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摘 要 混凝土搅拌站是随着水泥的诞生而产生和发展的。它是建筑、桥梁、道路、大坝等工程施工中的必备设备，它由贮料、配料、搅拌、放料等结构部件组成，是一个受多环节制约的复杂系统。而随着我国经济建设的高速发展，综合国力不断增强，国家对基础设施建设的投资力度加大，拉动了城市商品混凝土的高速发展，同时，使混凝土搅拌站有了较大的发展空间，最初搅拌站仅以单机的形式出现，混凝土自拌自用，随着基础设施建设大规模的开展，产生了很大的商品混凝土市场，搅拌站的需求越来越大，计量要求越来越高，于是出现了各种不同形式带有计量装置的搅拌 站，从而产生了现代的混凝土搅拌站。 常见的混凝土搅拌站控制方式有继电器直接控制、 计算机结合以及配料控制器结合 3 种控制方式。采用 配料控制器结合控制的搅拌站性能可靠、性价比高，可以保证混凝土的质量，提高混凝土生产效率。作为混凝土搅拌站的核心，控制及监控程序在计量精确、控制可靠、管理方便等方面的要求也日益提高。 本文针对 配料控制器结合控制的搅拌站来设计其控制及监控程序设计中主要要完成的任务有系统构造、 I/O 分配、工作流程图及 序的编写。本程序通过控制发电机运转、皮带启 动、螺旋输送机的运行等方面控制混凝土搅拌站的运行。 关键词 ：混凝土搅拌站； I/O 分配；可编程控制器（ 自动控制 of It is of Its it is a to of s s to s of so in of of a of so of be of LC LC a of of is of As of in is LC of to In a / O LC LC / O ( 目 录 摘 要 . 1 . 2 1 绪论 . 错误 !未定义书签。 课题研究的内容和意义 . 错误 !未定义书签。 内研究以及混凝土搅拌机的现状和国内市场分析 . 错误 !未定义书签。 外 展状况 . 错误 !未定义书签。 内 展状况 . 错误 !未定义书签。 课题应达的要求 : . 错误 !未定义书签。 2 混凝土搅拌站设备 . 错误 !未定义书签。 泥的运输、存储 . 错误 !未定义书签。 泥罐车 . 错误 !未定义书签。 泥料仓 . 错误 !未定义书签。 料罐 . 错误 !未定义书签。 顶收尘机 . 错误 !未定义书签。 力安全阀 . 错误 !未定义书签。 灰管 . 错误 !未定义书签。 位指示器 . 错误 !未定义书签。 动蝶阀 . 错误 !未定义书签。 料罐 . 错误 !未定义书签。 拱装置 . 错误 !未定义书签。 修梯子 . 错误 !未定义书签。 体 . 错误 !未定义书签。 腿 . 错误 !未定义书签。 泥料仓的工作原理 . 错误 !未定义书签。 料站 . 错误 !未定义书签。 料称量 . 错误 !未定义书签。 重传感器 . 错误 !未定义书签。 料输送系统 . 错误 !未定义书签。 料输送 . 错误 !未定义书签。 料输送 . 错误 !未定义书签。 体输送 . 错误 !未定义书签。 凝土搅拌机 . 错误 !未定义书签。 3 混凝土搅拌站 序设计 . 错误 !未定义书签。 凝土搅拌站接线图 . 错误 !未定义书签。 器控制构成 . 错误 !未定义书签。 工作原理 . 错误 !未定义书签。 编程控制器的选用及组态软件的选择 . 错误 !未定义书签。 拟输入量包括砂子、石子等重量 . 错误 !未定义书签。 !未定义书签。 线图 . 错误 !未定义书签。 能元件 . 错误 !未定义书签。 感器 . 错误 !未定义书签。 行机构 . 错误 !未定义书签。 凝土搅拌站工作流程 . 错误 !未定义书签。 统初始化程序及主程序设计 . 错误 !未 定义书签。 电保护程 序设计 . 错误 !未定义书签。 拟量输入地址 . 错误 !未定义书签。 存储区（ M）的使用概况 . 错误 !未定义书签。 4 混凝土搅拌站控制系统设计 . 错误 !未定义书签。 5 混凝土配合比计算 . 错误 !未定义书签。 凝土配制强度计算 . 错误 !未定义书签。 灰比计算 . 错误 !未定义书签。 水量计算 . 错误 !未定义书签。 硬性和塑性混凝土用水量的确定 . 错误 !未定义书签。 动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算 . 错误 !未定义书签。 泥用量计算 . 错误 !未定义书签。 粗骨料和细骨料用量的计算 . 错误 !未定义书签。 6 结论与展望 . 错误 !未定义书签。 结论 . 错误 !未定义书签。 不足与展望 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附 录 . 错误 !未定义书签。 本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 混凝土搅拌站中的应用 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： c 学 号： c 作者姓 名： 2013 年 5 月 25 日 I 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 混凝土搅拌站中的应用 , 2、专题 ， , 二、课题来源及选题依据 自从 60 年代 世以来经过 50 多年的发展 术已经成功的运用到了工业领域 ， 经过实践证明使用 作系统可以提高生产效率、减少操作误差还能确保生产产品的质量。 