混凝土拌和生产线自动设计说明书

1、毕业设计说明书混凝土拌和生产线自动控制系统设计专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号指导教师完成日期基于PLC的混凝土拌和生产线自动控制系统设计摘 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

2、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、PLC和计算机结合以及PLC和配料控制器结合3种控制方式。采用PLC和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PLC和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、PLC的I/O分配、工作流程图及PLC程序的编写。关键词:混凝土搅拌站；I/O分配；可编程控制器（PLC）；自动控制T

3、he Control System Design of Concrete Mixing Production LineAbstract: Concrete mixing stations were produced and developed with the birth of cement. It is the construction of the necessary equipment for buildings, bridges, roads, dams and other projects. Its constructed from storage materials, ingred

4、ients, stirring, discharge, and other structural components, and it is a subject to the constraints of the complex multi-link system. As Chinas economic construction and the rapid development,Comprehensive national strength constantly enhance the states infrastructure construction investment increas

5、ed to boost the citys rapid development of ready-mixed concrete, so that the concrete mixing stations have larger space for development, the initial Mixing station only in the form of stand-alone, self-mix concrete-occupied, with the construction of infrastructure facilities for large-scale, a lot o

6、f ready-mixed concrete market was developed, the demand for mixing stations are larger and larger, and measures are increasingly demanded, so the mixing stations with various forms of measurement devices were developed, thereby the modern concrete mixing station was created. Common concrete mixing s

7、tations control ways may be the three kinds: Relay direct control, PLC and computer combination of ingredients and the PLC and controller combination. But PLC controller and a combination of ingredients control of the mixing station is reliable, cost-effective and can ensure the quality of concrete,

8、 increase the production efficiency. As the core of concrete mixing stations, The controlling and monitoring program in the measurement precise, reliable control, easy management and other aspects is increasingly demanded. This paper for PLC and the combination of ingredients controller to control t

9、he mixing station will design its controlling and monitoring program. In the main text I must complete a systematic structure, the I / O distribution of PLC and prepare the work flow chart and PLC program.Key words:concrete mixing station; the I / O distribution; programmable logic controller (PLC);

10、 automatic control目 录1 绪论11.1 选题背景及意义11.2 混凝土搅拌机的现状及国内市场分析12 混凝土搅拌站系统概述22.1 混凝土搅拌站的组成22.2 电控系统的构成42.3 PLC控制系统的组成43 混凝土搅拌站控制系统设计53.1 控制系统设计的基本原则及步骤53.2 PLC的工作原理6可编程控制器的选用83.4 称量系统模拟量采集8 3模拟量输入模块8 3缓冲寄存器BFM的分配93.5 I/O分配104 混凝土搅拌站PLC程序设计144.1 混凝土搅拌站PLC程序设计思想144.2 系统初始化程序及主程序设计145 组态软件选择215.1 监控组态软件背景21

11、5.2 监控组态软件的特点与功能225.3 组态软件与PLC串行通信22 5可编程序控制器通信与网络概述23 5.3.2 系统数据集成的实现236 程序调试236.1 MSCOMM控件236.2 系统初始化程序及主程序设计236.3 程序调试277 结论与展望28参考文献29致谢30附录31附录1 主程序梯形图32附录2 梯形图指令37基于PLC的混凝土拌和生产线自动控制系统设计1 绪 论1.1 选题背景及意义1969年美国的数字设备公司（DEC）成功研制出世界上第一台PDP-14型PLC。随后，在二十世纪七十至八十年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；可编程序

12、范围很大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称为PLC。此后，这项新技术就迅速发展起来，并推动了欧洲各国、日本以及我国对可编程序控制器的研制和发展。可编程序控制器自问世以来，发展极为迅速，它已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导。可编程序控制器总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展，具有可靠性高、功能完善、编程简单且直观，能够有效地弥补继电器控制系统的缺陷。目前，PLC在国内外已广泛应用于机械制造、电力、采矿、钢铁化工等行业。PLC的应用在机械行业十分

13、重要，它是实现机械一体化的重要工具，也是机械工业技术进步的强大支柱。随着我国经济建设的高速发展，许多大型的基础工程及建筑工程相继开工。建设优质的工程需要高品质的混凝土，而且随着人们环保意识的加强，为了减少城市噪音和污染，交通和建筑管理部门要求施工用的混凝土集中生产和管理。这样，不仅要求混凝土的配料精度高，而且要求生产速度快，因此，混凝土生产过程中搅拌设备自动控制系统日益受到人们的重视。1.2 混凝土搅拌机的现状及国内市场分析从1903年德国建造世界上第一座预拌混凝土搅拌站以来，商品混凝土作为独立的产业已有100多年的历史。目前，德国、美国、意大利、日本等国家的搅拌站在技术水平和可靠性方面处于领

