基于plc的混凝土攪拌站控制及監(jiān)控程序設(shè)計-畢業(yè)論文

1、<p>　　基于PLC的混凝土攪拌站控制及監(jiān)控程序設(shè)計</p><p>　　摘要：混凝土攪拌站是隨著水泥的誕生而產(chǎn)生和發(fā)展的。它是建筑、橋梁、道路、大壩等工程施工中的必備設(shè)備，它由貯料、配料、攪拌、放料等結(jié)構(gòu)部件組成，是一個受多環(huán)節(jié)制約的復(fù)雜系統(tǒng)。而隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，綜合國力不斷增強(qiáng)，國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度加大，拉動了城市商品混凝土的高速發(fā)展，同時，使混凝土攪拌站有了較大的發(fā)展空間，最初

2、攪拌站僅以單機(jī)的形式出現(xiàn)，混凝土自拌自用，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大規(guī)模的開展，產(chǎn)生了很大的商品混凝土市場，攪拌站的需求越來越大，計量要求越來越高，于是出現(xiàn)了各種不同形式帶有計量裝置的攪拌站，從而產(chǎn)生了現(xiàn)代的混凝土攪拌站。</p><p>　　常見的混凝土攪拌站控制方式有繼電器直接控制、PLC和計算機(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、性價比高，可以保證混凝土的質(zhì)量

3、，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)控程序在計量精確、控制可靠、管理方便等方面的要求也日益提高。</p><p>　　本文針對PLC和配料控制器結(jié)合控制的攪拌站來設(shè)計其控制及監(jiān)控程序設(shè)計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。</p><p>　　關(guān)鍵詞:混凝土攪拌站；I/O分配；可編程控制器（PLC）；自動控制</p>

4、<p>　　The designing of the controlling and monitoring program for concrete mixing stations which based on PLC</p><p>　　Abstract:Concrete mixing stations were producted and developed with the birth of

5、cement. It is the construction of the necessary equipment for buildings, bridges, roads, dams and other projects.It’sconstructed from storage materials, ingredients, stirring, discharge, and other structural components,a

6、nd it is a subject to the constraints of the complex multi-link system. As China's economic construction and the rapid development, Comprehensive national strength constantly enhance the state's infr</p>&

7、lt;p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 選題背景及意義1</p><p>　　1.2 混凝土攪拌機(jī)的現(xiàn)狀及國內(nèi)市場分析[1][2]1</p><p>　　1.3 本論文的主要工作2</p><

8、;p>　　1.3.1混凝土攪拌站系統(tǒng)硬件設(shè)計2</p><p>　　1.3.2混凝土攪拌站系統(tǒng)軟件設(shè)計2</p><p>　　1.3.3 程序的調(diào)試3</p><p>　　2 混凝土攪拌站概述4</p><p>　　2.1 混凝土攪拌站的組成4</p><p>　　2.2 電控系統(tǒng)的構(gòu)成5</

9、p><p>　　2.3 傳感器的選擇8</p><p><b>　　2.4 小結(jié)9</b></p><p>　　3 混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計9</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則及步驟[17]9</p><p>　　3.2 可編程控制器綜述及其選用[16]10</p&

10、gt;<p>　　3.2.1 可編程控制器的特點(diǎn)11</p><p>　　3.2.2 PLC的工作原理[15][16]12</p><p>　　3.2.3 可編程控制器的選用及組態(tài)軟件選擇14</p><p>　　3.2.3.1 可編程控制器的選用14</p><p>　　3.2.3.2 組態(tài)軟件選擇16</p

11、><p>　　3.3 混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計17</p><p>　　3.3.1 混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計思想17</p><p>　　3.3.2 混凝土攪拌裝置的工藝流程18</p><p>　　3.3.3 系統(tǒng)初始化程序及主程序設(shè)計18</p><p>　　3.3.4 報警電路的設(shè)計21</p&g

12、t;<p>　　3.3.5 斷電保護(hù)程序設(shè)計21</p><p>　　3.3.6 I/O分配表和模擬量輸入地址22</p><p>　　3.3.7位存儲區(qū)（M）的使用概況24</p><p><b>　　3.4 小結(jié)25</b></p><p>　　4 程序調(diào)試26</p><

13、;p>　　4.1仿真調(diào)試的準(zhǔn)備工作26</p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)初始化程序及主程序調(diào)試28</p><p>　　4.2.2 報警程序的調(diào)試29</p><p>　　4.2.3 模擬量處理30</p><p><b>　　4.3 小結(jié)31</b></p><p>　　5

14、 結(jié)論與展望32</p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　附錄35</b></p><p>　　附錄1 主程序梯形圖35</p><p>　　附錄2 報警子程序

15、梯形圖44</p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 選題背景及意義</p><p>　　可編程序邏輯控制器（PLC）自它誕生以來至今，以其極高的性能價格比以及一系列人所共識的優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多的工程技術(shù)人員的重視。它現(xiàn)在被廣泛用于汽車生產(chǎn)、石油生產(chǎn)、IT制造、家電制造廠等工業(yè)控制系統(tǒng)場所，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展

16、的重要技術(shù)之一。它對工業(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的物質(zhì)需求得到有利保障。</p><p>　　1969年美國DEC公司研制的第一臺PDP-14型PLC。隨后，在二十世紀(jì)七十至八十年代一直簡稱為PC。由于到90年代，個人計算機(jī)發(fā)展起來，也簡稱為PC；可編程序范圍很大，所以美國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（Programmable Logic

17、0;Controller），簡稱為PLC。PLC在控制領(lǐng)域的應(yīng)用是保持了廣泛的增長趨勢。</p><p>　　隨著我國經(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)保意識的加強(qiáng)，為了減少城市噪音和污染，交通和建筑竹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</p><p>　　混凝土的配料精度高，而目要求生產(chǎn)速度快，因

