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1、河北科技师范学院本科生毕业混凝土搅拌站的电气控制论文（设计） 0第 1章 引 言 .2第 2章 系统方案及确定 .2第 2.1节 方案 1 .2第 2.2节 方案 2 .2第 2.3节 方案的确定 .3第 3章 搅拌站控制系统的硬件设计 .3第 3.1节 下位机的硬件设计 .33.1.1 PLC机型的选择 .33.1.2 搅拌站 PLC控制系统外部接线图 .43.1.3 系统的控制方式 .4第 3.2节 称重仪表的硬件设计 .53.2.1 称重仪表的硬件结构 .53.2.2 称重系统中单片机的选择 .53.2.3 传感器和其外围以及放大电路设计 .53.2.4 A/D转换芯片与 AT89S52
2、单片机接口电路设计 .63.2.5 键盘电路与 AT89S52单片机接口电路设计 .73.2.6 RS-485通信接口 .83.2.7 显示电路 .93.2.8 开关量输出 .9第 3.3节 上位机的选择 .10第 4章 混凝土搅拌站控制系统的软件设计 .10第 4.1节 PLC 程序设计 .10第 4.2节 单片机程序设计 .124.2.1 称重模块 .134.2.2按键设定模块 .134.2.3 其余 .13第 4.3节 上位机的设计 .13第 5章 结语 .13第 6章 论文（设计）主要参考文献 .14致 谢 .14河北科技师范学院本科生毕业混凝土搅拌站的电气控制论文（设计） 1混凝土搅
3、拌站的电气控制摘 要:介绍一种混凝土搅拌站自动化控制系统 ,此系统以工控机为上位机,PLC 为下位机, 基于操作平台,提供一种实用的混凝土搅拌站自动化控制系统方案。 ，论文分析了混凝土搅拌站当前各种控制方案，通过分析给出了搅拌站的总体设计方案。论文对控制系统特征进行分析，结合搅拌站的控制要求，设计出系统的硬件原理框图，并对其中的控制电路进行了较为详细的介绍。论文对 PLC、单片机程序流程做了详细介绍以及上位机统一控制。关键词:搅拌站; PLC; 工控机Abstract: A concrete mixing plant automation and control systems, indust
4、rial control computer as the system host computer, PLC for the next bit plane, based platforms, providing a practical automatic control system of concrete mixing station program. , The paper analyzes the various current control of concrete mixing station program, the analysis gives the overall desig
5、n of the mixing station program. Paper analyzes the characteristics of the control system, combined with mixing control requirements, design the hardware block diagram, and the control circuit in which a more detailed description. Thesis on the PLC, MCU program flow made a detailed and unified contr
6、ol PC.Keywords: mixing; PLC;IPC第 1 章 引 言河北科技师范学院本科生毕业混凝土搅拌站的电气控制论文（设计） 2随着城市现代化建设及其大型水利等工程的不断发展,以往那种由工地自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,因而必将为自动控制的混凝土搅拌站所取代。自动控制的混凝土搅拌站具有产品质量优良稳定、生产成本低、环保性能良好等特点,正在成为混凝土生产的主流。混凝土搅拌站控制系统是一套用于生产混凝土的自动化电子配料、控制装置,它由工控机、操作台及基于 PLC 的现场控制站三部分组成,能够按照给定的配方,自动地控制各部分物料称量、投料、搅拌和出料。PL