本课题研究内容是利用 术，使混凝土搅拌站实现全自动地配制各种强度的混凝土 。 。 混凝土的强度不同是由于配制混凝土的原料的比例不同而配制，而 一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指 令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控 制 混凝土 生产过程。 从而可以符合国家标准的混凝土。 ， 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 按混凝土标号的国家标准，在 先输入不同标号混凝土的水泥、砂、石子和水的比例 。 ， 据预先在计算机中输入 1子、石子和水的用量，再乘以用户指定混凝土的数量从而计算出水泥、砂、石子用量。制水泥料仓、配料站和电磁流量计（电磁阀）控制物料的重量。 ， 水泥料仓中的螺旋输送机发出信号，螺旋输送机开始工作，输出指定量的水泥，同时配料站输出指定量的砂子、石子。材料通过皮带输送进混凝土搅拌机中。这时 始控制水的注入，到达指定量 后电磁阀关闭。混凝土搅拌机开始工作。时间到后混凝土搅拌机倒出搅拌好的混凝土。 ， 四、接受任务学生： 机械 94 班 姓名 孙天奇 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 摘 要 混凝土搅拌站是随着水泥的诞生而产生和发展的。它是建筑、桥梁、道路、大坝等工程施工中的必备设备，它由贮料、配料、搅拌、放料等结构部件组成，是一个受多环节制约的复杂系统。而随着我国经济建设的高速发展，综合国力不断增强，国家对基础设施建设的投资力度 加大，拉动了城市商品混凝土的高速发展，同时，使混凝土搅拌站有了较大 发展空间，最初搅拌站仅以单机的形式出现，混凝土自拌自用，随着基础设施建设大规模的开展，产生了很大的商品混凝土市场，搅拌站的需求越来越大，计量要求越来越高，于是出现了各种不同形式带有计量装置的搅拌站，从而产生了现代的混凝土搅拌站。 常见的混凝土搅拌站控制方式有继电器直接控制、 计算机结合以及 配料控制器结合 3 种控制方式。采用 配料控制器结合控制的搅拌站性能可靠、性价比高，可以保证混凝土的质量，提高混凝土生产效率。作为混凝土搅 拌站的核心，控制及监控程序在计量精确、控制可靠、管理方便等方面的要求也日益提高。 本文针对 配料控制器结合控制的搅拌站来设计其控制及监控程序设计中主要要完成的任务有系统构造、 I/O 分配、工作流程图及 序的编写。本程序通过控制发电机运转、皮带启动、螺旋输送机的运行等方面控制混凝土搅拌站的运行。 关键词 ：混凝土搅拌站； I/O 分配；可编程控制器（ 自动控制 of It is of Its it is a to of s s to s of so in of of a of so of be of LC LC a of of is of As of in is LC of to In a / O LC LC / O ( V 目 录 摘 要 . . 绪论 . 1 课题研究的内容和意义 . 1 内研究以及混凝土搅拌机的现状和国内市场分析 . 1 外 展状况 . 1 内 展状况 . 2 课题应达的要求 : . 2 2 混凝土搅拌站设备 . 3 泥的运输、存储 . 3 泥罐车 . 3 泥料仓 . 5 料罐 . 5 顶收尘机 . 6 力安全阀 . 6 灰管 . 6 位指示器 . 6 动蝶阀 . 7 料罐 . 7 拱装置 . 7 修梯子 . 7 体 . 7 腿 . 7 泥料仓的工作原理 . 8 料站 . 8 料称量 . 8 重传感器 . 9 料输送系统 . 10 料输送 . 10 料输送 . 10 体输送 . 10 凝土搅拌机 . 11 3 混凝土搅拌站 序设计 . 12 凝土搅拌站接线图 . 12 器控制构成 . 14 工作原理 . 15 编程控制器的选用及组态软件的选择 . 17 拟输入量包括砂子、石子等重量 . 17 （ M）的使用概况 . 23 4 混凝土搅拌站控制系统设计 . 24 5 混凝土配合比计算 . 26 凝土 配制强度计算 . 26 灰比计算 . 26 水量计算 . 27 硬性和塑性混凝土用水量的确定 . 27 动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算 . 27 泥用量计算 . 28 粗骨料和细骨料用量的计算 . 28 6 结论与展望 . 30 结论 . 30 不足与展望 . 30 致 谢 . 31 参考文献 . 32 附 录 . 33 混凝土搅拌站中的应用 1 1 绪论 课题研究的内容和意义 在建筑行业中使用最多的材料是各种强度的混凝土。不同强度的混凝土是由不同比例的水泥、砂子、石子和水混合搅拌而成。