基于PLC攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文（作業(yè)）班級機(jī)電專業(yè)機(jī)電一體化題目基于PLC攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名張XX指導(dǎo)教師XXX2015年6月11日摘要摘要建筑是城市森林中的樹木，是組成城市的重要元素之一，建筑的質(zhì)量一直都很受重視。如果說鋼筋是骨，那混凝土就是肉，它影響到建筑的穩(wěn)定性和安全性?；炷列袠I(yè)發(fā)展至今天已經(jīng)比較成熟，從前是人工加自動的生產(chǎn)方式，現(xiàn)在由于科技迅速發(fā)展，混凝土的生產(chǎn)已經(jīng)基本可以通過自動化來實(shí)現(xiàn)，這正是用了可編程序控制器（PLC）中設(shè)計(jì)的程序聯(lián)系操作臺的操作而實(shí)現(xiàn)的。此次研究即是對混凝土攪拌樓的生產(chǎn)系統(tǒng)的分析與PLC程序的設(shè)計(jì)。本文交待了選題的背景，說明了設(shè)計(jì)的意義，就目前混凝土行業(yè)各攪拌站生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展情況，和一些需解決的問題，計(jì)劃了設(shè)計(jì)中將要做好的主要事項(xiàng)。詳細(xì)了解了攪拌站的控制流程，通過解析制作了攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)PLC程序的思路。該設(shè)計(jì)對控制系統(tǒng)的大概流程和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，根據(jù)攪拌樓生產(chǎn)的要求，對設(shè)計(jì)的特點(diǎn)作了簡要說明。關(guān)鍵詞：可編程序控制器（PLC）；混凝土攪拌樓；生產(chǎn)系統(tǒng)PLC程序目錄目錄摘要···········································································Ⅰ導(dǎo)言···········································································1設(shè)計(jì)目的與要求·································································11.1設(shè)計(jì)目的····································································11.2本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容···························································11.2.1混凝土攪拌站的簡介··················································11.2.2攪拌樓系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)················································22攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)的概述·························································22.1系統(tǒng)的組成··························································22.1.1運(yùn)輸設(shè)備····························································32.1.2料斗設(shè)備·····························································32.1.3稱量設(shè)備·····························································32.1.4攪拌設(shè)備·····························································32.2電控系統(tǒng)的組成···························································33混凝土攪拌站的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)·················································43.1生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟·························