ＰＬＣ在混凝土搅拌站自动控制系统中的应用ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＬＣｉｎＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅＭｉｘｉｎｇＰｌａｎｔ韶关新宇建设机械有限公司（广东韶关５１２０３１）孙运波邹勇贤［摘要］本文阐述了混凝土搅拌站工作原理及其自动控制系统，提出了ＰＬＣ编程技巧和解决实际生产问题的方法，尤其是对提高混凝土生产率、系统的故障诊断和生产数据的处理等方面做了切实可行的论述。［关键词】混凝土搅拌站配料控制器自动控制系统可编程逻辑控制器触摸面板顺序控制Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｃｏｎｃｒｅｔｅｍｉｘｉｎｇｐｌａｎｔ，ａｎｄｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＰＬＣｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈａｔｓｈｏｕｌｄｂｅｓｏｌｖｅｄｐｒｏｐｅｒｌｙ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｒｅａｔｉｏｎｄａｔａａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｏｎｃｒｅｔｅｍｉｘｉｎｇｐｌａｎｔｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌＢａｔｃｈｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＴｏｕｃｈｐａｎｅｌＳｅｑｕｅｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌ１混凝土搅拌站概述混凝土搅拌站系由搅拌机、秤、配料系统、卸料系配料系统收到该指令后，将仓储系统中的有关各种原料源源不断地送人各自的相应秤里进行称量；每台秤在称量过程中，要连续不断把称量值输送给电控系统。电控系统据此判断各种原料的配料是否结束。所有的原料都配毕后，电控系统就向卸料系统发一个卸料指令，使卸料系统将各台秤中的原料都卸人搅拌机中进行搅拌；最后，搅拌机根据电控系统中事先设置好的搅拌时间搅拌毕后卸砼（混凝土）。仓储系统一般包括骨料仓、粉料筒仓和液体箱等；配料系统一般包括气缸、螺旋机和泵等；秤一般包括骨料秤、粉料秤、液体秤、流量计和时间计数器等；卸料系统一般包括皮带机、提升料斗、气缸、阀和泵等。卸砼输送砼装置统、仓储系统和电控系统构成的用于自动生产建筑用或水泥制品用混凝土的生产设备，其一般生产工艺如图１所示。霎；薯卸料帮令皇嫫ｉ指登ｉ令面砼仓储系统配料系统秤卸料系统搅拌机对于大型搅拌站而言，搅拌主机的卸砼门一般为双开门。通常，单开一扇门时我们称之为半开门，两扇门都打开时我们称之为全开门。图１混凝土搅拌站生产工艺流程图２电控系统构成参见图２，电控系统由ＰＬＣ、触摸面板、智能元件、首先，由电控系统向配料系统发出一个配料指令，《中国仪器仪表》２００１．６３７万方数据 传感器、中间继电器和执行机构等构成。（４）避开在生产混凝土过程中调用任何子程序，也就是说子程序调用只能在没有自动启动的ＴＰ母！竺三！：！卜混凝土搅拌站情况下进行。事实上，我们已经把程序设计成了只要自动工作指示灯熄灭，就可调用一个子程序——数据处理子程序。（５）实际生产过程是具有明确定义的．ＴＸＤ＋／ＲＸＤ＋ＴＸＤ＋１４哐扣ｏ针宴公８８ＦＧ２４ＶＴＸＤ－／ＲＸＤ—＿ＴＸＤ－‘１５针ＧＮＤ２４ＶＤＣ母７罨登５接头步骤顺序的周期性进程（参见第一部分‘馄图２电控系统构成ＰＬＣ和ＴＰ均采用德国西门子ＳＩＭＡＴＩＣ系列产品。它们具有兼容性好和可靠性高的特点，为搅拌站的整个电控系统带来了高质高品的性能，也有利于用户今后对搅拌站的更新与扩展。ＴＰ是混凝土搅拌站在自动工作状态下的一个低层终端单元。它通过一条ＭＰＩ（多点接口）电缆与ＰＬＣ连接，以达到和ＰＬＣ进行串行通信之目的。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０—５Ｖ的模拟输出接口板，其模拟部分精度适合于ｏ．２％、０．１％、０．０５％包装秤使用。