【正文】 字?jǐn)?shù) =輸出點(diǎn)數(shù) X 8； 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) =定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2； 模擬量：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) =模擬通道數(shù) X 100； 通信接口：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) =接口個(gè)數(shù) X 300； 根據(jù)存儲(chǔ)器的總字節(jié)數(shù)再加上一定的備用量 . 作為一般應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)公式是： 所需存儲(chǔ)容量（ KB） =(1~)x (DIx10+DOx8+AI/AOx100+CPx300)/1024 其中： DI 為開關(guān)量輸入總點(diǎn)數(shù)； DO 為開關(guān)量輸出總點(diǎn)數(shù)； AI/AO 為模擬量 I/O 通道總數(shù)； CP 為通信接口總數(shù) . I/O 模塊的選擇 1）開關(guān)輸入量模塊的選擇 PLC 的輸入模塊用來檢測來自現(xiàn)場（如按鈕、行程開關(guān)、溫控開關(guān)、壓力開關(guān)）的高電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為 PLC 的內(nèi)部低電平信號(hào) .按輸入點(diǎn)數(shù)分：常用的有 8 點(diǎn)、 12 點(diǎn)、 16 點(diǎn)、 32 點(diǎn)等 . 按工作電壓分：常用的有 5V， 12V， 24V，交流 110V、 220V等 . i)根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(hào)與 PLC 輸入模塊的遠(yuǎn)近來選擇電壓的高低 .一般 24V 一下屬于低電壓，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，如 12V 電壓模塊一般不超過 的電壓模塊比較可靠 . ii)密度大的輸入模塊，如 32 點(diǎn)輸入模塊，能允許接入的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度 .一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不應(yīng)超過總輸入點(diǎn)數(shù)的 60%. 2）開關(guān)量輸出模塊的選擇 輸出模塊的任務(wù)是將 PLC 內(nèi)部低電平控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換為外部電平所需的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載 .輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向晶閘管輸出、晶體管輸出 . i)輸出方式的選擇 .繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過電壓和過電流能力強(qiáng)，且有隔離作用 .但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載 .但驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開關(guān)頻率不得超過 閘管輸出和晶體管輸出都屬于無觸點(diǎn)開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載 .感性負(fù)載在斷開瞬間會(huì)產(chǎn)生較高的反壓，必須采用措施，如并接阻容吸收電路等 . ii)輸出電流的選擇 .模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載的電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié) .對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻 負(fù)載，考慮接通時(shí)有沖擊電流，要留有足夠的裕量 . iii)同時(shí)接通輸出點(diǎn)數(shù) .在選用輸出模塊時(shí)，不但要看一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要看整個(gè)輸出模塊的滿載負(fù)荷能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流 . 3）特殊功能的選擇 .除了開關(guān)量信號(hào)外，工業(yè)控制中還要對(duì)壓力、溫度、液位、流量江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 等過程變量轉(zhuǎn)換為 PLC 可以接受的數(shù)字信號(hào)以及將 PLC 內(nèi)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出 .