································43.2接線圖······························································53.3混凝土攪拌裝置的生產(chǎn)流程··················································74主程序的設(shè)計(jì)·························································74.1主程序流程圖································································84.2報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)································································94.3I/O分配表··································································104.4梯形圖······································································12結(jié)論···········································································15參考文獻(xiàn)···········································································16張嘉晨：基于PLC攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16導(dǎo)言隨著城市越來越大，建筑越來越多，建筑的質(zhì)量也更受重視，如果說鋼筋是骨，那混凝土就是肉，它影響到建筑的穩(wěn)定性和安全性，混凝土行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)趨于穩(wěn)定，各公司也都進(jìn)了先進(jìn)的設(shè)備來生產(chǎn)，這些設(shè)備大多都是自動化的，只需由操作人員進(jìn)行簡單操作即可完成原本復(fù)雜的生產(chǎn)。在機(jī)電一體化中，自動化是極重要的一項(xiàng)內(nèi)容，其中涉及PLC、傳感器、機(jī)器人等知識，在模塊化教學(xué)中都精要講解過?，F(xiàn)在機(jī)電一體化在許多領(lǐng)域都有著普及性的使用，許多設(shè)備的自動控制也變得更加重要。這些年科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展提高，越來越多的科技融入我們的生活和學(xué)習(xí)中，當(dāng)然還工作中，自動化在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的重要性舉足輕重，機(jī)床電氣控制技術(shù)的不斷發(fā)展和PLC的廣泛應(yīng)用，可編程序控制技術(shù)各項(xiàng)優(yōu)勢已經(jīng)改變了傳統(tǒng)的控制方式，PLC的應(yīng)用已經(jīng)是當(dāng)今工業(yè)控制的主要發(fā)展方向，是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活、方便、的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造和發(fā)展的，這就使得PLC安全可靠，使用性廣泛，穩(wěn)定方便。其采用的模塊化結(jié)構(gòu)使得編程容易學(xué)習(xí)和掌握；對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)；安裝調(diào)試簡單快捷、無需經(jīng)常維護(hù)等其他控制器所無法相比的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)將PLC應(yīng)用于攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并通過對生產(chǎn)系統(tǒng)的分析，編寫控制程序順序功能流程圖和梯形圖。本課題的主要目的是使用可編程控制器來設(shè)計(jì)一套程序完成生產(chǎn)系統(tǒng)中的一系列的動作。此次設(shè)計(jì)是對于大學(xué)里面學(xué)到的課程，例如可編程控制器的應(yīng)用、自動化生產(chǎn)線等模塊的復(fù)習(xí)與鞏固，也是對自己能力的一次鍛煉。1設(shè)計(jì)目的與要求1.1設(shè)計(jì)目的該設(shè)計(jì)的目的主要是為了鍛煉自己綜合分析能力和解決本專業(yè)的一些技術(shù)問題的獨(dú)立思考能力，加深并且拓寬自己的知識，培養(yǎng)自己的設(shè)計(jì)能力，構(gòu)思能力，創(chuàng)新水平，掌握設(shè)計(jì)中的一般的規(guī)范以及寫作方法。