基于plc在混凝土搅拌站中的应用设计 (2)

基于 PLC 在混凝土搅拌站中的应用设计 心 基于 PLC 在混凝土搅拌站中的应用设计 一、 控制目的 根据混凝土搅拌站控制系统的要求，设计一控制系统，该系统应保证安全、 可靠运行的情况，实现计算机自动监控。 二、 控制要求 图 1 混凝土搅拌站的工艺流程图 (1) 配料开始，先打开1#骨料仓的阀门，将物料放入其下的骨料秤中，通 过传感器采集到称重信号送往配料控制器，待达到配方设定值后向PLC发出信号 关闭1#骨料仓，开始2#骨料仓的配料，过程同上。 （2）待所有骨料全部按配方配好开启骨料秤阀门，物料落入其下的传送皮 带上，送入提升斗中，卸料完成后PLC发出信号，关闭骨料秤阀门；同时提升斗 上升至搅拌机入料口处停止，并打开放料阀门放料至搅拌机中。 （3）接到启动信号水泥仓阀门也同时打开，水泥通过螺旋输送机送到水泥 秤，当到达配方设定值后开启水泥秤阀门，放料至搅拌机中；同时，水管阀门 也打开往水箱中放水，至配方设定值后开启水箱阀门，往搅拌机中加水。 （4）整个过程中搅拌机一直处于搅拌状态，待所有物料投入搅拌机开始计 时，到达配方设定的搅拌时间后开启搅拌机放料阀门，将成品混凝土放入其下 的搅拌车中。 三、 总体方案设计 (1).混凝土搅拌站的控制要求分析，采用PLC控制原理，设计出总体控制原 理图，画出硬件电路图。 (2).西门子编程语言LAD、FBD或STL 编制控制程序，完成其控制要求。 (3).利用InTouch组态监控界面，实现控制过程的动态监控。 (4).控制系统实现自动控制。 PLC 继电器 驱动 各料仓阀门 水管阀门 水箱阀门 各料秤阀门 开关量 搅拌机阀门 面板按钮 模拟量 配料控制 器 A/D 图 2 混凝土搅拌站总体方案设计 四、 硬件设计 根据控制要求，主控设备选用 PLC，它具有强大的数据处理功能，同时也 可作为开关量的输入、输出控制。并且其输入、输出具有光电隔离，抗干扰性 能较强，同时可以扩展多个特殊模块。 输出采用继电器隔离，通过继电器控制电机的接触器，控制电机的启动和 停止。 人机界面的操作，选用触摸屏，具有良好的人机界面和简单的界面编辑功 能。 硬件电路图如图 3、4 所示： Q Q B B C C N N K KM M1 1 F FR R1 1 3M3M3M3M F FR R4 4F FR R3 3F FR R2 2 K KM M4 4 K KM M3 3K KM M2 2 混混凝凝土土 搅搅拌拌机机 提提升升斗斗 传传送送皮皮 带带 螺螺旋旋输输 送送机机 1 1# #骨骨料料 仓仓阀阀门门 2 2# #骨骨料料 仓仓阀阀门门 3 3# #骨骨料料 仓仓阀阀门门 骨骨料料秤秤 阀阀门门 提提升升斗斗 阀阀门门 水水泥泥仓仓 阀阀门门 水水泥泥秤秤 阀阀门门 水水箱箱阀阀 门门 搅搅拌拌机机 阀阀门门 K KM M5 5 K KA A1 1K KA A2 2K KA A3 3K KA A4 4K KA A5 5K KA A6 6K KA A7 7K KA A8 8K KA A9 9 F FU U1 13 3 F FU U1 14 4F FU U1 15 5F FU U1 16 6F FU U1 17 7 F FU U1 18 8F FU U1 19 9F FU U2 20 0 F FU U2 21 1 F FU U1 1- - F FU U3 3 F FU U4 4- - F FU U6 6 F FU U7 7- - F FU U9 9 F FU U1 10 0- - F FU U1 12 2 A A 图 3 混凝土搅拌站硬件电路主电路图 1 1L L N NL L Q Q1 1. .7 7Q Q0 0. .5 5Q Q0 0. .4 4Q Q0 0. .3 3Q Q0 0. .2 2Q Q0 0. .1 1Q Q0 0. .0 0 Q Q1 1. .6 6 Q Q1 1. .5 5Q Q1 1. .4 4Q Q1 1. .3 3Q Q1 1. .2 2Q Q1 1. .1 1Q Q1 1. .0 02 2L LQ Q0 0. .7 7Q Q0 0. .6 6 M MI I0 0. .3 3I I0 0. .2 2I I0 0. .1 1I I0 0. .0 01 1M ML L S S7 7- - - -2 20 00 0 P PL LC C S SB B1 1 S SB B2 2 S SB B3 3S SB B4 4S SB B0 0 F FU U2 23 3 F FU U2 22 2 L L N N K KA A1 1K KA A2 2 K KA A3 3 K KA A4 4 K KA A5 5 K KA A6 6 K KA A7 7K KA A8 8 K KA A9 9 K KA A1 10 0K KA A1 11 1K KA A1 12 2K KA A1 13 3K KA A1 14 4K KA A1 15 5 K KA A1 10 0K KA A1 11 1K KA A1 12 2K KA A1 13 3K KA A1 14 4 F FR R1 1F FR R2 2F FR R4 4F FR R3 3F FR R4 4 K KM M1 1K KM M2 2K KM M3 3K KM M5 5K KM M4 4 2 24 4V V 图 4 混凝土搅拌站 PLC S7-200 硬件电路图 五、 软件设计 PLC 程序编写：采用梯形图（LAD）来完成混凝土搅拌站运行的程序。