14、先地位。国外生产的搅拌站一般生产率在50m3/ h300m3/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。在“十五”乃至2011年期间，我国要建设一大批大型煤矿、油田、电站、机场、港口、高速铁路、高等级公路等重点工程，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，混凝土搅拌楼(站)占有举足轻重的地位。2 混凝土搅拌站系统概述2.1 混凝土搅拌站的组成一个全套的搅拌装置是由许多台主机和一些辅助设备组成，它最基本的组成部分有以下五个:运输设备、料斗设备、称量设备、搅拌设备和辅助

15、设备，如图2-1：图2-1 混凝土搅拌站示意图沥青混凝土拌和生产线是目前道路建设领域中的重要设备之一，随着筑路路面要求的提高，它对沥青混凝土拌和质量提出更高的要求：1) 系统要求能连续16H工作；2) 要求沥青混凝土拌和的油石比精确；3) 要求生产过程中的每一拌料具有数据备查功能。系统根据工程上沥青混凝土具体配比要求，由料仓将料放入称料斗称料，称料完毕后，按一定顺序放入拌缸中搅拌，拌缸搅拌的同时，料斗又开始下一循环称料，拌缸中的料经过45S搅拌后，放入小车，并存放到贮料罐。简化的控制对象工作要求见图2-2所示：系统控制要求分析：系统称料分三路：石料，石粉和沥青。当系统启动，若三个料斗都处于关门

16、状态，三种材料根据工程配方开始称料：石料称斗先称取1#石料，当称量值到，关闭1#石料仓门，接着称料斗开始称2#石料，称量值到，关闭2#石料仓门；在称石料的同时，粉称斗和沥青称斗也开始称料。粉称斗称料过程与石料类同。而沥青称料作了技术处理：沥青称量分两步进行，第一步与石料、石粉同步称量，称沥青所需要量的80%，余下的20%等石料称料结束，根据石料称量偏差对沥青称量作修正，经第二次称量，实际加入的沥青量的百分比为：X石料理论称量值石料实际称量值-石料理论称量值0.8X+0.2X+X式中，X为沥青量在拌料中的百分比。当三种原料称料结束，将石料放入拌缸，延时T1放入沥青，在延时T2放入石粉，三个称料斗

17、放完料后再次进行下一循环称料。而拌缸中的料经过搅拌45S后放入小车，由小车将料放入贮料罐中。图 2-2 生产线称量控制要求 1）运输设备运输设备包括骨料运输设备以及水泵等。一般骨料运输设备有皮带机、拉铲、抓斗和装载机等，其中皮带机是搅拌装置中最常用的骨料运输设备。 2）料斗设备料斗设备由贮料斗、卸料设备(闸门、给料机等)和一些其它附属装置组成。料斗设备在生产中起着中间仓库的作用，用来平衡生产。在混凝土搅拌装置中，用料斗设备配合传感器称量进行配料。所以，它是工艺设备的组成部分，并不是大宗物料的贮存场所。3）称量设备 称量配料设备是混凝土生产过程中的一项重要工艺设备，它控制着各种混合料的配比。称量

18、配料的精度对混凝土的强度有着很大的影响。因此，精确、高效的称量设备不仅能提高生产率，而且是生产优质高强混凝土的可靠保证。一套完整的称量设备包括贮料斗、给料设备(闸门或给料机)和称量设备等。对称量设备的要求，首先是准确，其次是快速。称量的不精确将对混凝土的强度产生很大的影响，同时又要满足一定的生产率。称量设备从构造上可分为杠杆秤和电子秤等，其中，杠杆秤已经被淘汰。为了适应各种不同的物料，秤斗在构造上略有不同。骨料秤斗是长方形的，而水等液体的秤斗是圆形的，斗门设有橡皮垫，以保证密封。传感器的装设，电子秤的秤斗采用三点悬挂，在每套悬挂装置的中部各装有一个传感器。 4）搅拌设备即一般的混凝土搅拌机，没