同時(shí)學(xué)會向前輩和技術(shù)人員請教學(xué)習(xí)，從實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行調(diào)查研究。學(xué)會使用各類技術(shù)資料、國標(biāo)手冊，利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)計(jì)算和設(shè)計(jì)，提升高效編輯技術(shù)類文件的能力。1.2本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.2.1混凝土攪拌站的簡介通過了解攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，對攪拌樓的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行細(xì)致的分析后選型然后再設(shè)計(jì)，從而對混凝土攪拌樓的生產(chǎn)系統(tǒng)有了大致的了解。1.2.2攪拌樓系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)先根據(jù)攪拌樓的生產(chǎn)流程做出動作流程圖，然后選擇PLC的型號并做出I/O分配表最后編寫梯形圖程序，達(dá)到攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)對整個生產(chǎn)過程的有效控制。2攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)概述2.1系統(tǒng)組成攪拌樓由一套攪拌裝置即若干臺主機(jī)和一些相關(guān)裝置組合而成。它的基礎(chǔ)部分，也就是該設(shè)計(jì)的重點(diǎn)對象，是以下五個設(shè)備:運(yùn)輸設(shè)備、料斗設(shè)備、計(jì)量設(shè)備、攪拌設(shè)備和相關(guān)裝置，為方便理解，用圖片的方式來描述該系統(tǒng)基本流程，如圖2-1與2-2：圖2-1生產(chǎn)系統(tǒng)大體規(guī)模圖2-2攪拌站生產(chǎn)模式2.1.1運(yùn)輸設(shè)備攪拌樓生產(chǎn)的運(yùn)輸設(shè)備有砂類材料和石子類材料的輸送設(shè)備、粉狀物輸送設(shè)備以及水泵等。骨料運(yùn)輸設(shè)備有傳送帶、擋片、和料倉等，其中傳送帶是攪拌裝置中必有的運(yùn)輸設(shè)備。水泥和外加劑輸送設(shè)備由斗式提升機(jī)和螺旋輸送機(jī)組成。2.1.2料斗設(shè)備料斗設(shè)備是由貯料倉、卸料閥和一些輔助裝置組成的。料斗設(shè)備也叫中間倉，起著預(yù)備作用，用來過渡每次生產(chǎn)。用料斗加上自動秤進(jìn)行稱量。所以，它相當(dāng)于生產(chǎn)過程中的中繼，有承前啟后的作用。根據(jù)制作貯料斗的材料和形狀不同，貯料斗分為鋼筋混凝土貯斗、鋼制貯斗、木制貯斗、圓形貯斗等。閥門是貯料斗的卸料設(shè)備。閥門控制貯料倉的卸料閥的開閉，大多數(shù)廠采用氣動式的，優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，而且卸料快。缺點(diǎn)是只有當(dāng)材料是比較松散狀態(tài)時(shí)，才能有比較均勻的流動性。如果采用另一種給料機(jī)卸料，就會比較容易均勻控制，這種大多都是電動式的。閥門的種類有很多，在混凝土攪拌裝置中最常用的是扇形閘門，它是由氣動的方式來控制的，骨料一般都是采用閥門卸料。2.1.3稱量設(shè)備稱量設(shè)備是攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)中十分的重要部分之一，因?yàn)樾枰ㄟ^該設(shè)備才能控制著不同強(qiáng)度混凝土的材料使用量，稱量的是否精確能夠左右混凝土強(qiáng)度。因此想要生產(chǎn)質(zhì)量過硬的混凝土，精確高效的稱量設(shè)備是的重要保證。一套稱量設(shè)備包括貯料斗、送料設(shè)備和稱量設(shè)備等。對稱量設(shè)備首先要求是準(zhǔn)確，然后是快速，在秤上重量達(dá)到上限即停的同時(shí)還要有生產(chǎn)效率。稱量設(shè)備可以兩大類:杠桿秤（現(xiàn)在已經(jīng)幾乎不再用）和電子秤。對應(yīng)各種形狀大小不同的材料，秤斗在構(gòu)造上均各有不同。比如水和外加劑這種液體材料的秤斗就是是圓的，閥門上裝有一圈橡膠墊來保證其密封性。2.1.4攪拌設(shè)備現(xiàn)在一般的混凝土攪拌機(jī)，都用雙臥軸強(qiáng)制式。攪拌能力好且均勻、迅速、效率高，且對于坍落度較小，成品較干的混凝土，也能達(dá)到非常好的效果。2.2電控系統(tǒng)的構(gòu)成攪拌樓生產(chǎn)系統(tǒng)的電控系統(tǒng)如圖2-3：混凝土攪拌樓混凝土攪拌樓傳感器智能元件PLC:FX2N–80MR-001中間繼電器執(zhí)行機(jī)構(gòu)PC圖2-3電控系統(tǒng)構(gòu)成(1)智能元件主要是指控制和顯示功能的元件。