18、此，混凝土生產(chǎn)過程中攪拌設(shè)備自動控制系統(tǒng)日益受到人們的重視。可編程控制器(PLC)具有可靠性高、功能完善、編程簡單且直觀，能夠有效地彌補(bǔ)繼電器控制系統(tǒng)的缺陷。</p><p>　　1.2 混凝土攪拌機(jī)的現(xiàn)狀及國內(nèi)市場分析[1][2]</p><p>　　從1903年德國建造世界上第一座預(yù)拌混凝土攪拌站以來，商品混凝土作為獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)己有100多年的歷史。隨后，美國于1913年，法國于1933

19、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，由于各國抓緊發(fā)展經(jīng)濟(jì)，醫(yī)治戰(zhàn)爭的創(chuàng)傷，混凝土攪拌站得到了快速發(fā)展。目前，德國、美國、意大利、日本等國家的攪拌站在技術(shù)水平和可靠性方面處于領(lǐng)先地位。國外生產(chǎn)的攪拌站一般生產(chǎn)率在50m3/ h～300m3/h，對于商品混凝土生產(chǎn)，攪拌站形式應(yīng)用比較普遍，尤其在大型工程中被采用。我國混凝土攪拌站(樓)的研制是從50年代開始的，在其發(fā)展過程中，型式的選取和主要技術(shù)參數(shù)基本上是根據(jù)用戶要

20、求和參考國外產(chǎn)品的自由狀態(tài)。國標(biāo)GB10171-88((混凝土攪拌站(樓)分類》和GB 10172-88((混凝土攪拌站(樓)技術(shù)條件》的頒布實施，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，對于混凝土攪拌站(樓)的技術(shù)指標(biāo)己達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平。當(dāng)今國內(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。</p>

21、;<p>　　1.3 本論文的主要工作</p><p>　　1.3.1混凝土攪拌站系統(tǒng)簡介</p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路對混凝土攪拌站的組成、電控系統(tǒng)的構(gòu)成、稱重傳感器等硬件進(jìn)行詳細(xì)的分析、選型和設(shè)計，以便對混凝土攪拌站的硬件系統(tǒng)有一個大概的了解。</p><p>　　1.3.2混凝土攪拌站系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><

22、p>　　根據(jù)混凝土攪拌站的工藝流程畫出程序流程圖、進(jìn)行 PLC型號的選擇、I/O端口的分配及寫出梯形圖程序，實現(xiàn)混凝土攪拌站控制系統(tǒng)對整個混凝土生產(chǎn)過程的可靠控制。</p><p>　　1.3.3 程序的調(diào)試</p><p>　　通過仿真軟件對初始化程序、報警程序、斷電保護(hù)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，使得程序更加符合設(shè)計的要求。</p><p>　　2 混凝土攪拌站

23、系統(tǒng)概述</p><p>　　2.1 混凝土攪拌站的組成[3][4]</p><p>　　一個全套的攪拌裝置是由許多臺主機(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:運(yùn)輸設(shè)備、料斗設(shè)備、稱量設(shè)備、攪拌設(shè)備和輔助設(shè)備，如圖2-1：</p><p>　　圖2-1 混凝土攪拌站示意圖</p><p><b>　　1）運(yùn)輸設(shè)備<

24、;/b></p><p>　　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。</p><p><b>　　2）料斗設(shè)備</b></p><p>　　料斗設(shè)備由貯料斗、卸料設(shè)備(閘門、給料機(jī)

25、等)和一些其它附屬裝置組成。料斗設(shè)備在生產(chǎn)中起著中間倉庫的作用，用來平衡生產(chǎn)。在混凝土攪拌裝置中，用料斗設(shè)備配合自動秤進(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所。</p><p>　　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。</p><p>　　給料機(jī)和閘門都是貯料斗的卸料設(shè)備。閘門控

26、制貯料斗卸料口的開啟和關(guān)閉的，大多是氣動的，其構(gòu)造簡單，卸料能力大，但是只有當(dāng)物料是完全松散狀態(tài)時，才能比較均勻地控制料流。而采用給料機(jī)卸料時，就比較容易控制均勻地卸料，給料機(jī)都是電動的。閘門的類型很多，但在混凝土攪拌裝置中最常用的是扇形閘門，它由壓縮空氣缸來操縱，骨料(石子和砂)都是采用閘門給料。</p><p><b>　　3）稱量設(shè)備</b></p><p>　

27、　稱量配料設(shè)備是混凝土生產(chǎn)過程中的一項重要工藝設(shè)備，它控制著各種混合料的配比。稱量配料的精度對混凝土的強(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，而且是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)混凝土的可靠保證。一套完整的稱量設(shè)備包括貯料斗、給料設(shè)備(閘門或給料機(jī))和稱量設(shè)備等。對稱量設(shè)備的要求，首先是準(zhǔn)確，其次是快速。稱量的不精確將對混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生很大的影響，同時又要滿足一定的生產(chǎn)率。稱量設(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

28、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，骨料秤斗是長方形的，而水等液體的秤斗是圓形的，斗門設(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傳感器。</p><p><b>　　4）攪拌設(shè)備</b></p><p>　　即一般的混凝土攪拌機(jī)，沒有提升裝置和供水裝置。其設(shè)計技術(shù)很成熟，在攪

29、拌站設(shè)計中，一般采用標(biāo)準(zhǔn)攪拌機(jī)。例如，目前國內(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。</p><p>　　2.2 電控系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　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2-2：</p><p>　　圖2-2 電控系統(tǒng)

30、構(gòu)成</p><p>　　PLC采用德國西門子SIMATIC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，筆者設(shè)計的混凝土攪拌機(jī)的PLC外部接線圖如圖2-3：</p><p>　　圖2-3 PLC外部接線圖</p><p>　　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

31、有一個0～5V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。</p><p>　　3、傳感器主要包括稱重傳感器和行程開關(guān)等。</p><p>　　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、添加劑放料電磁閥、送料電機(jī)、攪拌電機(jī)等。</p><p>　　2.3 稱重傳感器的選擇[15]</p>