7、C 具有可靠性高，功能完善，编程简单等特点，可以有效地弥补混凝土搅拌站常规继电器控制系统的缺陷，与工控机相结合，混凝土搅拌站的控制系统采用上位机进行管理，下位机 PLC 进行控制与监视，实现从配料计量、搅拌、到出料生产全过程的自动化、智能化。以提高配料精度，提高产品质量和产量，降低成本。第 2章 系统方案及确定第 2.1 节 方案 1本方案中的混凝土搅拌站测控系统主要由上位工控机监控管理部分、下位机 PLC 现场控制部分及单片机称重系统计量部分组成。通过 PLC 通讯单元实现与计算机的通讯,计算机可以完成数据的采集和处理,并可以传送至 PLC 的数据区,计算机还可以直接读写 PLC内部数据区的
8、数据,也可以监控程序执行状态。可见, 通过 PLC 与计算机通讯,可以方便完成混凝土配比参数的选择,也使 PLC 控制系统的调试抛开了程器的不直观不方便的缺馅,调试、参数修改和故障处理等都实现人机操作对话,控制系统更完善,这是目前自动控制领域最理想的控制方式,即采用工控机为数据管理级,PLC 为数据控制级, PLC 与计算机通讯形成控制网络管理现场的集散控制系统。第 2.2 节 方案 2本方案通过传感器、硬件电路、IO 接口电路、显示面板等对水泥搅拌站作业参数进行实时测量和显示，控制执行元件，实现对水泥搅拌站整机控制，它是由供料、贮料、配料，搅拌、出料，控制等系统控制等系统及结构部件组成，显然
9、，它是一个受多环节控制的复杂系统。本方案主控器由单片机来实现，模数转换由 ADC0809 来实现，用 LED 数码管，通过一种译码器和一方向器与单片机相连，设置几种键来控制电机。本方案的核心就是电机的启动，由于电机启动需 220 V 以上的电压，而单片机提供的电压不能做到使电机启动，所以需要使驱动器来驱动电机，使其启动。本方案中，采用了继电器来驱动。河北科技师范学院本科生毕业混凝土搅拌站的电气控制论文（设计） 3第 2.3 节 方案的确定基于 PLC 和工控机的混凝土搅拌站控制系统充分利用了 PLC 控制具有可靠性高、功能完善、产品标准化、开发性日益增强以及编程简单直观等优点,能够有效弥补继电
10、器控制和单片机控制在可靠性方面的缺陷,与工控机配合易于实现操作与管理的结合。具有强大的数据处理和图像表现能力的组态软件的应用,融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术和软件技术,具有可靠性高、操作简单、维护容易等特点。所以决定采取第一种方案。搅拌站电气系统硬件结构图如图 2-1 所示。搅拌站电气系统硬件结构图 2-1硬件由可编程控制器(含数字量输入输出模块、模拟量输入模块)、工控机、电子称量系统打印机、若干电器元件组成。根据搅拌站的工艺流程和控制要求，选用 PLC 作为电气系统的主控制器并扩展模拟模块以读入现场标准模拟量信号和输出模拟量至变频器，控制有调速要求的电机运行。PLC 通过串行
11、通信口与上位工控机相连。其中 PLC 是整个控制系统的核心,所有的开关量控制以及顺序控制都需经过 PL C 处理。现场的称重传感器将重量信号反馈给 PLC，通过逻辑处理去驱动现场的放料门或电动机;其余的动作机构则是通过按钮给 PLC 输入信号来实现控制。第 3 章 搅拌站控制系统的硬件设计第 3.1 节 下位机的硬件设计3.1.1 PLC 机型的选择根据控制要求和控制功能的分析，选用三菱的 FX2N 系列 PLC，FX2N 系列可编程控制器输入继电器采用八进制编码，基本单元输入继电器最大范围为 X0X7 共 64 点，扩展后可达 X0X267 共 184 点。FX2N 系列可编程控制器输出继电
12、器也采用八进制编码，基本单元输出继电器最大范围为 Y0Y77 共 64 点，扩展后系统可达 Y0Y267 共 184 点。显示器鼠标键盘打印机上位机下位机电子称 称重传感器称重装置执行机构搅拌装置河北科技师范学院本科生毕业混凝土搅拌站的电气控制论文（设计） 4FX2N 系列每条基本指令执行时间为 0.08us;具有 27 条基本指令、2 条步进指令和 128 种功能指令；有 3072 点辅助继电器、1000 点辅状态继电器、256 定时器、235 点计数器、8000 多点 16 为数据寄存器、128 点跳步指针和 15 点中断指针；内附 8K 步 RAM(RUN 过程中可更改程序)，最大可达 16K,最大可扩展到 256 个 I/O 点。FX2N 系列拥有大量适用于特殊用途的条件，与 FX2 系列相比，面积，体积要小 50%，FX2N 是 FX 系列功能最强、速度最快的微型可编程控制器。3.1.2 搅拌站 PLC 控制系统外部接线图搅拌站 PLC控制系统的外部接线图如图 3-1PLC控制系统的外部接线图 3-13.1.3 系统的控制方式系统应具有手动控制和自动控制两种工作方式，手动工作方式主要是在系统维护或软件调试时使用，而在正常生产过程中一般采用自动工作方式。因此应设置手动、自动选择和相应按钮并为各按钮设置指