本课题研究内容是利 用 术，使混凝土搅拌站实现全自动地配制各种强度的混凝土。现在国内的混凝土的运算制作大部分是由人工完成的，理论上 以代替人工运算混凝土的配合比以及对原材料的称重。使用 术不仅可以提高生产效率，而且还能减轻工人劳动强度，并确保生产的混凝土符合国家标准。 内研究以及混凝土搅拌机的现状和国内市场分析 56 国外生产的搅拌站一般生产率在 50h 300m3/h，对于商品混凝土生产，搅拌站形式应用比较普遍，尤其在大型工程中被采用。从 50 年代开始我国混凝土搅拌站开始自主研制，在发展 过程中，型式的选取和主要技术参数基本上是根据用户要求和参考国外产品的自由状态。国标 凝土搅拌站 (楼 )分类和 凝土搅拌站技术条件的颁布实施，将混凝土搅拌站 (楼 )的研制和生产纳入了标准管理的轨道，为我国混凝土搅拌站的事业发展奠定了基础。产品技术标准和预拌混凝土标准的要求中，对于混凝土搅拌站的技术指标已达到发达国家水平。现在国内生产的混凝土搅拌站的质量迅速提高，逐步取代了原先的进口搅拌站在我国的主导地位，中国制造的混凝土搅拌站在国内已经占主导地位，其控制系统也得到快 速发展。国内大型混凝土搅拌站生产厂商包括 :三一重工、珠海志美、上海华建、南方路机等。从八十年代以来，我国混凝土机械有两次战略性产品结构调整，对行业的发展起到了举足轻重的作用：第一次是八十年代初期混凝土搅拌机的升级换代，由双锥反转型、立轴和卧轴强制式混凝土搅拌机替代鼓筒型搅拌机，现在这三大系列产品的技术性能已达到国外同类机型的先进水平，从质量到数量上基本满足了国内需求；第二次是 “ 发展一站三车 ”阶段 （即混凝土搅拌楼、混凝土搅拌输送车、臂架式混凝土泵车和散装水泥车），让我国的混凝土机械充满新希望的战略，推动了混凝土机械行业的第二次产品结构调整，反映了混凝土机械行业稳定、持续、全面发展的深层次要求。适时引进国外先进的混凝土泵和混凝土搅拌输送车技术，经过科研院所和生产企业的共同开发，使我国在商品混凝土机械的设计、制造能力和水平都有了很大提高，一些产品已有批量生产，其技术水平与当今世界水平同步，减少了进口，节约了外汇，取得了较好的经济效益和社会效益。在 “十五 ”乃至 2010 年期间，我国要建设一大批重点工程，同时也要进行大量的城市道路、城镇住宅的开发与建设，这都需要大量的混凝土。所以现在正是大力发展混凝土机械的大好时机，作为 “一站三车 ”中的一站，混凝土搅拌 站 占有举足轻重的地位。 外 展状况 1969 年问世以来，虽然至今还不到 50 年，以其具有通用灵活的控制性能，简单方便的使用性能， 及 可以适应各种工业环境的 高 可靠性， 在 各工业领域得到广泛应用 ，且市场份额每年都在增加 。 论文 1970 1980 年： 结构定型阶段。在这一阶段，由于 诞生，各种类型的顺序控制器不断出现，但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有 构形成，取得了市场的认可。 1980 1990:年： 普及阶段。在这一阶段， 生产规模日益扩大，价格不断下降， 迅速普及，并且形成了固定 I/O 点型、基本单元加扩展块行、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。 1900 2000 年： 高性能与小型化阶段， 应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。 34根据 调查和估计， 1997 年全球 的软 场有 3 千 6 百万美元，到 2000年 市场达 到了 1 亿 4 千 5 百万美元， 2001 年差不多又增长了一倍。 目前， 欧美等西方国家都把软 为一个重点投资对象进行研究开发。工业领域已经开始使用软 品，而且软 市场需求量也在不断的增长 。 内 展状况 应用在 1990 年左右就已经传到中国了，但是制作 术 大约在 1996 年以后才被介绍到国内来。目前国内的一些工控方面的公司及研究机构在这方面也开展了部分基础技术研究工作，但起步较晚， 现在还没有一家公司或机构 可以推出比较完整的产品。 国内有一些著名的自动化软件公司 （如北京亚控自动化软件科技有限公司）正在研究开发具有自主版权的中文软 品，另外也有一些自动化工程公司 开始代理销售这些商用化的软 品。 我国自行开发的 统，如上海自仪公司的 00，选用法国 司的符合 美国的强实时操作系统总的研究情况来看，目前国内软 技术与国外相比，技术水平相差很大。 课题应 达的要求 : 因为 以 内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出 。所以可以将预先算好的数值输入进机器中，当操作现场需要进行混凝土的制作是 以按照预先的输入的数值 控制混凝土搅拌站的工作。 1、按混凝土标号的国家标准，在 先输入不同标号混凝土的水泥、砂、石子和水的比例 2、在触摸屏上输入混凝土的强度和数量； 据预先在计算机中输入的 1混凝土需要用到的水泥、砂子、石子和水的用量，再乘以用户指定的混凝土的数量从而计算出水泥、砂、石子用量。 3、 制水泥料仓、配料站和电磁流量计（电磁阀）控制物料的重量。 