觸摸屏結合PLC在混凝土攪拌站中的應用畢業(yè)論文

觸摸屏結合PLC在混凝土攪拌站中的應用畢業(yè)論文目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章緒論 11.1引言 11.2研究項目現狀與發(fā)展方向 11.3主要技術 3第2章攪拌站的工作原理及設備的選用 42.1攪拌站的工作原理 42.2實驗條件及設備的選用 52.3選用設備的工作原理 7第3章程序設計 103.1系統地址分配 103.2程序設計及分析 12第4章觸摸屏畫面的制作 334.1畫面的制作 334.2觸摸屏的畫面?zhèn)魉秃湍M 36第5章結論 38參考文獻 39致謝 41附錄1：英文翻譯 42第1章緒論1.1引言由于社會經濟的發(fā)展和技術的不斷進步，對混凝土的配比精度要求越來越高，采用現代混凝土攪拌站可減輕繁重的體力勞動、保證工程質量、加快施工速度、提高勞動生產率和降低生產建設成本起著很重要的作用。觸摸屏結合PLC在混凝土攪拌站中應用近來得到了迅速發(fā)展而被廣泛應用，因為可編程控制器（PLC）已成為工業(yè)生產自動化三大技術支柱（機器人技術、CAD/CAM技術和PC技術）之一，其運算速度高、指令豐富、功能強大、可靠性高、使用方便、編程靈活、抗干擾能力強等特點，但是由于其本身不具備人機交互功能，在工藝參數較多，需要人機交互時，使用具有觸摸操作功能的觸摸屏就是一種很好的選擇，通過觸摸屏和PLC結合使用，可以在觸摸屏中直接設定目標值與實際值進行比較。并可實時監(jiān)控到系統實際值的大小，實現報警、判斷等功能，從而實現高效的控制和生產工作的目的。1.2研究項目現狀與發(fā)展方向現狀分析：由于我國的城市化進程不斷向前推進，商品混凝土在全國大中城市得到了迅速發(fā)展和推廣應用，混凝土攪拌站也得到了高速發(fā)展。目前我國混凝土攪拌站生產企業(yè)眾多，產品已形成系列化，但技術水平參差不齊，只有部分產品接近國際先進水平，有些技術已經超過進口混凝土攪拌站的水平，其中部分產品具有自動化程度高、生產能力高、稱量精度高、投資少、攪拌質量好，能實現多倉號、多配合比、不間斷地連續(xù)生產以及主機及其主要元器件的國產化程度等優(yōu)點，其中最明顯的是自動化程度逐漸提高。所有攪拌站都采用工業(yè)控制計算機控制，既可自動控制也可手動操作，操作簡單方便。動態(tài)面板顯示攪拌站各部件的運行情況，同時可以存儲攪拌站的各種數據，按要求打印各類報表資料，存儲配方可達幾萬個以上。控制室配備空調可保證電氣元件經久耐用、性能穩(wěn)定持續(xù)可靠，控制系統基本上采用兩種方式，一種是雙機雙控形式，即系統以兩臺高性能工業(yè)計算機組成，一臺作為主控生產系統，另外一臺作為管理及監(jiān)控系統兼作主控生產機的備份機，作為主控機系統具有手動及自動功能，控制機與管理機間數據共享，控制機出現故障時可以轉換到管理機工作，最大限度保證系統的持續(xù)正常運行。另一種采用工業(yè)計算機加配料控制儀表組成，即配料控制儀表數據輸入工業(yè)計算機，通過板卡或PLC可編程序控制器輸出執(zhí)行信號從而保證系統持續(xù)正常運行。在主機卸料口、配料站等關鍵部件可以設置監(jiān)視攝像頭。但我國的混凝土攪拌站還存在著整體技術含量不高、普及率不高、地區(qū)差異較大、智能化程度不高和環(huán)保性能不高等缺點。其中比較大的不足表現在整體技術含量不高，我國攪拌站或樓的整體技術含量較國外發(fā)達國家相比還較低，攪拌站生產廠家就目前而言是相對混亂，技術水平相差甚大。原國內幾大機械制造公司均已經介入混凝土攪拌站的生產，而且起點相對較高，給原本競爭較為激烈的攪拌設備增加幾分不確定性，過多的生產廠商造成多數廠家吃不飽甚至是半停產狀態(tài)。但攪拌站的市場爭奪大戰(zhàn)還剛剛拉開帷幕，在未來幾年里將會有半數以上制造企業(yè)不堪忍受低利潤的競爭而淘汰出局。發(fā)展方向：智能化：智能化是所有機械設備的最終發(fā)展方向，攪拌站也不例外。當前多數制造商在這方面都有很大的投入，但只能說還處于一種比較低的智能化狀態(tài)，在這方面，要以更高一種完全意義的智能化為出發(fā)點?；炷翑嚢枵居糜诳焖倥繑嚢杌炷?，過去的設備均采用手動控制或是繼電器控制，存在著故障率高、維修性差、自動化程度低等缺點。而可編程控制器(PLC)以其運行穩(wěn)定可靠、易學易用、抗干擾性能強等特點，在工業(yè)控制中得到廣泛應用。

隨著PLC的發(fā)展，多種特殊I/O模塊的開發(fā)，PLC控制功能越來越強大;通過通訊與計算機共同使用既可彌補PLC控制數據處理、人機界面操作等弱點，也可克服計算機現場控制中的缺陷。再加上觸摸屏技術的發(fā)展，相繼開發(fā)出了集網絡通信技術、PLC技術、工控機技術和可視監(jiān)控技術于一體的新型的軟硬一體化人機界面－觸摸屏控制器。在混凝土攪拌站的控制系統中采用可編程控制器控制，實現了混凝土攪拌過程的全自動化控制，運行安全可靠。通過與計算機通訊實現人機界面操作，完成故障的判斷和處理、混凝土攪拌的配比、混凝土產量的統計等工作。

環(huán)保化：目前我國混凝土攪拌站的低環(huán)保性要從粉塵、噪聲和污染三個方面加以改進和提高。在粉塵方面要在粉料的輸送途徑中加以控制，可通過提高主機的性能和封閉站并采取隔音板之類的材料將噪聲減少到最低等。