32、<p>　　混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，故本系統(tǒng)選用的是壓力傳感器。壓力傳感器是稱重系統(tǒng)中的重要組成部分，由各種壓力敏感元件將被測物重量信號轉(zhuǎn)換成容易測量的電信號輸出，給稱重儀表顯示重量值，供控制或報警等使用。</p><p>　　影響稱重傳感器選型的因素：</p><p>　?、俜Q重傳感器選型應(yīng)考慮過負(fù)荷因素</p><p>&l

33、t;b>　?、诳煽啃?lt;/b></p><p><b>　　③傳感器的防護(hù)等級</b></p><p>　?、軘嚢枵镜囊?guī)模和工作類型</p><p>　?、莘Q重傳感器的準(zhǔn)確度</p><p>　　稱重傳感器的選型應(yīng)充分考慮以上一些因素外，還應(yīng)盡可能兼顧結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、價格便宜、易于維修、易于更換

34、等條件。</p><p>　　工程機(jī)械攪拌設(shè)備用稱重傳感器的選型既要考慮混凝土攪拌樓站稱重系統(tǒng)的基本要求，又要兼顧稱重傳感器的運(yùn)行環(huán)境，還要削弱那些對稱重傳感器有重要影響的</p><p>　　因素，合理地選擇使用傳感器。根據(jù)不同類型和規(guī)模的攪拌設(shè)備選用相應(yīng)的傳感器[7]。</p><p>　　混凝土攪拌站要求的傳感器額定載荷從1kg～4000kg不等，骨料傳感器的

35、稱量范圍最大，一般為50kg～4500kg;外加劑傳感器的額定載荷最小，一般不超過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2-4：</p><p>　　圖2-4 HL-F(1)型方懸臂梁壓力傳感器</p><p>　　F型傳感器具有0.05%F.S的精度等級、2mv/v的

36、靈敏度、0.05%F.S的非線性、士0.05%F.S/30min的蠕變和蠕變恢復(fù)、0.05%F. S的滯后和重復(fù)性、0.02%F. S/100℃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1～20T。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

37、斗秤等。</p><p><b>　　2.4 小結(jié)</b></p><p>　　本章對混凝土攪拌站的組成、電控系統(tǒng)的構(gòu)成以及傳感器的選型作了簡要的論述，使讀者對混凝土攪拌站的硬件系統(tǒng)有了一個大概的了解。</p><p>　　3 混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則及步驟[17]&

38、lt;/p><p>　　任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。再設(shè)計控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：</p><p>　　最大限度地滿足被控對象的控制要求。設(shè)計前，要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合共同擬定電氣方案，協(xié)同解決實際中出現(xiàn)的各種問題。</p><p>　　在

39、滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維護(hù)方便。監(jiān)控界面友好，簡潔明快。</p><p>　　保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。</p><p>　　考慮到生產(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，應(yīng)該留有余量。</p><p>　　控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 PLC控制系

40、統(tǒng)設(shè)計流程圖</p><p>　　3.2　PLC的工作原理[16]</p><p>　　PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其掃描過程如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 PLC循環(huán)掃描工作方式</p><p>　　這個工作過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。內(nèi)部處

41、理階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時器等。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，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，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[11]。</p><p><b>　　①輸入處理</b></

42、p><p>　　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)存中所對應(yīng)的映像寄存器。在此輸入映像寄存器被刷新接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號發(fā)生變化，其映像寄存器的內(nèi)容也不發(fā)生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。</p><p><b>　　②程序執(zhí)行</b></p

43、><p>　　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，PLC從輸入映像寄存器中讀出上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀出對應(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，對每個器件而言，器件映像寄存器中所寄存的內(nèi)容，會隨著程序執(zhí)行過程而變化

44、。</p><p><b>　?、鄢绦蛱幚?lt;/b></p><p>　　程序執(zhí)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，通過隔離電路，驅(qū)動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅(qū)動外部負(fù)載。</p><p>　　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

45、僅因為有的程序不需要每掃描一次就執(zhí)行一次，而目也因為在一些大系統(tǒng)中需要處理的I/O點(diǎn)數(shù)多，通過安排不同的組織模塊，采用分時分批掃描的執(zhí)行方法，可縮短循環(huán)掃描的周期和提高控制的實時響應(yīng)性。</p><p>　　循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點(diǎn)，也可以說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)競爭和時序失配的問題。</p>

46、<p>　　由于PLC是掃描工作過程，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，等到一個循環(huán)周期結(jié)束，CPU集中將這些輸出信號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)的改變需要一個掃描周期。換言之，輸入輸出的狀態(tài)保持一個掃描周期。</p><p>　　掃描周期是PLC一個很重要的指標(biāo)，小型P

47、LC的掃描周期一般為十幾毫秒到幾十毫秒。PLC的掃描時間取決于掃描速度和用戶程序長短。毫秒級的掃描時間對于一般工業(yè)設(shè)備通常是可以接受的，PLC的響應(yīng)滯后是允許的。但是對某些I/O快速響應(yīng)的設(shè)備，則應(yīng)采取相應(yīng)的措施。如選用高速CPU，提高掃描速度，采用快速響應(yīng)模塊、高速計數(shù)模塊以及不同的中斷處理等措施減少滯后時間。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)行的時間;程序設(shè)計不當(dāng)?shù)母郊佑绊懙取?lt;/p&g

48、t;<p>　　3.3 可編程控制器的選用及組態(tài)軟件選擇[15]</p><p>　　3. 3.1 可編程控制器的選用</p><p>　　進(jìn)行PLC選型時，應(yīng)該從以下幾個方面進(jìn)行考慮:</p><p><b>　　1)I/O點(diǎn)數(shù)問題</b></p><p>　　當(dāng)控制對象I/O點(diǎn)在60點(diǎn)之內(nèi)，I/O點(diǎn)數(shù)比

