《基于PLC触摸屏和变频器的混凝土搅拌设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC触摸屏和变频器的混凝土搅拌设计说明（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 维修电工 技师资格考评论文论文题目：基于PLC、触摸屏和变频器的混凝土搅拌设计 单位名称：南京技师学院 作 者： 王 鹏 2013年01月16日维修电工 技师资格考评论文论文题目：基于PLC、触摸屏和变频器的混凝土搅拌设计 作 者： 王 鹏 职业技能鉴定等级： 技 师 单位名称： 南 京 技 师 学 院 单位地址： 南京市栖霞区学海路2 9号 指导老师： 季 海 群 2013年 01月 16 日 基于PLC、触摸屏和变频的混凝土搅拌系统设计摘要：随着现代化城市建设的不断发展，基础建设，房地产业日益红火，对建设项目的质量要求也越来越高，而高质量的建材则是整个工程高质量的保障。那种传统的以工地自
2、行生产混凝土的方式由于其质量难以保证，噪声及粉尘污染大。因而必将被自动控制的混凝土搅拌站取代。自动控制的混凝土搅拌站具有产品质量优良、生产效率高、环保性能好等特点，正在成为混凝土生产的主流。 本控制系统稳定、可靠。它可以按照设定的配方，自动、连续的控制各部分物料的计量、投料、搅拌和出料。本文在阐述各种材料混合和工作原理的基础上针对混凝土的搅拌和生产，使用PLC可编程控制器和触摸屏，由触摸屏向PLC写入配方、发出启动生产信号。触摸屏读取PLC运行状态、并监控系统运行状态,设计了混凝土的拌和生产线。搅拌机上加入变频器控制搅拌电机，提高有效搅拌运行速度，节约电能。 关键词：混凝土搅拌、可编程控制器、
3、触摸屏、自动控制、变频器 目 录第一章 绪论61.1 选题背景以及意义61.2 我国混凝土搅拌站的需求71.3 本论文的主要工作71.3.1混凝土搅拌站系统简介71.3.2混凝土搅拌站控制系统设计71.3.3程序的调试8第二章 混凝土搅拌站系统控制概述82.1混凝土搅拌站的组成82.2 电控系统的构成9第三章 搅拌站电控制设计方案103.1 控制系统设计的基本原则及基本步骤103.1.1基本原则103.1.2设计步骤103.2 电气元件的选择113.2.1 PLC的工作原理及选择113.2.2 称重传感器的选择123.2.3 变频器的选择133.2.4 上位机的选择133.3搅拌工艺流程143
4、.4混凝土搅拌站PLC程序设计思想143.5 PLC程序设计173.5.1 PLC I/O表173.5.2 PLC和变频器的接线图183.5.3 PLC控制程序183.5.4 触摸屏控制画面183.6变频器的简单设置193.7程序调试203.8 小结20结论与展望21致 谢22参考文献23附录124附录231第一章 绪论1.1 选题背景以及意义 可编程控制器（PLC）已成为产业生产从动化三大技术支柱（机器人技术、CAD/CAM技巧和PC技术）之一，其有运算速度快、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用便利、编程方便、抗干扰能力强等特点，然而因为其自身不具备人机交互功能，在工艺参数较多，需要人机交互
5、时，应用触摸操作功能的触摸屏是一种很好的选择，通过触摸屏和PLC联合使用，能够在触摸屏中直接设定目标值与理论值进行比拟。并可实时监控到系统中实际值的大小，实现报警、诊断等功能。结合触摸屏系统、电子称量仪表和变频器配套使用，使之性能增强，现在普遍运用于工业出产中。随着我国经济建设的高速发展,许多大型的基础工程及建筑工程相继开工。建设优质的工程需要高品质的混凝土,而且随着人们环保意识的加强，为了减少城市噪音和污染,交通和建筑部门要求施工用的混凝土集中生产和管理。这样,不仅要求混凝土的配料精度高，而且要求生产速度快,因此混凝土生产过程中搅拌设备自动控制系统日益受到人们的重视。可编程控制器PLC具有可
6、靠性高、功能完善、编程简单且直观,能够有效地弥补继电器控制系统的缺陷。由PLC控制变频器可根据负载情况控制电机的运行还可以有效的节约电能的消耗。1.2 我国混凝土搅拌站的需求 在新的五年计划中,我国要建设一大批大型煤矿、油田、电站、机场、港口、高速铁路、高等级公路等重点工程,同时也要进行大量的城市道路、城镇住宅的开发与建设，这都需要大量合格的混凝土,新的混凝土搅拌站需满足：1、智能化 智能化是所有机械设备的最终发展方向，搅拌站也不例外。2、环保化 目前我国混凝土搅拌站的低环保性要从粉尘、噪声和污染三个方面加以改进和提高。3、高精度化 高精度化主要指骨料、水泥、水和外加剂的计量精度，目前精度还有
7、较大的提升空间。计量的高精度化是我国搅拌站的奋斗目标和发展方向，只有提高了计量精度才能生产出更高标号的高强混凝土来。4、标准化 符合国家的混凝土标准。5、国产化 国产化是其发展的必然方向。6、普及化 西方发达国家的混凝土搅拌站机械化要比我们早20年以上，目前其普及程度已相当高，从城市到乡村都已经实现了混凝土机械化。根据我国目前现状来看商品混凝土的普及还需一个漫长的过程，现在只有沿海几个发达省份或者是较为发达的乡村开始普及商品混凝土，如居民建房已经开始使用商品混凝土。想在不久的将来中国商品混凝土普及到广大农村已经不是梦想。1.3 本论文的主要工作1.3.1混凝土搅拌站系统简介 凝土搅拌站 混凝土