高精度化：高精度化主要指骨料、水泥、水和外加劑的計量精度，目前精度還有較大的提升空間。計量的高精度化是我國攪拌站的奮斗目標和發(fā)展方向，只有提高了計量精度才能生產出更高標號的高強混凝土來，如何提高計量裝置的精確度是值得探討的一個問題。標準化：攪拌站的標準化是其最終的一個發(fā)展方向，任何設備都有標準，全球有國際標準，我國也有自已的行業(yè)標準。標準化可從根本上降低產品成本，節(jié)約大量的能耗資源。1.3主要技術此研究課題中可編程控制器是技術核心，PLC不斷地掃描檢測各種輸入信號的狀態(tài)，并且通過程序發(fā)出指令，控制相應的輸送機、倉門和電機，從而完成混凝土攪拌的過程，與此同時還與觸摸屏進行實時通訊，為觸摸屏的顯示提供數據，并對于觸摸屏輸入的信息進行處理等。實現混凝土攪拌過程的自動控制和跟蹤顯示。

觸摸屏監(jiān)控器是90年代出現的新型可編程終端，是新一代高科技人機界面產品。適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中應用，可代替普通或工控計算機作為人機界面，具有交互性好，可靠性高，編程簡單，與PLC聯結簡便等特點。觸摸屏的主要功能有:(1)主要用于實時顯示設備或系統在操作狀態(tài)方面的實時信息。(2)觸摸屏上的觸摸按鈕可產生相應的開關信號，或輸入數值、字符給PLC進行數據交換,從而產生相應的動作控制系統或設備的運行。(3)可多幅畫面重疊或切換顯示。用觸摸屏實現人機對話，與PLC系統進行數據傳送和交換，將外部輸入的參數寫入PLC系統，也可將PLC系統內部數據讀入觸摸屏，實現了模擬量的實時顯示，目標值的設定以及產生報警信息等。系統結構圖如圖1-1PLC稱重傳感器觸摸屏I/O控制電器元件電動機

PLC稱重傳感器觸摸屏I/O控制電器元件電動機圖1-1系統結構圖第2章攪拌站的工作原理及設備的選用2.1攪拌站的工作原理(1)初始狀態(tài)系統投入運行時，粉料計量倉、骨料計量倉、添加劑計量倉、水計量倉及攪拌倉都是空的，它們底部的倉門都關閉，各螺旋輸送機的電機和攪拌機的電機停轉。(2)起動操作按下啟動按鈕，系統就開始按下列給定規(guī)律操作：a.各原料倉的螺旋輸送機運行，倉門打開，各種原料投放到各計量倉內。b.各計量倉的稱重傳感開始工作，對各計量倉內的原料稱量,如果重量符合設定要求，則相應的運輸部件停止運轉，原料倉門關閉。c.各計量倉打開倉門，各原料投放到攪拌倉，攪拌機開始工作進行攪拌。d.攪拌時間結束，攪拌機停止工作。打開攪拌倉倉門，卸出混凝土。e.卸料結束后，攪拌倉倉門關閉，開始下一周期。(3)停止操作按下停止按鈕，當前的攪拌工作處理完畢后，才停止操作。系統的工作流程圖如圖2-1水粉料骨料粉料計量斗計量斗計量斗添加劑水粉料骨料粉料計量斗計量斗計量斗添加劑計量斗計量斗攪拌罐攪拌罐成品罐成品罐圖2-1系統的工作流程圖2.2實驗條件及設備的選用（1）實驗條件：所需要的硬件有：裝有觸摸屏軟件以及可與PLC通信相關硬件的計算機、可編程控制器（含模擬量輸入模塊）、觸摸屏帶電纜線（一套）、傳感器及若干電器元件組成。(2)PLC的選用：選用三菱的FX2N-32MR-001型PLC其電器特性如下：此款PLC為交流電源、24V直流輸入類型。I/O總數為32，輸入點數為16（漏型），輸出點數為16（繼電器型），采用儲存程序周期運轉的運轉控制方法及批次處理的I/O控制方法。運轉處理時間為：基本指令為0.08微秒/指令，應用指令為1.52至幾百微秒/指令。采用邏輯梯形圖和指令清單的編程語言。輔助繼電器（M線圈）點數分別為：一般－500點，鎖定－2572點，特殊－256點。狀態(tài)繼電器（S線圈）點數為：一般－490點，鎖定－400點，初始－10點。內置100毫秒、10毫秒、1毫秒保持型、100毫秒保持型定時器，16、32位計數器，高速計數器，多點數數據寄存器等。兼容十進制、十六進制、浮點型常數。(配FX2N-4AD模擬量輸入模塊規(guī)格如表2-1)表2-1輸入模塊規(guī)格項目輸入電壓輸入電流模擬量輸入范圍DC0至10V,DC0至5V,(輸入電阻200千歐)絕對最大量程:DC

-0.5V和+15V

4至20mA,(輸入電阻250歐)絕對最大量程:

-2mA和+60mA數字輸出12位分辨率2.5mV(10V/4000)4μA{(20-4)/4000}總體精度±1%(滿量程0至10V)±1%(滿量程4至20mA)轉換速度2.5ms/通道(順控程序和同步)隔離在模擬和數字電路之間光電隔離，直流/直流變壓器隔離主單元電源，在模擬通道之間沒有隔離電源規(guī)格DC5V20mA(主單元提供的內部電源)DC24V±10%,50mA(主單元提供的內部電源)占用的輸入輸出點數占8個輸入或輸出點適用的控制器FX1N/FX2N尺寸(寬×厚×高)43×87×90質量(重量)0.2Kg (3)觸摸屏的選用：選用GP2000系列的GP2301-LG41-24V型觸摸屏，產品簡要介紹如下：黑白：顏色 背光燈：CFL(使用壽命:50,000hrs,

25°C

24小時運行)分辨率：320x240外接接口：CF卡接口、Tool接口、串行接口(COM1/RS422)額定電壓：DC24V環(huán)境溫度：0°C至+50°C環(huán)境濕度：10%RH至90%RH(無凝露,濕球溫度為:39°C)抗震性能：IEC61131-2標準

當振動不連續(xù)時:

10Hz至57Hz0.075mm,57Hz至150Hz9.8m/s2

振動連續(xù)時:

10Hz至57Hz0.035mm,57Hz至150Hz4.9m/s2

X,Y,Z軸10次(80min.)(4)傳感器的選用：選用料斗用的京華BK-5型稱重傳感器

產品特點：1、彈性體采用剪切懸臂梁結構，高度低，結構強度高

2、抗疲勞，抗偏心能力強測量精度高，性能穩(wěn)定可靠

3、安裝使用方便

4、承接方式：壓式或拉式規(guī)格參數：量程

0-0.1,0.2,0.3,0.5,1,2,3,5,10

t

靈敏度

0.2KG/V

非線性

0.03

0.05

0.1

0.2

%FS

重復性

0.03

0.05

0.1

0.2

%FS

滯后

0.03

0.05

0.1

0.2

%FS

供橋電壓

12

VDC

輸入電阻

730±20

Ω

輸出電阻

700±10

Ω

絕緣電阻

≥2000

MΩ

工作溫度范圍

-10至+50

℃

熱零點偏移

0.03

0.05

0.1

0.2

%FS/10℃

熱靈敏度偏移

0.03

0.05

0.1

0.2

%FS/10℃

允許過負荷

120

%FS

接線方式

插座：1、電源（+）；2、輸出（+）3、輸出（-）；4電源（-）。2.3選用設備的工作原理(1)觸摸屏的工作原理：典型觸摸屏的工作部分一般由三部分組成，如圖2-2所示：兩層透明的阻性導體層、兩層導體之間的隔離層、電極。阻性導體層選用阻性材料，如銦錫氧化物（ITO）涂在襯底上構成，上層襯底用塑料，下層襯底用玻璃。隔離層為粘性絕緣液體材料，如聚脂薄膜。電極選用導電性能極好的材料（如銀粉墨）構成，其導電性能大約為ITO的1000倍。觸摸屏工作時，上下導體層相當于電阻網絡，如圖2-3所示。當某一層電極加上電壓時，會在該網絡上形成電壓梯度。如有外力使得上下兩層在某一點接觸，則在電極未加電壓的另一層可以測得接觸點處的電壓，從而知道接觸點處的坐標。比如，在頂層的電極(X+,X－)上加上電壓，則在頂層導體層上形成電壓梯度，當有外力使得上下兩層在某一點接觸，在底層就可以測得接觸點處的電壓，再根據該電壓與電極(X+)之間的距離關系，知道該處的X坐標。然后，將電壓切換到底層電極（Y+,Y－）上，并在頂層測量接觸點處的電壓，從而知道Y坐標。觸摸屏與PLC的通信原理：圖2-2觸摸屏結構圖2-3工作時的導體層GP畫面顯示所需的數據由GP自動地發(fā)出請求并接收，觸摸鍵的操作輸入由GP自動地送到PLC。在PLC上，不需要為畫面顯示、操作編寫專門地程序。GP內部寄存器被稱為LS區(qū),以LS區(qū)首地址開始的數個數據寄存器被規(guī)定為系統數據區(qū),系統數據完成畫面切換等動作,GP和PLC內部占用特定的寄存器區(qū),完成各種功能。系統數據區(qū)是GP中固定的一部分存儲區(qū)域，在PLC中需要開辟對應的系統數據區(qū)域，進行對GP運行中各種控制參數的相互交換。設置GP的“系統數據區(qū)起始地址”，在PLC中自動地預備系統區(qū)域，才能建立GP與PLC的通信。稱重傳感器的工作原理：懸臂梁式稱重傳感器是利用電阻應變原理構成的一種高精度載荷傳感器部件。它由四片電阻應變計貼于剪切懸臂梁式彈性體的中性面上，組成一個全橋平衡電路。彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。俳浵鄳臏y量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。第3章程序設計3.1系統地址分配輔助繼電器、定時器、計數器及數據存儲器地址分配如表3-1表3-1輔助繼電器、定時器、計數器及數據存儲器地址分配地址說明地址說明地址說明M0000初始步信號M0033報警響應信號T4,C4骨料斗放料定時M0001起動按鈕,觸發(fā)脈沖M0034報警響應按鈕T5,C5添加劑斗放料定時M0002粉料斗投料信號M0035粉料斗投料手動按鈕T6,C6水斗放料定時M0003骨料斗投料信號M0036粉料斗停止投料手動按鈕C7計量斗排料報警定時M0004添加劑斗投料信號M0037骨料斗投料手動按鈕C8攪拌罐排料報警定時M0005水斗投料信號M0038骨料斗停止投料手動按鈕T9,T10報警燈閃爍定時M0006粉料斗倉門關閉延時信號M0039添加劑斗停止投料手動按鈕C11粉料斗投料報警定時M0007粉料斗倉門關閉延時信號M0040添加劑斗停止投料手動按鈕C12骨料斗投料報警定時M0008骨料斗倉門關閉延時信號M0041水斗投料手動按鈕C13添加劑斗投料報警定時M0009骨料斗倉門關閉延時信號M0042水斗停止投料手動按鈕C14水斗投料報警定時M0010計量斗排料信號M0043計量斗排料手動按鈕C15攪拌機報警定時M0011攪拌機啟動信號M0044計量斗停止排料手動按鈕D0－D3各料斗傳感器測量結果存儲單元M0012攪拌罐排料信號M0045攪拌機啟動手動按鈕D4－D7各物料料設定重量存儲單元M0013起動信號M0046攪拌機停止手動按鈕D8－D11各料斗排放預設時間存儲單元M0014－M0016粉料計量斗重量比較結果存儲單元M0047攪拌罐排料手動按鈕D12計量斗排放預設時間存儲單元M0017－M0019骨料計量斗重量比較結果存儲單元M0048攪拌罐停止排料手動按鈕D13攪拌罐排放預設時間存儲單元M0020－M0022添加劑計量斗重量比較結果存儲單元M0049攪拌機工作異常信號D14粉料斗預設報警時間存儲單元M0023－M0025水計量斗重量比較結果存儲單元M0060－M0062粉料計量斗重量比較結果存儲單元D15骨料斗預設報警時間存儲單元M0026粉料斗投料超時信號M0063－M0065骨料計量斗重量比較結果存儲單元D16添加劑斗預設報警時間存儲單元M0027骨料斗投料超時信號M0066－M0068添加劑計量斗重量比較結果存儲單元D17水斗預設報警時間存儲單元M0028添