4、用户从触摸屏输入信息， 水泥料仓中的螺旋输送机发出信号，螺旋输送机开始工作，输出指定量的水泥，同时配料站输出指定量的砂子、石子。材料通过皮 带输送进 10混凝土搅拌机中。这时 始控制水的注入，到达指定量后电磁阀关闭。混凝土搅拌机开始工作。时间到后混凝土搅拌机倒出搅拌好的混凝土。 混凝土搅拌站中的应用 3 2混凝土搅拌站设备 78 混凝土搅拌站是由最基本的组成部分是由五个部分组成的：运输设备（传送带）、料斗设备（石子仓、砂仓）、称量设备（水泥秤、水秤、添加剂秤）和辅助设备。如图 图 凝土搅拌站示意图 泥的运输、存储 泥罐车 水泥罐车混凝土是由水泥、砂子、石子和水经过搅拌而成常用建筑材料，砂子、石子不怕潮湿暴 晒因此可以露天存放。水泥为粉状水硬性无机胶凝材料。能够在空气中或者在水中更好的硬化，未加工的水泥为粉状，易受潮。因此水泥运输储藏需要特殊的设备，水泥罐车便是运输水泥的特殊机械设备。 水泥罐车由专用汽车底盘、散装水泥车罐体、气管路系统、传动装置等四部分组成，工作动力从汽车变速箱中引出，通过取力器传动装置驱动空压机，产生的压缩空气经控制管路进入气室内，使管内粉粒物料产生流态化现象。当压力达到 ，打开料蝶阀，实现卸料。 体 罐体总成主要由筒体、加料口、流态化床、出料管总成、进气 管及其他附件组成。如图 2体为直筒圆柱式结构，其制作工艺良好，能实现埋弧焊接，筒体采用 5质钢板卷制而成，两端采用 6标准椭圆封头，焊接牢固，具有整体强度高、刚性好、承压好、使用性能好等特点。罐体为单仓两气室结构，罐内流化床宽度适中，布置合理，论文 能有效的缩短卸料时间、提高罐体的容积利用率，降低了剩灰率；在罐体顶部揩油两个进料口，打开进料口入孔盖一方面可以向罐内加料，另一方面在罐内需要检修时方便人员进出。 图 体 1、筒体； 2、加料口； 3、出料管总成； 4、流态化床； 5、进气管 装水泥车系统工作原理和过程 充气式踏下离合器踏板，切断动力，拨动电开关，接通电磁气阀，在气压的推动下使取力器和齿轮进入啮合位置，慢慢放松离合器踏板，接通动力，由取力箱经传动轴带动空压机 11 开始运转。打开球阀，压缩空气经止回阀、安全阀及以上两只球阀充入罐内。 当压力表显示罐内压力达到 ，打开蝶阀卸料。在输送管被粉料堵塞时，可打开球阀，使压缩空气进入二次吹气总成，排除堵塞。这样可保证顺利卸料。止回阀可防止粉料倒流管道。 当罐内压力达到 ，安全阀将自动打开向外排气。卸料完毕后 ，罐体内还残余部分剩余气体，这是可以打开卸压管路，实现卸压的功能。 水泥罐车的卸料 包括设在水泥 罐 出口的料斗和控制闸阀 。 控制闸阀是一个气动电磁式的控制阀，上接料斗下通阀口，阀口下设有导流管 ，引入装车头，控制阀的进气嘴与低压气源气管相接，接入水泥库底内的防堵气管与高压气源相接 。 像水泥罐车这样的设计在极大程度上减少了工人接触水泥的机会。这样可以近最大可能的减少的矽肺病的几率。我们都知道矽肺病是由于长期过量吸入含结晶型有利二氧化硅的岩尘所引起的尖肺病，而一般土木建筑工程通常采用的水泥是指： 定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和符合硅酸盐水泥。所以不管用六大类通用水泥的哪一种都是硅酸盐型的水泥，水泥罐车能尽量保证工人的生产作业安全。水泥罐车的卸料过程是从一个密闭的混凝土搅拌站中的应用 5 罐体向另一个密闭的罐体输送的过程，这样可以减少由于运输而造成的不必要的浪费节约了成本也节约了材料提高了水泥的利用率。由于是单仓两气室结构，再加上有两个进料口和水泥粉末通过空气压力的流动有效的减少了水泥在水泥罐中的堆积，而且采用标准椭圆封头，能够有效的提高罐体的容积率，在单次 运输中可以运输更多的物料，减少运输费用和成本。 泥料仓 水泥料仓的示意图如图 图 泥料仓 1、仓顶收尘器； 2、压力安全阀 3、阻旋式料位指示器； 4、仓体； 5、检修梯子； 6、吹灰管； 7、助流气垫； 8、手动蝶阀； 9、支腿 料罐 粉料罐是储存粉状物料的筒仓，储存如水泥、掺合料（粉煤灰、矿粉、沸石粉和硅灰）、干式粉状添加剂等。按容积的不同分别有不同规格的粉料罐，如 50t、 100t、 200t、 250t、300t 等，以满足不同的使用需要。可运输的粉料罐一般容积为 50t、 100t。在此水泥料仓的设计中该粉料罐的容量为 50t。 粉料罐的基本结构是由仓顶收尘机、压力安全阀、阻旋式料位指示器、仓体、检修梯子、吹灰管、助流气垫、手动蝶阀和支腿构成。 粉料罐是在水泥料仓中最重要的一个部件。首先它的设计需要合理，粉料罐是需要垂直竖立在地面上的，因此它的底部受力最大，顶部受力最小。圆柱型的结构则是要求了再同一平面内罐体的受力均匀。这里就需要用淬火工艺，钢进行淬火加热的目的是为了获得论文 狭小而均匀的奥氏体，使淬火后得到细小而均匀的马氏体。不同钢号的钢获得马氏体的能力是有区别的（钢的淬透性：淬透性 表明了钢在淬火时获得马氏体的能力，在规定条件下，它决定了钢材淬硬升读和硬度分布的特性）。常用淬透性的评定方法是临界直径测定法。钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体或 50%马氏体组织时的最大直径称为临界直径。