【正文】 基于 PLC 的混凝土攪拌機設(shè)計 第 1 頁 共 29 頁 前 言 可編程序邏輯控制器（ PLC）自它誕生以來至今，以其極高的性能價格比以及一系列人所共識的優(yōu)點，受到越來越多的工程技術(shù)人員的重視。它現(xiàn)在被廣泛用于汽車生產(chǎn)、石油生產(chǎn)、IT 制造、家電制造廠等工業(yè)控制系統(tǒng)場所，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)之一。它對工業(yè)的生產(chǎn)提供了良好的控制系統(tǒng)，它的廣泛使用才使得人民不斷增長的物質(zhì)需求得到有利保障。 1969 年美國 DEC 公司研制的第一臺 PDP14 型 PLC。隨后，在二十世紀七十至八十年代一直簡稱為 PC。由于到 90 年代，個人計算機發(fā)展起來，也簡稱為 PC；可編程序范圍很大， 所以美 國 AB 公 司 首 次 將 可 編 程 序 控 制 器 定 名 為 可 編 程 序 邏 輯 控 制 器（ Programmable Logic Controller），簡稱為 PLC。 PLC 在控制領(lǐng)域的應(yīng)用是保持了廣泛的增長趨勢。 隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，許多大型的基礎(chǔ)工程及建筑工程相繼開工。建設(shè)優(yōu)質(zhì)的工程需要高品質(zhì)的混凝土，而且隨著人們環(huán)保意識的加強，為了減少城市噪音和 污染，交通和建筑處理部門要求施工用的混凝土集中生產(chǎn)和管理。這樣 不僅要求 ,混凝土的配料精度高，而目要求生產(chǎn)速度快，因此，混凝土生產(chǎn)過程中攪拌設(shè)備自動控制系統(tǒng)日益受到人們的重視?？删幊炭刂破?(PLC)具有可靠性高、功能完善、編程簡單且直觀，能夠有效地彌補繼電器控制系統(tǒng)的缺陷。 從 1903 年德國建造世界上第一座預(yù)拌混凝土攪拌站以來，商品混凝土作為獨立的產(chǎn)業(yè)己有 100 多年的歷史。隨后，美國于 1913 年，法國于 1933 年建立了自己的攪拌站。二次大戰(zhàn)后，尤其是 60 年代到 70 年代，由于各國抓緊發(fā)展經(jīng)濟，醫(yī)治戰(zhàn)爭的創(chuàng)傷，混凝土攪拌站得到了快速發(fā)展。目前，德國、美國、意大利、日本等國家的攪拌站在技術(shù)水平和可靠性方面處于領(lǐng)先地位。國外生產(chǎn)的攪拌站一般生產(chǎn)率在 50m3/ h～ 300m3/h，對于商品混凝土生產(chǎn)，攪拌站形式應(yīng)用比較普遍，尤其在大型工程中被采用。我國混凝土攪拌站 (樓 )的研制是從 50年代開始的，在其發(fā)展過程中，型式的選取和主要技術(shù)參數(shù)基本上是根據(jù)用戶要求和參考國外產(chǎn)品的自由狀態(tài)。國標 GB1017188((混凝土攪拌站 (樓 )分類》和 GB 1017288((混凝土攪拌站 (樓 )技術(shù)條件》的頒布實施，將混凝土攪拌站 (樓 )的研制和生產(chǎn)納入了標準管理的軌道，為其發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。產(chǎn)品技術(shù)標準和預(yù)拌混凝土標準的要求中，對于混凝土攪拌站 (樓 )的技術(shù)指標己達到發(fā)達國家水平。當今國內(nèi)生產(chǎn)的混凝土攪拌站質(zhì)量迅速提高，逐步取 代了進口攪拌站，在國內(nèi)已經(jīng)占主導地位，其控制系統(tǒng)也得到快速發(fā)展。國內(nèi)大型混凝土攪拌站生產(chǎn)廠商包括 :三一重工、珠海志美、上海華建、南方路機等。自八十年代以來，我國混凝土機械有兩次戰(zhàn)略性產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，對行業(yè)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用：一是八十年代初期混凝土攪拌機的升級換代，由雙錐反轉(zhuǎn)型、立軸和臥軸強制式混凝土攪拌機替代鼓筒型攪拌機，現(xiàn)在這三大系列產(chǎn)品的技術(shù)性能己達到國外同類機型的先進水平，從質(zhì)量到數(shù)量上基本滿足了國內(nèi)需求 。二是八十年代末到九十年代初“發(fā)展一站三車 (即混凝土攪拌樓 (站 )、混凝土攪拌輸送車、臂架式混 凝土泵車和散裝水泥車 )，把我國商品混凝土機械搞上去”的戰(zhàn)略，推動了混凝土機械行業(yè)的第二次產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，反映了混凝土機械行業(yè)穩(wěn)定、持續(xù)、全面發(fā)展的深層次要求。