8、搅拌站主要由搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统和控制系统等5大系统和其他附属设施组成。1.3.2混凝土搅拌站控制系统设计根据混凝土搅拌站的工艺流程画出程序流程图、进行 PLC型号的选择、I/O端口的分配及写出梯形图程序，实现混凝土搅拌站控制系统对整个混凝土生产过程的可靠控制。1.3.3程序的调试通过仿真软件对初始化程序、报警程序、断电保护程序进行调试和修改，使得程序更加符合设计的要求。第二章 混凝土搅拌站系统控制概述2.1混凝土搅拌站的组成混凝土搅拌站 混凝土搅拌站主要由搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统和控制系统等5大系统和其他附属设施组成。如图2-1。 图2
9、-11）搅拌主机 即一般的混凝土搅拌机，没有提升装置和供水装置。其设计技术很成熟，在搅拌站设计中，一般采用标准搅拌机。目前国内厂家基本都使用双卧轴强制式搅拌机，此搅拌机搅拌能力强，搅拌均匀、迅速，生产率高，对于干硬性、塑性及各种配比的混凝土，均能达到良好的搅拌效果。2）物料称量系统 称量配料设备是混凝土生产过程中的一项重要工艺设备，它控制着各种混合料的配比。称量配料的精度对混凝土的强度有着很大的影响。因此，精确、高效的称量设备不仅能提高生产率，而且是生产优质高强混凝土的可靠保证。一套完整的称量设备包括储料斗、给料设备(闸门或给料机)和称量设备等。3）物料输送系统 物料输送由三个部分组成：一、目
10、前搅拌站输送有料斗输送和皮带输送两种方式。料斗提升的优点是占地面积小、结构简单。皮带输送的优点是输送距离大、效率高、故障率低。皮带输送主要适用于有骨料暂存仓的搅拌站，从而提高搅拌站的生产率。 二、粉料输送：混凝土可用的粉料主要是水泥、粉煤灰和矿粉。本设计采用的粉料输送方式是螺旋输送机输送，优点是结构简单、成本低、使用可靠。 三、液体输送主要指水和液体外加剂，它们是分别由水泵输送的4）物料贮存系统 料斗设备由贮料斗、卸料设备(闸门、给料机等)和一些其它附属装置组成。料斗设备在生产中起着中间仓库的作用，用来平衡生产。2.2 电控系统的构成控系统由PLC、触摸屏、传感器、中间继电器和执行机构等构成:
11、 1、PLC采用三菱FX2N系列产品。它具有兼容性强和可靠性高的特点，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，本设计的混凝土搅拌机由PLC作为控制核心。2、触摸屏 触摸屏监控器适于在恶劣的工业环境中应用，在触摸屏中直接设定目标值与理论值进行比拟。并可实时监控到系统中实际值的大小，实现报警、诊断等功能。3、传感器主要包括称重传感器和行程开关等。4、执行机构包括骨料放料电磁法阀、水泵、添加剂螺旋运输机、送料电机、搅拌电机等。5、变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器还有很多的保护功能，如过流、过
12、压、过载保护等。第三章 搅拌站电控制设计方案3.1 控制系统设计的基本原则及基本步骤3.1.1基本原则基本原则：任何一种电气控制系统都是为了实现生产设备或生产过程的控制要求和工艺需要，从而提高产品质量和生产效率。因此，在设计PLC应用系统时，应遵循以下基本原则：1充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求。2在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。3保证控制系统安全可靠。4应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的型号、IO点数和存储器容量等内容时，应留有适当的余量，以利于系统的调整和扩充。3.1.2设计步骤1分析被控对象，提出控制要求。2. 确定输入、输
13、出设备。3确定PLC的I/O点数，选择PLC机型。4分配I/O点数，绘制PLC控制系统输入、输出端子接线图。 5程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。1）初始化程序；2）控制程序；3）检测、故障诊断和显示等程序；4）保护和互锁程序。6程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。7调试过程结束，整理技术资料，投入使用3.2 电气元件的选择3.2.1 PLC的工作原理及选择1PLC采用循环扫描的工作方式，其扫描过程如图3-2所示。这个过程一般包括五个阶段：内部处理、通信操作、输入扫描处理、执行用户程序、输出处理。当PLC方式开关置于运行（SUN）时，执
14、行所有阶段；当PLC方式开关置于（STOP）不执行后三个阶段，此时可进行通讯操作，对PLC编程等。1内部处理 CPU检查主机硬件和所有的输入、输出模块等在运行模式下，还要检查用户程序存储器。发现异常，则停止并显示错误。如自珍正常，则继续向下扫描。 2通信操作 在扫描周期的通信操作阶段，CPU自检并处理各通信端口接收到的所有信息。完成数据通信任务。即检查是否有计算机、编程器的通讯要求，若有则进行相应的处理。3输入扫描处理 输入扫描又称输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入点的通断状态，并将读入的信息存入输入映像寄存器，输入寄存器将被刷新。程序执行时，输入映像寄存器与外界隔离，即使外界信号变化，其内容也保持不变。4执行用户程序 用户程序在PLC中是顺序存放的。在此阶段，CPU根据PLC用户程序从第一条指令开始顺序读取指令并执行，知道执行完最后一条指令结束。执行指令时，从输入映像寄存器读取各输入端的状态，执行指令对各数据经行算术运算或逻辑运算，然
