基于PLC的混凝土配料控制系統(tǒng)

畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、 題目 基于 PLC 的 混凝土配料控制系統(tǒng) 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 混凝土配料控制系統(tǒng)是建筑、冶金等行業(yè)應(yīng)用廣泛。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)混凝土配料控制系統(tǒng)的研究在穩(wěn)定性和配料精度方面都存在很大的差距，因此急需研制開(kāi)發(fā)高精度、智能型的配料控制儀。 PLC 具有可靠性高、功能完善、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化 以及編程簡(jiǎn)單直觀等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效彌補(bǔ)繼電器控制和單片機(jī)控制在可靠性方面的缺陷，與工控機(jī)配合易于實(shí)現(xiàn)操作與管理。 同時(shí)自動(dòng)配料控制系統(tǒng)配料均勻，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。變速給料結(jié)合高精度電子稱量，實(shí)現(xiàn)了高精度自動(dòng)配料，達(dá)到全自動(dòng)控制，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了勞動(dòng)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： (1)用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì) 混凝土配料系統(tǒng) 的控制 。 (2)掌握用 PLC 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)對(duì)輸入和輸出信號(hào) 的確定原則和方法 。 (3)掌握基本邏輯指令的應(yīng)用和學(xué)會(huì)使用傳感器的檢測(cè)信號(hào)構(gòu)成故障報(bào)警程序的設(shè)計(jì) 法 。 (4)訓(xùn)練能綜合各種信號(hào)實(shí)現(xiàn)某種控制規(guī)律的編程思路和技巧 提高綜合分析問(wèn)題的能力 課程設(shè)計(jì)完成內(nèi)容 。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 93 班 姓名 嚴(yán) 杰 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng) 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 20 日 摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(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(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?？删幊炭刂破骶哂锌煽啃愿摺⒐δ芡晟?、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?；谏鲜鲈?，我設(shè)計(jì)了基于的商品混凝土攪拌設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)。 常見(jiàn)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 Abstract With the rapid development of Chinas economic construction, the basis for many large engineering and construction projects have been started. Construction of high quality project needs high-quality concrete, and with the strengthening of environmental consciousness, in order to reduce urban noise and pollution, traffic and construction management department for the construction of concrete used in concentration of production and management. This requires not only the ingredients of concrete, high precision, and require the production speed, therefore, the production process of concrete mixing equipment automatic control system has attracted attention. Programmable controller with high reliability, functional, simple and intuitive program can effectively make up for the relay control system defects. For these reasons, I designed the product based automatic control system of concrete mixing equipment. Common control of concrete mixing station has direct control of