加劑斗投料超時信號M0069－M0071水計量斗重量比較結果存儲單元D18計量斗預設報警時間存儲單元M0029水斗投料超時信號T0,C20計量斗排料定時D19攪拌機預設報警時間存儲單元M0030稱斗排料超時信號T1,C1攪拌機運行定時D20攪拌罐預設報警時間存儲單元M0031攪拌機響應超時信號T2,C2攪拌罐排料定時D21罐數設定存儲單元M0032故障報警觸發(fā)信號T3,C3粉料斗放料定時C0已加工罐數計數，延時(2)輸出繼電器地址分配如表3-2表3-2輸出繼電器地址分配地址說明地址說明Y000粉料斗倉門和螺旋輸送機啟動Y005攪拌機啟動Y001骨料斗倉門和螺旋輸送機啟動Y006攪拌罐倉門和螺旋輸送機啟動Y002添加劑斗倉門和螺旋輸送機啟動Y007蜂鳴器Y003水料斗倉門打開Y010報警燈Y004所有計量斗倉門和螺旋輸送機啟動3.2程序設計及分析(1)攪拌程序設計攪拌系統主順序功能圖如圖3-1 M0000初始步M0000初始步起動M0001起動M0001Y3Y1Y2Y0M0005M0004M0003M0002Y3Y1Y2Y0M0005M0004M0003M0002投料稱重完畢稱重完畢稱重完畢稱重完畢稱重完畢稱重完畢稱重完畢稱重完畢C6M0009C5M0008C4M000C6M0009C5M0008C4M0007C3M0006=1且C3C=1且C3C4C5C6時間到稱斗排料C20Y5Y4稱斗排料C20Y5Y4M0010C20時間到稱斗排料結束C20時間到稱斗排料結束攪拌C1Y5M0011攪拌C1Y5M0011C1C1攪拌時間到排放成品C2Y6M0012排放成品C2Y6M0012C2且C2且M0013繼續(xù)C2且M0013停止圖3-1攪拌系統主順序功能圖=1\*GB3①啟動及初始：已經給出了攪拌系統的順序功能圖和PLC程序梯形圖，圖3-2的M0013用來實現在按下停止按鈕后不馬上停止工作，而是在當前工作周期的操作結束后，才停止運行。開始按鈕和停止按鈕互相制約。M0013用啟動按鈕M0001和停止按鈕M0066來控制。如梯形圖所示如果在程序運行過程當中按下停止按鈕，在當前的循環(huán)中的每一個步驟都不會受停止鍵的影響，只有此循環(huán)完成回到初始步時，由于停止按鈕使M0013復位，所以在初始步中的M0013的常閉觸點斷開，致使初始信號同M0000復位，使并行序列中的M0013常開角點不能閉合從而不能滿足繼續(xù)運行的條件，所以程序中止。系統啟動后所有計數器復位。如圖3-2、3-3。圖3-2啟動和系統初始檢測PLC程序代碼:圖3-3各計數器復位PLC程序代碼：=2\*GB3②攪拌主體程序：粉料斗：當初始信號M0000及起動按鈕M0001同時置1或一個循環(huán)臨近結束時，攪拌罐倉門打開信號M0012，排料定時器C2，起動信號M0013同時置1并且計量斗倉門處于關閉狀態(tài)時，粉料斗倉門、螺旋輸送機打開信號M0002置1，驅動輸出繼電器Y0置1使料斗倉門和螺旋輸送機同時打開，此時料斗上的稱重傳感器開始測量物料重量。并且把測量結果送到M0014－M0016中。當測量結果和所預設的重量相當時，PLC使繼電器M0015置1，同時M0002也處于置1狀態(tài)并且稱斗倉門處于關閉狀態(tài)（M0010為0）從而滿足停止放料并延時條件，即M0006置1，延定時器C3開始計時，同時報警定時器C11也開始工作。如圖3-4。圖3-4粉料斗投料及計量料稱料PLC程序代碼：骨料斗：當初始信號M0000及起動按鈕M0001同時置1或一個循環(huán)臨近結束時，攪拌罐倉門打開信號M0012，排料定時器C2，起動信號M0013同時置1并且計量斗倉門處于關閉狀態(tài)時，骨料斗倉門、螺旋輸送機打開信號M0003置1，驅動輸出繼電器Y1置1使料斗倉門和螺旋輸送機同時打開，此時料斗上的稱重傳感器開始測量物料重量。并且把測量結果送到M0017－M0019中。當測量結果和所預設的重量相等時，PLC使繼電器M0018置1，同時M0003也處于置1狀態(tài)并且稱斗倉門處于關閉狀態(tài)（M0010為0）從而滿足停止放料并延時條件，即M0007置1，延定時器C4開始計時，同時報警定時器C12也開始工作。如圖3-5。圖3-5骨料斗投料及計量料稱料PLC程序代碼：添加劑斗：當初始信號M0000及起動按鈕M0001同時置1或一個循環(huán)臨近結束時，攪拌罐倉門打開信號M0012，排料定時器C2，起動信號M0013同時置1并且計量斗倉門處于關閉狀態(tài)時，骨料斗倉門、螺旋輸送機打開信號M0004置1，驅動輸出繼電器Y2置1使料斗倉門和螺旋輸送機同時打開，此時料斗上的稱重傳感器開始測量物料重量。并且把測量結果送到M0020－M0022中。當測量結果和所預設的重量相等時，PLC使繼電器M0021置1，同時M0004也處于置1狀態(tài)并且稱斗倉門處于關閉狀態(tài)（M0010為0）從而滿足停止放料并延時條件，即M0008置1，延定時器C5開始計時，同時報警定時器C13也開始工作。如圖3-6。圖3-6添加劑料斗投料及計量料稱料PLC程序代碼：水斗：當初始信號M0000及起動按鈕M0001同時置1或一個循環(huán)臨近結束時，攪拌罐倉門打開信號M0012，排料定時器C2，起動信號M0013同時置1并且計量斗倉門處于關閉狀態(tài)時，骨料斗倉門、螺旋輸送機打開信號M0005置1，驅動輸出繼電器Y3置1使料斗倉門和螺旋輸送機同時打開，此時料斗上的稱重傳感器開始測量物料重量。并且把測量結果送到M0023－M0025中。當測量結果和所預設的重量相等時，PLC使繼電器M0024置1，同時M0005也處于置1狀態(tài)并且稱斗倉門處于關閉狀態(tài)（M0010為0）從而滿足停止放料并延時條件，即M0009置1，延定時器C6開始計時，同時報警定時器C14也開始工作。如圖3-7。