传感器主要包括称重传感器和行程开关等。３ＰＬＣ编程不论是从功能上讲，还是从结构上讲，ＰＬＣ程序都可以分成两大部分：生产控制程序段和数据处理程序段。３．１生产控制程序段生产控制程序段对速度要求很高，尤其是在关骨料仓门时，耽误１秒钟，就会有几十公斤骨料落入秤中，从而大大地影响了配料精度，甚至使生产控制难以正常进行。因此，在程序设计过程中，我们采取了以下措施以提高该段程序的运行速度：（１）生产控制程序段放在主程序中，并且考虑到落差和配水量是在混凝土生产中不断变更的两个参数，因此主程序中除包括生产控制程序段外，还包括计算落差和水调整两个小程序段，除此而外，主程序不再包括任何一个程序段，从而大大缩短了ＰＬＣ的扫描周期。（２）主程序中（主要是指计算落差和水调整这两个小程序段）尽量少用甚至不用诸如除法和乘法这样的时钟周期比较长的指令，以减少主程序的执行时间。（３）避开在配料过程中执行计算落差和水调整这两个小程序段。３８万 方数据２５凝土搅拌站概述”中的论述），因此，生产’Ｉ＇ｏｕｃｈＰａｎｅｌ控制程序段采用ＰＬＣ的顺控功能，从而大大地减少了众多的逻辑判断指令，即缩短了ＰＬＣ的扫描周期，也减少了主程序的执行时间，并且使程序设计更加简单明了。生产控制程序段的流程图参见图３。１）自动启动的初始条件自动启动的初始条件包括如下１０项：水系统在“自动”工作模式下；，一ｃ搅拌主机正常运转；木罐数已设置且秤已标定；宰所有的门均关好；木斜皮带机没跑偏；木集料斗是空的；木所有的秤是空的和配料量不全为零；木搅拌机没在搅拌混凝土且ＰＬＣ无任何输出动作；木ＰＬＣ扩展模块无故障；木按了“自动启动”按钮。对于一台自动化程度比较高的混凝土搅拌站一般都具有手动、电脑、停止和自动等４种工作模式。对此，操作面板上通常装有一个４位选择开关用以选择这４种工作模式。手动系指操作员在操作面板上通过操作按钮和有关开关等操作元件来打灰；电脑控制又包括电脑自动和电脑手动两种工作方式；当４位选择开关打在‘停止”位时，电控系统中的控制回路就被切断，致使操作员手动也无法操作，自动也启动不了；自动系指ＰＬＣ自动控制系统被允许。在ＰＬＣ自动控制系统被启动前，搅拌主机必须正常运转。否则即使系统启动了搅拌站也生产不出合格的混凝土。所谓的秤的标定，就是输入每台秤的最大称量公斤值。这些最大称量值的输入要与配料控制器（例如ＣＢ９２０）的倍数（小数点选择）和最大量程参数设置对应，同时还要求配料控制器的单位参数设置成公斤（ｋｇ）。《中国仪器仪表》２００１．６图３生产控制程序段流程图例如，当配料控制器的倍数设置成１倍（小数点０位），最大量程设置成３０００时，该秤的最大称量值一定要设置成３０００ｋｇ；又如，当配料控制器的倍数设置成０．１倍（小数点１位），最大量程设置成５００时，该秤的最大称量值一定要设置成５０ｋｇ。由此可推导出秤的最大称量值计算公式：秤的最大称量值＝配料控制器的倍数×配料控制器的最大量程……（１）秤的标定是在ＴＰ的‘‘秤标定”画面中完成的。秤标定画面不仅可以标定每台秤的最大称量值，也可以标定含水率最大量程。因此该画面实际上是对所有采集模拟信号的传感器的标定。换句话说，如果有一个采集模拟信号的传感器没有被标定过，那么系统就无法启动。罐数也是需操作员在ＴＰ上事先设置的参数。为得到各个原料的配料量，至少需要在ＴＰ上设置配方、每罐搅拌方数、含水率和水调节值等４个参数。如果含水率自动补偿被使能，则那些带有含水率测试仪的骨料的含水率设置值就无效，其含水率值取实际《中国仪器仪表》２００１．６万方数据 ３９测试值，而那些不带含水率测试仪的骨料的含水率设置值仍然有效。搅拌站上的门有搅拌机卸料门、集料斗门、骨料仓门、骨料秤门、粉料秤门和液体秤门等，所有的门均装有门关行程开关，也有的装有门开行程开关。斜皮带机是否跑偏也是通过行程开关测得。ＰＬＣ本身具有自动诊断功能，只要系统一通电，ＴＰ进入Ｓｔａｒｔ画面（亦称启动画面）后，就开始按如下内容识别ＰＬＣ扩展模块：木模块有无：有模块；无模块丰模块类型：非智能；智能木Ｉ／Ｏ类型：开关量；模拟量木输入点数：无输入；２点模拟量输入或０８点开关量输入；４点模拟量输人或１６点开关量输入；８点模拟量输入或３２点开关量输入。木输出点数：无输出；２点模拟量输出或０８点开关量输出；４点模拟量输出或１６点开关量输出；８点模拟量输出或３２点开关量输出。与此同时，测试各个扩展模块是否有如下错误：木配置错误木总线错误或校验错误木超范围错误木无用户电源错误木熔断器错误木端子块松错误识别和测试结果在画面的最底部以灰底黑字的走马灯的形式提示。