(2)傳感器主要是稱重傳感器。(3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括攪拌電機(jī)、骨料放料閥門、水泥放料閥門、水泵閥門、外加劑放料閥門以及送料電機(jī)等。(4)本次設(shè)計(jì)采用的PLC是三菱FX2N系列的可編程控制器，本次設(shè)計(jì)輸入和輸出都較多，所以該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇了三菱的FX2N系列中的FX2N–80MR-001。該型號的輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)都是40個。不但滿足本設(shè)計(jì)中的輸入輸出點(diǎn)數(shù)的基本要求，而且為以后該控制系統(tǒng)的改造保留有擴(kuò)展空間，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。3混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟因?yàn)槊恳环N控制系統(tǒng)都是為了達(dá)到理想的設(shè)計(jì)中的動作要求和指令，又以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率為目的。故我在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，不僅要盡可能地滿足被控對象的控制要求。還要先進(jìn)行調(diào)查研究并收集資料，保證控制系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟如圖3-1所示：NONOYESSSS確定控制對象和任務(wù)PLC和組態(tài)軟件的選擇I/O和監(jiān)控地址的分配PLC設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)檢驗(yàn)修改是否正確？是否正確？完成NOYES圖3-1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程3.2接線圖圖3-2攪拌機(jī)和翻斗機(jī)的接線圖圖3-3傳送帶與水泥輸送機(jī)的接線圖圖3-4水泵與外加劑輸送機(jī)接線圖圖3-5砂、石料輸送機(jī)接線圖3.3混凝土攪拌裝置的生產(chǎn)流程在生產(chǎn)混凝土?xí)r，料倉中本身貯有各種材料，砂石類材料的給料閥門打開后分別將砂料和石料放入到秤斗稱量，秤斗中的材料不斷增加直到秤的上限，才控制下料的閥門停止投料，然后傳送帶將砂、石材料送入骨料斗（幾種硬質(zhì)材料集中在一起準(zhǔn)備放入攪拌機(jī)的倉）。此時(shí)攪拌機(jī)也開始運(yùn)轉(zhuǎn)攪拌,同時(shí)進(jìn)行水泥、水以及外加劑的計(jì)量。在混凝土所需的每種材料計(jì)量完成后，骨料斗和各秤斗打開閥門，把所有的材料放入攪拌機(jī)進(jìn)行一定時(shí)間的攪拌。在攪拌機(jī)攪拌了設(shè)定的時(shí)間后，就打開卸料門卸料，這樣就完成混凝土的生產(chǎn)。在砂、石材料的稱量時(shí)，系統(tǒng)用分別控制兩個門進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的稱量，以節(jié)約時(shí)間并保證稱量精度。每個斗秤由稱重傳感器感應(yīng)的信號分別經(jīng)稱重變送器進(jìn)入PLC。在稱水重量時(shí)，對水的稱計(jì)量也是采用和粗骨料相同的方法進(jìn)行稱量，而水泥、粉煤灰、外加劑則從各自料倉送入各自秤斗進(jìn)行稱量?；炷烈筝^強(qiáng)的連續(xù)性生產(chǎn)，所以控制系統(tǒng)中，每一個動作的前后順序都有較高的要求，當(dāng)達(dá)某個設(shè)備到某個狀態(tài)時(shí)，需保證在這之前的的動作全部完成，而自身也達(dá)到某個狀態(tài)才可以進(jìn)入下一個狀態(tài)，否則配料就可能會出現(xiàn)誤差，甚至出現(xiàn)故障。因此要安裝限位開關(guān)和傳感器等設(shè)備對各機(jī)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。為了能及時(shí)解決故障，需設(shè)計(jì)故障報(bào)警程序。4主程序設(shè)計(jì)傳送帶關(guān)閉N傳送帶關(guān)閉NNYNYNN閥門關(guān)閉閥門關(guān)閉傳送帶上無料？放料完？放料完？NNNNYY閥門打開傳送帶開閥門打開傳送帶開時(shí)間到？時(shí)間到？時(shí)？時(shí)間到？至秤上限至秤上限至秤上限秤上限完？秤上限啟動開始攪拌機(jī)處上限位且料倉門關(guān)？