relays, PLC and computer and PLC integration and combination of ingredients controller 3 control. Batching Controller using PLC and the control of mixing with reliable, cost-effective, can guarantee the quality of concrete to improve concrete production efficiency. As the core of concrete mixing station, control and monitoring procedures in the measurement of precise, reliable control, easy management, and other requirements are increasing. In this paper, combined with PLC control and ingredients mixing station controller to design the control and monitoring process design of the main tasks to be accomplished in a systematic structure, PLCs I / O allocation, work flow and procedures for the preparation of PLC. KEY WORDS: Concrete mixing station； The I / O distribut- ion；Programmable logic controller(PLC)； Automatic control 目 錄 摘 要 . III ABSTRACT . V 目 錄 . VI 1 緒論 . 8 1.1 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 . 9 1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 . 10 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 . 10 2 混凝土配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu) . 11 2.1 混凝土配料控制系統(tǒng)的組成 . 11 2.2 混凝土配料及 攪拌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下 . 12 2.3 混凝土配料及攪拌系統(tǒng)中需要控制的部件 . 12 2.4 混凝土配料控制方案設(shè)計(jì) . 14 3 混凝土配 料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 16 3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 16 3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 16 3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 17 3.3.1 上位機(jī)監(jiān)控軟件 . 17 3.3.2 通訊功能的實(shí)現(xiàn) . 18 3.3.3 PLC 控制功能軟件設(shè)計(jì) . 18 4 PLC 軟件設(shè)計(jì) . 20 4.1 端子線圖 . 20 4.2 順序功能圖 . 21 4.3 梯形圖 . 22 5 程序調(diào)試 . 31 5.1 模擬調(diào)試的準(zhǔn)備工作 . 31 5.2 仿真調(diào)試 . 31 5.2.1 手動(dòng)控制程序仿真 . 31 5.2.2 連續(xù)控制程序仿真 . 32 5.2.3 放石料 1 程序仿真 . 32 5.2.4 放石粉 1 程序仿真 . 32 5.2.5 放瀝青程序仿真 . 32 5.2.6 報(bào)警程序 . 33 5.3 小結(jié) . 33 6 結(jié)論與展望 . 34 6.1 結(jié)論 . 34 6.2 足之處及未來(lái)展望 . 34 致 謝 . 35 參考文獻(xiàn) . 36 1 緒論 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要將多種原料按一定的比例混合，以制造某種產(chǎn)品，如冶金工業(yè)中生產(chǎn)過(guò)程的物料配比 稱重，煤炭能源工業(yè)中的連續(xù)物料稱重計(jì)量等這種將一種原料和其它多種原料按事先設(shè)定的比例進(jìn)行混合配料的配料稱重系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中有著廣泛的應(yīng)用。它能根據(jù)事先設(shè)定的配料單 ， 將各種不同的原料在不同的稱重設(shè)備中進(jìn)行稱量配料 1。我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的階段，基礎(chǔ)設(shè)施 (包括房屋、橋梁、隧道、堤壩、機(jī)場(chǎng)等 )的不完善在一定程度上阻礙其發(fā)展，這些基礎(chǔ)設(shè)施的建造速度、成本和其質(zhì)量無(wú)一不與 混 凝土生產(chǎn)設(shè)備有關(guān)。隨著當(dāng)今世界科技日新月異?；炷辽a(chǎn)設(shè)備正朝著智能化、信息化與商業(yè)化發(fā)展，研究高精度、智能型的配料控制儀成為建筑等行 業(yè)的研究熱點(diǎn)問(wèn)題。 在現(xiàn)在化的生產(chǎn)中，生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)化程度反映了工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的水平?