【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳送帶關(guān)閉開始計(jì)時(shí)3分鐘 ？3分鐘到？5分鐘到？YY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)5YNYNYN2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31 PLC控制系統(tǒng)主程序流程圖由于條件有限，報(bào)警電路的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，～。程序運(yùn)行流程圖如圖32所示:故障產(chǎn)生故障指示燈亮，報(bào)警電鈴響按消鈴按鈕關(guān)閉電鈴，報(bào)警指示燈變?yōu)槌Ａ料收蠄?bào)警燈熄滅按下試燈、試鈴按鈕圖32 報(bào)警程序運(yùn)行流程圖由于整個(gè)設(shè)備的工作流程是連續(xù)循環(huán)進(jìn)行的，因此斷電之后再起動(dòng)必須仍然恢復(fù)斷電前的狀態(tài)。程序設(shè)計(jì)選擇具有斷電保護(hù)的內(nèi)部輔助保持繼電器和數(shù)據(jù)，將氣缸、電磁閥或電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行保存，實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)，如圖33所示：Y系統(tǒng)初始化原始配方及控制參數(shù)初始化是否執(zhí)行斷電恢復(fù)？調(diào)入斷電時(shí)的狀態(tài)接上次斷電時(shí)狀態(tài)運(yùn)行N一次 循 環(huán) 結(jié) 束54圖33 斷電保護(hù)程序流程圖 4 PLC的硬件、軟件選擇 PLC的選用進(jìn)行PLC選型時(shí)，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:（1)I/O點(diǎn)數(shù)問(wèn)題當(dāng)控制對(duì)象I/O點(diǎn)在60點(diǎn)之內(nèi)，I/O點(diǎn)數(shù)比為3:2時(shí)選用整體式(小型)PLC較為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)控制對(duì)象I/O點(diǎn)在100300點(diǎn)左右，選用中小型模塊式的較為合理。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。（2)I/O類型問(wèn)題I/O類型也是決定PLC選型的重要因素之一，一般而言，多數(shù)小型PLC只具有開關(guān)量I/O ； PID, A/D, D/A、位控功能一般只有大、中型PLC才有。（3)聯(lián)網(wǎng)通信問(wèn)題聯(lián)網(wǎng)通訊是影響PLC選型的重要因素之一，多數(shù)小型機(jī)提供較簡(jiǎn)單的RS232通訊口，少數(shù)小型PLC沒(méi)有通訊功能。而大型PLC一般都有各種標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊可供選擇。（4)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間也是影響PLC選型的重要因素之一。一般而言，小型PLC掃描時(shí)間為1020ms/kb；中型PLC掃描時(shí)間在10ms/kb以下；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。（5)可靠性問(wèn)題應(yīng)從系統(tǒng)的可靠性角度，決定PLC的類型和組網(wǎng)形式，比如對(duì)可靠性要求極高的系統(tǒng)，可考慮選用雙CPU型PLC或冗余控制系統(tǒng)/熱備用系統(tǒng)。（6)程序存貯器問(wèn)題在PLC選型過(guò)程中，PLC內(nèi)存容量、型式也是必須考慮的重要因素。通常的計(jì)算方法是:I/O點(diǎn)數(shù)8(開關(guān)量)+100模擬量通道數(shù)(模擬量)+120(1+采樣點(diǎn)數(shù)0。25 )(多路采樣控制)。進(jìn)行PLC選型時(shí)，不要盲目地追求過(guò)高的性能指標(biāo)。另外，I/O點(diǎn)數(shù)，存貯容量應(yīng)留有一定的余量以便實(shí)際工作中的調(diào)整。 CPU的選擇（1）I/O點(diǎn)數(shù)的確定經(jīng)過(guò)對(duì)各輸入輸出的大略計(jì)算，本設(shè)計(jì)中需要數(shù)字量輸入62點(diǎn)，數(shù)字量輸出59點(diǎn)，模擬量輸入通道6路，其具體分配見表41，42，43。本系統(tǒng)需要配置的I/O點(diǎn)如下:表41模擬量輸入通道統(tǒng)計(jì)表模擬量輸入通道數(shù)石料重量（石料重量傳感器輸入）3沙料重量（沙料重量傳感器輸入）3總計(jì)6 表42數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)控制方式選擇2總啟動(dòng)按鈕1總停止按鈕1報(bào)警電路試燈、試玲1急停按鈕1消鈴按鈕4攪拌機(jī)啟動(dòng)2攪拌機(jī)下限位傳感器3攪拌機(jī)上限位傳感器3石料箱閘門狀態(tài)傳感器12沙料箱閘門狀態(tài)傳感器12消鈴按鈕12攪拌機(jī)故障急停開關(guān)2石料輸送機(jī)故障急停開關(guān)6沙料輸送機(jī)故障急停開關(guān)6總計(jì)62 表43數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)傳送帶9翻斗機(jī)2閘門線圈4警鈴2電機(jī)啟動(dòng)、停止6狀態(tài)指示燈6故障顯示燈30總計(jì)59根據(jù)對(duì)上述控制任務(wù)的分析，考慮到前面的設(shè)計(jì)中I/O點(diǎn)數(shù)可能有疏漏，并考慮到I/O端的分組情況以及隔離與接地要求，應(yīng)在統(tǒng)計(jì)后得出的I/O總點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，增加10％到15％的裕量?？