經(jīng)過科研院所和生產(chǎn)企業(yè)的共同開發(fā)，適時引進國外先進的混凝土泵和混凝土攪拌輸送車技術(shù)，使我國在商品混凝土機械的設(shè)計、制造能力和水平都有了很大提高，一些產(chǎn)品已有批量生產(chǎn)，其技術(shù)水平與當今世界水平同步，減少了進口，節(jié)約了外匯，取得了較基于 PLC 的混凝土攪拌機設(shè)計 第 2 頁 共 29 頁 好的經(jīng)濟效益和社會效益。 至今 我國要建設(shè)一大批大型煤礦、油田、電站、機場、港口、高速鐵路、高等級公路等重點工程，同時也要進行大量的 城市道路、城鎮(zhèn)住宅的開發(fā)與建設(shè)，這都需要大量的混凝土。所以現(xiàn)在正是大力發(fā)展混凝土機械的大好時機，作為“一站三車”中的一站，混凝土攪拌樓 (站 )占有舉足輕重的地位。 基于 PLC 的混凝土攪拌機設(shè)計 第 3 頁 共 29 頁 第一章 混凝土攪拌站介紹 混凝土攪拌站的組成 一個全套的攪拌裝置是由許多臺主機和一些輔助設(shè)備組成，它最基本的組成部分有以下五個 :運輸設(shè)備、料斗設(shè)備、稱量設(shè)備、攪拌設(shè)備和輔助設(shè)備，如圖 11： 圖 11 混凝土攪拌站示意圖 1）運輸設(shè)備 運輸設(shè)備包括骨料運輸設(shè)備、水泥輸送設(shè)備以及水泵等。骨料運輸設(shè)備有皮帶機、拉鏟、抓斗和裝載機等，其中皮帶機是攪拌裝置中最常用的骨料運輸設(shè)備。水泥輸送設(shè)備和添加劑輸送設(shè)備由斗式提升機和螺旋輸送機組成。 2）料斗設(shè)備 料斗設(shè)備由貯料斗、卸料設(shè)備 (閘門、給料機等 )和一些其它附屬裝置組成。料斗設(shè)備在生產(chǎn)中起著中間倉庫的作用，用來平衡生產(chǎn)。在混凝土攪拌裝置中，用料斗設(shè)備配合自動秤進行配料。所以，它是工藝設(shè)備的組成部分，并不是大宗物料的貯存場所。 根據(jù)制 作貯料斗所用的材料不同，貯料斗分為鋼貯斗、鋼筋混凝土貯斗、木貯斗等 。從外形上分，常用的有方形和圓形。圓形貯斗又叫筒倉。 石料箱 沙料箱 沙料輸送機 石料輸送機 添加劑螺旋輸料機 水泥螺旋輸料機 水泵電機 沙料重量傳感器 石料重量傳感器 放料閘門 傳送帶 翻斗倒成品時下限位 上料時上限位 攪拌機 基于 PLC 的混凝土攪拌機設(shè)計 第 4 頁 共 29 頁 給料機和閘門都是貯料斗的卸料設(shè)備。閘門控制貯料斗卸料口的開啟和關(guān)閉的，大多是氣動的，其構(gòu)造簡單，卸料能力大，但是只有當物料是完全松散狀態(tài)時，才能比較均勻地控制料流。而采用給料機卸料時，就比較容易控制均勻地卸料，給料機都是電動的。閘門的類型很多，但在混凝土攪拌裝置中最常用的是扇形閘門，它由壓縮空氣缸來操縱，骨料 (石子和砂 )都是采用閘門給料。 3）稱量設(shè)備 稱量配料設(shè)備是混凝土生產(chǎn)過程中的一項 重要工藝設(shè)備，它控制著各種混合料的配比。稱量配料的精度對混凝土的強度有著很大的影響。因此，精確、高效的稱量設(shè)備不僅能提高生產(chǎn)率，而且是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高強混凝土的可靠保證。一套完整的稱量設(shè)備包括貯料斗、給料設(shè)備 (閘門或給料機 )和稱量設(shè)備等。對稱量設(shè)備的要求，首先是準確，其次是快速。稱量的不精確將對混凝土的強度產(chǎn)生很大的影響，同時又要滿足一定的生產(chǎn)率。 稱量設(shè)備從構(gòu)造上可分為杠桿秤和電子秤等，其中，杠桿秤已經(jīng)被淘汰。 為了適應(yīng)各種不同的物料，秤斗在構(gòu)造上略有不同。水泥秤斗是圓形的，骨料秤斗是長方形的，而水等液體的秤斗是圓 形的，斗門設(shè)有橡皮墊，以保證密封。傳感器的裝設(shè)，電子秤的秤斗采用三點懸掛，在每套懸掛裝置的中部各裝有一個傳感器。 4）攪拌設(shè)備 即一般的混凝土攪拌機，沒有提升裝置和供水裝置。其設(shè)計技術(shù)很成熟，在攪拌站設(shè)計中，一般采用標準攪拌機。例如，目前國內(nèi)廠家基本都使用雙臥軸強制式攪拌機，此攪拌機攪拌能力強，攪拌均勻、迅速，生產(chǎn)率高，對于干硬性、塑性及各種配比的混凝土，均能達到良好的攪拌效果。 電控系統(tǒng)的構(gòu)成 電控系統(tǒng)由 PLC、智能元件、傳感器、中間繼電器和執(zhí)行機構(gòu)