【正文】 電控系統(tǒng)由 PLC、智能元件、傳感器、中間繼電器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，如圖 22：6RS232打印機(jī) PCPLC傳感器 智能元件中間繼電器執(zhí)行機(jī)構(gòu)混凝土攪拌站 圖 22 電控系統(tǒng)構(gòu)成 PLC 采用德國西門子 SIMATIC 系列產(chǎn)品。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括骨料放料電磁法閥、水泥放料電磁法閥、水泵閥門、添加劑放料電磁閥、送料電機(jī)、攪拌電機(jī)等。工程機(jī)械攪拌設(shè)備用稱重傳感器的選型既要考慮混凝土攪拌樓站稱重系統(tǒng)的基本要求，又要兼顧稱重傳感器的運(yùn)行環(huán)境，還要削弱那些對(duì)稱重傳感器有重要影響的因素，合理地選擇使用傳感器。綜合分析了傳感器的量程和范圍、線性度、靈敏度和分辨率后，并且根據(jù)攪拌站中稱重傳感器的運(yùn)行環(huán)境，選用的是 HLF(1)型方懸臂梁高精度壓力傳感器，如圖 24：9圖 24 HLF(1)型方懸臂梁壓力傳感器F 型傳感器具有 % 的精度等級(jí)、2mv/v 的靈敏度、% 的非線性、士%、%F. S 的滯后和重復(fù)性、%F. S/100℃的零點(diǎn)輸出溫度影響和額定輸出溫度影響、15V (DC)的最大工作電壓，其額定載荷則為1～20T。103 混凝土攪拌站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟 [17]任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。監(jiān)控界面友好，簡(jiǎn)潔明快。STOPRUN內(nèi)部處理通信操作輸入處理程序執(zhí)行輸出處理CPU 運(yùn)行方式更新時(shí)鐘和特殊寄存器電源 ONCPU 正常否 ?執(zhí)行自診斷112存放自診斷錯(cuò)誤結(jié)果致命錯(cuò)誤?CPU 強(qiáng)制為 STOP2圖 32 PLC 循環(huán)掃描工作方式 這個(gè)工作過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。在 PLC 處于運(yùn)行(RUN)狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作 [11]。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其12映像寄存器的內(nèi)容也不發(fā)生變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。 ③程序處理 程序執(zhí)行完以后，將輸出映像寄存器，即器件映像寄存器中的 Y 寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。PLC 的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問題。換言之，輸入輸出的狀態(tài)保持一個(gè)掃描周期。但是對(duì)某些 I/O 快速響應(yīng)的設(shè)備，則應(yīng)采取相應(yīng)的措施。程序執(zhí)行的時(shí)間。當(dāng)控制對(duì)象 I/O 點(diǎn)在 500 點(diǎn)以上時(shí)就必須選用大型 PLC。而大型 PLC 一般都有各種標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊可供選擇。大型 PLC 掃描時(shí)間在 1 ms/kb 以下，而系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間約為 2 倍的掃描周期。進(jìn)行 PLC 選型時(shí)，不要盲目地追求過高的性能指標(biāo)。通常，獨(dú)立式的點(diǎn)均價(jià)格較高，如果實(shí)際系統(tǒng)中開關(guān)量輸入信號(hào)之間不需隔離可考慮選擇后兩種。③開關(guān)量輸入模塊。通常的開關(guān)量輸出模塊類型有繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出。開關(guān)輸入量有:系統(tǒng)開關(guān)按鈕；攪拌機(jī)（翻斗門）的上限位、下限位；沙料箱、石料箱閘門開關(guān)。 本系統(tǒng)需要配置的 I/O 點(diǎn)如下: 2 個(gè)模擬量輸入。其模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、和易于實(shí)現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點(diǎn)使得 S7200 成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟(jì)的方案。此外，S7200 系列 PLC 還具有模塊點(diǎn)數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高，性能優(yōu)越，裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。組態(tài)軟件大都由專業(yè)軟件公司開發(fā)，提高了系統(tǒng)的成功率和可靠性，減輕了工程開發(fā)人員的工作量。社會(huì)化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬件不可能出自一家公司的產(chǎn)品， “異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。 (3)豐富的功能模塊。 (4)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。 (6)周密的系統(tǒng)安全防范。本文16上位機(jī)組態(tài)軟件采用北京亞控自動(dòng)化軟件科技有限公司開發(fā)的“組態(tài)王 ,“組態(tài)王 ”以 Microsoft Windows95 / Windows98/Windows NT 中文操作系統(tǒng)作為其操作乎臺(tái)，充分利用了 Windows 圖形功能完備，界面一致性好，易學(xué)易用的特點(diǎn)。畫面開發(fā)系統(tǒng)是應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境，程序員在這個(gè)環(huán)境中完成界面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫連接的定義等。它通過實(shí)時(shí)效據(jù)庫管理從一組工業(yè)控制對(duì)象采集到各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動(dòng)畫的方式形象地表示出來，同時(shí)完成報(bào)警、歷史記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。由于變送器輸出的是并行 BCD 碼，所以需經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，存儲(chǔ)在 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器中。在稱量時(shí)用總重量減去基準(zhǔn)零點(diǎn)值，得到的就是原料的準(zhǔn)確重量。在混凝土所需的各種材料計(jì)量完畢后，控制集料斗和各秤斗開門，以把各種材料裝入攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。由于整臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)的連續(xù)性較強(qiáng)，控制系統(tǒng)中，每一個(gè)動(dòng)作的前后時(shí)序性都有嚴(yán)格的要求，且到達(dá)某個(gè)狀態(tài)時(shí)，必須保證與這一狀態(tài)有關(guān)的動(dòng)作全部完成，才可以進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，因此必須通過設(shè)備上安裝的限位開關(guān)和傳感器對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。集料斗和秤斗均為空；18本批攪拌結(jié)束且 PLC 無輸出動(dòng)作等，系統(tǒng)初始化程序及主程序流程圖見圖 33：19YY2YNYNYNNNYNNYY YNNN啟動(dòng)循環(huán)開始指示燈亮？添加劑螺旋輸料機(jī)開水泥螺旋輸料機(jī)開水泵電機(jī)開沙料輸送機(jī)開攪拌機(jī)開開始計(jì)時(shí) 5分鐘 石料輸送機(jī)開沙料稱量完畢？閘門打開，傳送帶啟動(dòng)1沙料箱放料畢？石料稱量完畢？NY石料箱放料畢？閘門關(guān)閉 閘門關(guān)閉傳送帶上沒有物料？傳送帶關(guān)閉開始計(jì)時(shí) 3分鐘 開始計(jì)時(shí) 分鐘 分鐘到？3 分鐘到？ 5 分鐘到？Y Y開始記錄攪拌時(shí)間 5 分鐘，配料完畢指示燈亮，10 秒后自動(dòng)滅所有配料都放入攪拌機(jī)？1攪拌時(shí)間到？攪拌機(jī)停止，翻斗機(jī)下翻卸混凝土4手動(dòng)開始 N攪拌機(jī)在上限位且石料箱和沙料箱放料閘門關(guān)？閘門打開，傳送帶啟動(dòng)520 YNYNYN2翻斗機(jī)停止，開始計(jì)時(shí) 2 分鐘2 分鐘時(shí)間到？攪拌機(jī)上升下翻到下限位？上升到上限位？3一次循環(huán)結(jié)束指示燈亮，10秒后自動(dòng)滅34 圖 33 主程序流程圖 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)由于條件有限，報(bào)警電路的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，利用 ～ 作為各電動(dòng)機(jī)故障信號(hào)。 小結(jié)本章對(duì)作為控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的 PLC 的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了介紹，并對(duì) PLC 進(jìn)行選型。 仿真調(diào)試的準(zhǔn)備工作第一步：程序編輯好之后，要進(jìn)行編譯。圖 43 CPU 設(shè)置第四步：下載程序。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊 CPU 模塊下面的開關(guān)板上的灰色小開關(guān)，可使小開關(guān)的手柄向上，觸點(diǎn)閉合，PLC 對(duì)應(yīng) 的 LED（發(fā)光二極管）變?yōu)榫G色。另外還通過仿真軟件中命令“查看” “內(nèi)存監(jiān)視”來了解程序的執(zhí)行情況如圖 44，圖中“21”表示二進(jìn)制值 1。在運(yùn)行模式下，點(diǎn)擊 (啟動(dòng)按鈕)，則（循環(huán)開始指示燈）的 LED 亮；點(diǎn)擊 （手動(dòng)開始） ，各電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)燈(\\\\\)沒有亮，這是因?yàn)椴痪邆溟_始條件：攪拌機(jī)在上限位且石料箱和沙料箱放料閘門關(guān)，點(diǎn)擊 （攪拌機(jī)上限位）\（石料箱閘門）\（沙料箱放料閘門） ，使其閉合，則各電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)燈亮。