19、有提升装置和供水装置。其设计技术很成熟，在搅拌站设计中，一般采用标准搅拌机。例如，目前国内厂家基本都使用双卧轴强制式搅拌机，此搅拌机搅拌能力强，搅拌均匀、迅速，生产率高，对于干硬性、塑性及各种配比的混凝土，均能达到良好的搅拌效果。2.2 电控系统的构成电控系统由PLC、智能元件、传感器、中间继电器和执行机构等构成，如图2-3： 图2-3 电控系统构成1、PLC采用日本三菱公司的FX系列产品。它是种高性能小型可编程控制器。2、智能元件主要是指集显示、变送和控制于一体的配料控制器。它有一个05V的模拟输出接口板。3、传感器主要包括称重传感器和行程开关等。 4、执行机构包括骨料放料电磁法阀、添加剂放

20、料电磁阀、搅拌电机等。2.3 PLC控制系统的组成PLC控制系统主要由硬件部分和软件部分组成。(1)硬件部分PLC控制系统的硬件部分不仅包括符合系统控制要求的PLC机型、存储器容量、输入输出模块、电源模块、通信模块、模拟量输入输出模块和其他特殊功能模块等，还包括合适的外围装置，如输入设备(按钮、开关、传感器等)、输出设备(接触器、继电器等)和执行装置控制的现场设备(电机、水泵、阀门等)。(2)软件部分PLC控制系统软件部分包括对IO地址、内部继电器、定时器、计数器的使用和分配，根据要求设计的PLC控制程序及人机界面等。3 混凝土搅拌站控制系统设计3.1 控制系统设计的基本原则及步骤PLC控制系

21、统是为现场工艺控制服务的，为实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。在设计控制系统时，应遵循以下基本原则：(1) 最大限度地满足被控对象的控制要求。(2) 在满足控制要求的前提下，使控制系统简单、经济、使用及维护方便。(3) 要考虑PLC控制系统未来的可扩展性。(4) 控制系统的构成应力求简单、实用，操作、维护、检修方便，安全可靠。图3-1为PLC控制系统设计的一般步骤，具体分析如下：(1)分析控制要求：在设计PLC控制系统之前，要深入了解分析被控对象的工艺要求和控制要求，设计出令人满意的控制系统。(2)确定输入输出设备：根据控制要求选择合适的输入设备(控制按钮

22、、开关、传感器等)和输出设备(接触器、继电器等)，并确定PLC所需的IO点数。(3)选择合适的PLC：根据所需的IO点数和具体PLC控制系统的功能要求，选择类型合适的PLC，需要考虑PLC的机型、存储容量、电源模块和其他功能模块等。(4)IO分配：规定PLC的端子和输入输出设备之间的对应关系，绘制出端子的连接图。(5)PLC程序设计：根据控制对象和控制要求对PLC进行编程。在PLC程序设计阶段一般先画出程序流程图，再编写程序。(6)模拟调试：可以用按钮、开关来模拟数字量，用电压源和电流源来代替模拟量，对程序反复调试、修改，直到满足控制要求。(7)现场安装与配线：将输入输出设备与PLC之间的连线

23、接好。(8)联机调试：将PLC程序与现场的输入输出设备一起进行调试，解决发现的问题，使系统满足控制要求。(9)整理技术文档：要整理的技术文档包括设计说明书、IO接线原理图、程序清单、元器件明细表、使用说明书等。图3-1 PLC控制系统设计步骤示意图3.2 PLC的工作原理图3-2 PLC循环扫描工作方式这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。输入处理： 输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映像寄存器。在此输入映像寄存器被刷新接着进入程序执行阶段。在程序执行时，

24、输入映像寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映像寄存器的内容也不发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。程序执行： 根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映像寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映像寄存器读出对应映像寄存器的当前状态，根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中，对每个器件而言，器件映像寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。程序处理： 程序执行完以后，将输出映像寄存器，即器

25、件映像寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。 PLC的扫描既可按固定的顺序进行，也可按用户程序所指定的可变顺序进行。这不仅因为有的程序不需要每扫描一次就执行一次，而目也因为在一些大系统中需要处理的I/O点数多，通过安排不同的组织模块，采用分时分批扫描的执行方法，可缩短循环扫描的周期和提高控制的实时响应性。 循环扫描的工作方式是PLC的一大特点，也可以说PLC是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别。PLC的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。 由于PL

26、C是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映像寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。暂存在输出映像寄存器中的输出信号，等到一个循环周期结束，CPU集中将这些输出信号全部输送给输出锁存器。由此可以看出，全部输入输出状态的改变需要一个扫描周期。换言之，输入输出的状态保持一个扫描周期。扫描周期是PLC一个很重要的指标，小型PLC的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。PLC的扫描时间取决于扫描速度和用户程序长短。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是可以接受的，PLC的响应滞后是允许的。但是对某些I/O快速响应的设备，则应采取相应的措施。如选用高速CPU，提高扫