圖3-7水料斗投料及計量斗稱斗PLC程序代碼：當粉料斗、骨料斗、添加劑斗及水斗的投料延時結束后，即：M0006、M0007、M0008、M0009、C3、C4、C5、C6都被置1且攪拌機處于停轉狀態(tài)時滿足稱斗排料條件，即發(fā)出排料信號M0010，驅動輸出繼電器Y4打開稱斗倉門打開開始排料，同時排料定時器C20和報警定時器C7開始工作。如圖3-8。圖3-8計量斗排料PLC程序代碼：當排料結束后（即M0010、C20被置1）且攪拌罐倉門處于關閉狀態(tài)，滿足攪拌機啟動條件，即發(fā)出攪拌信號M0011，當稱斗倉門打開或接收到攪拌機啟動信號時都可啟動攪拌機開始攪拌工作。同時攪拌定時器C1和報警定時器C15開始工作。如圖3-9圖3-9攪拌機啟動PLC程序代碼：當攪拌工作結束（即M0011、C1被置1）且下一循環(huán)還未到來（即初始信號M0000，粉料斗倉門啟動信號M0002處于復位狀態(tài)）時，滿足攪拌罐排放條件，即M0012置1，驅動輸出繼電器Y6打開攪拌罐倉門開始排放成品。同時攪拌罐排料定時器C2和報警定時器C8開始工作。排放成品意味著一個工作周期完成，則計數器C0進行加1計數開始累積加工的罐數，準備進入下一循環(huán)周期。如圖3-10。圖3-10攪拌罐排料及加工罐數統計PLC程序代碼：(2)報警工作梯形圖及程序當粉料斗停止放料延時定時器C3和報警定時器C7計時結束，若此時料斗上的稱重傳感器的結果仍與重量預設值不等（即M0014或M0016被置1而M0013仍處于復位狀態(tài)）則說明粉料斗投料步驟出現問題需要停機檢查，并發(fā)出報警信號，即使M0026置1。如圖3-11。圖3-11報警條件PLC程序代碼：同上所述，如果C4、C12計時結束，且M0017或M0016被置1而M0018仍處于復位狀態(tài)則說明骨料斗投料步驟出現問題，發(fā)出報警信號，即使M0027置1。如果C5、C13計時結束，且M0020或M0022被置1而M0021仍處于復位狀態(tài)則說明添加劑斗投料步驟出現問題，發(fā)出報警信號，即使M0028置1。如果C6、C14計時結束，且M0023或M0025被置1而M0024仍處于復位狀態(tài)則說明水斗投料步驟出現問題，發(fā)出報警信號，即使M0029置1。當稱斗排料定時器C0和報警定時器C7計時結束而驅動稱斗倉門和螺旋輸送機的輸出繼電器Y4仍處于復位狀態(tài)，說明稱斗排料步驟出現問題，并發(fā)出報警信號，即使M0030置1。當攪拌定時器C1和報警定時器C15計時結束而驅動攪拌機的輸出繼電器Y5仍處于復位狀態(tài)，說明攪拌機出現問題，并發(fā)出報警信號，即使M0049置1。當攪拌罐排料定時器C2和報警定時器C8計時結束，而驅動攪拌罐倉門和螺旋輸送機的輸出繼電器Y6仍處于復位狀態(tài)，說明成品步驟出現問題，并發(fā)出報警信號，即使M0031置1。當上述任一報警信號被置位，都會啟動報警觸發(fā)信號M0032。梯形圖中運用T9，T10組成了一個振蕩電路實現報警燈閃爍（當報警觸發(fā)信號置位，T10的常閉觸點處于復位狀態(tài)，T9開始計時，計時結束后使驅動報警燈的輸出繼電器Y7打開報警燈。同時T10開始計時。計時結束后T10的常閉斷開使T9復位，T9斷開使報警燈關閉。同時T10復位，即T10的常閉觸點又再次合上進入到一個閃爍循環(huán)。）M0034為報警響應按鈕，按下它使報警響應信號M0033置1，從而使報警燈處于常亮狀態(tài)，同時關閉蜂鳴器。如圖3-12、3-13。圖3-12報警觸發(fā)PLC程序代碼：圖3-13報警主體程序PLC程序代碼：(3)手動工作梯形圖及程序M0035為粉料斗投料啟動按鈕，驅動輸出繼電器Y0打開粉料斗倉門和螺旋輸送機同時把稱重傳感器稱得的結果傳送到指定的存儲單元中。按下粉料斗停止投料按鈕M0036或稱重結束使倉門和螺旋輸送機關閉。M0037為骨料斗投料啟動按鈕，驅動輸出繼電器Y1打開骨料斗倉門和螺旋輸送機同時把稱重傳感器稱得的結果傳送到指定的存儲單元中。按下粉料斗停止投料按鈕M0038或稱重結束使倉門和螺旋輸送機關閉。M0039為添加劑斗投料啟動按鈕，驅動輸出繼電器Y2打開添加劑斗倉門和螺旋輸送機同時把稱重傳感器稱得的結果傳送到指定的存儲單元中。按下添加劑斗停止投料按鈕M0040或稱重結束使倉門和螺旋輸送機關閉。M0041為水斗投料啟動按鈕，驅動輸出繼電器Y3打開水斗倉門同時把稱重傳感器稱得的結果傳送到指定的存儲單元中。按下水斗停止投料按鈕M0042或稱重結束使倉門關閉。在各料斗倉門和螺旋輸送機都處于關閉的狀態(tài)的情況下按下稱斗排料按鈕M0043開始排料，按下稱斗排料停止按鈕M0044停止排料。按下攪拌機啟動按鈕M0045，驅動輸出繼電器Y5開始攪拌，按下攪拌機停止按鈕M0046停止攪拌。在攪拌機停止轉的狀態(tài)下按下攪拌罐排料按鈕，驅動輸出繼電器Y6打開倉門和螺旋輸送機開始排料，按下攪拌罐停止排料按鈕M0048停止排料。如圖3-14－3-18圖3-14粉料斗和骨料斗手動投料PLC程序代碼：圖3-15添加劑及水斗手動投料PLC程序代碼：圖3-16計量斗手動排料PLC程序代碼：圖3-17攪拌機手動啟停PLC程序代碼：圖3-18攪拌罐手動排料PLC程序代碼：(4)A/D轉換工作梯形圖及程序在初始狀態(tài)觸發(fā)信號的作用下，啟動AD轉換程序，由BFM＃30中讀出在“0”位置的特殊功能的ID號，保存在主單元的D30中。比較該值以檢查模塊是否是FX2N－4AD，如果是則M101變?yōu)镺N。然后將H0000寫入FX2N－4AD的BFM＃0，建立模擬輸入通道（CH1，CH2，CH3，CH4），分別將4寫入BFM＃1，＃2，＃3，＃4中，將CH1，CH2，CH3，CH4的平均采樣數設為4。從BFM＃29中讀出操作狀態(tài)，并作為FX2N主單元的位元件輸出。如果操作沒有錯誤，則讀取BFM的平均數據。