紤]裕量后的I/O總點(diǎn)數(shù)即為I/O點(diǎn)數(shù)估計(jì)值。選定的PLC機(jī)型的I/O能力極限值必須大于I/O點(diǎn)數(shù)估計(jì)值，并應(yīng)盡量避免使PLC能力接近飽和，一般應(yīng)留有30％的裕量。PLC的I/O點(diǎn)數(shù)估算值大小，在很大程度上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可以在I/O點(diǎn)數(shù)估算值的基礎(chǔ)上計(jì)算對(duì)PLC存儲(chǔ)器容量的需求。目前，大多用統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行存儲(chǔ)器容量估算。這種方法是以PLC處理每個(gè)信息量所需存儲(chǔ)器數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均經(jīng)驗(yàn)值為依據(jù)，乘以信息量數(shù)再考慮一定的裕量計(jì)算得到存儲(chǔ)器需要容量。作為一般應(yīng)用下的一種經(jīng)驗(yàn)公式是：存儲(chǔ)器容量其中：DI為數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)； DO為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)； AI/O為模擬量I/O通道總數(shù)。DI點(diǎn)數(shù)估計(jì)值為62=72，DO點(diǎn)數(shù)估計(jì)值為59=68，AI通道估計(jì)值為6=7個(gè)。所以存儲(chǔ)器容量為: (7210+685+7100)/1024=工程實(shí)踐中，大多采用粗略估算，加大裕量，實(shí)際選型時(shí)參考此值采用就高不就低的原則。通過(guò)上面的計(jì)算，考慮系統(tǒng)通訊和冗余的要求，選用SIMATIC S7300系列中的CPU3152 DP是最合適的。其中最主要的原因是CPU3152 DP是S7300系列中唯一帶現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS) SINEC L2DP接口的CPU模塊。內(nèi)置80KB RAM，隨機(jī)存儲(chǔ)器為48KB，最大數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)為1024個(gè)，最大模擬量I/O通道數(shù)為128個(gè)。最大配置4個(gè)機(jī)架，32塊模塊。滿足設(shè)計(jì)需要。數(shù)字量輸入模塊SM321：數(shù)字量輸入模塊用于將現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程送來(lái)的數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成S7300內(nèi)部信號(hào)電平。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。直流輸入模塊各輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電路都相同，它們有一個(gè)公共的端子，即有一個(gè)公共匯入集點(diǎn)，因此直流輸入方式又稱為直流匯點(diǎn)輸入方式。交直流輸入模塊各輸入電路都相同，但它們各個(gè)輸入電路可能有一個(gè)公共端子，稱為匯點(diǎn)輸入方式；也可能沒(méi)有公共端子，而是彼此獨(dú)立，互不影響，稱為分隔式輸入方式。輸入模塊的選擇時(shí)應(yīng)注意以下幾方面：，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)；，一般來(lái)講，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)不要超過(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的60%；，應(yīng)考慮其門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)。綜合考慮以上幾點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)中選用直流32點(diǎn)輸入的輸入模塊SM321（6ES7 3211BL000AA0）。SM322數(shù)字量輸出模塊的作用是將S7300的輸出信號(hào)傳給外部負(fù)載（即用戶輸出設(shè)備），并將S7300內(nèi)部低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成外部所需要電平的輸出信號(hào)。數(shù)字量輸出模塊SM322有七種型號(hào)輸出模塊可供選擇，即16點(diǎn)晶體管輸出、32點(diǎn)晶體管輸出、16點(diǎn)可控硅輸出、8點(diǎn)晶體管輸出、8點(diǎn)可控硅輸出、8點(diǎn)繼電器輸出和16點(diǎn)繼電器輸出模塊。