【《某混凝土搅拌站配料控制系统硬件和软件设计案例》3500字】

某混凝土搅拌站配料控制系统硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u20839某混凝土搅拌站配料控制系统硬件和软件设计案例 14474第1章配料控制系统硬件设计 1278471.1配料控制系统整体方案设计 196021.2配料控制系统流程设计 29941.3配料控制系统硬件设计 2219481.3.1PLC模块 2177121.3.2I/O地址分配 310241.3.3上位机触屏显示器 4111301.3.4重量传感器 49979第2章控制系统软件设计 6178242.1配料称重系统的软件实现 6167412.2给料系统的软件实现 9第1章配料控制系统硬件设计1.1配料控制系统整体方案设计混凝土搅拌站的配料控制系统主要作用是保证配料系统、搅拌系统能够正常有序的运行，从而高效的完成混凝土的搅拌工作。通过对混凝土搅拌站工作环境的调研、分析，结合混凝土产量、种类的需求，确定了具有较强可靠性的“PLC+PC”的自动控制系统。PLC+PC的控制系统硬件部分主要采用上位机和下位机相互结合的控制方式，上位机是PC端。PC机的主要作用是实现人机交互，将搅拌站的各种工作情景和参数实时反馈给操作员，如若遇到搅拌站故障能及时做出故障报警。除此之外，操作员可通过PC机的面板进行工作参数设定和修改，更好的完成混凝土生产。PC机匹配了完整的数据库，可以对基础信息进行储存，自动生成日产量报表。完成数据管理储存。下位机是PLC，上下位机通过TCP/IP协议进行信息传输。下位机的主要作用是根据上位机给出的信息做出相应的调控，当PC机发出系统启动指令时，PLC将打开原料仓气缸门、出水口电磁阀、传送带电动机、螺旋输送机电动机，逐次进行原料运输，等候PC机搅拌机启动后，马上启动搅拌机电动机，混凝土制作完成后，依次关闭搅拌机装置。搅拌站控制系统整体结构如图所示。图1.1搅拌站控制系统整体结构1.2配料控制系统流程设计配料控制系统是一个多设备配合开关的实时系统，因此对于控制系统的流程应该做出安排以保证搅拌站的高效运行。系统开启后，首先进行初始访问，对原料仓气缸门、出水口电磁阀、输送装置电动机、搅拌装置电动机是否准备完毕做出判断。系统无异常状况，对PC机下达的指令传输到各对应模块，各模块依次进行下一步工作。首先，根据所需混凝土配比得出每种原料的使用量，根据秤斗对原料重量做出测量，然后控制原料仓门卸下合适原料量。碎石称重完毕后，关闭仓门，然后顺次进行卵石、天然砂、人工砂的称重，完成后判断骨料是否达到要求，达标后将开启提升斗将骨料输送至搅拌机上方等待下一步命令。然后PLC控制水泵开启，通过流量阀控制水量。水量合适后，将水泥仓门打开，通过称重模块和螺旋输送机向搅拌机输送合适的水泥。水泥达标后，关闭螺旋输送机。控制提升斗将骨料投入搅拌机，全部原料进入搅拌机后，上位机来控制搅拌机电动机运作。经过设定时间后搅拌完成，PLC控制搅拌机的卸料阀门打开，将成品混凝土通过运输装置送到储料仓，然后等待搅拌车运往工地。然后进行不断地重复，这就是整个配料控制系统的流程。1.3配料控制系统硬件设计搅拌站配料系统的硬件设计将决定控制系统的便易性和可靠度，根据搅拌站工作特性以及设备报价选择合适的硬件设备。本小节主要是对PLC模块进行选取、上位机触屏显示器、重量传感器、等硬件设备的选取以及I/O地址的分配。1.3.1PLC模块对于PLC模块的选取，首先应该进行I/O点数的确定。显然，I/O点数的多少决定着PLC的控制规模，因此可以通过对混凝土搅拌站控制系统生产工艺的分析I/O点数。根据生产工艺流程，可以看出骨料和粉料重量信号为系统模拟输入量；螺旋输送机的开关、原料仓门的开关以及搅拌机的开关等动作可以看作是输出量，剩余的输入量则是搅拌站设备收到的PC机发出的信号。于是不难得出，该搅拌站控制系统需要5个模拟量输入I/O点、18个数字量输入I/O点和16个数字量输出I/O点。根据36个I/O点，不难看出该混凝土系统只需要一种小型可编程控制器，于是确定了PLC的型号S7-200。根据23个输入量和16个输出量的要求，选择了可以满足该输入量的CPU226。该CPU单元拥有较好的扩展性，通过自身的RS485通讯接口可扩展200多个I/O接口点。1.3.2I/O地址分配通过1.3.1中I/O点数的确定，了解到了I/O数的基本分配，结合工艺流程，将I/O地址进行了详细的分配，如表4-1所示。