此外，還有一些特殊的設(shè)備，如步進(jìn)電機(jī)、變速計(jì)數(shù)以及通信聯(lián)網(wǎng)等 .與其他外圍設(shè)備的連接常需要專用的接口模塊，如傳感器模塊、凸輪模塊和 PID 模塊等 .這些模塊有自己的 CPU、存儲(chǔ)器、能在 PLC 的管理和協(xié)調(diào)下獨(dú)立地處理特殊任務(wù)，這樣即完善了 PLC 的功能，又減輕了 PLC 的負(fù)擔(dān)，提高處理速度 . 混凝土攪拌站 PLC 程序設(shè)計(jì) 混凝土攪拌站 PLC 程序設(shè)計(jì)思想 為了使 PLC完成混凝土攪拌站整個(gè)生產(chǎn)過程的現(xiàn)場控制功能， PLC需要采集各秤的重量信號(hào)及其它傳感器和行程開關(guān)提供的開關(guān)量信號(hào)，并對(duì)此進(jìn)行處理后，輸出對(duì)電磁閥、電動(dòng)機(jī)等各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，其具體細(xì)節(jié)如下： 1)骨料斗秤、水泥斗秤、粉煤灰斗秤等由稱重傳感器感應(yīng)的信號(hào)分別經(jīng)稱重變送器進(jìn)入 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 .把重量數(shù)據(jù)送入上位工控機(jī)，經(jīng)訓(xùn)練補(bǔ)償模塊處理后，再送回 PLC，更新其數(shù)據(jù)寄存器 . 2)由操作人員設(shè)定混凝土配料方案，包括了各種原料的給料量、提前量和允許誤差：當(dāng)原料重量 +提前量．給料量 允許誤差時(shí)，秤斗加料；加料停止后， PLC計(jì)算原料重量與給料量之間的實(shí)際誤差；為了提高計(jì)量精度，僅當(dāng)原料重量大于允許誤差時(shí)，秤斗卸料 . 3)各秤斗稱量時(shí)，當(dāng)重量達(dá)到設(shè)定值的 90％ 以前快速給料，達(dá)到 90％ 以后慢速給料，達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止 給料 .骨料：計(jì)量開始時(shí)，同時(shí)打開兩個(gè)給料門，當(dāng)重量到達(dá)設(shè)定值的90％ 時(shí)，關(guān)閉大開度給料門，僅由小門進(jìn)行加料，直到重量到達(dá)設(shè)定值：水：與骨料類似，區(qū)別在于水由粗稱泵和精稱閥供給：粉料和防凍劑：計(jì)量開始時(shí)，螺旋輸送機(jī)以最高速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)計(jì)量達(dá)到設(shè)定值的 90％ 時(shí)，開始精稱，即控制螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，直到重量達(dá)到設(shè)定值；外加劑：與粉料和防凍劑類似，區(qū)別是液體外加劑用泵供給 . 4)由于秤斗上粘附的原料使稱重產(chǎn)生偏差，所以需要進(jìn)行去皮處理 .去皮時(shí)， PLC記下此時(shí)的重量，此重量即為基準(zhǔn)零點(diǎn) .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 . 5)由于加料停止后，從料倉給料口到秤斗之間還滯留一部分原料要落入秤斗中，為了使 配料精度達(dá)到要求，在程序中需考慮這一重量，當(dāng)原料重量達(dá)到停止加 料條件時(shí)，由滯留在空中的原料補(bǔ)充提前量差值，即成為提前量一部分，從而達(dá)到精度要求 . 6)由于攪拌站運(yùn)行過程中 ,環(huán)境狀況艱苦所以送料機(jī)及攪拌機(jī)等工作一定次數(shù)后需要進(jìn)行維護(hù) ,以保證工作的順利及可靠 . 7）增加備用電源，滿足 1~2 個(gè)循環(huán)的備用電量，以防止突然斷電的物料浪費(fèi)及滿足短暫的少量物料供應(yīng) . 混凝土攪拌站 裝置的工藝流程 攪拌站進(jìn)行 混凝土生產(chǎn)時(shí)，首先將骨料分別裝入各自料倉，然后打開石料和砂料的給料閥門分別將骨料投入到秤斗進(jìn)行稱量，秤斗中的骨料不斷增加直到電子秤指示到所要求的重量才控制下料閥門停止投料，然后啟動(dòng)平皮帶和斜皮帶將骨料卸入集料斗 .在骨料配基于 PLC 的攪拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 料的同時(shí) ,攪拌機(jī)也開始攪拌 ,因?yàn)橥瑫r(shí)在利用定時(shí)器 進(jìn)行水泥、所需水及外加劑的計(jì)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 .在攪拌機(jī)運(yùn)行了規(guī)定的時(shí)間后，打開攪拌機(jī)的門進(jìn)行卸料 (攪拌站的門先半開，再全開 )，完成混凝土生產(chǎn)的一個(gè)循環(huán) . 