27、描速度，采用快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。影响I/O滞后的主要原因有:输入滤波器的惯性；输出继电器接点的惯性；程序执行的时间；程序设计不当的附加影响等。3.3可编程控制器的选用进行PLC选型时，应该从以下几个方面进行考虑:I/O点数问题，I/O类型问题，联网通信问题，系统响应时间问题，可靠性问题，程序存贮器问题。 确定PLC的型号以后，就必须对各种模块进行选型，开关量模块的选型主要涉及到如下几个问题:外部接线方式问题，点数问题，开关量输入模块，开关量输出模块。本项目选择了日本三菱公司FX中档可编程控制器，并配置FX-4AD（四通道12位A/D转换模块），而12

28、位的A/D转换器可使石料称量分辨率达0.5kg，以满足系统技术指标。模拟输入量包括石粉、石料、沥青等重量。3.4 称量系统模拟量采集模拟量输入模块的作用是将传感器输出的标准模拟量信号转换为PLC内部的数字量信号。工业控制中，某些输入量（如压力、温度、流量等）是模拟量，某些执行机构（如伺服电动机、调节阀、记录仪等）要求PLC输出模拟量信号，而PLC的CPU只能处理数字量；传感器和变送器的模拟量为标准的电流或电压，如420mA,15V,010V，PLC可有A/D转换器将模拟量转换为数字量；带正负号的电流或电压信号在A/D转换后用二进制的原码或补码表示。模拟量I/O模块的主要任务是完成A/D转换，可

29、以是单独的A/D转换，如模拟量输入模块FX4AD。表3-1 FX-4AD技术指标项目电压输入电流输入4通道模拟量输入。通过输入端子变换可选电压或电流模拟量输入范围DC-10+10V（输入电阻200k）绝对最大输入15VDC-20+20mA（输入电阻250）绝对最大输入32mA数字量输出范围带符号位的12位二进制（有效数位11位）数值范围-2048+2047分辨率5mV（10V1/2000）20A（20mA1/1000）综合精确度1%(满量程0V10V)1%(满量程4mA20mA)转换速度每通道15ms（高速转换方式时为每通道6ms）隔离方式模拟量与数字量间用光电隔离。从基本单元来的电源经DC/

30、DC转换器隔离。各输入端子间不隔离模拟量用电量DC 24（110%）V， 50mAI/O占有点数程序上为8点（计输入或输出点均可），有PLC供电的消耗功率为5V 30mAFX-4AD为4通道12位AD转换模块，根据外部连接方法及PLC指令，可选择电压输入或电流输入，是一种具有高精确度的输入模块。通过简易的调整或根据PLC的指令可改变模拟量输入的范围。瞬时值和设定值等数据的读出和写入用FROMTO指令进行。本设计中设置CH1，CH2，CH3为电压输入状态。表3-2 FX-4AD模块BFM分配表BFM内容*#0通道初始化 缺省设定值=H 0000，BFM#0中写入4位16进制数分别设定4个通道工作

31、方式*#1通道1平均取样次数设定14096， 缺省值=8，设定值超出范围按缺省值8处理*#2通道2*#3通道3*#4通道4#5通道1存放各通道经A/D转换的数字量平均值，数据由FROM指令读取#6通道2#7通道3#8通道4#9通道1存放各通道当前A/D转换的数字量，数据由FROM指令读取#10通道2#11通道3#12通道4#13#19不能使用*#20重置为缺省设定值 缺省设定值=H 0000，若BFM#20=1，设定值均恢复到缺省设定值，若BFM#20=0，设定值不改变*#21零点0和增益G调整 ，缺省设定值b1,b0=0,1（允许）；b1,b0=1,0 ( 禁止 )*#22零点、增益调整b7

32、b6b5b4b3b2b1b0G4O4G3O3G2O2G1O1*#23零点值：缺省设定值=0，调整值以5mV/20uA为步距。零点：数字量输出为0时的是输入值*#24增益值：缺省设定值=5000，调整值以5mV/20uA为步距。增益：数字量输出为+1000时的是输入值*#25*#28空置*#29出错信息*#30特殊功能模块识别码，用FROM指令读入，FX-4AD的识别码为：K2010*#31不能使用特殊功能模块FX-4AD的缓冲寄存器BFM，由32个16位的寄存器组成，编号为BFM#0#31。FX-4AD的BFM：（1）BFM#0，写入十六进制4位数字H0000，使各通道初始化，最低位数字控制通

