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1、安阳工学院毕业设计（论文） 基于PLC的混凝土搅拌站控制系统的设计摘要:伴随着我国经济的飞速发展，很多大中型基础工程，建筑工程相继展开。尤其是新农村的建设，村村通的水泥路，这就需要大量的混凝土。要想工程保质保量，那就需要更高质量的混凝土搅拌系统。并且随着人们环境保护意识的增强，以及对生过质量的追求已经提高，这就需要降低噪音，因此采用集中生产，高度安全，高效率的混凝土搅拌系统是十分必要的。PLC具有抗干扰能力强，可靠性高，系统设计安装和调试工作量小，功能强，性价比高等特点能够弥补传统的继电器控制的混凝土搅拌机的许多缺点。基于上述原因，我设计了基于PLC的混凝土搅拌系统。在日常中常见的混凝土搅拌机
2、通常是使用继电器直接控制的，通常采用硬件接线来实现的。但是继电器控制连线多且复杂，体积大，功耗大，系统形成后很难再改变。常见的还有计算机加PLC结合控制，但是作为一个小型搅拌站有些大材小用。因此结合常见的几种控制方法，决定采用PLC和配料控制器相结合的控制方式。PLC和配料控制器相结合的控制构造比较简单、性价比高、系统更可靠，既保证混凝土的质量，又提高混凝土的生产效率。该系统的控制精度高，性能可靠，使用操作方便等方面的优势。本文针对PLC和配料控制器相结合控制的搅拌系统来设计它的控制程序以及监控程序设计。主要完成该系统的构造、工作流程图、PLC的I/O点分配和PLC的程序编写。 关键词：混凝土
3、搅拌系统；PLC的I/O点分配；可编程控制器（PLC）；自动控制系统Design of Control System for Concrete Mixing Plant Based on PLCSummary: Along with the rapid development of Chinas economy, many large and medium-sized infrastructure projects and construction projects have been launched. Especially in the construction of new rural
4、areas, the cement roads in villages and villages require a lot of concrete. In order to ensure the quality and quantity of the project, a higher quality concrete mixing system is required. And as peoples awareness of environmental protection and the pursuit of quality have been improved, it is neces
5、sary to reduce noise, so the use of centralized production, highly safe, high-efficiency concrete mixing system is very necessary. PLC has strong anti-interference ability, high reliability, small system design, installation and commissioning workload, strong function and high cost performance. It c
6、an make up for many shortcomings of traditional relay-controlled concrete mixers. Based on the above reasons, I designed a concrete mixing system based on PLC.Concrete mixers that are common in everyday use are usually controlled directly using relays and are usually implemented using hardware wirin