表4-1I/O地址分配输入信号输出信号碎石仓门I0.0碎石仓门O/FQ0.0卵石仓门I0.1卵石仓门O/FQ0.1天然砂仓门I0.2天然砂仓门O/FQ0.2人工砂仓门I0.3人工砂仓门O/FQ0.3水泥螺旋输送机I0.4水泥螺旋输送机O/FQ0.4水泵I0.5水泵O/FQ0.5平皮带机I0.6平皮带输送O/FQ0.6斜皮带输送机I0.7斜皮带输送O/FQ0.7储料仓门I1.0储料仓门O/FQ1.0搅拌机I1.1搅拌机搅拌O/FQ1.1搅拌机卸料阀门I1.2搅拌机卸料O/FQ1.2报警器I1.3报警器O/FQ1.3平皮带机I1.4平皮带机O/FQ1.4提升斗I1.5提升斗O/FQ1.5水泥螺旋输送机I1.6水泥螺旋输送机O/FQ1.6混凝土螺旋输送机I1.7混凝土螺旋输送机O/FQ1.7控制系统启动I2.0控制系统关闭I2.1碎石秤斗I2.2卵石秤斗I2.3天然砂秤斗I2.4人工砂秤斗I2.5水泥秤斗I2.61.3.3上位机触屏显示器搅拌站控制系统中处于上位机位置的是PC机，在搅拌站运行过程中，PC机主要发挥的作用是实现人机交互，因此一个具备实现可视化的触屏显示器尤为重要。在搅拌机运行过程，显示器可以实现对混凝土参数的在线修改，对数据进行归类存档，方便监测故障，因此选择合适的触屏显示器可以大大提高搅拌站效率。对于上位机的显示器的选择，应该从向着智能化控制迈进，于是在该控制系统中选择了位于技术前沿的西门子触摸屏。配备西门子触摸屏的上位机模块可以极大程度的完成人机对话，大大提高PLC与PC机的数据传输与交换的速度。西门子触摸屏的功能强大能适应多变的工作环境，适合复杂的现场作业。西门子触摸屏KP400为4”宽屏TFT显示屏，一千六百万色，它同时拥有PROFINET接口和PROFIBUS-DP接口，可以与主站进行连接。它可以满足搅拌站控制系统对于监控运行的要求，可以较好的完成对整个搅拌站工艺流程的实时监控。西门子触摸屏KP400如1.2图所示。图1.2西门子触摸屏KP4001.3.4重量传感器传感器是一种检测外部输入量的一种装置，它能采集混凝土搅拌站中的重量信号并转化成电信号，进行下一步使用。根据搅拌站中的使用特点，选择了由压力敏感元件组成的压力传感器。经过对称重设备的工作环境和使用场景进行分析，将重量传感器的稳定性和防护等级放在了首位。加之对灵敏度和精确度的高要求，于是将建筑行业的配料称重中比较常见的几种传感器拿出来比较分析，最后选中了如图1.3所示的HLJ传感器。图1.3HLJ传感器重量传感器在控制系统的硬件设备中具有较重要的地位，对于重量传感器的选用要谨慎。考虑到混凝土产量的问题，对于混凝土搅拌站的额定载荷进行了计算估计，确定HLJ传感器的量程为0-5t，于是选择出了传感器HLJ-5T，其具体技术指标如表4-2所示。表4-2重量传感器技术指标名称参数额定称量5t灵敏度2±0.002mv/v综合误差≤0.02%R.C.蠕变（30分钟）≤0.02%R.C.零点输出≤1%R.C.工作温度范围-40℃～+60℃温度补偿范围-10℃～+40℃零点温度系数≤0.0002%R.C./℃灵敏度温度系数≤0.0002%R.C./℃输入阻抗381Ω±4Ω输出阻抗350Ω±1Ω绝缘电阻≥5000MΩ建议激励电压5V～15V最大激励电压20V安全过载150%R.C.极限过载300%R.C.防护等级IP68电缆长度5M材质不锈钢第2章控制系统软件设计经过对搅拌站工艺过程的分析，初步确定了控制系统的需求，进行了程序流程图的创建。紧接着对控制系统进行初步设计，确定了控制系统的主程序的框架，其中包括初始化模块、模块检查、人机对话三大方面。程序启动后，由初始化模块遍历各个子程序，对原始数据进行处理，确保初始量准确无误。运行完毕后调用模块检查，对各个子程序进行访问，判断各模块正误。在模块正常运行的前提下通过PC机显示屏进行下一步操作指令，调用配方子程序选择需要的混凝土配方，然后根据配方调用称重子程序对原料进行称重，得出准确原料量之后通过加料子程序和搅拌子程序完成混凝土搅拌过程。2.1配料称重系统的软件实现混凝土搅拌站运行过程中对原料重量的测量准确度决定着混凝土的成色，因此处理选择高精度的重量传感器以外，还需要对搅拌站配料称重系统软件进行设计。首先，需要设计出称重系统称量的流程图，对于骨料、粉料和水的测量流程有所不同，但主程序思路相同，下面通过对骨料的称量对配料称重做出设计。对于配料称重系统的核心除了称量以外，还需要通过二次判断来控制称量误差，并将测量中的各个部分标记出来。将配料称重系统流程图设计出后，据此设计出程序代码实现称量过程。配料称重系统流程图如图2.1所示。图2.1物料称重系统流程图由此得出物料称量过程实现的部分代码如下：procedureT_product_form.yliaocz;{ifzzlsmallyl<=minweigh;{ylczdone:=1；ss0:=0;}ifnot(ylczdone=1);{ifylFirst=0;{..}ifylObj.Finished;ylover:=1;overss:=yl0-zzlsmallyl;}}else{ylover:=0;overs:=0;}}yl1_1:=yl1;..vglerror[yl_num]:=(yl0-zzlsmallyl)*100/zzlsmallyl;}else{ifylObj.PortNum=2;{ifyl0>Rat_yl*zzlsmallyl/100;{