33、道1，最高位控制通道4；各位数字意义：0：设定输入范围-10+10V；1：设定输入范围+4+20mA；2：设定输入范围-20+20mA； 3：关闭该通道。（2） BFM#29中各位的状态是FX-4AD运行正常否的信息，如：b2=0,表示DC24V电源正常，b2=1则电源有故障。用FROM指令读取BFM#29，可作响应处理。（3）BFM#30中存放特殊功能模块的识别码，PLC用FROM指令读入，FX-4AD识别码为K2010，用户可在程序中利用识别码，在传送数据前先确认模块。本设计选用了FX2N-48MR PLC，其程序容量为8K步，I/O点数为256个。表3-3 FX2N-48MR PLC基本

34、单元类型型号输入点数输出点数电源类型基本单元FX2N-48MR（S、T）2424AC100-240V或DC24V3.5 I/O分配本系统需要配置的I/O点如下:表3-4 混凝土称量系统输入/输出和内部元件地址表输入功能输出功能S状态功能数据寄存器功能计时器功能X1石料秤斗开限位Y1石料1仓开/关S0初始化设置DM1存石料1数据T1计1#石料重量延时X2石料秤斗关限位Y2石料2仓开/关S11称石料1DM2存石料1+2数据T2计1+2#石料延时X3沥青秤斗开限位Y3沥青仓开/关S12称石料2DM3存沥青数据T3石料斗关门延时X4沥青秤斗关限位Y4石粉仓开/关S13计算沥青修正DM4存石粉数据T4计

35、实际沥青重量延时X5石粉秤斗开限位Y5石料秤斗开S14开石料秤斗DM10存CH1石料值T5放石粉延时X6石粉秤斗关限位Y6石料秤斗关S15关石料秤斗DM11存CH2沥青值T6计石粉重量延时X7I/O连续单调Y7沥青秤斗开S16称80%沥青DM12存CH3石粉值T7石粉斗关门延时X10启动Y10沥青秤斗关S17补称沥青DM13中间值T8拌和时间 续表3-4X11拌缸关门Y11石粉秤斗开S18开沥青秤斗DM14存A/D识别码T9拌缸放料时间X12小车前行限位Y12石粉秤斗关S19关沥青秤斗DM20存石料1给定值T10小车卸料时间X13小车后行限位Y13拌和机拌和S20称粉DM21存石料1+2给定值

36、Y14拌缸放料S21开粉秤斗DM22存80%沥青给定值Y15小车前行S22关粉秤斗DM23存100%沥青给定值Y16小车卸料S32拌和机拌和DM24存石粉给定值Y17小车后行S33拌缸放料S34小车前行S35小车卸料S36小车后行图3-3 PLC外部接线图根据I/O分配表设计的控制面板简图如图3-4所示：图3-4 控制面板图主电路原理图：本设计中小车前行及后行靠电机控制，电机的正反转是借助正反接触器改变定子绕组相序来实现的。图中KM1为电机正转接触器线圈，即小车前行接触器，KM2为电机反转接触器线圈，即小车后行接触器。接触器KM1，KM2是靠PLC来驱动的。QS为刀开关，FU为三相熔断器，FR

37、为热继电器，M为电动机。图3-5 小车控制电路图图3-6 PLC控制程序流程图4 混凝土搅拌站PLC程序设计4.1 混凝土搅拌站PLC程序设计思想 为了使PLC完成混凝土搅拌站整个生产过程的现场控制功能，PLC需要采集各秤的重量信号及其它传感器和行程开关提供的开关量信号，并对此进行处理后，输出对电磁阀、电动机等各执行机构的控制信号，其具体细节如下:1)石料斗秤、石粉斗秤、沥青斗秤等由称重传感器感应的信号分别经称重变送器进入PLC。由于变送器输出的是并行BCD码，所以需经过程序转换成二进制码，存储在PLC的数据寄存器中，然后经过PLC程序处理。2)各秤斗称量时，达到设定值时停止给料。3）在称石料

38、的同时，粉称斗和沥青称斗也开始称料。粉称斗称料过程与石料类同。4）沥青称量分两步进行，第一步与石料、石粉同步称量，称沥青所需要量的80%，余下的20%等石料称料结束，根据石料称量偏差对沥青称量作修正。由于整台设备生产的连续性较强，控制系统中，每一个动作的前后时序性都有严格的要求，且到达某个状态时，必须保证与这一状态有关的动作全部完成才可以进入下一个状态，因此必须通过设备上安装的限位开关和传感器对各执行机构的状态进行监控。4.2 系统初始化程序及主程序设计 设计中有3种模拟量输入，使用FX-4AD特殊功能模块，需要对FX-4AD的缓冲寄存器BFM进行初始化设置。运用FROM进行读指令，TO进行写