49、為3:2時選用整體式(小型)PLC較為經(jīng)濟(jì);當(dāng)控制對象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)控制對象I/O點(diǎn)在500點(diǎn)以上時就必須選用大型PLC。</p><p><b>　　2)I/O類型問題</b></p><p>　　I/O類型也是決定PLC選型的重要因素之一，一般而言，多數(shù)小型PLC只具有開關(guān)量I/O ; PID, A/D, D/A、

50、位控功能一般只有大、中型PLC才有。</p><p><b>　　3)聯(lián)網(wǎng)通信問題</b></p><p>　　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)提供較簡單的RS-232通訊口，少數(shù)小型PLC沒有通訊功能。而大型PLC一般都有各種標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊可供選擇。</p><p>　　4)系統(tǒng)響應(yīng)時間問題</p><p

51、>　　系統(tǒng)響應(yīng)時間也是影響PLC選型的重要因素之一。一般而言，小型PLC掃描時間為10-20ms/kb;中型PLC掃描時間在10ms/kb以下;大型PLC掃描時間在1 ms/kb以下，而系統(tǒng)響應(yīng)時間約為2倍的掃描周期。</p><p><b>　　5)可靠性問題</b></p><p>　　應(yīng)從系統(tǒng)的可靠性角度，決定PLC的類型和組網(wǎng)形式，比如對可靠性要求極高的

52、系統(tǒng)，可考慮選用雙CPU型PLC或冗余控制系統(tǒng)/熱備用系統(tǒng)。</p><p><b>　　6)程序存貯器問題</b></p><p>　　在PLC選型過程中，PLC內(nèi)存容量、型式也是必須考慮的重要因素。通常的計算方法是:I/O點(diǎn)數(shù)×8(開關(guān)量)+100×模擬量通道數(shù)(模擬量)+120×(1+采樣點(diǎn)數(shù)×0.25 )(多路采樣控制)

53、。進(jìn)行PLC選型時，不要盲目地追求過高的性能指標(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際工作中的調(diào)整。</p><p>　　確定PLC的型號以后，就必須對各種模塊進(jìn)行選型，開關(guān)量模塊的選型主要涉及到如下幾個問題:</p><p>　?、偻獠拷泳€方式問題。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)均價格較高，如果實際系統(tǒng)中開關(guān)量輸入信號之間不需隔離可考慮選擇后兩種

54、。</p><p>　?、邳c(diǎn)數(shù)問題。前面所說，點(diǎn)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)均價就低。</p><p>　?、坶_關(guān)量輸入模塊。通常的開關(guān)量輸入模塊類型有有源輸入、無源輸入、光電接近傳感器等輸入。進(jìn)行開關(guān)量輸入模塊的選型時必須根據(jù)實際系統(tǒng)運(yùn)行中的要求綜合考慮。</p><p&g

55、t;　?、荛_關(guān)量輸出模塊。通常的開關(guān)量輸出模塊類型有繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出。在開關(guān)量輸出模塊的選型過程中，必須根據(jù)實際系統(tǒng)運(yùn)行要求及要求輸出的電壓等級進(jìn)行相應(yīng)的選型。</p><p>　　本系統(tǒng)中的稱重系統(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)測傳感器所提供的開關(guān)量，作為PLC準(zhǔn)確控制的依據(jù)。</p><p>　　模擬輸入量包括砂料、石料等重量。</p>

56、<p><b>　　開關(guān)輸入量有:</b></p><p>　　系統(tǒng)開關(guān)按鈕；攪拌機(jī)（翻斗門）的上限位、下限位；沙料箱、石料箱閘門開關(guān);各種機(jī)器故障；報警銷鈴；手動回零等。</p><p>　　PLC的開關(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。這些信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</

57、p><p>　　本系統(tǒng)需要配置的I/O點(diǎn)如下:</p><p><b>　　2個模擬量輸入;</b></p><p><b>　　19個開關(guān)量輸入;</b></p><p><b>　　22個開關(guān)量輸出。</b></p><p>　　根據(jù)對上述控制任務(wù)的分析

58、，本項目選擇了Siemens的模塊化中小型PLC系統(tǒng)S7-200，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、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、和易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點(diǎn)使得S7-200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。S7-200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，可隨時使用附加的模塊對PLC進(jìn)行擴(kuò)展

59、。SIMATIC S7--200所具備的高電磁兼容性和強(qiáng)抗振動，抗沖擊性，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。</p><p>　　此外，S7-200系列PLC還具有模塊點(diǎn)數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，性價比高，性能優(yōu)越，裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　3. 3.2 組態(tài)軟件選擇</p><p>　　所謂工控組態(tài)軟件是利用系統(tǒng)軟件提供的工具，通過簡單形象的組態(tài)工作，構(gòu)成系統(tǒng)

60、所需的軟件。組態(tài)軟件正在代替各種計算機(jī)語言的軟件開發(fā)，易學(xué)易用，深受工程開發(fā)人員的青睞。</p><p>　　近年來國內(nèi)外的軟件開發(fā)商和DCS生產(chǎn)廠商開發(fā)的組態(tài)軟件品種繁多，如Intellution公司的Fix DMACS，西門子公司的WinCC，研華公司的Genie等等。組態(tài)軟件大都由專業(yè)軟件公司開發(fā)，提高了系統(tǒng)的成功率和可靠性，減輕了工程開發(fā)人員的工作量。</p><p>　　組態(tài)軟件

61、通常有以下幾方面的功能[14]:</p><p>　　(1)強(qiáng)大的畫面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運(yùn)行于windows環(huán)境下，充分利用windows的圖形功能完備，界面美觀的特點(diǎn)，提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲的繪制出各種工業(yè)畫面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的畫面設(shè)計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使畫面生動、直觀。</p><p>　　（2）

62、良好的開放性。社會化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬件不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。</p><p>　　開放性是指組態(tài)軟件能與多種通訊協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備。開放性是商量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通訊，向上能與管理層通訊，實現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的雙向通訊。</p><p>　　(3)豐富的功能模塊。提供豐富的控制功能