最后當操作正常的情況下，BFM＃5，＃6，＃7，＃8被讀入FX2N主單元，并保存在D0－D3中。這些元件中分別存放CH1，CH2，CH3，CH4的平均數據。如圖3-19。圖3-19A/D轉換工作梯形圖PLC程序代碼：(5)延時程序利用定時器T及各步驟計數器C構造的循環(huán)計時結構實現時間延時(定時器每記一秒計數器計一個數)。如圖3-20—3-24。圖3-20粉料及骨料投料延時PLC程序代碼：圖3-21添加劑及水投料延時PLC程序代碼：圖3-22計量斗排料延時PLC程序代碼：圖3-23攪拌工作延時PLC程序代碼：圖3-24攪拌罐排料延時PLC程序代碼：第4章觸摸屏畫面的制作4.1畫面的制作此系統的制作是用GP－PRO/PBIII軟件來完成的，其中界面包括：歡迎界面、主菜單、重量設定界面、時間設定界面、報警定時界面、狀態(tài)監(jiān)控界面、報警信息界面、參數信息界面、手動控制界面及幫助界面等。(1)歡迎界面的設計圖圖4-1歡迎界面在軟件上，創(chuàng)建一個歡迎頁面(如圖4-1)，頁面上有一個觸摸按鈕，其功能為切換畫面，當點擊頁面觸摸按鈕時即進入圖圖4-1歡迎界面(2)主菜單的設計圖圖4-2主菜單在此界面點擊相應的按鈕進入各操作界面，各參數設置完畢后退回主菜單，點擊窗口右下角的啟動按鈕開啟混凝土攪拌系統程序，點擊停止按鈕停止系統運行。窗口左下角為系統日期和時間。（如圖4圖圖4-2主菜單(3)重量設定、時間設定及報警定時界面圖4-3重量設定界面在重量設定界面（如圖4-3）和時間設定界面（如圖4-4）中用戶需要設定的量為粉料骨料、添加劑、水重量的目標值及一些時間參數，這時設定輸入區(qū)利用設定數值鍵盤,用戶可得到需要的目標值。點擊輸入按鈕激活數據輸入區(qū)，輸入后數值送入PLC目標值保存單元，點擊返回按鈕回到主菜單，數值的位數、精度以及該數值在PLC內存單元中的地址都是在元件屬性中設置的（如圖4-5）圖4-3重量設定界面圖4-4時間設定界面圖4-5屬性設定窗口圖4-6報警定時界面由于在混凝土攪拌系統運行中存在著震動、電氣故障等一些可能發(fā)生的問題，需要對故障及時反應，這就要對每一個可能發(fā)出問題的步驟設置報警發(fā)生信號，此系統采用超時報警來對故障進行反應，在報警定時界面（如圖4-6）中用戶需要對一些報警定時進行設置，但每一個設置的時間必須大于在時間設定界面中相應的項目設置的時間。圖4-6報警定時界面(4)狀態(tài)監(jiān)控界面圖4-7狀態(tài)監(jiān)控界面此界面（如圖4-7）是用來對混凝土攪拌系統的運行狀況進行監(jiān)視，在界面的系統工作圖每一個步驟的旁邊都有一個監(jiān)控燈，當監(jiān)控燈為綠色時代表此步驟為活動步，紅色時代表此步驟為非活動步。圖4-7狀態(tài)監(jiān)控界面(5)報警信息界面圖4-8報警信息界面當系統出現報警信號時，此報警信息界面（如圖圖4-8報警信息界面下按鈕報警信息會上下滾動，ack，ackall按鈕是用來標記已經處理過的光標所在的或所有的報警信息，清除及清除全部按鈕是用來刪除光標所在的或所有報警信息，點擊結束按鈕光標消失。解除按鈕是報警響應按鈕，按下它報警燈由閃爍變?yōu)槌Ａ燎曳澍Q器關閉。(6)參數信息界面圖4-9參數信息界面在此界面（如圖4-9）中，用戶需要觀察的量為粉料重量、骨料重量、添加劑重量、水重量，先前設定的各步驟運行預設的時間以及當前的加工罐數。因此，設置相應數字顯示區(qū)，分別顯示相應的值，在部件屬性窗口設置數據地址來保存數字，同時，與PLC數字存儲區(qū)的位置對應起來。系統啟動后，由傳感器等將有關信號送入PLC進行處理，因PLC數字存儲區(qū)的地址與觸摸屏內存表相關聯，此時，觸摸屏就可以實時顯示數據。數據的精度與位數根據實際情況在觸摸屏的部件屬性窗口中設置圖4-9參數信息界面(7)手動控制界面圖4-10手動控制界面在該界面（如圖4-10）中用戶通過點擊相應的按鈕來實現系統的手動單步控制各料斗倉門和螺旋輸送機的開關，攪拌機的啟動和停止等，并且在界面中有用來顯示部件開關狀態(tài)的標志燈，綠色為開啟，紅色為停止。圖4-10手動控制界面(8)幫助信息界面考慮到現場實際需要，在界面設計時，增加了幫助界面（如圖4-11），包括對各界面的介紹和基本操作說明。圖4-11幫助信息界面 4.2觸摸屏的畫面?zhèn)魉秃湍M傳送畫面在傳送畫面之前在GP單元和計算機之間連上數據傳送電纜，然后利用GP－PRO/PBIII完成傳送。傳送方法分為三種：1．發(fā)送全部畫面：把一個工程文件中的所有畫面數據都傳送到觸摸屏。圖圖4-11畫面編譯2．自動發(fā)送改變畫面：在當前工程文件中，僅傳送那些更新過的畫面。如果選了這種傳送方法，在GP軟件中刪除的畫面，傳送完畢后，在觸摸屏上是不會自動刪掉的。如果要完全更新畫面，還是要選“圖圖4-11畫面編譯3．發(fā)送用戶選定的畫面：可根據需要，傳送指定的畫面。（可配合Ctrl鍵和Shift鍵選擇）在畫面?zhèn)魉偷紾P單元之前，要利用傳送菜單中的“準備”功能進行編譯（如圖4-11）。然后按下發(fā)送按鈕進行畫面發(fā)送。同樣按下接收按鈕可以收到存儲在GP單元中的數據。畫面的模擬在模擬之前要把在GP軟件中創(chuàng)建的畫面和模擬協議傳送到觸摸屏中。在傳送模擬協議要選中傳送設定窗口中的使用擴展程序中的“模擬”選項（如圖4-12）。點擊模擬窗口中的開始和停止按鈕控制畫面模擬的開關（如圖4-13）。圖4-12傳送模擬協議圖4-13模擬窗口第5章結論在對混凝土攪拌站的工作原理分析研究并結合對相關的資料書籍的參考的基礎上，理清編程思路并利用PLC編程工具編輯主體控制程序。本系統把控制程序分為五個部分，即：攪拌控制程序、報警控制程序、手動控制程序、A/D轉換程序及延時程序。其中攪拌控制程序主要針對混凝土攪拌站的主體工作進行控制包括物料的投放，物料的稱量，混合攪拌及成品的排放。