39、指令。M8000监控运行，初始化开始，先从FX-4AD BFM#30中读取模块识别码K2010，放入数字寄存器D14中，再将D14中的内容与识别码作比较，若相同则M4=1，反之M4=0。M4=1，对BFM通道进行设定，写参数H3000到BFM#0中，设置CH1CH3为电压输入，关闭CH4通道，写平均采样次数分别送到BFM#1BFM#3，再从FX-4AD BFM#29中读模块状态信号b0b15送到M10M25中。若M18=0则转换就绪，M10=0则转换正常，通道CH1CH3的A/D转换数据放到寄存器D10D12中。系统通道设定及初始化完成后，系统进入配料称量阶段。系统启动按钮X10按下，X10置

40、1，系统启动，程序进入步进，S0=1，若石料秤斗关限位X2，沥青秤斗关限位X4，石粉秤斗关限位X6都置1，系统允许三种配料同时称量，小车运料也准备就绪：图4-1 通道设定及初始化梯形图石料称量过程分析：石料1的称量梯形图如图，石料1称量过程开始，步进指令S11上跳，辅助继电器M91接通一个扫描周期。M91接通，寄存器D1和D2的数据清零，其中D1为石料1实际称料量数据寄存器，D2为石料2实际称料量数据寄存器。清零后，继电器Y1置1,1#石料仓打开，石料斗开始称1#石料，系统通过A/D转换，将A/D CH1采入石料1重量与石料1给定值比较，当采入重量大于等于给定值时，Y1复位，1#石料仓关闭，1

41、#石料仓关闭后延时2s，然后将计入落差的石料1重量值存放于D1寄存器中。此时石料1称量过程完毕，程序进入下一工步，即石料2称量过程。图4-2 石料1称量梯形图石料2称量梯形图如图，石料2称料过程和石料1称料过程相似。步进指令S12上跳，使M92接通一个扫描周期，Y2置1,2#石料仓打开，称料过程开始，将A/D CH1采入的石料1+石料2重量与石料1+石料2给定值比较，当实际重量大于等于给定值时，Y2复位，2#石料仓关闭，关门后延时2s，然后将石料1+石料2实际称量值存放于D2寄存器中，此时石料2称量完毕，这代表着石料称量结束，程序进入下一工步，即沥青补称量计算过程。图4-3 石料2称量梯形图在

42、前面说到沥青称量的计算方法为：石料实际称量值-石料理论称量值石料理论称量值X0.8X+0.2X+式中，X为沥青量在拌料中的百分比。计算时需要用PLC功能指令中的四则运算来实现。沥青称量计算开始，步进指令S13上跳，M93接通一个扫描周期。M93接通，使用SUB减指令计算石料实际值与石料理论称量值之间的差值，并把差值存放于寄存器D13中，在这里把它们之间的差值记作X，接着使用MUL乘指令计算X与沥青给定值之间的乘积，乘积值也存放于D13中，在这里记作Z，在利用DIV除指令计算Z除以石料给定值，结果放于D13中，记作Y，最后运用ADD加指令计算沥青修正值为Y+Y。沥青修正值计算完毕，计算值放在D1

43、3中，此时M1置1，M1为允许沥青补称修正量标志，允许沥青斗补称沥青。若沥青和石粉称量都完成且拌缸门关好，石料斗准备放石料到拌缸中。S14上跳，允许沥青补称修正标志M1复位。石料斗开，放石料到拌缸，石料斗开门限位X1动作，即X1置1，T3延时2s动作，置S15=1，则S14=0。接着Y5=1，石料关门，关门限位动作X2=1,到此时沥青补称计算及放石料过程结束。若要系统连续工作，则X7=1，重复上述工作。图4-4 沥青补称计算及放石料过程梯形图步进指令S16上跳，M94接通一个扫描周期，称沥青开始。M94接通，放沥青称量值数据寄存器D3清零，Y3置1，沥青仓门开。沥青仓开始放沥青到沥青斗中，将A