用户可以按提示的内容进行及时检修或通知制造商。２）扫描周期ＰＬＣ是以扫描的方式执行其内部程序的。对应于ＰＬＣ的第一个扫描周期，其内部的一个特殊存储器位——ｓＭｏ．１就被置位，而对于非第一个的其它扫描周期，ＳＭ０．１就被复位。我们借此来调用数据处理子程序以初始化系统。３）顺控功能请看下面的一段程序：ＮＥＴＷＯＲＫ３４ＬＳＣＲＳ０．ＯＮＥＴＷＯＲＫ３５万 方数据ＮＥ’Ｉ’ＷＯＲＫ３８ＳＣＲＥ该段程序就是一个顺序控制程序段。对于某一个扫描周期，当ＳＯ．０为１时，ＬＳＣＲ（装载顺序控制继电器）和ＳＣＲＥ（顺序控制继电器结束）之间的程序段在该扫描周期内就被激活而执行之，若为０就不被执行。这里ＳＯ．０被称之为顺序控制继电器。在一个扫描周期内，可以有几爪Ｊ顷控程序段被激活，如各个配料顺控程序段或卸料顺控程序段。这种编程技巧被称之为分流，与之对应的另一个编程技巧是汇流，如程序可以从搅拌、卸粉料和卸液体等顺控程序段里汇流到卸砼顺控程序段。３．２数据处理程序段数据处理程序段对速度的要求并不如生产控制程序段那样高，因此我们在设计过程重点考虑节省存储器容量。该段程序是以子程序形式编写的，主要是对设置参数（如配方和搅拌量等）与原始数据（配水量和落差等）进行处理，处理的主要内容就是进行数据转换。ＰＬＣ所涉及的数据类型有两种：人机界面数和模数转换数。操作员在ＴＰ上所输入的数据和ＰＬＣ在ＴＰ上所显示的数据都是人机界面数，ＰＬＣ通过模拟量扩展模块所采集来的数据（如重量和含水率等）都是模数转换数。而这两种数据之间的转换是通过传感器标定系数来进行转换的。例如，你如果在ＴＰ上输入了骨料秤１的零位值，按下确认按钮后，ＰＬＣ就要把这个人机界面数通过传感器标定系数转换成相应的模数转换数，以便和ＰＬＣ在模拟量扩展模块中采集来的骨料秤１中的骨料的重量进行比较来判断骨料秤１中的骨料是否卸干净。传感器标定系数的算法请参考＜＜ＳＩＥＭＥＮＳＳＩＭＡＴＩＣＳ７ｒＥＰ７一ＭｉｃｒｏＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＲｅｆｅｒｅｎｃｅＭａｎｕａｌ＞＞，它的自变量是操作员在ＴＰ上按公式（１）输入的。参考文献１Ｓｔｅｐ７－ＭｉｃｒｏＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＲｅｆｅｒｅｎｃｅＭａｎｕａｌ．ＳｉｅｍｅｎｓＳＩＡ１９９５．２７ｎｙ７触摸面板设备手册．ｓｉｅｍｅｎｓＳＩＡ１９９８．３ＣＢ９２０配料控制器使用说明书．志美电子有限公司，１９９８．４孙运波．触摸面板操作说明．２００１．《中国仪器仪表》２００１．６PLC在混凝土搅拌站自动控制系统中的应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：
孙运波， 邹勇贤
韶关新宇建设机械有限公司,广东,韶关,512031中国仪器仪表
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1.期刊论文 陈立谷.CHEN Li-gu S7-200 PLC在混凝土搅拌站中的应用 -山西建筑2007,33(35)
介绍了基于S7-200 PLC的控制系统在混凝土搅拌站中的应用,详细分析了其控制流程、硬件组成以及软件的实现,指出该系统成本低,生产效率高,工作性能稳定,在工程实践中效果较好.
2.期刊论文 汪贵平.姚佼.龚贤武.WANG Gui-ping.YAO Jiao.GONG Xian-wu S7-200 PLC在混凝土搅拌站中的应用 -筑路机械与施工机械化2006,23(4)
采用S7-200PLC设计并开发出混凝土搅拌站控制系统,详细分析了其控制流程、硬件组成以及软件实现方法.该系统成本低、生产效率高、工作性能稳定,在工程实践中效果较好.
1.周培志 小型混凝土自动搅拌站控制系统设计[期刊论文]-科技信息(科学·教研) 2008(16)2.刘桂涛.章青.王慧清.翟晓岗 基于PLC自动控制的水泥搅拌系统研究[期刊论文]-水泥技术 2005(04)3.黄松华 基于ANN和DCS的混凝土搅拌站测控系统的研究与设计[学位论文]硕士 2005
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