临界直径越大，表明钢的淬透性越高。表 2常用钢的临界直径。 表 2用钢的临界直径 钢号 临界直径 /冷 油冷 45 13 0 11 17 6 12 0 15 L 20 灰比计算 混凝土水灰比按下式计算： 错误 !未找到引用源。 （ 其中： 错误 !未找到引用源。 ， 错误 !未找到引用源。 回归系数 按下表 5取。 表 5归系数 错误 !未找到引用源。 和 错误 !未找到引用源。 选用表 石子品种 碎石 石 混凝土搅拌站中的应用 27 水量计算 每立方米混凝土用水量的确定，应符合下列规定： 硬性和 塑 性混凝土用水量的确定 根据所用骨料的种类、最大粒径及施工要求的 粒径及施工要求的混凝 土拌合物 稠 度，其用水量按下两表选取： 表 5硬性混凝土的用水量 拌合物稠度 卵石最大粒径 石最大粒径 目 指标 10 20 40 16 20 40 维勃稠度 （ s） 1620 175 160 145 180 170 155 1115 180 165 150 185 175 160 510 185 170 155 190 180 165 表 5性混凝土的用水量 拌合物稠度 卵石最大粒径 石最大粒径 目 指标 10 20 0 16 20 0 坍落度 （ 1030 190 170 160 150 200 185 175 165 3550 200 180 170 160 210 195 185 175 5570 210 190 180 170 220 205 195 185 7590 215 195 185 175 230 215 205 195 动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算 1）按上表中坍落度 90用水量为基础，按坍落度每增大 20水量增加 5算出未掺外加 剂时的混凝土的用水量； 2）掺外加剂时的混凝土用水量可计算： 错误 !未找到引用源。 （ 其中： 错误 !未找到引用源。 掺外加剂时，每 1凝土的用水量 (kg/； 错误 !未找到引用源。 掺外加剂时，每 1凝土的用水量 (kg/； 错误 !未找到引用源。 外加剂的减水率 （ %） ， 应经试验确定 。 泥用量计算 错误 !未找到引用源。 （ 未保证混凝土的耐久性，由上式计算求得的还应满足相关规定的最小水泥用量，如计算所得的水泥用量小于规定的最小水泥用量时，应取规定的最小水泥用量值。 论文 粗骨料和细骨料用量的计算 查表法 根据骨料的种类、最大粒径、水灰比按表 5用 表 5灰比 水灰比（ w/c） 卵石最大粒径（ 碎石最大粒径（ 10 20 40 16 20 40 6 32 25 31 24 30 30 35 20 34 27 32 0 35 29 34 28 33 33 38 32 37 30 35 3 38 32 37 31 36 36 41 35 40 33 38 6 41 35 40 34 39 39 44 38 43 36 41 粗骨料和细骨料用量的确定，采用体积法计算 . 错误 !未找到引用源。 （ 错误 !未找到引用源。 （ 其中： 错误 !未找到引用源。 每立方米混凝土的基准粗骨料用量（ 错误 !未找到引用源。 每立方米混凝土的基准细骨料用量（ 错误 !未找到引用源。 水泥密度（ kg/取 kg/ 错误 !未找到引用源。 粗骨料的表观密度（ kg/取 kg/ 错误 !未找到引用源。 细骨料的表观密度（ kg/取 kg/ 错误 !未找到引用源。 水密度（ kg/取 1000（ kg/ 错误 !未找到引用源。 混凝土的含气量百分数，取 = 根据公式计算得各配料重量比： ：水泥：砂：石子 :25：水：水泥：砂：石子 :30:：水：水泥：砂：石子 :混凝土搅拌站中的应用 29 6 结论与展望 结论 本文从混凝土搅拌站的产生、发展、结构以及工艺流程和软件设计的介绍分析开始进行了大方针的研究设计，第二章接着介绍分析了混凝土搅拌站系统的具体设备、计量机构、输送系统、控制方式的具体的介绍，也举出具体的混凝土搅拌机型号做出具体说明。第三章对现场控制站 原理、特点、应用领域进行了介绍，并针对搅拌站的电气输入输出的点，对 行选型 ;结合搅拌站的控制流程，利用西门子梯形图编程语言，进行 四章是对于混凝土搅拌站总体的设计的一些想法，对于这个设计具有指 导性意义。第五章则是关于 制混凝土搅拌站的运行的数值，是实现不同重量不同标号的混凝土的制作。 不足与展望 由于我的水平有限和时间问题，对于一些控制系统和关于 具体的操作等很多问题需要仅依据的深入研究与设计： 1） 在设计中只考虑到了断电保护系统而没有考虑报警系统； 本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 混凝土搅拌站中的应用 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： c 学 号： c 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 混凝土搅拌站中的应用 , 2、专题 ， , 二、课题来源及选题依据 自从 60 年代 世以来经过 50 多年的发展 术已经成功的运用到了工业领域 ， 经过实践证明使用 作系统可以提高生产效率、减少操作误差还能确保生产产品的质量。 