7、g. However, the relay control connection is complicated and complicated, and the volume is large and the power consumption is large. It is difficult to change the system after it is formed. Commonly, there is a combination of computer and PLC control, but as a small mixing station, it is overkill. T
8、herefore, combined with several common control methods, it is decided to adopt a combination of PLC and batch controller. The control structure combined with PLC and batching controller is relatively simple, cost-effective, and the system is more reliable, which not only ensures the quality of concr
9、ete, but also improves the production efficiency of concrete. The system has the advantages of high control precision, reliable performance and convenient operation.This paper designs its control program and monitoring program design for the mixing system controlled by PLC and batching controller. M
10、ainly complete the structure of the system, work flow chart, PLC I / O point allocation and PLC programming.Key words: concrete mixing system; PLC I/O point allocation; programmable controller (PLC);automatic control V目录引言6第1章 混凝土搅拌站系统组成71.1 混凝土搅拌站的组成81.2 搅拌站电气控制系统的组成91.3 PLC的选型111.3 称重传感器的选择111.4 小
11、结13第2章 混凝土搅拌站控制系统设计132.1 控制系统的设计基本要求基本步骤142.2 PLC的工作原理152.3 可编程控制器的选用及编程调试软件选择162. 3.1 可编程控制器的选用161.3 PLC的选型162. 3.2 编程调试软件选择及安装18第3章 混凝土搅拌站PLC程序设计203.1 搅拌站程序设计思想203.2 混凝土搅拌站的工艺流程203.3 系统初始化程序及主程序设计213.4 报警电路的设计243.5 断电保护243.6 I/O分配253.7 位存储区（M）的使用概况263.8 小结27第4章 程序调试284.1调试准备284.2 仿真调试284.2.1 系统初始化
12、程序及主程序调试294.2.2 报警程序的调试324.3 小结32结 论33谢 辞33参考文献34附录35附录1 主程序梯形图35附录2 指令表47引言可编程序逻辑控制器（PLC）从诞生以来，就在工业控制方面表现出了让人惊叹的效果。它是在继电器控制的基础上发展起来的。它是使用微处理器的工业自动化控制装置，因为它极高的性价比，很快就在工业控制上占据了半壁江山，受到了很多工业技术人员的喜爱。PLC被广泛使用在各种机械和生产过程的自动控制中，它是现代制造业得到快速发展的重要原因之一，极大的满足了人们对物质的需求。二十世纪六十年代末，美国的汽车制造业竞争十分激烈，通用汽车公司公开招标，提出更改容易、接