模塊的每個(gè)輸出點(diǎn)有一個(gè)綠色發(fā)光二極管顯示輸出狀態(tài)，輸出邏輯“1”時(shí)，二極管發(fā)光。本次設(shè)計(jì)中，數(shù)字量輸出驅(qū)動(dòng)的主要是指示燈和電磁閥，考慮到安全性和攪拌機(jī)的不頻繁啟動(dòng)的特性，故選用16點(diǎn)繼電器輸出的模塊SM322（6ES7 3221BH100AA0）。SM331主要是由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分的方法，積分時(shí)間直接影響到A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間和A/D轉(zhuǎn)換精度。所有模擬量的輸入通道共用一個(gè)轉(zhuǎn)換部件，通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)，將各通道按順序一個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)換。輸入模塊的循環(huán)時(shí)間是指這一通道開始轉(zhuǎn)換模擬量輸入值到下次開始轉(zhuǎn)換的時(shí)間，它是模塊中所有活動(dòng)的輸入通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間的總和。因此為了縮短循環(huán)時(shí)間，應(yīng)該使用S7組態(tài)工具屏蔽不用的模擬量通道，使其不占用循環(huán)時(shí)間。在此項(xiàng)目中，我們的模擬量信號(hào)石料、沙料重量（重量傳感器輸入）0～10V電壓信號(hào)，7測(cè)重傳感器4～20mA電流信號(hào)。模擬量輸入模塊的選擇要考慮通道數(shù)。為了節(jié)約機(jī)架空間和費(fèi)用，選用8通道的模擬量輸入模塊SM331（6ES7 3317KF020AB0）。電源模塊的選擇很簡(jiǎn)單，只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于CPU模塊、輸入輸出模塊、專用模塊等消耗電流的總和。S7300各個(gè)模塊使用的電源是通過(guò)S7300的背板總線傳送的，一部分模塊還需要從外部負(fù)載電源供電。在建立一個(gè)項(xiàng)目系統(tǒng)的時(shí)候，應(yīng)充分考慮各個(gè)模塊的電流耗量和功率損耗。在S7300的一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目中，所有模塊確定后，要選擇合適的電源模塊。電源模塊的輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊、各智能模塊等總消耗功率之和，并且要留有大約30%的余量。S7300的專用電源模塊PS307用于將120/230V交流電轉(zhuǎn)化為24V直流供電電源，以作為CPU和其他模塊所需電源。根據(jù)輸出電流的不同，有3種規(guī)格的電源模塊可選：2A、5A、10A。綜合考慮以上各點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)選用10A的電源模塊PS 307（6ES7 3071KA000AA0）。輸出電壓24VDC；具有防短路和開路保護(hù)； 連接單相交流系統(tǒng) (輸入電壓120/230 VAC，50/60Hz)； 可靠的隔離特性，符合EN 60 950；可用作負(fù)載電源。綜上所述，本次設(shè)計(jì)中選用的PLC模塊：CPU3152 DP處理器；PS307電源模塊；ET200M遠(yuǎn)程控制單元；CP340通信模塊；SM321數(shù)字量輸入模塊；SM322數(shù)字量輸出模塊；SM331模擬量輸入模塊?；炷翑嚢枵究刂葡到y(tǒng)主要采集的是各種物料的重量信號(hào)，故本系統(tǒng)選用的是壓力傳感器。壓力傳感器是稱重系統(tǒng)中的重要組成部分，由各種壓力敏感元件將被測(cè)物重量信號(hào)轉(zhuǎn)換成容易測(cè)量的電信號(hào)輸出，給稱重儀表顯示重量值，供控制或報(bào)警等使用。影響稱重傳感器選型的因素：（1）稱重傳感器選型應(yīng)考慮過(guò)負(fù)荷因素（2）可靠性（3）傳感器的防護(hù)等級(jí)（4）攪拌站的規(guī)模和工作類型（5）稱重傳感器的準(zhǔn)確度稱重傳感器的選型應(yīng)充分考慮以上一些因素外，還應(yīng)盡可能兼顧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、價(jià)格便宜、易于維修、易于更換等條件。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。根據(jù)不同類型和規(guī)模的攪拌設(shè)備選用相應(yīng)的傳感器。混凝土攪拌站要求的傳感器額定載荷從1kg～4000kg不等，骨料傳感器的稱量范圍最大，一般為50kg～4500kg。外加劑傳感器的額定載荷最小，一般不超過(guò)50kg。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41所示：圖41 HLF(1)型方懸臂梁壓力傳感器F型傳感器具有0。05%F。S的精度等級(jí)、2mv/v的靈敏度、0。05%F。S的非線性、士0。05%F。S/30min的蠕變和蠕變恢復(fù)、0。05%F。 S的滯后和重復(fù)性、0。02%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