本课题研究内容是利用 术，使混凝土搅拌站实现全自动地配制各种强度的混凝土 。 。 混凝土的强度不同是由于配制混凝土的原料的比例不同而配制，而 一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控 制 混凝土 生产过程。 从而可以符合国家标准的混凝土。 ， 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 按混凝土标号的国家标准，在 先输入不同标号混凝土的水泥、砂、石子和水的比例 。 ， 据预先在计算机中输入 1子、石子和水的用量，再乘以用户指定混凝土的数量从而计算出水泥、砂、 石子用量。制水泥料仓、配料站和电磁流量计（电磁阀）控制物料的重量。 ， 水泥料仓中的螺旋输送机发出信号，螺旋输送机开始工作，输出指定量的水泥，同时配料站输出指定量的砂子、石子。材料通过皮带输送进混凝土搅拌机中。这时 始控制水的注入，到达指定量后电磁阀关闭。混凝土搅拌机开始工作。时间到后混凝土搅拌机倒出搅拌好的混凝土。 ， 四、接受任务学生： 机械 班 姓名 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 摘 要 混凝土搅拌站是随着水泥的诞生而产生和发展的。它是建筑、桥梁、道路、大坝等工程施工中的必备设备，它由贮料、配料、搅拌、放料等结构部件组成，是一个受多环节制约的复杂系统。而随着我国经济建设的高速发展，综合国力不断增强，国家对基础设施建设的投资力度加大，拉动了城市商品混凝土的高速发展，同时，使混凝土搅拌站有了较大的发展空间，最初搅拌站仅以单机的形式出 现，混凝土自拌自用，随着基础设施建设大规 的开展，产生了很大的商品混凝土市场，搅拌站的需求越来越大，计量要求越来越高，于是出现了各种不同形式带有计量装置的搅拌站，从而产生了现代的混凝土搅拌站。 常见的混凝土搅拌站控制方式有继电器直接控制、 计算机结合以及 配料控制器结合 3 种控制方式。采用 配料控制器结合控制的搅拌站性能可靠、性价比高，可以保证混凝土的质量，提高混凝土生产效率。作为混凝土搅拌站的核心，控制及监控程序在计量精确、控制可靠、管理方便等方面的要求也日益提高。 本文针对 配料控 制器结合控制的搅拌站来设计其控制及监控程序设计中主要要完成的任务有系统构造、 I/O 分配、工作流程图及 序的编写。本程序通过控制发电机运转、皮带启动、螺旋输送机的运行等方面控制混凝土搅拌站的运行。 关键词 ：混凝土搅拌站； I/O 分配；可编程控制器（ 自动控制 of It is of Its it is a to of s s to s of so in of of a of so of be of LC LC a of of is of As of in is LC of to In a / O LC LC / O ( V 目 录 摘 要 . . 绪论 . 1 课题研究的内容和意义 . 1 内研究以及混凝土搅 拌机的现状和国内市场分析 . 1 外 展状况 . 1 内 展状况 . 2 课题应达的要求 : . 2 2 混凝土搅拌站设备 . 3 泥的运输、存储 . 3 泥罐车 . 3 泥料仓 . 5 料罐 . 5 顶收尘机 . 6 力安全阀 . 6 灰管 . 7 位指示器 . 7 动蝶阀 . 7 料罐 . 7 拱装置 . 7 修梯子 . 7 体 . 7 腿 . 8 泥料仓的工作原理 . 8 料站 . 8 料称量 . 8 重传感器 . 9 料输送系统 . 10 料输送 . 10 料输送 . 10 体输送 . 10 凝土搅拌机 . 11 3 混凝土搅拌站 序设计 . 12 凝土搅拌站接线 图 . 12 器控制构成 . 14 工作原理 . 15 编程控制器的选用及组态软件的选择 . 17 拟输入量包括砂子、石子等重量 . 17 （ M）的使用概况 . 23 4 混凝土搅拌站控制系统设计 . 24 5 混凝土配合比计算 . 26 凝土配制强度计算 . 26 灰比计算 . 26 水量计算 . 27 硬性和塑性混凝土用水量的确定 . 27 动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算 . 27 泥用量计算 . 27 粗骨料和细骨料用量的计算 . 27 6 结论与展望 . 29 结论 . 29 不足与展望 . 29 致 谢 . 30 参考文献 . 31 附 录 . 32 混凝土搅拌站中的应用 1 1 绪论 课题研究的内容和意义 在建筑行业中使用最多的材料是各种强度的混凝土。不同强度的混凝土是由不同比例的水泥、砂子、石子和水混合搅拌而成。本课题研究内容是利用 术，使混凝土搅拌站实现全自动地配制各种强度的混凝土。现在国内的混凝土的运算制作大部分是由人工完成的，理论上 以代替人工运算混凝土的配合比以及对原材料的称重。使用 术不仅可以提高生产效率，而且还能减轻工人劳动强度，并确保生产的混凝土符合国家标准。 