13、线简单、成本低、周期短的要求。1969年美国的DEC公司根据上述要求研制出第一台PLC，并且在通用汽车公司的生产线上第一次使用成功，实现了生产的自动化。之后，日本、德国引入，PLC也因此得到飞速发展。我国是在七十年代末期开始对PLC进行研究。近十年来我国的PLC也有了很大的进步，尤其是在应用方面，随着我国实力的增强，PLC已经进入了很多工业场所。最常见的有矿业、机械、以及轻工业的自动控制中。近些年来，我国大力发展基础设施的建设，特别是新农村的道路建设和房屋建设。建设优质的工程就需要较高品质的混凝土。并且为了环保节能，相关部门要求施工用的混凝土要集中生产管理。这就不仅需要混凝土搅拌系统的生产效率
14、高，而且要配料准确，但是常见的以继电器为主的混凝土搅拌站已经无法满足人们的生产要求。而PLC配合配料控制器组成的系统操作性强，自动化程度高，配比会更加精确，生产效率会更高。目前世界上处于领先地位的混凝土搅拌设备厂家大部分是德国，美国，日本的。国内的几大生产商（三一重工、珠海志美、南方路机等）某些系列的产品已经可以和国际领先品牌媲美。近年来，随着我国的经济发展，人们需要的基础设需要继续完善。住宅、别墅、煤矿、写字楼、小型道路等等都需要大量的混凝土，所以现在很适合大力发展混凝土方面的机械设备。 第1章 混凝土搅拌站系统组成1.1 混凝土搅拌站的组成 一个全套的搅拌系统是由很多主机和外部设备组成，最
15、基本的组成有以下五个部分:料斗设备、传输设备、称重设备、搅拌设备以及辅助设备，如图1-1：石料箱沙料箱沙料输送机石料输送机添加剂螺旋输料机 水泥螺旋输料机 水泵电机 沙料重量传感器石料重量传感器放料闸门传送带翻斗倒成品时下限位上料时上限位搅拌机 图1-1 混凝土搅拌站示意图1）传输设备传输设备包括骨料传输设备、水泥传送设备和水泵等等。骨料传输设备有皮带机、拉铲、抓斗和装载机等，其中皮带机是搅拌装置中最常用也最重要的传输设备，。水泥传送设备和添加剂传送设备由斗式的提升机和螺旋输送机组成。2）料斗设备料斗设备由贮料斗、给料设备(闸门、给料机等)和一些其它附属装置组成。在搅拌系统重起着贮存和供给物料
16、的作用。根据制作料斗设备原料的不同，通常有钢料斗，铜料斗，塑料料斗等等，根据工艺的不同选取适合的料斗设备。通常，混凝土搅拌设备选用钢制料斗。钢制料斗结实耐用，性价比较高。给料机是搅拌机给料的动力设备，闸门是卸料设备。给料机可以把石料和沙料均匀或定量的供给到料斗里面。闸门负责料斗内物料达到一定值时完成卸料的设备。3）称量设备 称量设备是该系统的重要的设备，因为称量设备决定着石料和沙料的配比，而配比是否精确关系着生产出的混凝土的质量。称量设备通常放置在料斗的上方，原料输送出的下方，方便称量后直接倒入料斗。在此系统中称量设备上带有传感器，当达到一定值时，反馈使物料输送停止倒入料斗 4）搅拌设备搅拌设
17、备是整个搅拌站的核心部分，本文采用双卧轴强制式搅拌轴。这款搅拌轴性价比高而且技术成熟，不仅搅拌均匀而且搅拌速率快效率高，而且质量也很好，相比之下传统的滚筒式搅拌机存在着结构的效率方面的诸多问题如滚动式只能正反转其他的都要靠人工完成一台搅拌机要几个人才能使用。1.2 搅拌站电气控制系统的组成电气控制方面由PLC、中间继电器、传感器、转换元件还有外部硬件部分组成。如图1-2：PLC转换元件称重传感器搅拌站中间继电器执行单元图1-2 电气控制系统构成 1、PLC是整个控制部分的核心部件，相当于是搅拌站的心脏。几乎所有的开关指令全都由PLC控制，自动采集数据后就会执行事先编译好的程序，然后控制中间继电
18、器去进而控制接触器等元器件完成用户所需要的操作。以下是整个搅拌站的PLC开关接线和中间继电器接线图，如图1-3图1-3 PLC的外部接线图2、中间继电器是用于保护PLC的元器件，而且常见的PLC不能直接接在220V电压上，要通过中间继电器达到低电压控制高电压的目的。通过中间继电器控制接触器等元器件。PLC和中间继电器只能通过小电流但接触器需要较大的电流才能驱动。3、转换元件在搅拌站中的作用是把传感器收集的模拟量转换成PLC认识的数字量。主要是把传感器中的数据收集起来并且变送给PLC。 4、传感器在此主要是指称重设备和行程开关。称重设备上的传感器是用来收集模拟量信息的。5、执行单元主要包括整个系