44、/D CH2采入的沥青值与80%沥青给定值比较，当称量值大于等于80%给定值时，Y3复位，沥青仓关门。下降沿使M2接通一个扫描周期，M2置1，系统将第一次称量值放入D3寄存器中寄存。此时若允许沥青补称修正量标志M1=1，沥青斗开始第二次称量。步进指令S17上跳，使M95接通一个扫描周期。M95接通，置Y3=1，沥青仓门再次打开，开始称沥青修正量。系统将A/D CH2采入的沥青称量值与修正沥青称量给定值比较，若称量值大于等于修正沥青给定值，Y3复位，沥青仓门关闭。关闭沥青仓门后T4延时2s，将计入落差的沥青重量值放入D3中寄存。此时沥青已全部称量完毕，就等石料放料完毕后放沥青到拌缸中，即T3=1

45、时，S18=1。S18上跳，沥青斗打开放沥青到拌缸中，沥青斗开门限位X3=1，延时2s允许放石粉。直到石粉斗关门时才允许关沥青斗，则S19=0,S18=1。S19上跳，Y7=1，沥青斗关门。关门限位到X4=1，若要系统连续工作则X7=1，重复沥青称量过程。梯形图如图：图4-5 称沥青及补称沥青梯形图步进指令S20上跳，使M96接通一个扫描周期。M96接通，石粉实际称料量数据寄存器D4清零，接着Y4置1，石粉仓门打开，开始往石粉斗里放石粉。系统将A/D CH3采入的石粉称量值与石粉称量给定值比较。当称量值大于等于石粉给定值时Y4复位，石粉仓门关。关石粉仓门后T6延时2s，将计入落差的石粉重量放入

46、D4寄存器中寄存。等沥青放料后2s允许石粉放料到拌缸中，则S20=0，S21=1。S21上跳，石粉斗打开放石粉到拌缸中。石粉斗开门限位到X5=1，T7延时2s，S22=1，S21=0，程序进入下一工步。S22上跳，石粉秤斗关门。关门限位到X6=1，若要系统连续工作则X7=1，重复石粉称量过程。程序如图：图4-6 称石粉梯形图当三种物料都已称量完毕，且已向拌缸中放料，即S18=1，S21=1时，S32上跳，拌缸电磁阀得电，拌缸开始拌和，拌和45s后，T8置1，程序进入下一工步。S33上跳，拌缸放料，放料10s后，T9置1，进入下一工步。S34上跳，小车向前运行电磁阀得电，小车前行，直到小车前行限

47、位到X12=1，小车停下，程序进入下一工步。S35上跳，小车开始卸料，小车卸料5s 后T10置1，程序进入下一工步。S36上跳，小车向后运行电磁阀得电，小车后行，直到后行限位到X13=1，小车停下等待拌缸再次放料。若连续开关X7=1，重复上述工作。程序梯形图如图：图4-7 小车送料梯形图5 组态软件选择5.1 监控组态软件背景监控组态软件是伴随着计算机技术的突飞猛进发展起来的。60年代虽然计算机开始涉足工业过程控制，但由于计算机技术人员缺乏工厂仪表和工业过程的知识，导致计算机工业过程系统在各行业的推广速度比较缓慢。70年代初期，微处理器的出现，促进了计算机控制走向成熟。首先，微处理器在提高计算

48、能力的基础上，大大降低了计算机的硬件成本，缩小了计算机的体积，很多从事控制仪表和原来一直就从事工控计算机的公司先后推出了新型控制系统。这一历史时期较有代表性的就是1975年美国Honeywell公司推出的世界上第一套DCS TDC，2000。而随后的20年间，DCS及其计算机控制技术日趋成熟得到了广泛应用，此时的DCS己具有较丰富的软件，包括计算机系统软件操作系统、组态软件、控制软件、操作站软件以及其他辅助软件如通信软件等。组态软件之所以能够得到用户和DCS厂商两方面的认可，主要有以下两个原因：1)计算机操作系统日趋稳定可靠，实时处理能力加强且价格便宜。2)个人计算机的软件及开发上丰富，使组态

49、软件的功能强大开发周期相应缩短，软件升级和维护也较方便。5.2 监控组态软件的特点与功能监控组态软件与传统的工业控制软件相比，有其自身的特点：1)监控组态软件最突出的特点是实时多任务。例如，数据采集与输出，数据处理与算法实现，图形显示及人机对话，实时数据及历史数据的存储和检索，实时通讯等多个任务要在同一台计算机上同时进行。2)安全性和可靠性。要求在计算机和数据采集控制设备正常上作的情况下，软件系统能够连续不间断的安全可靠的工作并兼具故障诊断和故障恢复功能。监控组态软件的功能：1)监控功能即系统的实时测量和控制功能。2)组态功能即人机图形界面功能。3)数据库管理功能。根据本项目的特点，以及组态软