内研究以及混凝土搅拌机的现状和国内市场分析 56 搅拌站生产在国外一般生产力 50 m3/h300 m3/h， 对商品混凝土搅拌站的生产 ， 是相对常见的应用 ， 特别是在大的项目中采用。 自 20 世纪 50 年代 以来 ， 混凝土搅拌站的生产开始独立的研究和开发过程中 ， 选择的类型和主要技术参数主要是基于用户需求和借鉴外国产品自由州。 GB 88“ 混凝土搅拌站 (F)类别 ” 和 88“ 混凝土搅拌站技术 ”， 的颁布实施 ， 混凝土搅拌站 (F)在开发和生产的标准管理的轨道 ， 为我们的混凝土搅拌站的职业发展奠定了基础。技术标准和要求的标准在预拌混凝土 ， 混凝土搅拌站技术指标都已达到发达国家的水平。现在国内生产的混凝土搅拌站质量的迅速提高 ， 并逐步取代原来的进口中国制造的混凝土搅拌站主导地位主导国内站 ， 混合控制系统也得到了快速发展。国内制造商的大型混凝土搅拌站包括 ： 三一重工 、 奇美珠海、上海华剑 、 南路机器。 80 年代 ， 中国混凝土机械有两个战略调整产品结构、行业的发展起着举足轻重的作用 ： 第一是年代初期升级混凝土搅拌机由双锥逆向转换 ， 垂直和水平轴强制类型混凝土搅拌机替代鼓式混合机 ， 现在这三个系列产品 ， 技术性能已达到国外同类先进水平模型 ，从质量数量基本满足国内需求 ； 二是 “ 发展一个站三车 ” 阶段 (即混凝土搅拌 ， 混凝土搅拌车 ， 混凝土泵车臂和散装水泥运输车 )。 所以 ， 我们的国家充满了新的混凝土机械有前途的策略来促进混凝土机械行业产品结构调整的第二反映混凝土机械行业稳定的、可持续的、全面发展的深层次需求。及时引进外国先进的混凝土泵和混凝土搅拌卡车技术 、 科研机构和生产企业通过联合开发 。 所以 ， 我们的商品混凝土机械的设计、制造能力和水平有了很大提高 ， 一些产品已批量生产 ， 其技术水平与世界水平同步 ， 减少进口的今天 ， 节约外汇 ， 取得了良好的经济效益和社会效益。在 第十二五 甚至 2010 年期间 ， 中国建造大量的关键项目 ， 但是也有很多城市道路、城市住宅开发建设 ， 需要大量的混凝土。所以现在是一个有利时机发展混凝土机械作为一个 “ 一站式三车 ” 在一个工厂 ， 混凝土搅拌站占据着举足轻重的地位。 学位论文 外 展状况 1969 年问世以来，虽然至今还不到 50 年，以其具有通用灵活的控制性能，简单方便的使用性能， 及 可以适应各种工业环境的 高 可靠性， 在 各工业领域得到广泛应用 ，且市场份额每年都在增加 。 1970 1980 年： 结构定型阶段。在这一阶段，由于 诞生，各种类型的顺序控制器不断出现，但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有 构形成，取得了市场的认可。 1980 1990:年： 普及阶段。在这一阶段， 生产规模日益扩大，价格不断下降， 迅速普及，并且形成了固定 I/O 点型、基本单元加扩展块行、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。 1900 2000 年： 高性能与小型化阶段， 应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。 34根据 调查和估计， 1997 年全球 的软 场有 3 千 6 百万美元，到 2000年 市场达 到了 1 亿 4 千 5 百万美元， 2001 年差不多又增长了一倍。 目前， 欧美等西方国家都把软 为一个重点投资对象进行研究开发。工业领域已经开始使用软 品，而且软 市场需求量也在不断的增长 。 内 展状况 应用在 1990 年左右就已经传到中国了，但是制作 术 大约在 1996 年以后才被介绍到国内来。目前国内的一些工控方面的公司及研究机构在这方面也开展了部分基础技术研究工作，但起步较晚， 现在还没有一家公司或机构 可以推出比较完整的产品。 国内有一些著名的自动化软件公司 （如北京亚控自动化软件科技有限公司）正在研究开发具有自主版权的中文软 品，另外也有一些自动化工程公司 开始代理销售这些商用化的软 品。我国自行开发的 统，如上海自仪公司的 00，选用法国 司的符合 美国的强实时操作系统总的研究情况来看，目前国内软 技术与国外相比，技术水平相差很大。 课题应 达的要求 : 因为 以 内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出 。所以可以将预先算好的数值输入进机器中，当操作现场需要进行混凝土的制作是 以按照预先的输入的数值控制混凝土搅拌站的工作。 1、按混凝土标号的国家标准，在 先输入不同标号混凝土的水泥、砂、石子和水的比例 2、在触摸屏上输入混凝土的强度和数量； 据预先在计算机中输入的 1混凝土需要用到的水泥、砂子、石子和水的用量，再乘以用户指定的混凝土的数量从而计算出水泥、砂、石子用量。 混凝土搅拌站中的应用 3 3、 制水泥料仓、配料站和电磁流量计（电磁阀）控制物料的重量。 4、用户从触摸屏输入信息， 水泥料仓中的螺旋输送机发出信号，螺旋输送机开始工作，输出指定量的水泥，同时配料站输出指定量的砂子、石子。材料通过皮带输送进 10混凝土搅拌机中。