19、统中的电动机、电磁阀等等。1.3 PLC的选型1、PLC厂家的选择要基于所设计的系统的大小，以及生产环境还有工程师对所选择的PLC的熟悉程度来选择PLC的生产厂家。从PLC自身的性能来说一般国际上常见的大厂家基本没有问题。2、PLC的I/O点数的选择要基于所设计的系统的输入输出量来选择。输入量主要包括系统的开关，传感器等。输出量主要包括接触器，电磁阀，指示灯和其他的一些执行单元。统计输入输出的数目来确定I/O点数，往往还要在统计出的点数的基础上留有一定的余量。3、PLC存储容量的往往根据设计好并调试的程序来决定。如果还未设计好系统的程序可以根据I/O点数来进行估算，往往是点数和的十到十五倍，并
20、在此基础上留一定的余量以备不时之需。4、PLC的通讯功能选择时要根据现场的需要来选择。一般无特殊情况选择通用的即可，大多数小型PLC具备RS-232通讯，少数没有通讯。大中型PLC都具备通讯功能。5、PLC价位的选择要根据控制的需求，工程的预算来选择，不能盲目追求越贵越好。1.3 称重传感器的选择基于PLC的混凝土搅拌站主要采集的信号就是系统运行时的进料重量信号。对于重量信号选取压力传感器即可。压力传感器是称量设备的核心部分，它将收集到的压力信号转换成电信号输出提供给显示设备和控制系统。选择压力传感器要根据以下的几个方面进行选择：1、 灵敏度的选择2、 负荷范围选择3、 防护等级的选择4、 材
21、料的可靠性5、 价格和预算搅拌站中的压力传感器要十分注意工作的环境，扬尘之类的环境影响会比较大，石料沙料等也可能会粘附在称重器上。一般来说搅拌站对称重传感器的灵敏度要求并不高，但是所需要的量程会有不同，因为所需要的原料配比不同，此次设计的系统要求骨料的量取范围1kg到5000kg，添加剂的量取范围0kg到100kg。综合系统的需要决定选择HL-F2型称重传感器，如图1-4；图1-4 HL-F2型压力传感器 F型传感器具有十分稳定可靠的性能，能有在搅拌站恶劣的环境中稳定的工作。1.4 小结本章主要是对混凝土搅拌站的大概组成以及电气组成做出部分介绍，另外对个别主要组成部分进行选择。第2章 混凝土搅
22、拌站控制系统设计2.1 控制系统的设计基本要求基本步骤 电气控制系统设计的基本任务是满足被控对象实现相应的工艺的要求。在设计搅拌站系统是应该遵循以下的要求：1、 电气系统的设计要满足搅拌站的工艺要求就要使设计的依据来源于操作人员的需求和生产工艺的要求。2、 设计方案要多斟酌要合理，不可以只追求高性能和高度的自动没要根据实际情况做出一些小变动，还要注意工程预算和操作的便捷。3、 协调处理号电气设备和机械设备的关系以便于出现故障时方便维修处理尽可能在设计时方便维修和改进系统。4、 确保系统设计的安全第一，尽可能的高效可靠。控制系统设计的一般步骤如图2-1所示：分析系统结构确定被控制机构任务分析并统
23、计所需I/O点统计控制对象硬件设计选择合适的PLC和配套软件程序设计连线通电实验符合要求仿真N联机调试Y修改硬件或程序符合控制要求NY 连线安装调试编写手册交付使用图2-1 PLC控制流程图2.2 PLC的工作原理PLC的工作是通过扫描完成的，在PLC通电后需要先对PLC进行初始化处理，然后开始分阶段进行不断的扫描各种输入的信号。扫描的周期是通过下面的五个部分：读取信号、执行程序、处理通信、自我诊断检查、改写输出。1、 读取部分：PLC扫描时会收集所有的输入信号到PLC的寄存器中。当外接设备输入的信号为闭合状态时对应的输入寄存器就会呈现成状态1即所对应的梯形图中的常开按钮进入闭合状态，常闭的部
24、分进入0状态即断开状态。读取后存储寄存器中并且保存它们的状态。2、 执行程序部分：程序是整个控制部分的核心是由很多条指令组成的。执行程序时只在RUN状态执行,STOP状态无法执行程序。读取后执行指令会根据收集到的信号逐条进行论及运算，在执行指令的期间就算外部输入再变化也不会改变结果，只有程序执行完毕寄存器才会更新新的数据，这样会更加稳定。执行的先后顺序如无特殊指令按照从上到下，从左到右执行。3、 处理通信：处理通信时会执行所下达的所有的指令。4、 自我诊断：用来进行自我检查，保证PLC以及扩展模块在不出错误的情况下工作。5、 输出部分：在CPU处理完所有的用户指令后，就会将处理的程序结果从寄存
25、器中传输到输出模块。当得到的结果是1或0就会使所对应的线路得电或断电，以完成外部结构的开启和闭合。以上五个部分就是PLC的一个扫描周期，扫描周期对于PLC的选择是十分重要的指标。它的扫描时长和所编写的程序的长短有直接的关系。但是这些都是毫秒级别的，基本不会出现太大延迟。若想提高反应降低滞后可以选择高性能CPU，增加部分跳转之类的指令。另外PLC是循环扫描的，当完成一个周期就会进入下个周期的扫描，若出现错误就会强制进入STOP状态。一旦进入该状态，PLC就只能进行内部处理，有通讯功能的还可以进行通讯服务。2.3 可编程控制器的选用及编程调试软件选择 2.3.1 PLC的选型1、PLC厂家的选择要