，F(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)備與系統(tǒng)已不再是傳統(tǒng)意義上單純的機(jī)械系統(tǒng)，而是機(jī)電一體化的綜合系統(tǒng)電氣傳動(dòng)與控制系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)機(jī)械的重要組成部分。機(jī)與電，傳動(dòng)與控制已經(jīng)成為不可分割的整體。 所謂的機(jī)電傳動(dòng)，是指以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)的總稱，它的目的是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的啟動(dòng)，停止以及速度調(diào)節(jié)，完成各種生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求，保證生產(chǎn)過(guò)程的正常進(jìn)行。 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)所要完成的任務(wù)，從廣義上講，就是要使生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備， 生產(chǎn)線，車間，甚至整個(gè)工廠都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；從狹義上講，則指通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量的曾加，質(zhì)量的提高，生產(chǎn)成本的降低，工人勞動(dòng)的條件的改善的以及能量的合理利用。 機(jī)電傳動(dòng)以及控制系統(tǒng)總是隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展的。單就機(jī)電而言，它的發(fā)展大體上經(jīng)歷了成組拖動(dòng)，單電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)三個(gè)階段。所謂成組拖動(dòng)，就是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一根天軸，再由天軸通過(guò)皮帶輪和皮帶分別拖動(dòng)各生產(chǎn)機(jī)械，這種生產(chǎn)方式效率低，勞動(dòng)條件差，一旦電動(dòng)機(jī)放生故障，將造成成組機(jī)械的停車；所謂但電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)，就是用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) 一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，它雖然較成組拖動(dòng)前進(jìn)了一步，但當(dāng)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件較多時(shí)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜；多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即是一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械的每一個(gè)運(yùn)功部件分別由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，這種拖動(dòng)的方式不僅大大的簡(jiǎn)化了生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且控制靈活，為生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)化提供了有利的條件，所以，現(xiàn)在化機(jī)電傳動(dòng)基本上均采用這種拖動(dòng)形式。 隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、人工成本上漲，以往人工操作的搬運(yùn)和固定式輸送帶為主的傳統(tǒng)物件搬運(yùn)方式，不但占用空間也不容易更變生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，加上需要人力監(jiān)督操作，更增加生產(chǎn)成 本，原有的生產(chǎn)裝料裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問(wèn)題。 自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。因此，自動(dòng)化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著 標(biāo)志。 它集成 自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便。本設(shè)計(jì)就 PLC 在機(jī)械控制上的應(yīng)用作了詳細(xì)闡述 。 1.1 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 德國(guó)于 1903 年建立了世界上第一個(gè)混凝土攪拌樓，隨后，美國(guó)于 1913 年，法國(guó)于 1933年，日本于 1949 年建立了攪拌樓。 70 年代到 80 年代隨著單片機(jī)的應(yīng)用，攪拌樓進(jìn)入了智能化時(shí)代 2。進(jìn)入 90 年代混凝 土生產(chǎn)發(fā)展到商用攪拌站階段，也是攪拌設(shè)備發(fā)展最快的時(shí)期 3。