報警控制程序是為了防止在攪拌站工作過程中可能出現的一系列問題和故障而采取的監(jiān)控報警手段。手動控制程序是為了使用戶方便單步執(zhí)行和查找故障。A/D轉換程序是用來對傳感器和PLC之間建立通訊。延時程序用來保障攪拌工作的每一步都有足夠的時間順利的進行。在PLC程序的基礎上為使對攪拌站的控制更加直觀方便，本系統采用GP-Pro/PBIII觸摸屏編輯軟件制作控制界面。包括：歡迎界面、主菜單、重量設定界面、時間設定界面、報警定時界面、狀態(tài)監(jiān)控界面、報警信息界面、參數信息界面、手動控制界面及幫助界面等。其中各寄存器和觸發(fā)位地址都和PLC程序中的相應地址一致。本系統由于采用目前國內市場占有量較高，技術成熟的日本Pro—face公司的人機界面及三菱公司FX2N系列可編程控制器，既使生產過程中PLC控制系統硬件發(fā)生故障，也可以立即查明原因更換相應器件，最大限度的縮小在線維修時間,另外在這種配置中，當觸摸屏因在運行中出現意外故障，無法顯示和監(jiān)控時，PLC能單獨完成一系列的工作，互不受影響，這樣是防止當人機界面出現問題時，帶來系統控制失靈。在系統界面設計過程中，比較多的考慮了用戶的實際需求，界面操作簡潔，明了。但由于實驗條件有限軟件設計還有不足之處，對于程序的優(yōu)化水平還有待提高，請各位老師予以點撥和指教。參考文獻[1]謝其盛.我國混凝土攪拌站(樓)的現狀及其發(fā)展方向的探討,安徽,中國公路機械,2005[2]陳世利、孫墨杰、栗大超等.觸摸屏的工作原理及典型應用,天津,天津大學,2004[3]廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應用,第1版,重慶大學出版社,2001,60-128[4]陳斌、林小峰、許光濘等.PLC在商品混凝土攪拌站自動控制系統中的應用，《工礦自動化》,2004,4,49－50[5]周秀君.觸摸屏結合PLC在混凝土攪拌站（樓）中的應用,《建設機械技術與管理》,2004,17,66-69[6]趙本華、商學來.混凝土攪拌站中可編程控制器開關量軟件抗千擾設計，《混凝土》，2003,10,60-61[7]李飛、周明.觸摸屏和PLC組成的改性瀝青自控系統,《中國建筑防水》,2003,1,20-21[8]劉桂濤、章青、王慧清.基于PLC自動控制的水泥攪拌系統研究，《科學技術與工程》,2004,12,1－3[9]孫振軍、付建華、黎秀文.瀝青計量供給系統中瀝青回流現象的控制,《建設機械與管理》,2002,9,25[10]姚竟紅、嚴國祥.接近開關傳感器與PLC組成的自動換卷系統，《中國造紙》,2003,3,58-59[11]趙芳、李從冰.基于PLC的污水處理系統,《工業(yè)控制計算機》,2006,4,59-60[12]潘建森.PLC在水利排灌站智能化管理中的應用,《自動化博覽》,2006,4,37-38[13]高桂珍.混凝土攪拌站綜述,《建設機械技術與管理》,2000,3,15[14]魯言峰.小量程稱重傳感器自動測試裝置控制系統,《衡器》,1998,1,30-33[15]LiuJianming、Cuiwei.DevelopmentofPLCTechnologyinChina,《電氣：英文版》,2005,16,41-42[16]CUITianshi、DONGGuiju、FANGJunlong.TheApplicationofPLCintheOverheadCrane,《東北農業(yè)大學學報：英文版》,2003,10,69-71[17]ZHUShaoying、XUYu、HEZhengwen.ThePLCControlSystemofVacuumResinShotDosingEquipment,《國際設備工程與管理：英文版》,2003,8,149-153[18]YinXinzheng、WangWeiming.ApplicationofPLCtoTemperatureControlSystemforPlasticsExtrusionMachine,《ChinaPlasticsIndustry》,2002,30,P21-22Air-compressorGroupsBasedonPLC,《TheSeventhInternationalConferenceonElectronicMeasurement&Instruments》,2005,7,578-580[20]YangFeng、WuQizhou.TheApplicationofPLCtotheUnidirectionalDirectCurrentSpeed-RegulationSystem,《ChinaPlasticsIndustry》,2005,6,5969-5971附錄1：英文翻譯PLC控制程序的驗證和優(yōu)化 EdBrinksma和AngelikaMader 計算機科學系,Twente大學 計算機科學系,Nijmegen大學摘要：本文報導了有關對于進程控制程序驗證和最優(yōu)控制程序推導的SPIN模式檢測器。這項工作是作為研究ECVHS項目（混合系統的驗證）的一部分來開展的，在這項工作中實驗用化學設備的可編程邏輯控制器的程序必須要經過設計和驗證。這種方法的目的就是要調查有多少種檢測SPIN/Promela環(huán)境的標準模型可以使用。盡管實時型檢測器的符號運算器有可能很貴但測試開發(fā)非實時型檢測器的效率是很有意義的，就像在有可能存在的工作區(qū)內進行SPIN一樣。在此項目中對可編程邏輯控制器的相關實時參數進行處理并且這些可編程邏輯控制器都運用時域采樣技術。對于此進程我們在Promela中運行一種所謂的變時超前程序。這項技術的研究足夠可以證明在合理的時間和空間的要求下驗證控制器的設計和推導優(yōu)化程序。1介紹當今，混合系統的驗證在一個正規(guī)的系統領域里是一個流行的主題。不連續(xù)和