这时 始控制水的注入，到达指定量后电磁阀关闭。混凝土搅拌机开始工作。时间到后混凝土搅拌机倒出搅拌好的混凝土。 2混凝土搅拌站设备 78 混凝土搅拌站是由最基本的组成部分是由五个部分组成的：运输设备（传送带）、料斗设备（石子仓、砂仓）、称量设备（水泥秤 、水秤、添加剂秤）和辅助设备。如图 图 凝土搅拌站示意图 泥的运输、存储 泥罐车 水泥罐车混凝土是由水泥、砂子、石子和水经过搅拌而成常用建筑材料，砂子、石子不怕潮湿暴晒因此可以露天存放。水泥为粉状水硬性无机胶凝材料。能够在空气中或者在水中更好的硬化，未加工的水泥为粉状，易受潮。因此水泥运输储藏需要特殊的设备，水泥罐车便是运输水泥的特殊机械设备。 水泥罐车由专用汽车底盘、散装水泥车罐体、气管路系统、传动装置等四部分组成，工作动力从汽车变速箱中引出，通过取力器传动装置驱动空压机，产生的压缩空气经控制管路进入气室内，使管内粉粒物料产生流态化现象。当压力达到 ，打开料蝶阀，实现卸料。 学位论文 体 罐体总成主要由筒体、加料口、流态化床、出料管总成、进气管及其他附件组成。如图 2体为直筒圆柱式结构，其制作工艺良好，能实现埋弧焊接，筒体采用 5质钢板卷制而成，两端采用 6标准椭圆封头，焊接牢固，具有整体强度高、刚性好、承压好、使用性能好等特点。罐体为单仓两气室结构，罐内流化床宽度适中，布置合理，能有效的缩短卸料时间、提高罐体的容积利用率，降低了剩灰率；在罐体顶部揩油两个进料口，打开进料口入孔盖一方面可以向罐内加料，另一方面在罐内需要检修时方便人员进出。 图 体 1、筒体； 2、加料口 ； 3、出料管总成； 4、流态化床； 5、进气管 装水泥车系统工作原理和过程 充气式踏下离合器踏板，切断动力，拨动电开关，接通电磁气阀，在气压的推动下使取力器和齿轮进入啮合位置，慢慢放松离合器踏板，接通动力，由取力箱经传动轴带动空压机 11 开始运转。打开球阀，压缩空气经止回阀、安全阀及以上两只球阀充入罐内。 当压力表显示罐内压力达到 ，打开蝶阀卸料。在输送管被粉料堵塞时，可打开球阀，使压缩空气进入二次吹气总成，排除堵塞。这样可保证顺利卸料。止回阀可防止粉料倒流管道。 当罐内压力达到 ，安全阀将自动打开向外排气。卸料完毕后，罐体内还残余部分剩余气体，这是可以打开卸压管路，实现卸压的功能。 水泥罐车的卸料 包括设在水泥 罐 出口的料斗和控制闸阀 。 控制闸阀是一个气动电磁式的控制阀，上接料斗下通阀口，阀口下设有导流管 ，引入装车头，控制阀的进气嘴与低压气源气管相接，接入水泥库底内的防堵气管与高压气源相接 。 像水泥罐车这样的设计在极大程度上减少了工人接触水泥的机会。这样可以近最大可混凝土搅拌站中的应用 5 能的减少的矽肺病的几率。我们都知道矽肺病是由于长期过量吸入含结晶型有利二氧化硅的岩尘所引起的尖肺病，而一般土木建筑工程通常采用的水泥是指： 定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和符合硅酸盐水泥。所以不管用六大类通用水泥的哪一种都是硅酸盐型的水泥，水泥罐车能尽量保证工人的生产作业安全。水泥罐车的卸料过程是从一个密闭的罐体向另一个密闭的罐体输送的过程，这样可 以减少由于运输而造成的不必要的浪费节约了成本也节约了材料提高了水泥的利用率。由于是单仓两气室结构，再加上有两个进料口和水泥粉末通过空气压力的流动有效的减少了水泥在水泥罐中的堆积，而且采用标准椭圆封头，能够有效的提高罐体的容积率，在单次运输中可以运输更多的物料，减少运输费用和成本。 泥料仓 水泥料仓的示意图如图 图 泥料仓 1、仓顶收尘器； 2、压力安全阀 3、阻旋式料位指示器； 4、仓体； 5、检修梯子； 6、吹灰管； 7、助流气垫； 8、手动蝶阀； 9、支腿 料罐 粉料罐是储存粉状物料的筒仓，储存如水泥、掺合料（粉煤灰、矿粉、沸石粉和硅灰）、干式粉状添加剂等。按容积的不同分别有不同规格的粉料罐，如 50t、 100t、 200t、 250t、300t 等，以满足不同的使用需要。可运输的粉料罐一般容积为 50t、 100t。在此水泥料仓的设计中该粉料罐的容量为 50t。 学位论文 粉料罐的基本结构是由仓顶收尘机、压力安全阀、阻旋式料位指示器、仓体、检修梯子、吹灰管、助流气垫、手动蝶阀和支腿构成。 粉料罐是在水泥料仓中最重要的一个部件。首先它的设计需要合理，粉料罐是需要垂直竖立在地面上的，因此它的底部受力最大，顶部受力最小。圆柱型的结构则是要求了再同一平面内罐体的受力均匀。这里就需要用淬火工艺，钢进行淬火加热的目的是为了获得狭小而均匀的奥氏体，使淬火后得到细小而均匀的马氏体。不同钢号的钢获得马氏体的能力是有区别的（钢的淬透性：淬透性表明了钢在淬火时获得马氏体的能力，在规定条件下，它决定了钢材淬硬升读和硬度分布的特性）。常用淬透性的评定方法是临界直径测定法。钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体或 50%马氏体组织时的最大直径称为临界直径。临界直径越大，表明钢的淬透性越高。表 2常用钢的临界直径。 表 2用钢的临界直径 钢号 临界直径 /冷 油冷 45 13 0 11 17 6 12 0 15 L 20