63、庫，滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場要求。利用各種功能模塊，完成實時監(jiān)控、產(chǎn)生報表、顯示歷史曲線、實時曲線、提供報警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作。</p><p>　　系統(tǒng)既可適用于單機(jī)集中式控制，分布式控制，也可以是帶遠(yuǎn)程通信能力的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)。</p><p>　　(4)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲備種數(shù)據(jù)，如模擬型，離散型，字符型等，實現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。</

64、p><p>　　(5)可編程的命令語言。有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編寫程序，增強(qiáng)圖形界面。</p><p>　　(6)周密的系統(tǒng)安全防范。對不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)限，保證整個系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。</p><p>　　(7)仿真功能。提供強(qiáng)大的仿真功能，使系統(tǒng)并行設(shè)計，從而縮短開發(fā)周期。本文上位機(jī)組態(tài)軟件采用北京亞控自動化軟件科技有限公司開發(fā)的“組

65、態(tài)王6.5 ",“組態(tài)王6.5”以Microsoft Windows95 / Windows98/Windows NT中文操作系統(tǒng)作為其操作乎臺，充分利用了Windows圖形功能完備，界面一致性好，易學(xué)易用的特點(diǎn)。它使采用PC機(jī)比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，大大減少了工控軟件開發(fā)者的重復(fù)性工作，并可運(yùn)用PC機(jī)豐富的軟件資源進(jìn)行二次開發(fā)。</p><p>　　“組態(tài)王6.5”軟件包由工程管

66、理器TOUCHMAK和畫面運(yùn)行系統(tǒng)TOUCHVEW兩部分組成。</p><p>　　工程管理器是“組態(tài)王6.5”軟件的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng)，它將畫面制作系統(tǒng)中已設(shè)計的圖形畫面，命令語言，設(shè)備驅(qū)動程序管理，配方管理，數(shù)據(jù)報告等工程資源進(jìn)行集中管理，它內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)。畫面開發(fā)系統(tǒng)是應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境，程序員在這個環(huán)境中完成界面的設(shè)計、動畫連接的定義等。畫面開發(fā)系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能:數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)

67、類型，能合理地抽象控制對象的特性，對數(shù)據(jù)的報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能有簡單的操作辦法。利用組態(tài)王豐富的圖庫，用戶可以大大減少設(shè)計界面的時間，從整體上提高工控軟件的質(zhì)量。</p><p>　　TOUCHVEW是“組態(tài)王6.5”軟件的實時運(yùn)行環(huán)境，用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與I/O服務(wù)程序(數(shù)據(jù)采集組件)的數(shù)據(jù)交換。它通過實時效據(jù)庫管理從一組工業(yè)控制對象采集到各種數(shù)據(jù)，并

68、把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。工程管理器和TOUCHVEW是各自獨(dú)立的Windows應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用;兩者又相互依存，在工程管理器的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在TOUCHVEW運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。</p><p>　　3.4 混凝土攪拌站PLC程序設(shè)計</p><p>　　3.4.1 混凝土攪拌

69、站PLC程序設(shè)計思想</p><p>　　為了使PLC完成混凝土攪拌站整個生產(chǎn)過程的現(xiàn)場控制功能，PLC需要采集各秤的重量信號及其它傳感器和行程開關(guān)提供的開關(guān)量信號，并對此進(jìn)行處理后，輸出對電磁閥、電動機(jī)等各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號，其具體細(xì)節(jié)如下:</p><p>　　1)石料斗秤、沙料斗秤等由稱重傳感器感應(yīng)的信號分別經(jīng)稱重變送器進(jìn)入PLC。由于變送器輸出的是并行BCD碼，所以需經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換成

70、二進(jìn)制碼，存儲在PLC的數(shù)據(jù)寄存器中。然后經(jīng)過PLC程序處理.</p><p>　　2)各秤斗稱量時，達(dá)到設(shè)定值時停止給料。</p><p>　　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，PLC記下此時的重量，此重量即為基準(zhǔn)零點(diǎn)。在稱量時用總重量減去基準(zhǔn)零點(diǎn)值，得到的就是原料的準(zhǔn)確重量。 <

71、;/p><p>　　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，把這些重量信號存在可斷電保持的數(shù)據(jù)寄存器中[12][13]。</p><p>　　5)由于攪拌站運(yùn)行過程中,各送料機(jī)及攪拌機(jī)等難免不出故障,因此,應(yīng)設(shè)計故障報警程序.</p><p>　　3.4.2 混凝土攪拌裝置的工藝流程&l

72、t;/p><p>　　攪拌站進(jìn)行混凝土生產(chǎn)時，首先將骨料分別裝入各自料倉，然后打開石料和砂料的給料閥門分別將骨料投入到秤斗進(jìn)行稱量，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停止投料，然后啟動平皮帶和斜皮帶將骨料卸入集料斗。在骨料配料的同時,攪拌機(jī)也開始攪拌,因為同時在利用定時器進(jìn)行水泥、所需水及外加劑的計量。在混凝土所需的各種材料計量完畢后，控制集料斗和各秤斗開門，以把各種材料裝入攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌

73、。在攪拌機(jī)運(yùn)行了規(guī)定的時間后，打開攪拌機(jī)的門進(jìn)行卸料(攪拌站的門先半開，再全開)，完成混凝土生產(chǎn)的一個循環(huán)。</p><p>　　在石料、砂料的稱重計量時，系統(tǒng)用分別控制兩個門進(jìn)行快速粗略和慢速精確的計量，以減少稱量時間和稱量精度。同理，對水的計量亦采用水粗稱閥和水精稱閥進(jìn)行控制，而水泥、粉煤灰和防凍劑等添加劑則由計量螺旋機(jī)從各自料倉送入各自秤斗進(jìn)行計量。</p><p>　　由于整臺設(shè)備