連續(xù)的現象的出現給我們的規(guī)范和建模技術以及我們分析的能力提出了一個鼓舞性的挑戰(zhàn)。這促進了新的發(fā)展和涌現更有效的模式，比如時控的和混合的自動控制[3.16]，以及新的驗證方式，大部分顯著的檢測技術模式包括實時（和混合）方面的符號處理[10,17,6]。舉一個重要的例子,混合（嵌入）系統都是過程控制程序，它們都包括處理設備的數字控制，比如化學設備。具有相當大實用性價值的過程控制器都利用可編程邏輯計算機或可編程邏輯控制器。不幸的是，可編程邏輯控制器和它們有關的設計語言沒有定義成正規(guī)的形式，語義學使可靠的控制器的設計和它們的分析變得復雜。為了混合系統的分析而對專業(yè)的正規(guī)模式和方法的效力進行評估，EC混合系統驗證研究項目已經寫出了許多項目論文。其中一篇論文談到了對于實驗用的化學設備的可編程邏輯控制器程序的設計和驗證。在這些論文中報導了為了對于特定設備的過程控制程序的驗證以及最優(yōu)控制程序的推導而使用的SPIN模式檢測器。它是對進程控制器的正確設計的一個指南。這種方法的目的是調查有多少種檢測SPIN/Promela的環(huán)境的標準模型可以使用。盡管實時型檢測器的符號運算器有可能很貴但測試開發(fā)非實時型檢測器的效率是很有意思的，就像在有可能存在的工作區(qū)內進行SPIN一樣。在此項目中對可編程邏輯控制器的相關實時參數進行處理并且這些可編程邏輯控制器都運用時間抽象化技術。對于進程在Promela中運行一種所謂的預置時間程序。這項技術的研究足夠可以證明在合理的時間和空間的要求下驗證控制器的設計和推導最優(yōu)程序。這篇論文其余的部分如下所示：第二章對混合設備進行了描述，對于可編程邏輯控制器的特性和控制程序的描述在[12]中有詳細地說明。第三章描述了設備的Promela模式和控制過程，以及在正式的驗證和最優(yōu)化工作中的運用。第四章對上述內容做出總結。2系統描述這項研究的系統基本上是嵌入的系統，由混合設備和一個可編程邏輯控制器組成，在下面都有對它們更詳細的描述。這項研究最初的目標是編寫一個控制程序以使具備此控制程序的設備和可編程邏輯控制器一起按照計劃運轉。設計的動作首先是不斷進行混合，然后控制程序會定期優(yōu)化，也就是使進行混合的平均時間最短。2.1混合設備的描述這項研究的混合設備（見圖1）是一個實驗用的化學設備，最初是為學生實驗而設計。下面我們來描述它的主要特性；在[9]上有更多細節(jié)的說明。這個設備是用來混合濃鹽溶液（在B1容器中）和水（在B2容器中）來對溶液進行稀釋。這些成分在B3容器中混合以得到被稀釋的溶液，然后運送到B4容器中再送到B5容器中。在B5容器中進行蒸發(fā)。被蒸發(fā)的水經過一個冷凝器送到容器B6中，水被冷卻后又被抽回B2容器。B5容器中殘留的熱的濃鹽溶液被送到容器B7中，冷卻后抽回到容器B1中。被控的混合設備是一個明顯的混合系統。不連續(xù)的成分是控制程序以及閥，攪拌器，加熱器，冷卻器（開/關，起動/停止）的（抽象的）狀態(tài)。連續(xù)的成分是容器充滿程度，溫度，以及時間。后者在一方面可以分解成設備的實時狀態(tài)，比如容器填充，蒸發(fā)，混合，加熱和冷卻次數，程序執(zhí)行和反應次數（可編程邏輯控制器掃描周期時間），另外混合設備的控制是一個很好的嵌入系統的例子：控制，數字設備是一個很大的具有特殊功能的實體系統的一部分。為了研究，決定固定混合劑量大?。涸鲜且环N濃度為5g/1的4.21鹽溶液和2.81的水或混合濃度為3g/1的71鹽溶液。用這些混合容器B1，B2，B4，B6和B7都可以容納兩個原料單位，B3和B5只能容納一個原料單位。在[9]中的設備描述還提到從一個容器到另一個容器的運送步驟的持續(xù)時間。在（時控）設備模式中用這些持續(xù)時間作為基礎，盡管真實的持續(xù)時間有可能和它們不太一樣。B1－B3B2－B3B3－B4B4－B5heatB5B5-B7coolB6coolB7B6-B2B7-B1320240703501100280300600240220表格1.以秒為單位的設備程序的持續(xù)時間2．2可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器是有特殊設計控制任務的計算機。它們的應用領域非常大。這里，簡要地強調一下可編程邏輯控制器與普通計算機相對照的主要特性。最重要的不同之處是可編程邏輯控制器中的程序是永久循環(huán)運行的這就是所謂的掃描周期。在一個掃描周期中可編程邏輯控制器中的程序執(zhí)行一次，程序的執(zhí)行取決于寄存器中存儲的變化的數值。一個掃描周期的長度是以毫秒來計算的，它