50、件和在工程中的优势，本课题软件系统选择了VB60组态软件来实现。组态软件通常有以下几方面的功能:(1)强大的画面显示组态功能。(2)良好的开放性。(3)丰富的功能模块。Visual Basic6.0作为一种可视化开发工具，Windows平台先进的ActiveX技术使程序员利用已有的ActiveX控件，编写少量代码就可实现三菱FX2N系列PLC本机串行通信的能力，为得到这个功能需外扩FX232BD或FX485BD通信模块，其中FX232BD为RS232通信方式，FX485BD为RS485通信方式。5.3 组态软件与PLC串行通信组态软件通过串行通信和PLC交换数据，包括采集数据和发送数据指令，从

51、而实现数据集成。组态软件与实际IO设备(PLC)的连接和管理是通过对逻辑设备名的管理实现的，具体讲就是每一个实际IO设备都必须在组态软件中指定一个唯一的逻辑名称，此逻辑设备名就对应着该IO设备的生产厂家、实际设备名称、设备通讯方式、设备地址、与上位机的通讯方式等信息内容。具体IO设备与逻辑设备名是一一对应的，有一个IO设备就必须指定一个唯一的逻辑设备名，特别是设备型号完全相同的多台设备，也要指定不同的逻辑设备名。PLC通信网络的接口通信模块。PLC的通信模块用来完成与别的PLC，其他智能控制设备或主计算机之间的通信。远程I/O系统也必须配备相应的通信接口模块。FX通信模块，包括：功能扩展板，适

52、配器和通信模块。可编程序控制器通信与网络概述计算机与PLC集成控制系统由生产系统和非生产系统二部分组成。生产系统主要由微型机、适配器、PLC、执行机构及现场仪表等部分组成。非生产系统主要由工艺流程模拟显示屏、电视监视设备、现场通话设备、质量检查系统、管理信息系统等部分组成。中央控制室负责处理来自生产系统和非生产系统的大量信息。2.系统功能（1）根据本课题的技术要求，按照沥青混凝土添加剂配方的比例，精确地配制生产，并且通过微型机和现场PLC控制系统实现整个生产过程的自动化。（2）通过计算机软件，实现生产现场的动态监控。良好的人机界面，使得操作人员通过计算机屏幕，对于现场的各种工况变化一目了然。（

53、3）通过微机联网，质量检查部门可以直接得到工业现场的信息，各管理部门之间也可以实现数据通信与数据共享。5.3.2 系统数据集成的实现本系统现场大部分设备的数据传送给相应的PLC，然后PLC再通过串口通信模块与上位机组态软件进行数据交换，最后将处理过的数据集成到数据库服务器。PLC与上位机组态软件进行通信，数据可以通过串口通信存入中央数据服务器，完成数据集成。串行通信常用的有三种标准即RS232，RS422和RS485。在本系统中，采用的是RS232远程串行通信接口，完成上位机和PLC以及称重仪表的串行通信。6 程序调试6.1 MSCOMM控件程序的设计主要采用VB中的MSCOMM控件传送命令帧

54、，PLC返回的命令帧也是通过这个控件返回。MSComm控件提供下列两种处理通讯的方式：事件驱动方式和查询方式。本文中的程序主要采用查询的方式。2.MSComm 控件的常用属性CommPort 设置并返回通讯端口号。 Settings 以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。 PortOpen 设置并返回通讯端口的状态，也可以打开或关闭端口。Input 从接收缓冲区返回和删除字符。 Output 向传输缓冲区写一个字符串。6.2 系统初始化程序及主程序设计首先，在窗体中添加一个MSCOMM控件和一个时钟控件Timmer，时钟控件用来处理通信超时。打开“工程”，“部件”，找准选项

55、，添加MSCOMM控件。图6-1 窗体图在窗体中添加MSCOMM控件和Timmer时钟控件：图6-2 界面图在使用MSCOMM控件之前先要进行初始化，建立与串行口的连接。程序如下：Private Sub Form1_Load()MSComm1.Settings = 9600,N,8,1MSComm1.InputMode = ComInputModeTextIf MSComm1.PortOpen = True ThenMSComm1.PortOpen = FalseEnd IfWith MSComm1.CommPort = 2“通讯端口Comm2”.EOFEnable = False“禁止EOF”.Handshaking = comNone“握手协议无”.InBufferSize = 512“接收缓冲区”.Ou