目前，德國(guó)、美國(guó)、日本、意大利等國(guó)家生產(chǎn)攪拌設(shè)備的技術(shù)水平和可靠性方面處于領(lǐng)先地位?，F(xiàn)今同類產(chǎn)品中最為出色的是日本公司的 CB920、美國(guó)托利多的 Panth，但其一個(gè)控制盒同時(shí)稱重多種物料的產(chǎn)品還難以可靠的對(duì)單通道進(jìn)行啟停、卸料等操作，并且其稱量精度還有迸一步提升的空間 4。 我國(guó)自 60 年代開(kāi)始研究混凝土攪拌樓，主要用于水利工程。 80 年代中期開(kāi)始生產(chǎn)小型混凝土攪拌樓，用于工業(yè)與民用建筑工程。目前國(guó)內(nèi)還處在混凝土攪拌樓的研發(fā)階段，研發(fā)的配料機(jī)多數(shù)沿 用 “提升上料，自落配料、開(kāi)環(huán)控制 ”的設(shè)計(jì)模型。國(guó)內(nèi)專業(yè)的商用攪拌站還很少，并且國(guó)內(nèi)少數(shù)的商用攪拌站大多采用國(guó)外的生產(chǎn)裝置用?，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)配料攪拌控制儀大多是單通道，如果要對(duì)水泥、泥沙、水、外添加劑進(jìn)行同時(shí)稱量，需要 4 個(gè)控制盒，通過(guò)上微機(jī)協(xié)調(diào)控制。顯然這種狀況制約了我國(guó)組建大型攪拌站。并且國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的配料攪拌控制盒在精度和穩(wěn)定性上與國(guó)外一流水平還有相當(dāng)大的距離。 混凝土配料設(shè)備的各階段新技術(shù)及其特點(diǎn)如表 1.1 所示 表 1.1 混凝土配料設(shè)備的各階段特點(diǎn) 年代 引入的新技術(shù) 特點(diǎn) 70 年代以前 配料攪拌機(jī)械 手動(dòng)機(jī)械、 配料精度低、生產(chǎn)率低 70 到 80 年代 單片機(jī)技術(shù) 智能機(jī)械、生產(chǎn)率提高、精度提高、單通道控制器 90 年代 信息技術(shù) 大型配料系統(tǒng)、生產(chǎn)率大幅提高、管理方便、商業(yè)化 現(xiàn)今 智能算法與機(jī)械改進(jìn) 大型系統(tǒng)、精度大幅提高、多通道控制器 就技術(shù)工藝和設(shè)備的先進(jìn)性而言，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、意大利、日本等國(guó)家生產(chǎn)的混凝土攪拌設(shè)備在總體技術(shù)水平和運(yùn)行性能方面處于世界前列，尤其在智能控制和運(yùn)行可靠性方而更是如此。其產(chǎn)品占據(jù)了世界工程機(jī)械的大部分市場(chǎng)，而且牢牢占據(jù)了高端市場(chǎng)，僅我國(guó) 240t h 以上的大型混凝土攪拌設(shè) 備份額中，國(guó)外產(chǎn)品就占了 90。 2005 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)容量大約在 1200 臺(tái)左右，銷售額 30 億元左右。其中，國(guó)產(chǎn)混凝土攪拌設(shè)備銷量在 950 臺(tái)左右，多數(shù)以 240t h 以下的 (低端 )產(chǎn)品居多，銷售額 14 億元左右；進(jìn)口及外資產(chǎn)品銷售數(shù)量 250 臺(tái)左右，并以 240t h 以上的 (高端 )產(chǎn)品居多，銷售額在 16 億元左右。在市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的強(qiáng)烈刺激下，他們不斷改進(jìn)和完善整機(jī)性能，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，液壓和氣動(dòng)技術(shù)更是日益提高，電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，使 得工程機(jī)械產(chǎn)品到了機(jī)電液氣一體化發(fā)展的新時(shí)期 5 1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 在建筑行業(yè)中，混凝土是建筑工程中應(yīng)用最廣泛的材科之一，箕經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)對(duì)于整個(gè)建筑工程的質(zhì)量和成本有著舉足輕重的關(guān)系。混凝土由水泥、水、砂石、外添加劑等原材料制成。早期采用的是人工配料，即操作人員將各 種原料依次在磅秤上稱量，然后依次加入到攪拌器中，最后才進(jìn)行攪拌 攪拌就是充分混合的過(guò)程。因此，各種原料的重量是否符合預(yù)先設(shè)定的比例在很大程度上取決于計(jì)量入員摶技箍移工籜責(zé)任心。這稗配料方法存在效率低和 精度不高的缺點(diǎn)，直接影響建筑的質(zhì)量和成本。為了提高混凝土的強(qiáng)度 節(jié)約水泥和滿足技術(shù)要求， 各種原材料必須嚴(yán)格按預(yù)先試驗(yàn)好的比例配合在一起?；炷僚淞蠑嚢杩刂葡到y(tǒng)就是對(duì)這幾種物料按比例進(jìn)行稱量然后再攪拌混合的智能化裝置。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 。兩且是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì) 高 強(qiáng)混凝土的可靠 保證 6。這些年來(lái)隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，迫切需要研制出兼顧速度和精度的混凝土配料控制系統(tǒng)。