74、生產(chǎn)的連續(xù)性較強(qiáng)，控制系統(tǒng)中，每一個動作的前后時序性都有嚴(yán)格的要求，且到達(dá)某個狀態(tài)時，必須保證與這一狀態(tài)有關(guān)的動作全部完成，才可以進(jìn)入下一個狀態(tài)，因此必須通過設(shè)備上安裝的限位開關(guān)和傳感器對各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。</p><p>　　3.4.3 系統(tǒng)初始化程序及主程序設(shè)計</p><p>　　根據(jù)工作流程的要求，PLC控制程序執(zhí)行輸出動作時，計算機(jī)必須己經(jīng)處于數(shù)據(jù)的采集與處理狀態(tài)，因此，

75、需要設(shè)定內(nèi)部輔助繼電器標(biāo)志。只有當(dāng)計算機(jī)復(fù)位該標(biāo)志時，PLC才能確認(rèn)計算機(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。</p><p>　　同理，結(jié)束時，判斷停止條件:所有門、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無輸出動作等，系統(tǒng)初始化程序及主程序流程圖見圖3-3：</p><p>　　圖3-3 主程序流程圖</p><p>　　3

76、.4.4 報警電路的設(shè)計</p><p>　　由于條件有限，報警電路的設(shè)計較為簡單，利用I2.1～I(xiàn)2.7作為各電動機(jī)故障信號。程序運(yùn)行流程圖如圖3-4所示:</p><p>　　圖3-4 報警程序運(yùn)行流程圖</p><p>　　3.4.5 斷電保護(hù)程序設(shè)計</p><p>　　由于整個設(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必須仍

77、然恢復(fù)斷電前的狀態(tài)。程序設(shè)計選擇具有斷電保護(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，實現(xiàn)斷電保護(hù)，如圖3-5：</p><p>　　圖3-5 斷電保護(hù)程序流程圖</p><p>　　3.4.6 I/O分配表和模擬量輸入地址</p><p>　　表3-1 數(shù)字量輸入/輸出地址表</p><p>　　表3-

78、2 模擬量輸入地址</p><p>　　根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)及其特性，配置如表3-3所示：</p><p>　　表3-3 CPU及模塊配置表</p><p>　　該配置滿足系統(tǒng)需要配置的I/O點(diǎn)。</p><p>　　根據(jù)I/O分配表設(shè)計的控制面板簡圖如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 控制面板簡圖<

79、;/p><p>　　該控制面板的上一排為各輸出顯示,下邊一排為各輸入按鈕.</p><p>　　3.4.7 位存儲區(qū)（M）的使用概況</p><p>　　表3-4 位存儲區(qū)（M）的使用概況</p><p>　　以上表格中列出了程序編寫過程中使用到的主要位存儲區(qū)及其控制的信號。</p><p><b>　　3.

80、5 小結(jié)</b></p><p>　　本章對作為控制系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的PLC的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了介紹，并對PLC進(jìn)行選型;結(jié)合攪拌站的控制流程，設(shè)計了PLC程序流程圖和梯形圖程序等，并以組態(tài)王6.5軟件為平臺，進(jìn)行工控機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計。</p><p><b>　　4 程序調(diào)試</b></p><p>　　由于條件限制，本人

81、無法購買PLC，而實驗室的S7-200的輸入輸出點(diǎn)數(shù)又不能滿足要求，使得運(yùn)行STEP7-Micro/WIN的計算機(jī)與PLC之間無法建立起通信。只能使用仿真軟件來進(jìn)行仿真調(diào)試。</p><p>　　4.1 仿真調(diào)試的準(zhǔn)備工作</p><p>　　第一步：程序編輯好之后，要進(jìn)行編譯。在STEP7-Micro/WIN3.2編程軟件（因為我所下載的仿真軟件只支持3.2版本的）中選擇菜單“PLC（P

82、）”，并選擇其下拉菜單“全部編譯”即可，如圖4-1：</p><p>　　圖４－1 程序的編譯</p><p>　　第二步：執(zhí)行菜單命令“文件”　“導(dǎo)出”，在彈出的對話框中輸入導(dǎo)出的ASCLL文本文件的文件名，默認(rèn)的文件擴(kuò)展名為“awl”，如圖4-2：</p><p>　　圖4－2 程序的導(dǎo)出</p><p>　　第三步：仿真軟件的設(shè)置。

83、打開仿真軟件后，執(zhí)行菜單命令“配置”　　“CPU型號”，在“CPU型號”對話框的下拉列表中選擇CPU的型號為CPU226（與編程軟件選擇的CPU一致），使用CPU的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)地址(2)，見圖4-3。CPU模塊右邊空的方框是擴(kuò)展模塊的位置，雙擊緊靠已配置的模塊右側(cè)的方框，在出現(xiàn)的“配置擴(kuò)展模塊”對話框中選擇需要添加的模塊，此處我選擇兩個擴(kuò)展模塊：數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM222和模擬量擴(kuò)展模塊EM231。</p><p>　

84、　圖4-3 CPU設(shè)置</p><p>　　第四步：下載程序。點(diǎn)擊仿真軟件工具條中左邊第2個按鈕，一般選擇下載全部塊，按[確定]按鈕后，在“打開”對話框中選擇要下載的“*.awl”文件。下載成功后，CPU模塊中間會顯示下載的程序的名稱，同時會出現(xiàn)下載的程序代碼文本框，可關(guān)閉該文本框。</p><p>　　第五步：模擬調(diào)試程序。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊CPU模塊下面的開關(guān)板上的灰色小開關(guān)，可使小開關(guān)的手

85、柄向上，觸點(diǎn)閉合，PLC對應(yīng) 的LED（發(fā)光二極管）變?yōu)榫G色。，再點(diǎn)擊一次可使其手柄向下，觸點(diǎn)斷開。帶輸入的數(shù)字量擴(kuò)展模塊下面也有小開關(guān)。與用“真正”的PLC做實驗相同，對于數(shù)字量控制，在RUN模式下用開關(guān)切換各小開關(guān)的通斷狀態(tài)，改變PLC的輸入變量的狀態(tài)，通過LED觀察PLC輸出點(diǎn)的狀態(tài)變化，可以了解程序執(zhí)行的結(jié)果是否正確。另外還通過仿真軟件中命令“查看” “內(nèi)存監(jiān)視”來了解程序的執(zhí)行情況如圖4-4，圖中“2#1”表示二進(jìn)制值1。