26、基于所设计的系统的大小，以及生产环境还有工程师对所选择的PLC的熟悉程度来选择PLC的生产厂家。从PLC自身的性能来说一般国际上常见的大厂家基本没有问题。2、PLC的I/O点数的选择要基于所设计的系统的输入输出量来选择。输入量主要包括系统的开关，传感器等。输出量主要包括接触器，电磁阀，指示灯和其他的一些执行单元。统计输入输出的数目来确定I/O点数，往往还要在统计出的点数的基础上留有一定的余量。3、PLC存储容量的往往根据设计好并调试的程序来决定。如果还未设计好系统的程序可以根据I/O点数来进行估算，往往是点数和的十到十五倍，并在此基础上留一定的余量以备不时之需。4、PLC的通讯功能选择时要根据
27、现场的需要来选择。一般无特殊情况选择通用的即可，大多数小型PLC具备RS-232通讯，少数没有通讯。大中型PLC都具备通讯功能。5、系统响应时间问题也需要考虑，这关系着操作是否及时。一般的小型PLC6、PLC价位的选择要根据控制的需求，工程的预算来选择，不能盲目追求越贵越好。当根据以上条件选择好合适的PLC型号之后，大中型PLC一般还要选择与系统相配套的各种模块。但是此系统控制量相对较小可以选择整体型的小型PLC，故不需要再选择其他的开关量模块。其中该系统的输入输出量主要有下表：输入量沙料闸门石料闸门沙料重量石料重量搅拌机上限为搅拌机下限位输入量 报警撤铃开关按钮输出量搅拌电机石料电机沙料电机
28、水泥电机水泵添加剂电机输出量翻斗传送带综上所提到的任务要求和控制系统的概述，可以确定选择西门子公司的S7-200 PLC ,而且相对其他型号的PLC，笔者对这款型号的编程器还是比较熟悉的，方便于程序的编写。虽然对于现在来说S7-200相比之下有很多的不足，例如I/O点数较少等，但是对于小型项目来说还是绰绰有余的。它适用于各行各业中的检测、控制，使生产更自动化。不管独立运行还是多个进行组网运行它的性能都是很可靠的，多个组网还能控制复杂的自动化工程。根据工程师们多年的使用可以看出S7-200性能十分可靠性价比也是比较高的;在小型PLC中它的通讯能力几乎是最好的；在PLC的指令中，它的指令相当丰富;
29、对于像笔者这样的初学者，这款PLC更加易于掌握；并且它的通讯能力也十分强大，而且还可以进行模块的扩展，使用户可以根据工程的实际需求选择不同的扩展模块。当任务规模较大时可以选择多台PLC也可以选择增加扩展模块，考虑到PLC成本较高，大多选择正价扩展模块。最主要的是S7-200的CPU的负载电源是24V,而且它可以直接连接传感器的转换设备在此系统可选用EM235。此外该款PLC体型还比较小巧，易于拆卸和维修。2. 3.2 编程调试软件选择及安装STEP 7-Micro/WIN是专门用于西门子的S7-200系列PLC的专业工业化PLC编程软件。虽然在西门子的官网上找不到这款软件，但它最受欢迎的配套软
30、件。它适用于所有S7-200系列机型的编程，可以很便捷简单的编写工程需要的程序。STEP 7-Micro/WIN的特点：1.软件具有硬件配置，参数设置、通讯组态、编程测试等功能，所有的功能都有很多在线帮助选项，易于上手，仅需按F1即可获得帮助是西门子S7系列配套的最方便使用的软件。2.由于是在Windows的基础上开发的软件，这款关于PLC的软件可以直接粘贴复制现成的程序，使编程更加省时省力，极大地减少工程师的工作量。3.可以使用功能块进行编程，功能块就是像CAD中的一样，把经常用到的东西，又比较复杂的东西事先做好预备着，当用的到它的话就可以直接调用。这里的功能块是将经常用到的程序事先做好，当
31、用的到就直接拉出来使用，可以减少很大的工作量。4. 由于该软件是在Windows的基础开发，考虑到这点，该软件可以通过多种方法与PLC建立联系，比如：串行接口连接、USB转PPI电缆（尤其是USB转PPI电缆可以解决部分电脑串行接口不对的情况）。5.该软件可以支持多种调试方法（1）使用串口建立与PLC的通信实现对PLC的调试。（2）远程调试也有多种方法，在PC机上装MOEM并在远程PLC上挂EM241加上现场的网线即可实现远程调试；通过CP243-1模块构成工业以太网也可以实现对PLC的远程调试；现场由一台PC和MircoWinv4.0连接CPU并入因特网启动远程服务可以与另一台PC进行通讯进