在石料、砂料的 稱重計(jì)量時(shí)，系統(tǒng)用分別控制兩個(gè)門進(jìn)行快速粗略和慢速精確的計(jì)量，以減少稱量時(shí)間和稱量精度 .同理，對(duì)水的計(jì)量亦采用水粗稱閥和水精稱閥進(jìn)行控制，而水泥、粉煤灰和防凍劑等添加劑則由計(jì)量螺旋機(jī)從各自料倉送入各自秤斗進(jìn)行計(jì)量 . 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 . 系統(tǒng)初始化及主程序設(shè)計(jì) 根據(jù)工作流程的要求 ， PLC 控制程 序執(zhí)行輸出動(dòng)作時(shí)，計(jì)算機(jī)必須己經(jīng)處于數(shù)據(jù)的采集與處理狀態(tài)，因此，需要設(shè)定內(nèi)部輔助繼電器標(biāo)志 .只有當(dāng)計(jì)算機(jī)復(fù)位該標(biāo)志時(shí)， PLC才能確認(rèn)計(jì)算機(jī)已處于所要求的狀態(tài)，否則必須關(guān)斷所有輸出負(fù)載，進(jìn)入等待 . 同理，結(jié)束時(shí)，判斷停止條件 :所有門、所有閥均己關(guān)閉 。RUN 表示系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài) ； STOP 表示系統(tǒng)在停止?fàn)顟B(tài) . 圖 41CPU 的操作方式 3） 對(duì)變量進(jìn)行監(jiān)控 .用菜單命令 Insertinput variable 監(jiān)控輸入變量 ； Insertoutput variable 監(jiān)控輸出變量 Insertmemory variable 監(jiān)控內(nèi)部變量 ； Inserttimer variable 監(jiān)控定時(shí)器變量 ； Insertcounter variable 監(jiān)控計(jì)數(shù)器變量 .圖 42 表示上述變量表 .這些變量可以用二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制來訪問，但是必須注意輸出變量 QB 一般不強(qiáng)制修改 . 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 圖 42 所有變量 4) 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試 .設(shè)置 /刪除斷點(diǎn) —利用 “ 設(shè)置 /刪除斷點(diǎn) ” 可以確定程序執(zhí)行到何處停止 .斷點(diǎn)處的指令不執(zhí)行斷點(diǎn)激 活，利用 “ 斷點(diǎn)激活 ” 可以激活所有的斷點(diǎn) ； 不僅包括已經(jīng)設(shè)置的，也包括那些要設(shè)置的 .利用 “ 下一條指令 ” ， 可以單步執(zhí)行程序 .如果遇到塊調(diào)用 ， 用 “ 下一條指令 ” 就跳到塊后的第一條指令 . S7PLCSIM 軟件的 實(shí)現(xiàn)方法及模擬程序 本 小節(jié) 通過 攪拌站程序段 來說明 S7PLCSIM 軟件的仿真功能 .以 攪拌機(jī)程序段 為例子 .使用 S7PLCSIM 軟件調(diào)試程序的步驟如下 ： 1） 首先用 STEP7 軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件組態(tài)，然后再用 STEP7 軟件編程，程序如圖 43示 : 圖 43 攪拌機(jī) 程序 段 2） 再用 STEP7 軟件 SIMITIC 管理器菜單 OPTION 中選擇 Simulating Modules 為ON 狀態(tài) ， 表示選擇仿真調(diào)試 ， 如圖 44 示 : 基于 PLC 的攪拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 圖 44 選擇仿真調(diào)試 3） 在 S7PLCSIM 軟件中新建 PLC 文檔 .選擇菜單命令 PLCPower on 打開仿真 PLC的電源 ； 選擇仿真 PLC的工作方式為 STOP狀態(tài) ； 選擇菜單命令 EXECUTEScan modeScan continous 表示連續(xù)掃描方式 . 4） 用 STEP7軟件 SIMITIC 管理器菜單命令 PLCDownload,把程序下載到中仿真 PLC中 . 5） 在 S7PLCSIM 軟件中模擬實(shí)際操作 .選擇仿真 PLC 的工作方式為 RUN 狀態(tài)，可以監(jiān)視 STEP7 軟件中梯形圖程序的運(yùn)行情況 ， 選擇菜單命令 Debugmonitor 來監(jiān)視 .圖 45 模擬 計(jì)時(shí)器實(shí)際計(jì)時(shí) 過程 . 圖 45 模擬實(shí)際 計(jì)時(shí) 過程 6） 當(dāng)在 S7PLCSIM 軟件中模擬實(shí)際操作，如果檢測到程序出錯(cuò)，會(huì)調(diào)用相應(yīng)錯(cuò)誤組織塊 .S7PLCSIM 軟件支持對(duì)硬件中斷組織塊 OB40OB47 的仿真 ； 支持對(duì)時(shí)鐘中斷組織塊 OB10OB17 的仿真 ； 支持對(duì)掃描周期大于最大允許循環(huán)時(shí)間 中斷組織塊 OB80 的 仿 真 . 