點(diǎn)擊手動(dòng)開始按鈕，并適時(shí)點(diǎn)擊各行程開關(guān)及閘門狀態(tài)開關(guān)，測(cè)試各個(gè)電機(jī)是否能夠正常起停。 報(bào)警程序的調(diào)試 第一步：按下 （試燈、試鈴按鈕） ，則 （報(bào)警玲聲） 、（攪拌機(jī)故障指示燈）……（翻斗機(jī)故障指示燈）全部變亮，否則為錯(cuò)誤，須進(jìn)行修改。報(bào)警電路部分梯形圖如圖 46：29圖 46 報(bào)警電路部分梯形圖 模擬量處理本程序設(shè)計(jì)中的模擬量輸入量為壓力，模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電壓（0～10v） ，PLC 用 A/D 轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量存儲(chǔ)在 AIW2 和 AIW4 中，然而，要在程序設(shè)計(jì)中應(yīng)用，特別要在仿真軟件中應(yīng)用，還得進(jìn)一步處理，我選用字比較指令在程序中實(shí)現(xiàn)其功能，并可在仿真軟件中使用。并且對(duì)稱重系統(tǒng)現(xiàn)狀和構(gòu)造進(jìn)行了分析，然后對(duì)其主要組成部分稱重傳感器及其變送器的原理、結(jié)構(gòu)、選擇設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，最后對(duì)稱重系統(tǒng)進(jìn)行了選型，并給出其結(jié)構(gòu)和功能。 但是由于作者的水平有限和時(shí)間問題，期望的控制系統(tǒng)還有很多問題需要進(jìn)一步深入研究與設(shè)計(jì): 1)斷電保護(hù)系統(tǒng)及報(bào)警系統(tǒng)需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)。隨著工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)控制總線作為一種智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的開放式、數(shù)字化、雙向串行、多節(jié)點(diǎn)的新興通信總線，在工程中的應(yīng)用日益廣泛。三年來，作者不僅從覃老師那里學(xué)到許多專業(yè)知識(shí)，更重要的是獲取專業(yè)科研前沿和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，所有這些都是以后人生生活的重大財(cái)富，在此特向恩師表示由衷的感謝和崇高的敬意。32致謝 本論文是在覃彥之老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從課題的選擇到論文最終完成的每一個(gè)環(huán)節(jié)，覃老師都親臨指導(dǎo)，提出意見并指正，她為此付出了大量的心血和精力。 3）方便地利用面板按鈕來實(shí)現(xiàn)配料的配比改變需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)； 4)如果在一次循環(huán)中突然斷電，導(dǎo)致混凝土凝固在攪拌機(jī)中，是否可以設(shè)計(jì)清除系統(tǒng)或設(shè)計(jì)一種能夠使其不會(huì)凝固的系統(tǒng)。結(jié)合攪拌站的控制流程，利用西門子梯形圖編程語言，進(jìn)行 PLC 程序的設(shè)計(jì)。315 結(jié)論與展望本文從混凝土攪拌站的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)及工藝流程和軟件設(shè)計(jì)的介紹分析開始進(jìn)行了全局的研究設(shè)計(jì)，第二章接著分析了混凝土攪拌站測(cè)控系統(tǒng)的具體計(jì)量機(jī)構(gòu)、控制方式，并提出了基于集散控制系統(tǒng)的攪拌站控制方式。第三步：第二步調(diào)試正確的情況下，按下 （消鈴按鈕） ，則 （報(bào)警玲聲）滅，相應(yīng)的故障指示燈轉(zhuǎn)為常亮，否則為錯(cuò)誤。該信號(hào)的產(chǎn)生對(duì)攪拌站的正常運(yùn)行有著極其關(guān)鍵的作用，該信號(hào)的調(diào)試可使用內(nèi)存監(jiān)視來實(shí)現(xiàn)。從而可以看出起停符合要求。27圖 44 仿真軟件中的內(nèi)存監(jiān)視 仿真調(diào)試 系統(tǒng)初始化程序及主程序調(diào)試第一步：測(cè)試程序的起停是否符合要求。帶輸入的數(shù)字量擴(kuò)展模塊下面也有小開關(guān)。下載成功后，CPU 模塊中間會(huì)顯示下載的程序的名稱，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)下載的程序代碼文本框，可關(guān)閉該文本框。打開仿真軟件后，執(zhí)行菜單命令“配置”　　“CPU型號(hào)” ，在“CPU 型號(hào)” 對(duì)話框的下拉列表中選擇 CPU 的型號(hào)為 CPU226（與編程軟件選擇的 CPU 一致） ，使用 CPU 的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)地址 (2)，見圖 43。254 程序調(diào)試由于條件限制，本人無法購買 PLC，而實(shí)驗(yàn)室的 S7200 的輸入輸出點(diǎn)數(shù)又不能滿足要求，使得運(yùn)行 STEP7Micro/WIN 的計(jì)算機(jī)與 PLC 之間無法建立起通信。程序設(shè)計(jì)選擇具