86、使用內(nèi)存監(jiān)視的方法適用于位存儲器(M)\特殊位存儲器(SM)\定時器\計數(shù)器等。</p><p>　　圖4-4 仿真軟件中的內(nèi)存監(jiān)視</p><p><b>　　4.2 仿真調(diào)試</b></p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)初始化程序及主程序調(diào)試</p><p>　　第一步：測試程序的起停是否符合要求。在仿真軟件中下載

87、程序后，點(diǎn)擊工具欄的綠色三角形按鈕，可切換到運(yùn)行模式。在運(yùn)行模式下，點(diǎn)擊I0.0(啟動按鈕)，則Q0.0（循環(huán)開始指示燈）的LED亮；點(diǎn)擊I0.1（手動開始），各電機(jī)啟動信號燈(Q0.1\Q0.2\Q0.3\Q0.4\Q0.5\Q0.6)沒有亮，這是因為不具備開始條件：攪拌機(jī)在上限位且石料箱和沙料箱放料閘門關(guān)，點(diǎn)擊I0.5（攪拌機(jī)上限位）\I0.6（石料箱閘門）\I0.7（沙料箱放料閘門），使其閉合，則各電機(jī)啟動信號燈亮。程序繼續(xù)運(yùn)行，

88、點(diǎn)擊I0.2（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I0.3（緊急停止），則所有輸出信號燈滅。從而可以看出起停符合要求。</p><p>　　第二步：測試各電機(jī)的起停是否符合要求。點(diǎn)擊手動開始按鈕，并適時點(diǎn)擊各行程開關(guān)及閘門狀態(tài)開關(guān)，測試各個電機(jī)是否能夠正常起停。</p><p>　　第三步：產(chǎn)生“所有配料都放入攪拌機(jī)”信號的程序調(diào)試。該信號的產(chǎn)生對攪拌站的正常運(yùn)行有著極其關(guān)

89、鍵的作用，該信號的調(diào)試可使用內(nèi)存監(jiān)視來實現(xiàn)。圖4-5為使用仿真軟件中的內(nèi)存監(jiān)視功能實現(xiàn)調(diào)試：</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p>　　圖中M0.4、M0.5、M0.6、M1.0都是用相應(yīng)電機(jī)信號的下降沿實現(xiàn)置位，用M1.1信號實現(xiàn)復(fù)位。</p><p>　　4.2.2 報警程序的調(diào)試</p><p&

90、gt;　　第一步：按下I1.7（試燈、試鈴按鈕），則Q2.0（報警玲聲）、Q2.1（攪拌機(jī)故障指示燈）……Q2.7（翻斗機(jī)故障指示燈）全部變亮，否則為錯誤，須進(jìn)行修改。</p><p>　　第二步：第一步調(diào)試正確的情況下，按下相應(yīng)的模擬故障按鈕，看對應(yīng)的指示燈是否閃爍、Q2.0（報警玲聲）是否亮，否則為錯誤，須進(jìn)一步修改。</p><p>　　第三步：第二步調(diào)試正確的情況下，按下I2.0（

91、消鈴按鈕），則Q2.0（報警玲聲）滅，相應(yīng)的故障指示燈轉(zhuǎn)為常亮，否則為錯誤。</p><p>　　第四步：第三步調(diào)試正確的情況下，使產(chǎn)生故障的觸點(diǎn)斷開，則相應(yīng)指示燈滅，否則為錯誤。</p><p>　　報警電路部分梯形圖如圖4-6：</p><p>　　圖4-6 報警電路部分梯形圖</p><p>　　4.2.3 模擬量處理</p&g

92、t;<p>　　本程序設(shè)計中的模擬量輸入量為壓力，模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電壓（0～10v），PLC用A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量存儲在AIW2和AIW4中，然而，要在程序設(shè)計中應(yīng)用，特別要在仿真軟件中應(yīng)用，還得進(jìn)一步處理，我選用字比較指令在程序中實現(xiàn)其功能，并可在仿真軟件中使用。如圖4-7所示：</p><p>　　圖4-7 用比較指令處理模擬量</p><

93、p>　　另外,模擬量的處理還可先將給定值或A/D轉(zhuǎn)換后得到的整數(shù)值由16位整數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù),然后將實數(shù)轉(zhuǎn)換為0.0～1.0之間的標(biāo)準(zhǔn)化實數(shù),參看以下語句表:</p><p>　　XORD AC0, AC0 //將整數(shù)值由16位整數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)</p><p>　　MOVW AIW0, AC0</p><p>　　LDW>=

94、 AC0, +0</p><p>　　JMP 0</p><p><b>　　NOT</b></p><p>　　ORD 16#FFFF0000, AC0</p><p>　　LBL 0</p><p>　　DTR AC0, AC0 </p>

95、<p>　　/R 32000.0, AC0 //將實數(shù)轉(zhuǎn)換為0.0～1.0之間的標(biāo)準(zhǔn)化實數(shù)</p><p>　　MOVD AC0, VD200</p><p><b>　　4.3 小結(jié)</b></p><p>　　本章通過仿真軟件對初始化程序及報警程序進(jìn)行了調(diào)試和修改，使得程序更加符合設(shè)計的要求。

96、</p><p><b>　　5 結(jié)論與展望</b></p><p>　　本文從混凝土攪拌站的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)及工藝流程和軟件設(shè)計的介紹分析開始進(jìn)行了全局的研究設(shè)計，第二章接著分析了混凝土攪拌站測控系統(tǒng)的具體計量機(jī)構(gòu)、控制方式，并提出了基于集散控制系統(tǒng)的攪拌站控制方式;最后對集散控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并基于集散控制系統(tǒng)對混凝土攪拌站的測控系統(tǒng)進(jìn)行了總體布置。并且對

