝土攪拌站以來(lái),商品混凝土作為獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)己有100多年的歷史

3、。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(kāi)始的,在其發(fā)展過(guò)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)GB10171-88（混凝土攪拌站（樓）分類(lèi)和GB10172-88（混（凝土攪拌站（樓）技術(shù)

4、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(lái)，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)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(lèi)機(jī)

5、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(chē)（即混凝土攪拌樓（站）、混凝土攪拌輸送車(chē)、臂架式混凝土泵車(chē)和散裝水泥車(chē)），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(guò)科研院所和生產(chǎn)企業(yè)的共同開(kāi)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(chē)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、

6、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(kāi)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(chē)”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(chēng)量設(shè)備、攪拌設(shè)備和輔助設(shè)備，如圖1-1：添加劑螺旋輸料沙料輸送機(jī)水泥螺旋輸料機(jī)水泵電機(jī)沙料重址傳感器石料重trt傳感器放料閘門(mén)攪拌機(jī)傳送帶圖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

7、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(mén)、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(lái)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。圓形貯斗又叫筒倉(cāng)。給料機(jī)和閘門(mén)都是貯料斗的卸料設(shè)備。閘門(mén)控制貯料斗卸料口的開(kāi)啟和關(guān)閉的，大多是氣動(dòng)的，其

8、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(mén)的類(lèi)型很多，但在混凝土攪拌裝置中最常用的是扇形閘門(mén)，它由壓縮空氣缸來(lái)操縱，骨料（石子和砂）都是采用閘門(mén)給料。3）稱(chēng)量設(shè)備稱(chēng)量配料設(shè)備是混凝土生產(chǎn)過(guò)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(chēng)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(chēng)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(chēng)量設(shè)備包括貯料斗、給料設(shè)備（閘門(mén)或給料機(jī)）和稱(chēng)量設(shè)備等。對(duì)稱(chēng)量設(shè)備的要求，首先是準(zhǔn)確，其次是快速。稱(chēng)量的不精確將對(duì)混凝土的

9、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(chēng)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(mén)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(méi)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。電控系統(tǒng)

10、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1-2：1、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(lái)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(chēng)重傳感器和行程開(kāi)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(mén)、添加劑放料電磁閥、送料電機(jī)、攪拌電機(jī)等。稱(chēng)重傳感器的選擇混

11、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(chēng)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(chēng)重儀表顯示重量值，供控制或報(bào)警等使用。影響稱(chēng)重傳感器選型的因素：稱(chēng)重傳感器選型應(yīng)考慮過(guò)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(lèi)型稱(chēng)重傳感器的準(zhǔn)確度稱(chēng)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(chēng)重傳感器的選型既要考慮混凝土攪拌樓站稱(chēng)重系統(tǒng)的基本要求，又要兼顧稱(chēng)重傳感器的運(yùn)行環(huán)境，還要削弱那些對(duì)稱(chēng)重傳感器有重要影響的因

12、素，合理地選擇使用傳感器。根據(jù)不同類(lèi)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(chēng)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(guò)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(chēng)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1-3：圖1-3HL-F(1)型方懸臂梁壓力傳感器F型傳感器具有005%FS的精度等級(jí)、2mv/v的靈敏度、005%FS的非線性、士0.05%FS/30min的蠕變和蠕變恢復(fù)、005%FS的滯后和重復(fù)性、0.02%F.S

13、/100C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)，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，如攪拌站、打樁機(jī)、配料秤、料斗秤等。混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guò)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

14、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(wèn)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?？紤]到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量及MCGS監(jiān)控點(diǎn)時(shí)，應(yīng)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：碩件絹裝聯(lián)機(jī)卿試通電實(shí)驗(yàn)NN止確?屯氣系統(tǒng)設(shè)即符合控制求？軼件段汁咬模擬調(diào)試確定控制對(duì)象和控制任務(wù)PLC及即.態(tài)軟件的選擇I/O及監(jiān)控地處分配修改軟件或陛件編制技術(shù)文章現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試交付使用圖1-4PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其掃描過(guò)程如圖1-5所示圖1-5PL

15、C循環(huán)掃描工作方式這個(gè)工作過(guò)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(guò)程掃描次所需的時(shí)間稱(chēng)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)狀態(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)狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)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

16、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(guò)程而變化。程序處理程序執(zhí)

17、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(guò)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(guò)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)

18、和時(shí)序失配的問(wèn)題。由于PLC是掃描工作過(guò)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

