基于PLC的混凝土攪拌站電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐珊珊

摘要：在PLC技術(shù)日益發(fā)展的今天，軟件編程、硬件配置、通訊網(wǎng)絡(luò)功能和模擬量控制都有了很大的發(fā)展，在各自的領(lǐng)域和綜合信息機(jī)械化時(shí)代有了很大的建樹。對(duì)于混凝土攪拌站的電氣控制而言，選擇一款合適的可編程控制器是非常影響今后的工作效率的。我們力求提供一種總結(jié)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)的理論。

關(guān)鍵詞：PLC;混凝土攪拌站;電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了建筑業(yè)的發(fā)展，過去采用的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制混凝土，現(xiàn)在出現(xiàn)了基于PLC的全自動(dòng)對(duì)于混凝土的基本原料供應(yīng)、自動(dòng)稱量、卸料等各個(gè)環(huán)節(jié)。此外，PLC可靠性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、功能齊全，可以彌補(bǔ)混凝土攪拌站現(xiàn)有控制系統(tǒng)的不足。與工控機(jī)結(jié)合時(shí)，通過以下方式進(jìn)行管理：上位機(jī)和副機(jī)PLC監(jiān)控并確保整個(gè)過程自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制、提高貼裝精度以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量對(duì)成本控制具有積極意義。加強(qiáng)PLC與工控計(jì)算機(jī)相結(jié)合的混凝土攪拌站電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究。

1、設(shè)計(jì)方案確定

我們?cè)谠O(shè)計(jì)方案的確定中選擇了混凝土攪拌站分別由上下兩個(gè)位機(jī)組成，各司其職完成綜合作業(yè)，上位機(jī)完成整體系統(tǒng)的管理，下位機(jī)對(duì)于PLC控制單元完成控制，通過PLC通訊裝置與計(jì)算機(jī)相連。Communicate是用于監(jiān)控計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行情況的PLC，可直接獲取區(qū)域數(shù)據(jù)的內(nèi)部數(shù)據(jù)。

2、攪拌站控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)

PLC對(duì)于型號(hào)的要求：對(duì)于三菱FX2N系列PLC我們?cè)诖笮涂刂葡到y(tǒng)使用頻率還是很大的。FX2N系列的PLC一般采用。基本單元輸入繼電器最大量程為X0-X7，共64點(diǎn)。展開后為X0。X267有184點(diǎn)。系統(tǒng)控制方式：系統(tǒng)包括手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。在手動(dòng)模式下，主要用于系統(tǒng)維護(hù)和軟件調(diào)試。我們會(huì)在安裝過程中選擇安裝兩種按鈕，手動(dòng)按鈕和自動(dòng)按鈕，但是一般來說用的最多的也就是自動(dòng)按鈕，方便快捷高效就是最大的優(yōu)點(diǎn)。按鈕燈在系統(tǒng)不能正常工作時(shí)及時(shí)處理錯(cuò)誤。對(duì)于各類信號(hào)的控制是有自己的調(diào)節(jié)余地的，在使用操作過程中，以有效控制其行為（例如，控制點(diǎn)擊序列、批量設(shè)備的啟動(dòng)和停止）。啟?？刂频龋Ｒ话愕幕炷翑嚢枵痉忠?guī)模的大小對(duì)于下位機(jī)的硬件的選擇就會(huì)有很大的不同，下位機(jī)硬件的選擇直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出性能的高低，硬件和上位機(jī)的軟件相互配合，使得整個(gè)流水線能在高效的混凝土施工過程中得到較高質(zhì)量的混泥土，達(dá)到期望值。再者，根據(jù)稱重信號(hào)和生產(chǎn)公式，可以獲得電子秤控制信號(hào)、螺旋喂料器等。動(dòng)態(tài)監(jiān)控稱重期間出現(xiàn)的問題。稱重顯示設(shè)備與PLC快速高效通訊，輸出單片機(jī)開關(guān)量輸出的1/0。PLC輸入，達(dá)到控制的目的。

2.2稱重儀表的硬件設(shè)計(jì)

傳感器和外圍和放大器電路設(shè)計(jì)使用傳感器進(jìn)行電路檢測(cè)。依舊是在電阻大的地方分的電壓就大，我們的傳感器選擇上一定要選擇過濾別的信號(hào)較強(qiáng)的，也就是自身比較穩(wěn)定的。對(duì)于整個(gè)電路的安裝和設(shè)計(jì)上，尤其是在安裝上使用了運(yùn)算放大器，以防止一般用戶設(shè)計(jì)的差分放大器的增益調(diào)節(jié)電阻Rg系統(tǒng)受到干擾。