97、稱重系統(tǒng)現(xiàn)狀和構(gòu)造進(jìn)行了分析，然后對其主要組成部分稱重傳感器及其變送器的原理、結(jié)構(gòu)、選擇設(shè)計進(jìn)行了闡述，最后對稱重系統(tǒng)進(jìn)行了選型，并給出其結(jié)構(gòu)和功能。第三章對現(xiàn)場控制站PLC的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了介紹，并針對攪拌站的電氣輸入輸出的點(diǎn)，對PLC進(jìn)行選型;結(jié)合攪拌站的控制流程，利用西門子梯形圖編程語言，進(jìn)行PLC程序的設(shè)計;對測控系統(tǒng)操作員站和工程師站的工控機(jī)進(jìn)行選型，并以工控的組態(tài)王6.5為平臺，進(jìn)行工控機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計。</

98、p><p>　　但是由于作者的水平有限和時間問題，期望的控制系統(tǒng)還有很多問題需要進(jìn)一步深入研究與設(shè)計:</p><p>　　1)斷電保護(hù)系統(tǒng)及報警系統(tǒng)需要進(jìn)一步設(shè)計;</p><p>　　2)混凝土攪拌站生產(chǎn)過程中利用定時器作為粉料及液態(tài)原料配料控制器是否可以滿足配料精度正需要進(jìn)一步的研究; </p><p>　　3）方便地利用面板按鈕來實現(xiàn)配

99、料的配比改變需要進(jìn)一步設(shè)計；</p><p>　　4)如果在一次循環(huán)中突然斷電，導(dǎo)致混凝土凝固在攪拌機(jī)中，是否可以設(shè)計清除系統(tǒng)或設(shè)計一種能夠使其不會凝固的系統(tǒng)。</p><p>　　采用S7-200 PLC和配料控制器控制混凝土攪拌站的整個配料過程簡化了線路,提高了工作的可靠性,降低了系統(tǒng)的故障率。隨著工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)場控制總線作為一種智能化現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的開放式、數(shù)字化、雙向

100、串行、多節(jié)點(diǎn)的新興通信總線，在工程中的應(yīng)用日益廣泛。在今后的混凝土攪拌站發(fā)展過程中，集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場控制總線將逐漸融合，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在誤差補(bǔ)償方面的優(yōu)勢，進(jìn)一步促進(jìn)混凝土生產(chǎn)過程可靠性和混凝土生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率的提高。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在覃彥之老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從課題的選擇到論文最終完成的每一個環(huán)節(jié)，覃老

101、師都親臨指導(dǎo)，提出意見并指正，她為此付出了大量的心血和精力。覃老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實創(chuàng)新的工作作風(fēng)使作者受益匪淺。三年來，作者不僅從覃老師那里學(xué)到許多專業(yè)知識，更重要的是獲取專業(yè)科研前沿和豐富的實踐經(jīng)驗，所有這些都是以后人生生活的重大財富，在此特向恩師表示由衷的感謝和崇高的敬意。</p><p>　　向桂林工學(xué)院電子與計算機(jī)系所有的老師們表示衷心的感謝!</p><p>　　

102、在論文工作中，得到了覃世鵬、黃宏華、范偉宏、黃雄明等同學(xué)的熱心幫助，與他們的討論與交流，使作者深受啟發(fā)，在此亦向他們表示感謝!</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]盛春芳.混凝土機(jī)械行業(yè)現(xiàn)狀及中長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)[M].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，1995.4</p><p>　　[2] New trends in Eu

103、ropean ready-mixed concrete production,United States Patent, Appl. No.:647834, May 15, 1996,1～14</p><p>　　[3]高佳珍.混凝土攪拌站(樓)綜述(三)[J]，建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2000.3.</p><p>　　[4]高佳珍.混凝土攪拌站(樓)綜述(四)[J]，建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2

104、000.4</p><p>　　[6]朱蘊(yùn)璞，孔德仁等.傳感器原理及應(yīng)用[A].國防工業(yè)出版社，2005.8</p><p>　　[7]童占榮，張翔生.攪拌設(shè)備用稱重傳感器選型的探討[M].工程機(jī)械，2005, (11)</p><p>　　[8]曲波，尚圣兵，呂建平.工業(yè)常用傳感器選型指南[M].清華大學(xué)出版社.2002.1</p><p>

105、;　　[9] A method of and device for improving the quality of fresh concrete and preventing adhesion and hardening of fresh concrete in a rotary mixer drum of a concrete mixer truck and of a concrete mixing plant,Canadian P

106、atent Database ( CA 2236627 ), 1～7</p><p>　　[10]張德仁.DCS, PLC的現(xiàn)狀與展望[J].山西電子技術(shù)，1999, ( 3 ).</p><p>　　[11]張建文，徐瓊，馮林. PLC控制系統(tǒng)工作方式的分析和研究[M].華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，2003 ( 03 )</p><p>　　[12]董油海.PLC在混凝土

107、攪拌站計量系統(tǒng)的應(yīng)用[J].自動化與儀表，2000 ,(4).</p><p>　　[13]劉士陽.基于PLC和組態(tài)軟件的攪拌站控制系統(tǒng)[[J].建筑機(jī)械，2005, ( 5 ).</p><p>　　[14]李丹，許少云.用于工業(yè)過程控制的一種新工具一組態(tài)軟件[J].計算技術(shù)與自動化，1995 ( 3 ) .</p><p>　　[15]王立明. 基于PLC和工控

108、機(jī)的混凝土攪拌站測控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 西安建筑科技大學(xué)，2006 (3).</p><p>　　[16]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].—2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5</p><p>　　[17]吳作明.工控組態(tài)軟件與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.1</p><p><b>　　附錄</b></