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 本文在了解和分析工藝需求的基礎(chǔ)上 ,運(yùn)用自動(dòng)控制理論和技術(shù) ,分析和研究影響配料精度、配料速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素的關(guān)鍵技術(shù) ,設(shè)計(jì)出一套性能良好的混 凝土配料系統(tǒng)(硬件構(gòu)成和軟件實(shí)現(xiàn) ),實(shí)現(xiàn)整個(gè)攪拌站穩(wěn)定、快速地提供高質(zhì)量的混凝土 ,滿足工藝要求。主要研究?jī)?nèi)容和方法如下 ： (1)在分析影響混凝土配料控制精度的因素基礎(chǔ)上 ,通過(guò)大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) ,研究和制定控制策略 。 (2)根據(jù)工藝要求 ,利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)提出系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。主要包括 :系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的組成、硬件元器件的選型、系統(tǒng)軟件平臺(tái)的選擇、配料系統(tǒng)各關(guān)鍵模塊的具體設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、操作界面的設(shè)計(jì)等。 (3)采用軟件模塊和對(duì)象化的設(shè)計(jì)方法 ,結(jié)合用戶需求設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)監(jiān)控程序 ,并進(jìn)行軟件與硬件的聯(lián)合調(diào)試 ,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè) 和優(yōu)化 ,使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)間。 (4)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行 ,不斷完善參數(shù) ,以達(dá)到滿意的配料控制精度和速度 ,最后交付用戶使用。 2 混凝土配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.1 混凝土 配料控制系統(tǒng)的組成 配料控制系統(tǒng)由儲(chǔ)料倉(cāng)、給料系統(tǒng)、稱重計(jì)量系統(tǒng)、攪拌設(shè)備、混料設(shè)備、輸送設(shè)備及中心控制系統(tǒng)幾部分組成 7。 (1)給料系統(tǒng) 螺旋給料系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，給料速度由電機(jī) (包括減速機(jī) )速度、螺旋給料器口徑和螺距來(lái)決定。適用于物料流動(dòng)性較好、配料精度要求較高、配料速度要求較慢的場(chǎng)合。為了提高配料速度和精度，可采用雙速 電機(jī)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)螺旋給料機(jī)，粗加料時(shí)用高速，細(xì)加料時(shí)用低速。 料門給料系統(tǒng)適合物料流動(dòng)性好、配料速度要求快、精度要求相對(duì)較低的場(chǎng)合。通常使用雙氣缸實(shí)現(xiàn)料門兩種開(kāi)口大小或一大一小兩個(gè)料門。在粗加料時(shí)將料門全部打開(kāi)，達(dá)到一定量時(shí)將料門關(guān)閉一部分進(jìn)行細(xì)加料，達(dá)到預(yù)定量時(shí)將料門全部關(guān)閉。對(duì)于一些液體原料 (如水等 )可采用電磁閥給料方式，這種方式控制相對(duì)簡(jiǎn)單、也可采用雙管路雙電磁閥控制，提高配料速度和精度。除了上述三種方式外，還有一些場(chǎng)合可以采用傳送帶、刮板、真空抽吸、震動(dòng)給料等方式。本系統(tǒng)采用螺旋給料機(jī)來(lái)供料。 (2)稱 重計(jì)量系統(tǒng) 稱重計(jì)量系統(tǒng)是自動(dòng)配料系統(tǒng)的核心。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，稱重技術(shù)的進(jìn)步可謂之日新月異，稱重計(jì)量模式的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)的杠桿機(jī)械秤、機(jī)電結(jié)合式電子秤和傳感器式電子秤、電腦秤和微機(jī)控制秤等階段。 杠桿機(jī)械秤主要由秤斗和杠桿系統(tǒng)組成，其稱重速度慢、效率低、不能適應(yīng)生產(chǎn)自動(dòng)化的要求。 圖 2.1子稱原理框圖 電子秤是裝有電子裝置的一種衡器，它由承重、傳力復(fù)位系統(tǒng) (如機(jī)械計(jì)量斗 )、稱重傳感器以及稱重儀表等組成 8。電子秤的結(jié)構(gòu)如圖 2.1所示。 (3)中心控制系統(tǒng) 稱重計(jì)量系統(tǒng)和中心控制系統(tǒng)是自動(dòng)配料系統(tǒng)的核心。中心控制系統(tǒng)可采用單片機(jī)或者微機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂粕嫌屑锌刂坪头植际娇刂频刃问?。前者考慮到對(duì)計(jì)算機(jī)的充分利用，用一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制和管理多路生產(chǎn)設(shè)備，造價(jià)相對(duì)低廉，但是這種控制方式控制任務(wù)過(guò)于集中，一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，則會(huì)影響全局。