19、。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??？删幊炭刂破鞯倪x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(wèn)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3:2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(lèi)型問(wèn)題I/O類(lèi)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

20、開(kāi)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(wèn)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，少數(shù)小型PLC沒(méi)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(wèn)題系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)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(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1ms/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(wèn)題應(yīng)從系統(tǒng)的可靠性角度，決定PLC的類(lèi)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型PLC或冗余

21、控制系統(tǒng)/熱備用系統(tǒng)。6）程序存貯器問(wèn)題在PLC選型過(guò)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)x8（開(kāi)關(guān)量）+100X模擬量通道數(shù)（模擬量）+120 x（1+采樣點(diǎn)數(shù)x025）（多路采樣控制）。進(jìn)行PLC選型時(shí)，不要盲目地追求過(guò)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(kāi)關(guān)量模塊的選型主要涉及到如下幾個(gè)問(wèn)題:外部接線方式問(wèn)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(kāi)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(wèn)題。前面所說(shuō)，點(diǎn)

22、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(kāi)關(guān)量輸入模塊。通常的開(kāi)關(guān)量輸入模塊類(lèi)型有有源輸入、無(wú)源輸入、光電接近傳感器等輸入。進(jìn)行開(kāi)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)行中的要求綜合考慮。開(kāi)關(guān)量輸出模塊。通常的開(kāi)關(guān)量輸出模塊類(lèi)型有繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出。在開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選型過(guò)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(chēng)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(kāi)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(kāi)

23、關(guān)輸入量有:系統(tǒng)開(kāi)關(guān)按鈕；攪拌機(jī)（翻斗門(mén)）的上限位、下限位；沙料箱、石料箱閘門(mén)開(kāi)關(guān);各種機(jī)器故障；報(bào)警銷(xiāo)鈴；手動(dòng)回零等。PLC的開(kāi)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)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(kāi)關(guān)量輸入；22個(gè)開(kāi)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)FX2n,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(wú)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

24、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(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，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。此外，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?xún)r(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(guò)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(kāi)關(guān)提供的開(kāi)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)

25、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(chēng)重傳感器感應(yīng)的信號(hào)分別經(jīng)稱(chēng)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(guò)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(guò)PLC程序處理2）各秤斗稱(chēng)量時(shí)，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(chēng)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(chēng)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

26、于攪拌站運(yùn)行過(guò)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?；炷翑嚢柩b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(kāi)石料和砂料的給料閥門(mén)分別將骨料投入到秤斗進(jìn)行稱(chēng)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(mén)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(kāi)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(kāi)門(mén)，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(kāi)攪拌機(jī)的門(mén)進(jìn)行卸料（攪拌站的門(mén)先半開(kāi)，再全開(kāi)），完成混凝土生產(chǎn)的一個(gè)循

27、環(huán)。在石料、砂料的稱(chēng)重計(jì)量時(shí)，系統(tǒng)用分別控制兩個(gè)門(mén)進(jìn)行快速粗略和慢速精確的計(jì)量，以減少稱(chēng)量時(shí)間和稱(chēng)量精度。同理，對(duì)水的計(jì)量亦采用水粗稱(chēng)閥和水精稱(chēng)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)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(guò)設(shè)備上安裝的限位開(kāi)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?；炷翑嚢枵竟ぷ髟砘炷翑嚢枵痉譃樗膫€(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

28、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(chēng)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(kāi)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(kāi)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(kāi)啟計(jì)量斗斗門(mén),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(kāi)攪拌機(jī)門(mén),混凝土進(jìn)入己接料的攪拌車(chē)內(nèi).混凝土攪拌站控制要求先按啟動(dòng)按鈕，循環(huán)開(kāi)始指示燈亮。再按手動(dòng)開(kāi)始按鈕，攪拌機(jī)處于上限位且石料箱和沙料箱閘門(mén)

29、開(kāi)。攪拌機(jī)開(kāi)、添加劑螺旋輸料機(jī)開(kāi)、水泥螺旋輸料機(jī)開(kāi)、水泵電機(jī)開(kāi)、沙料輸送機(jī)開(kāi)、石料輸送機(jī)開(kāi)。其中添加劑螺旋輸料機(jī)開(kāi)計(jì)時(shí)30S、水泥螺旋輸料機(jī)開(kāi)計(jì)時(shí)1800S、水泵電機(jī)開(kāi)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(kāi)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)（M）的使用概況表2-1位存儲(chǔ)區(qū)（M）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(kāi)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

30、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所有物料配制完畢信號(hào)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)指示燈信號(hào)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(xiě)過(guò)程中使用到的主要位存儲(chǔ)區(qū)及其控制的信號(hào)2.