32、而实现调试。远程调试可以解决很多不必要的奔波，节约人力物力。STEP 7-Micro/WIN的安装：1.找到资源下载解压，官网一般找不到此软件，百度即可，解压改成英文文件夹后找到中文授权key和Step7开头的文件双击，选择中文开始安装。2.鼠标右键选择管理员身份运行接受协议，传送许可证秘钥选择否，此过程要关掉电脑上的杀毒软件。3.准备授权时先打开授权工具，选择Steep7，右边选择Install long当12.9变成了蓝色即授权成功。注意：最好不要使用win10系统，该系统还有很多地方不兼容容易产生蓝屏现象，在安装过程中不要中断，否则以后再想安装此类软件会十分麻烦，安装之前要保证安装的盘至
33、少有15G的容量，更加具体教程网上都可以搜得到，此处介绍的比较笼统。 第3章 混凝土搅拌站PLC程序设计3.1 搅拌站程序设计思想在整个生产过程中，为了使整个搅拌过程完成自动作业，实现所有的控制功能，PLC除了要收集常规开关信号以外还要收集传感器的信号。在PLC对收集到的信号进行处理完毕就会输出电信号，控制中间继电器，进而对电动机、闸门等进行控制。其中关于混凝土搅拌站的控制流程如下所述：1、大体部分：石料沙料开始输送到称量处后，达到传感器的阀值后传感器会发出信号到转换器，再由BCD码转换成二进制进入PLC等待处理。之后PLC发出信号停止给料。传感器给出信号后经过PLC的结果是输出信号使传送带运
34、动和电磁阀动作放料并且搅拌机开始搅拌2、细节部分：为了避免突然停电，还要编辑应急方案的程序。所以这就需要在编程时加入对传感器停电保护功能，即断电把之前称重的数据保存在PLC的存储器中，以免浪费原料；另外还要注意称重时原料可能粘到称重器上，导致再次称量时称量数据产生误差所以要加一个清零；当各个部分的电机出现故障时，还要加个报警以用来提醒操作人员断电维修。3.2 混凝土搅拌站的工艺流程生产之前，先把各种物料装到各自的存料罐中，按下启动按钮后，输料机开始把沙料和石料送到称重器上分别测重，当测重时称重传感器达到阀值停止输料同时打开电磁阀门和传送皮带搅拌机开始运行，传送皮带将石料沙料送到搅拌机。与此同时
35、，在沙料石料开始供给的时候，水泵、添加剂也开始进行送料、测量，剩余部分与上诉沙料石料类似，最后进入搅拌机。搅拌机搅拌一段之后打开搅拌机的门倒出成品完成一次生产。这是生产环节的一次，此后会以以上步骤循环。由于生产需要，系统必须连续工作，对各个机构的动作顺序有着很高的要求，必须要确定以上之前的动作全部完成才能开始接下来的任务和动作。所以这就需要增加一些限位开关作为输入信号让PLC判断是否完成上个动作，避免工艺出错。3.3 系统初始化程序及主程序设计 由于工艺要求，在开始动作之前，必须要对PLC进行初始化处理，初始化要把接下来的程序需要用到的寄存器进行清零处理，就是设置成初始状态。还要把中间继电器和
36、其他的输出机构回归到初始状态。为什么要进行初始化处理，原因上面实际已经说过了，因为此次设计的系统要具备断电保护功能，才能安全高效的生产，这就相当于计算机的自检，来检查一下硬件等是否故障，清理储存单元。在此之前PLC寄存器保存的有断电之前的数据。具体的系统初始化程序和本次设计的系统流程图如图3-3所示：6YY2YNYNYNNNYNNYYYNNN启动循环开始指示灯亮？添加剂电机开水泥输料电机开水泵电机开沙料输送机开搅拌机开计时5分钟 石料输送开称量达标？闸门打开，传送带启动1放料完毕？称量达标？NY放料完毕?关闸门关闸门传送带上没有物料？传送带关闭计时3分钟 计时30秒30秒到？3分钟到？5分钟到
37、？YY开始记录搅拌时间5分钟，配料完毕指示灯亮，10秒后自动灭所有配料都放入搅拌机？1搅拌时间到？搅拌机停止，翻斗下翻4手动开始 N搅拌机在上限位且石料箱和沙料箱放料闸门关？闸门打开，传送带启动526下限位？ Y N 翻斗机停止计时2分钟2分钟到？N Y 翻斗上升N到达上限位？ Y循环结束，指示灯亮4图3-3 主程序流程图3.4 报警电路的设计设计报警电路可以有效地减少故障造成的损失，设计报警电路在此主要为保护电机，所以反馈依靠电机上的运行信号来反馈，利用I2.1到I2.7作为电机的故障反馈信号，流程图如下3-4所示：故障产生故障指示灯亮，报警电铃响按消铃按钮关闭电铃，报警指示灯变为常亮消除故