A/D轉(zhuǎn)換芯片及AT89S52單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)AD574是美國(guó)ADI公司生產(chǎn)的12位單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器。選擇連續(xù)逼近A/D轉(zhuǎn)換器并選擇最大轉(zhuǎn)換。時(shí)間設(shè)置為25us。由于0.05%是轉(zhuǎn)換精度，所以最好嘗試使用高精度、高速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。

2.3上位機(jī)選擇

上位機(jī)的選擇上我們盡量選擇串口數(shù)量較多的，能加入可選擇功能且有利于維護(hù)和更換。上位機(jī)的作用是在不同的狀態(tài)下顯示參數(shù)并發(fā)出控制命令來調(diào)整控制參數(shù)。高端電腦由組態(tài)王6.51開發(fā)，能夠創(chuàng)建強(qiáng)大、穩(wěn)定的顯示模塊。組態(tài)王6.51這是一款在工業(yè)上使用很頻繁的模擬仿真軟件。

3、混凝土攪拌站控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)過程中，首先根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能需求繪制控制流程圖，然后將整個(gè)運(yùn)行過程根據(jù)技術(shù)流程劃分為其他功能模塊，創(chuàng)建控制程序。

3.1 PLC的I/O配置

PLC的I/O配置：依據(jù)現(xiàn)實(shí)的混凝土攪拌站的控制系統(tǒng)所需輸入輸出點(diǎn)數(shù)，合理分派PLC的I/O端口。

遵循I/O點(diǎn)數(shù)及其特征如下分析：

CPU： CPU226，輸入輸出點(diǎn)數(shù)為24I/16O;

擴(kuò)展模塊：EM231，輸入輸出點(diǎn)數(shù)為4AIW;

3.2系統(tǒng)組態(tài)

在自控系統(tǒng)中，可以讓用戶快速構(gòu)建工業(yè)自控系統(tǒng)監(jiān)控特性的工具有著廣泛的應(yīng)用，主要是電力系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)功能，就是收集和控制，過程監(jiān)控?；炷翑嚢枵究刂葡到y(tǒng)配置使用組態(tài)王工具，以符合具體澆筑廠的控制系統(tǒng)。其組態(tài)圖畫如下圖3.2所示：

在設(shè)置界面，可以對(duì)混凝土攪拌站的操作系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，通過動(dòng)畫、圖形等方式向用戶展示控制器的運(yùn)行狀態(tài)，方便的包含各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。配置方法、連接、數(shù)據(jù)和其他功能?？刂谱兞吭诒疚闹性O(shè)計(jì)了兩個(gè)：輸入輸出和容量的變量。這個(gè)設(shè)計(jì)中的輸入輸出量并不一定都是來自最初設(shè)定的初始值，也有來自其他的外界的數(shù)據(jù)量。

3.3控制系統(tǒng)程序分析

3.3.1程序控制流程圖

根據(jù)生產(chǎn)流程，PLC通過程序采集輸入端口的信息，數(shù)據(jù)分析、處理后，控制輸出動(dòng)作，完成混凝土攪拌站開關(guān)閥、電機(jī)等元器件動(dòng)作。

4.3.2運(yùn)行程序設(shè)計(jì)

混凝土攪拌站運(yùn)行過程中，首先啟動(dòng)輸送帶，打開道爾頓、砂箱和水泥桶的開關(guān)閥，使骨料依次裝入稱量斗1進(jìn)行稱量。稱重完成后，添加稱重。配重斗1的卸料閥通過皮帶輸送機(jī)將骨料輸送到混合箱。完成后，分別打開水泵和加水泵。將水和液體添加劑放入計(jì)量斗2，稱量完成后，打開計(jì)量斗2的出料閥，將水輸送至輸送管道。

4、上位機(jī)設(shè)計(jì)

為了保證通信的準(zhǔn)確性，子母計(jì)算機(jī)必須遵守一致的通信協(xié)議并設(shè)置通信參數(shù)（例如傳輸速度、數(shù)據(jù)位等）。通訊方式主要選擇主從式，從主機(jī)發(fā)出信號(hào)，在過程中完成數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)化。對(duì)于上位機(jī)的設(shè)計(jì)，不一樣的操作流程對(duì)于最終的結(jié)果可能在時(shí)間上會(huì)有重合和相似。

5、總結(jié)

PLC和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)于整個(gè)混凝土控制是全自動(dòng)化的，所以整個(gè)過程只要在程序輸入環(huán)境穩(wěn)定的情況下是沒問題的。整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)得到的混凝土高效質(zhì)量好，整體工作方便，可積極宣傳應(yīng)用到混凝土生產(chǎn)中。后續(xù)研究將不斷研究和完善，使系統(tǒng)更加完善。

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