梯形 图的优点是看起来易懂,非常直观,根据控制要求，使用专用编程软件，编写 PLC 控制程序。(混凝土搅拌站 PLC 梯形图附录 1 所示) 六、 组态界面设计 利用 InTouch 组态软件设计出混凝土搅拌站的组态界面如下图图 5 所示： 图 5 混凝土搅拌站的组态界面图 七、 安装调试过程 1首先打开 PLC 梯形图，编译程序，没错误后下载到 PLC S7-200 中。 2打开 MODBUS 设置自定义名称和 InTouch 中访问名“jiaobanzhan”一致， 打开 InTouch 监控画面，远行 InTouch 程序。 调试运行图如下所示： 图 6 按下启动按钮后，骨料仓、水泥仓、水管阀门打开 图 7 骨料秤、水泥秤、水箱阀门打开 图 8 提升斗上升到一定高度停止卸料 图 9 提升斗下降，开始记录搅拌时间 图 10 搅拌时间到，计数器加一，又循环开始工作 混凝土搅拌站在 InTouch 中的标志记如下表 1 所示 序号标记名类型访问名项目注释名 1Q0.1 I/0 离散 jianbanzhan 000001 1#骨料仓阀门 2Q0.2 I/0 离散 jianbanzhan 000002 2#骨料仓阀门 3Q0.3 I/0 离散 jianbanzhan 000003 3#骨料仓阀门 4Q0.4 I/0 离散 jianbanzhan 000004 骨料秤阀门 5Q0.5 I/0 离散 jianbanzhan 000005 提升斗阀门 6Q0.6 I/0 离散 jianbanzhan 000006 水泥仓阀门 7Q0.7 I/0 离散 jianbanzhan 000007 水泥秤阀门 8Q1.0 I/0 离散 jianbanzhan 000008 水箱阀门 9Q1.1 I/0 离散 jianbanzhan 000009 搅拌机阀门 10Q1.2 I/0 离散 jianbanzhan 000010 混凝土搅拌机 11Q1.3 I/0 离散 jianbanzhan 000011 螺旋输送机 12Q1.4 I/0 离散 jianbanzhan 000012 传送皮带 13Q1.5 I/0 离散 jianbanzhan 000013 提升斗上升 14Q1.6 I/0 离散 jianbanzhan 000014 提升斗下降 15Q1.7 I/0 离散 jianbanzhan 000015 水管阀门 表 1 InTouch 中的标志名 混凝土搅拌站调试程序流程图如图 11 示: 配配料料控控制制器器启启动动 启启动动 自自动动/ /手手动动 2 2 面面板板上上按按钮钮 自自动动 手手动动 水水泥泥秤秤阀阀门门 开开关关？ 水水箱箱阀阀门门开开 关关？ 骨骨料料秤秤阀阀门门 开开关关？ 骨骨料料仓仓阀阀门门 打打开开 水水泥泥仓仓阀阀门门 打打开开 水水箱箱阀阀门门打打 开开 骨骨料料1 1配配料料 完完成成？ 水水泥泥配配料料完完 成成？ 加加水水完完成成？ 料料秤秤阀阀门门打打 开开 水水泥泥秤秤阀阀门门 打打开开 水水箱箱阀阀门门打打 开开 放放料料至至提提升升 斗斗 放放料料至至搅搅拌拌 机机 放放料料至至搅搅拌拌 机机 卸卸料料完完成成？卸卸料料完完成成？卸卸料料完完成成？ 关关闭闭骨骨料料秤秤 阀阀门门 关关闭闭水水泥泥秤秤 阀阀门门 关关闭闭水水箱箱阀阀 门门 1 14 44 4 Y YY YY Y Y YY YY Y Y YY YY Y N NN N N N N NN NN N N NN NN N 3 3 所所有有骨骨料料配配料料完完 成成？ 提提升升斗斗上上升升 放放料料至至搅搅拌拌 机机 放放料料完完 成成？ 开开始始记记录录搅搅 拌拌时时间间 提提升升斗斗下下降降 搅搅拌拌时时间间 到到？ 计计数数器器加加1 1 计计数数器器计计 数数到到？ 完完成成 1 1 3 3 4 4 2 2 Y Y N N Y Y N N Y Y N N Y Y N N 图 11 混凝土搅拌站调试程序流程图 八、 调试中遇到的问题及解决方法 1调试中可能会出现 PLC 与 InTouch 组态软件连接问题。这要通过 MODBUS 协议来完成他们的连接，使他们间的访问名设置要一致。 2.在 PLC 程序编写的时候，出现了双线圈，导致程序运行时执行的是后一 个线圈的状态，最后控制线圈的时间继电器并联，有效的解决了这一问题。 九、 测试结果分析 按下启动按钮后，搅拌机开始搅拌，骨料仓、水泥仓、水管阀门打开开始 放料，当骨料和水泥达到配料控制器所设定的数值后，骨料秤和水泥秤阀门打 开，通过传送皮带和螺旋输送机分别送往提升斗和混凝土搅拌机中，同时水箱 的阀门打开往搅拌机中注水，水泥和水放完后关闭水泥秤和水箱阀门，提升斗 上升到指定高度并开始卸料，卸完后提升斗下降。当所有配料都已卸到搅拌机 中时，开始记录搅拌时间，当搅拌时间达到设定值后，计数器加一，之后又循 环开始。当计数器数值达到设定值后，搅拌机停止工作。 十、 心得体会 经过一个月的 ASEA 培训,让我掌握了许多在课本上学不到的知识，大大增 强了自己独立发现和解决实际问题的能力，提高了自己的动手能力，把我所学 到的知识运用到实际的操作当中，加深了对理论知识的理解和运用。使我对 InTouch 组态软件的使用更加的熟练，对 PLC 各系列有了更深的了解，能够独 立的编写