31、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(chēng)代號(hào)輸入點(diǎn)名稱(chēng)代號(hào)輸出點(diǎn)啟動(dòng)開(kāi)始SB1X000循環(huán)開(kāi)始信號(hào)燈LD1Y000手動(dòng)開(kāi)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(mén)狀態(tài)SQ7X006添加劑螺旋輸送機(jī)KM6Y006沙料箱閘門(mén)狀態(tài)SQ8X007翻斗機(jī)下翻KM7Y007石料重量（石料重SQ9X010翻斗機(jī)上翻KM8Y010量傳趕器輸入沙料重量（沙料重量傳感SQ1

32、0X011傳送帶KM9Y011器輸入）報(bào)警電路試燈、試鈴SB11X017石料箱放料閘門(mén)線圈KM10Y012消鈴按鈕SB12X020沙料箱放料閘門(mén)線圈KM11Y013攪拌機(jī)故障SB13X021所有配料都放入攪拌LD2Y014機(jī)指示燈石料輸送機(jī)故障SB14X022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LD8Y0

33、24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：報(bào)攪石沙水水港圖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1I11-rL廠XDXIX2yo121Y3X3pCOM3X4Y4XJr;XH1YV7XV.KiClYinXI1cYllY12X17Y13XT!FlCOM3X2I：13:COM4X27fc?nXJ3目Y2lY22X24Y23i丄-1Y24X26T25V27M,MaHJ26Y27COMCOM5EMIICMP2-4混凝土攪拌站的外部接線

34、圖2.8系統(tǒng)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(mén)、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(wú)輸出動(dòng)作等，系統(tǒng)初始化程序及主程序流程圖見(jiàn)圖2-5：?jiǎn)?dòng)攪添水水?dāng)嚰幽啾冒鑴╇姍C(jī)螺旋機(jī)開(kāi)旋卜厶輸幵輸料料機(jī)機(jī)開(kāi)開(kāi)沙料輸送機(jī)開(kāi)開(kāi)始計(jì)時(shí)1開(kāi)始計(jì)時(shí)3開(kāi)始計(jì)時(shí)50.5分鐘分鐘分鐘送帶啟動(dòng)送帶啟動(dòng)所有配料都放入攪拌機(jī)？開(kāi)始記錄攪拌時(shí)間5分鐘，配料完畢指示

35、燈亮，10秒后自動(dòng)滅攪拌機(jī)停止，翻斗機(jī)下翻卸混凝土沙料箱放料畢？閘門(mén)關(guān)閉7則如圖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12.112.7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：故障產(chǎn)生故障指示燈亮，報(bào)按消鈴按鈕關(guān)閉電鈴，消除故障報(bào)警燈熄滅警電鈴響報(bào)警指示燈變?yōu)槌Ａ涟聪略嚐簟⒃団彴粹o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：系統(tǒng)初始

36、化原始配方及控制參數(shù)初始化調(diào)入斷電時(shí)的狀態(tài)接上次斷電時(shí)狀態(tài)運(yùn)行次循環(huán)結(jié)束圖2-7斷電保護(hù)程序流程圖II-IkII-YDOOTI-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(xiě)入程序后，點(diǎn)擊PLC中遙控運(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(kāi)始指示燈）的LED亮,如圖3-1：TOGO3CCO2X0030f1I-I卜MEGMO4ITO14ri6d卜X003xciu-I卜33H-圖3-1i刑序部分調(diào)試點(diǎn)擊X001（手動(dòng)開(kāi)始），各電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)燈沒(méi)有亮，這是因?yàn)椴痪邆溟_(kāi)始條件：攪拌機(jī)在上限位且石料箱和沙料箱

37、放料閘門(mén)關(guān)，點(diǎn)擊X005（攪拌機(jī)上限位）X006（石料箱閘門(mén)）X007（沙料箱放料閘門(mén)），使其閉合，則各電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)燈亮。如圖3-2：UIOlbZ124H1002-IIyaoi_IFHTiM門(mén)J*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(kāi)始按鈕，并適時(shí)點(diǎn)擊各行程開(kāi)關(guān)及閘門(mén)狀態(tài)開(kāi)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(lái)實(shí)現(xiàn)。31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)