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，低廉和功能完善的微型計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的問(wèn)世，出現(xiàn)了分布式控制結(jié)構(gòu)，即由若干微處理器分別承擔(dān)部分稱量斗 傳感器 濾波保護(hù)放大 A/D 單片機(jī) 交流電源 按鍵與顯示 橋壓電源 任務(wù)，共同組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，并且用一臺(tái)功能更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，這種結(jié)構(gòu)中的每一臺(tái)控制器功能都較為簡(jiǎn)單，但 是可靠性更高，可維護(hù)性更好。 采用兩級(jí)分布式控制方式時(shí)，系統(tǒng)的下位機(jī)一般采用單片機(jī)為核心控制器，每臺(tái)控制器直接控制四臺(tái)秤，實(shí)現(xiàn)四路物料的定量給料。系統(tǒng)的上位機(jī)一般采用工控機(jī)。一臺(tái)上位機(jī)連接多臺(tái)下位機(jī)，用于生產(chǎn)線的集中管理。上位機(jī)具有數(shù)據(jù)采集和分類儲(chǔ)存的功能，還可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，完成集中監(jiān)視、集中操作和集中管理等多項(xiàng)任務(wù)。系統(tǒng)的上下位機(jī)之間通過(guò) RS-485或 RS-232等串行通訊總線進(jìn)行信息交換 9。 (4)攪拌設(shè)備 目前國(guó)內(nèi)的攪拌設(shè)備已趨于成熟，有 0.5/1.0/1.5/2.0/3.0/4.0m3等多種規(guī) 格。例如市場(chǎng)主流的珠海仕高瑪 MAO 系列攪拌機(jī)具有以下功能： 配備多重軸端密封保護(hù)裝置及風(fēng)壓保護(hù)裝置，有效杜絕漏漿現(xiàn)象發(fā)生。 獨(dú)有監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)控減速箱、卸料泵、潤(rùn)滑油泵等重要部件運(yùn)行狀態(tài)。 配備 380VAC 電動(dòng)時(shí)控潤(rùn)滑油泵。 可選配攪拌機(jī)稱重保護(hù)裝置。 重型設(shè)計(jì)，運(yùn)行穩(wěn)定。 2.2 混凝土配料及攪拌系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖 如下 圖 2.2混凝土配料及攪拌控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 2.3 混凝土配料及攪拌系統(tǒng)中需要控制的部件 (1)PLC 主機(jī)：選擇西門子 S7200-226系列外部擴(kuò)展一個(gè)數(shù)字模塊 EM221(8I)作為混凝土 配料及攪拌系統(tǒng)過(guò)程中的控制主機(jī)。 (2)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SL:用于切換電路的手動(dòng)、單周期、連續(xù)工作過(guò)程 。 (3)啟動(dòng)按鈕 SB1：用于混凝土配料及攪拌系統(tǒng)的初始上電工作 。 (4)停止按鈕 SB2：用于混凝土配料及攪拌系統(tǒng)的工作結(jié)束 。 (5)手動(dòng)石料 1按鈕 SB3：用于手動(dòng)控制石料 1電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (6)手動(dòng)石料 2按鈕 SB4：用于手動(dòng)控制石料 2電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (7)手動(dòng)石粉 1按鈕 SB5：用于手動(dòng)控制石粉 1電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (8)手動(dòng)石粉 2按鈕 SB6：用于手動(dòng)控制石粉 2電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (9)手動(dòng)瀝青按鈕 SB7：用于手動(dòng)控制瀝青電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (10)手動(dòng)石料料斗按鈕 SB8：用于手動(dòng)控制石料料斗電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (11)手動(dòng)石粉料斗按鈕 SB9：用于手動(dòng)控制石粉料斗電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (12)手動(dòng)瀝青料斗按鈕 SB10：用于手動(dòng)控制瀝青料斗電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (13)手動(dòng)攪拌機(jī)按鈕 SB11：用于手動(dòng)控制攪拌缸電機(jī) M 的啟動(dòng)和停止 。 (14)手動(dòng)閥門開(kāi)關(guān) SB12：用于手動(dòng)控制攪拌缸閥門電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (15)石料 1脈沖計(jì)量傳感器 SB13：用于計(jì)量石料 1儲(chǔ)料倉(cāng)的放料數(shù)量 。 (16)石料 2脈沖計(jì)量傳 感器 SB14：用于計(jì)量石料 2儲(chǔ)料倉(cāng)的放料數(shù)量 。 (17)石粉 1脈沖計(jì)量傳感器 SB15：用于計(jì)量石粉 1儲(chǔ)料倉(cāng)的放料數(shù)量 。 (18)石粉 2脈沖計(jì)量傳感器 SB16：用于計(jì)量石粉 2儲(chǔ)料倉(cāng)的放料數(shù)量 。 (19)瀝青脈沖計(jì)量傳感器 SB17：用于計(jì)量瀝青儲(chǔ)料倉(cāng)的放料數(shù)量 。 (20)石料料斗限位傳感器 SQ1：用于控制石料料斗電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (21)石粉料斗限位傳感器 SQ2：用于控制石粉料斗電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (22)瀝青料斗限位傳感器 SQ3：用于控制瀝青料斗電磁閥的啟動(dòng)和停止 。 (23)石料 1電磁閥 YV1：用于控制 石料 1儲(chǔ)料倉(cāng)的放料與否 。 (24)石料 2電磁閥 YV2：用于控制石料 2儲(chǔ)料倉(cāng)的放料與否 。 (25)石粉 1電磁閥 YV3：用于控制石粉 1儲(chǔ)料倉(cāng)的放料與否 。 (26)石粉 2電磁閥 YV4：用于控制石粉 2儲(chǔ)料倉(cāng)的放料與否 。 (27)瀝青電磁閥 YV5：用于控制瀝青儲(chǔ)料倉(cāng)的放料與否 。 (28)石料料斗電磁閥 YV6： 用于控制石料料斗的放料與否 。 (29)石粉料斗電磁閥 YV7：用于控制石粉料斗的放料與否 。 (30)瀝青料斗電磁閥 YV8：用于控制瀝青料斗的放料與否 。 (31)攪拌缸閥門電磁閥 YV9：用于控制攪拌缸閥門的開(kāi)關(guān)與否 。 (32)攪拌缸電機(jī) M：用于對(duì)材料進(jìn)行攪拌 。 (33)聲報(bào)警：發(fā)出聲音 。 (34)光報(bào)警 HL：發(fā)出光亮 。 表 2.3混凝土配料及攪拌系統(tǒng) I/O 點(diǎn)及地址分配 輸入 輸出 功能 地址 功能 地址 手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SL I0.1 石料 1 電磁閥 YV1 Q0.1 單周期轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SL I0.2 石料 2 電磁閥 YV2 Q0.2 連續(xù)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SL I0.3 石粉 1 電磁閥 YV3 Q0.3 啟動(dòng)按鈕 SB1 I0.4 石粉 2 電磁閥 YV4 Q0.4 停止按鈕 SB2 I0.5 瀝青電磁閥 YV5 Q0.5 石料料斗 限位傳感器 SQ1 I0.6 石料料斗電磁閥 YV6 Q0.6 石粉料斗限位傳感器 SQ2 I0.7 石粉料斗電磁閥 YV7 Q0.7 瀝青料斗限位傳感器 SQ3 I1.0 瀝青料斗電磁閥 YV8 Q1.0 閥門限位傳感器 SQ4 I1.1 攪拌缸電機(jī) M Q1.1 手動(dòng)石料 1 按鈕 SB3 I1.2 攪拌缸閥門電磁閥 YV9 Q1.2 手動(dòng)石料 2 按鈕 SB4 I1.3 聲報(bào)警 Q1.3 手動(dòng)石粉 1 按鈕 SB5 I1.4 光報(bào)警 HL Q1.4 手動(dòng)石粉 2 按鈕 SB6 I1.5 手動(dòng)瀝青按鈕 SB7 I1.6 手 動(dòng)石料料斗按鈕 SB8 I1.7 手動(dòng)石粉料斗按鈕 SB9 I2.0 手動(dòng)瀝青料斗按鈕 SB10 I2.1 手動(dòng)攪拌機(jī)按鈕 SB11 I2.2 手動(dòng)閥門開(kāi)關(guān) SB12 I2.3 石料 1 脈沖計(jì)量傳感器 SB13 I2.4 石料 2 脈沖計(jì)量傳感器 SB14 I2.5 石粉 1 脈沖計(jì)量傳感器 SB15 I2.6 石粉 2 脈沖計(jì)量傳感器 SB16 I2.7 瀝青脈沖計(jì)量傳感器 SB17 I3.0 2.4 混凝土配料控制 方案設(shè)計(jì) 為了使 PLC 完成混凝土配料控制系統(tǒng) 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)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 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(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 。 3 混凝土配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 混凝土 配料控制系 統(tǒng) 共有 5個(gè)料斗，每個(gè)料斗各配有一臺(tái)稱重儀，分別對(duì)每種物料的下料量進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，將重量傳輸至工控機(jī)，根據(jù)與設(shè)定參數(shù)的比對(duì)，通過(guò) PLC 對(duì)電機(jī)、閥門的控制。上位機(jī)對(duì)各種工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括設(shè)定值的給定、提前量、累計(jì)量等。 系統(tǒng)上位機(jī)采用組態(tài)軟件 MCGS,主要完成對(duì)重量數(shù)據(jù)的處理和和 PLC 進(jìn)行通訊、實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 10-12。完成對(duì)物料的控制、畫面的動(dòng)感效果，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是主要解決的技術(shù)問(wèn)題 。 PLC 作為下位機(jī)，采用 Windows 操作系統(tǒng)下的 STEP7編程軟