骨料運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行砂運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行攪拌機(jī)運(yùn)行外加劑輸料機(jī)運(yùn)行水泥輸料機(jī)運(yùn)行水泵電機(jī)運(yùn)行YYN所有材料都放入攪拌機(jī)？配料結(jié)束指示燈亮10s；攪拌時(shí)間5分鐘時(shí)間到？攪拌機(jī)停，翻斗機(jī)翻下卸料NYYYYYA翻到下限位?翻斗機(jī)停；計(jì)時(shí)2分鐘2分鐘到？BNNYYBBNB攪拌機(jī)上升上升至上限位？結(jié)束指示燈亮10sY圖4-1流程圖4.2報(bào)警電路的設(shè)計(jì)報(bào)警電路也是此次設(shè)計(jì)的重要部分，但因條件有限，只好簡單的設(shè)計(jì)報(bào)警電路，X15-X25則作為電動機(jī)故障信號，按下X15則警鈴響，按X16則消鈴，也能用來消警燈。以下則是程序運(yùn)行流程圖如圖4-2:指示燈亮，警鈴響指示燈亮，警鈴響按消鈴關(guān)閉鈴聲，警燈亮解除故障警燈滅出現(xiàn)故障按鈴圖4-2警報(bào)流程4.3I/O分配表輸入地址注釋X0啟動X1手動開始X2本次循環(huán)后停止X3緊急停止X4攪拌機(jī)下限位X5攪拌機(jī)上限位X6石料箱閥門狀態(tài)X7沙料箱閥門狀態(tài)X10外加劑秤上限X11水秤上限X12水泥秤上限X13石料秤上限X14沙料秤上限X15報(bào)警電路的試燈、試鈴X16消鈴按鈕X17攪拌機(jī)故障X20石料輸送機(jī)故障X21沙料輸送機(jī)故障X22水泥輸送機(jī)故障X23水泵故障X24添加劑輸送機(jī)故障X25翻斗機(jī)故障輸出地址注釋Y0循環(huán)開始信號燈Y1攪拌機(jī)Y2石料輸送機(jī)Y3沙料輸送機(jī)Y4水泥輸送機(jī)Y10水泵Y11添加劑輸送機(jī)Y12翻斗機(jī)下翻Y13翻斗機(jī)上翻Y14傳送帶Y15石料箱放料閥門Y16沙料箱放料閥門Y17所有配料都放入攪拌機(jī)指示燈Y20一次循環(huán)結(jié)束指示燈Y21報(bào)警玲聲Y22攪拌機(jī)故障指示燈Y23石料輸送機(jī)故障指示燈Y24沙料輸送機(jī)故障指示燈Y25水泥螺旋輸送機(jī)故障指示燈Y26水泵故障指示燈Y27外加劑輸送機(jī)故障指示燈Y30翻斗機(jī)故障指示燈Y31外加劑秤閥門Y32水秤閥門Y33水泥閥門4.4梯形圖首先是主程序的梯形圖：X0是啟動，而X1是真正的啟動，除了給出一個M0信號，也接通了各材料的輸送，之后是砂石材料的秤的閥門，在秤重到上限的時(shí)候就斷開輸送，并放料到傳送帶上。上面是傳送帶啟動和水泥、外加劑等到秤上限后放入攪拌機(jī)，并攪拌3分鐘。最后放料要30秒，翻斗機(jī)要翻回去，攪拌機(jī)處上位下面是報(bào)警部分：結(jié)論首先我要感謝我的指導(dǎo)老師夏老師不辭辛苦的幫助我，在研究這個內(nèi)容的過程中我遇到了很多難題，做這個題目我擁有的資料不多，即使在網(wǎng)上少有相關(guān)的材料，但好在廖勝于無，我還是找到了一些對我來說十分寶貴的資料加快了進(jìn)度。在編程的過程中我發(fā)現(xiàn)由于不及時(shí)鞏固學(xué)習(xí)的知識，在設(shè)計(jì)過程中我常常停滯在一個地方，不斷地查閱資料請教同學(xué)后，我重新掌握了編程方法，我在紙上設(shè)計(jì)的程序有比較多的錯誤，為了實(shí)踐程序的可行性，我下載了幾個軟件都存在各種問題，后來在同學(xué)的幫助下我找到了一個仿真學(xué)習(xí)軟件。通過合理的設(shè)計(jì)，程序能夠按預(yù)期的流程進(jìn)行，也說明設(shè)計(jì)可以更加優(yōu)良。在編程時(shí)我想了很多辦法要將動作連續(xù)，由于無可避免地要用上不少計(jì)時(shí)器，在這個過程中我越來越混亂，考慮良久后才也變得清晰一些。另有一個問題也困擾我比較久，就是閃爍的方法，這個問題實(shí)際上以前學(xué)到過，只是我長時(shí)間不接觸之后就生疏了，在經(jīng)過對以前知識的復(fù)習(xí)后，采用M8013，這個問題也迎刃而解，往后就是課上常遇到的幾個動作，則較容易，在設(shè)計(jì)過程中我本想用set和rst來輔助程序，然而始終用不順手，也就是說我的設(shè)計(jì)只是方法之一，一定還有更多較好的選擇，由于時(shí)間并不充裕所以我無法花更多時(shí)間去做的更好。另外一開始我在秤的計(jì)量上思考了很久，一直想不到用什么方法可以設(shè)計(jì)，通過查閱資料我知道可以用模擬量輸入，然而在我正準(zhǔn)備學(xué)習(xí)這個知識的時(shí)候我發(fā)現(xiàn)其實(shí)秤的上限是不固定的而是跟據(jù)不同配比人工設(shè)置的，每次生產(chǎn)都是直接放料到秤的上限，于是就解決了這個問題。這次設(shè)計(jì)鍛煉了我的獨(dú)立創(chuàng)作和思考能力，也使學(xué)到的知識得以鞏固而不致荒廢。感謝在我設(shè)計(jì)過程中指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助