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 7） 保存生成的 PLC 文檔，以便下次仿真時(shí)直接調(diào)用的設(shè)置 . 仿真 調(diào)試 系統(tǒng)初始化及主程序調(diào)試 第一步：測試程序的起停是否符合要求 .在仿真軟件中下載程序后，點(diǎn)擊工具欄的綠色三角形按鈕，可切換到運(yùn)行模式 .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 裝料 位且閘門關(guān) ，點(diǎn)擊 （ 攪拌機(jī) 裝料位 ）（ 放料閘門 ），使其閉合 ，則各電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)燈亮 .程序繼續(xù)運(yùn)行 ；點(diǎn)擊 （緊急停止），則所有輸出信號(hào)燈滅 .從而可以看出起停符合要求 . 第二步：測試各電機(jī)的起停是否符合要求 .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)，測試各個(gè)電機(jī)是否能夠正常起停 . 第三步：產(chǎn)生“所有配料都裝 入攪拌機(jī)”信號(hào)的程序調(diào)試 .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) . 報(bào)警程序調(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 ） … 相應(yīng)燈位 變亮，否則為 錯(cuò)誤，須進(jìn)行修改 . 第二步：第一步調(diào)試正確的情況下，按下相應(yīng)的模擬故障按鈕，看對(duì)應(yīng)的指示燈是否閃爍、 （ 報(bào)警玲聲 ）是否亮，否則為錯(cuò)誤，須進(jìn)一步修改 . 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 . 第四步：第三步調(diào)試正確的情況下，使產(chǎn)生故障的觸點(diǎn)斷開，則相應(yīng)指示燈滅，否則為錯(cuò)誤 . 維護(hù)程序調(diào)試 第一步： 為調(diào)試方便把 IN2 調(diào)為 5 次，使能 五次后，看 是否為亮， 否則為錯(cuò)誤，須進(jìn) 一步 修改 . 第二步：第一步調(diào)試正 確的情況下，按下 清零按鈕，觀察 MW0 是否變?yōu)?0，及相應(yīng)的 指示燈是否 熄滅，與上述不符 ，須進(jìn)一步修改 . 小結(jié) 本章通過仿真軟件對(duì)初始化程序及報(bào)警程序進(jìn)行了調(diào)試和修改，使得程序更加符合設(shè)計(jì)的要求 . 基于 PLC 攪拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 第 5 章 結(jié)論與展望 結(jié)論 本論文設(shè)計(jì)的基于 PLC 的攪拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)的，整個(gè)論文的工作以系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)為目標(biāo)進(jìn)行展開，在滿足工藝要求下，主要完成了硬件的配置和控制程序的設(shè)計(jì) .希望對(duì)混凝土攪拌站控制系統(tǒng)研究有所作用 . 本論文從混凝土攪拌站的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)及工藝流程的介紹分析開始 進(jìn)行了全局的研究設(shè)計(jì)，提出了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 .首先對(duì)于控制系統(tǒng)的硬件的需求進(jìn)行分析，其次對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，最終構(gòu)建攪拌站控制流程與軟件系統(tǒng)的組成，并對(duì)于主要軟件、驅(qū)動(dòng)進(jìn)行闡述，最終完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .從測試的結(jié)果看來滿足設(shè)計(jì)要求 . 通過研究設(shè)計(jì) 本論文 期望的 PLC控制的攪拌站系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下目的：通過現(xiàn)場控制，實(shí)現(xiàn)稱量、卸料及攪拌等混凝土生產(chǎn)全過程的全部自動(dòng)控制；同時(shí)在設(shè)計(jì)中考慮保留手動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)功能切換方便快捷，對(duì)任何物料的手動(dòng)稱量、卸料控制過程也可在屏幕上實(shí)時(shí)顯示 . 不足之處及未來展望 由于時(shí)間和個(gè)人能力有限，期望的攪拌站控制系統(tǒng)需要我們迸一步深入和研究： 1．混凝土攪拌