38、障报警灯熄灭按下试灯、试铃按钮图3-4 报警流程图3.5 断电保护 因为该系统的生产工艺要求生产过程循环进行，而且也为了操作的安全性和提高生产效率要求添加断电保护程序，即断电后当来电启动时会恢复到断电前的状态，这就要求编写的程序能起到保存数据的功能。断电保护流程图如下图3-5：Y系统初始化原始配方及控制参数初始化是否执行断电恢复？调入断电时的状态接上次断电时状态运行N一次 循 环 结 束54图3-5 断电保护程序流程图3.6 I/O分配表2-1 数字量输入/输出地址表I/O分配表输 入输 出I0.0启动Q0.0循环开始灯I0.1手动开始Q0.1搅拌机转动I0.2执行完本次循环后停止Q0.2石料
39、输送电机I0.3紧急停止Q0.3沙料输送电机I0.4搅拌机下限位Q0.4水泥输送电机I0.5搅拌机上限位Q0.5水泵I0.6石料箱闸门Q0.6添加电机I0.7沙料箱闸门Q0.7翻斗下翻I1.0Q1.0翻斗上翻I1.1Q1.1传送带I1.2Q1.2石料箱闸门线圈I1.5Q1.3沙料箱闸门线圈I1.6Q1.4配料都放入搅拌机信号灯I1.7报警试灯、试铃Q1.5循环结束指示灯I2.0消铃Q2.0报警玲声I2.1搅拌机故障Q2.1搅拌机故障指示灯I2.2石料电机故障Q2.2石料电机故障指示灯I2.3沙料电机故障Q2.3沙料电机故障指示灯I2.4水泥电故障Q2.4水泥电机故障指示灯I2.5 Q2.5水泵
40、故障指示灯I2.6添加剂电机故障Q2.6添加剂电机故障指示灯I2.7翻斗机故障Q2.7翻斗故障指示灯表2-2 模拟量输入地址I1.4Q1.6石料重量沙料重量3.7 位存储区（M）的使用概况表2-4 位存储区（M）的使用概况位存储区控制信号位存储区控制信号M0.1石料箱放料完毕信号M1.0添加剂输送完毕信号M0.2沙料箱放料完毕信号M1.1所有物料配制完毕信号M0.3关闭传送带信号M1.3完成一次循环指示灯信号M0.4沙料和石料都放进搅拌机信号M3.0闪烁信号M0.5水泥输送完毕信号M3.1搅拌机故障消铃信号M0.6水泵停止送水信号M3.2石料电机故障消铃信号M3.3沙料输送机故障消铃信号M3.
41、4水泥电机故障消铃信号M3.5水泵故障消铃信号M3.6添加剂电机故障消铃信号M3.7翻斗故障消铃信号上表是本系统编程时用到的位存储区代表的部分。3.8 小结本章主要介绍了PLC的程序设计思想和搅拌站与PLC相接的I/O点分配，并结合系统设计了控制流程图，包括主程序和断电保护以及报警电路，后续的程序可以根据流程图设计。26安阳工学院毕业设计（论文）第4章 程序调试因为客观原因，无法真正做出实物，只能在电脑上进行仿真，用电脑仿真软件进行调试。4.1调试准备先编辑好梯形图，再在仿真软件上进行编译，进入运行状态后导入写好的PLC程序，按过软件上的启动仿真按钮就可以进行仿真了，具体界面如图4-1： 图4
42、-1 仿真界面4.2 仿真调试4.2.1 系统初始化程序及主程序调试1、先测试搅拌站系统的启动和停止程序是否能完成所给按钮的任务。把程序写好之后启动仿真软件，点一下运行键进入运行模式，再点击I0.0按钮，看Q0.0是否亮起，若亮起则表示启动完成，具体如下图4-2：图4-2 主程序部分调试 按下I0.1会发现电机的指示灯都没亮，因为有一些条件还未满足，只有这相当于循环的开始，末端的指令还未传输过来第一次只有手动点击I0.5、I0.6、I0.7使搅拌机的上限位、石料沙料放料闸闭合才能满足条件，电机才会动作。如图4-3：图4-3 主程序部分调试然后接着点击I0.2（本次循环后结束）程序没有影响，再点
43、击I0.3急停，所有的输出机构停止工作（除部分指示信号灯）。急停程序仿真如图4-4：: 图4-4 主程序部分调试由上面几张图可以看得出来程序的起始和紧急停止功能都没有问题。2、测试各个部分的电机是否有问题，主要观察停止启动是否能得到满足，只需手动点击开始按钮后按照流程图的顺序点程序中的限位开关和电磁闸就能看到电机是否满足条件运动。3、“各个配料都已放入搅拌机”信号的调试。这个信号决定着搅拌机是否工作，这个信号可以用内存监视来判断是否可以实现功能。它需要M4、M5、M6同时满足才能判断出是否都放入搅拌机，用他们三个电机信号下降完成置位，M11来复位。4.2.2 报警程序的调试按下I1.7（试铃试
44、灯），如果Q2.0到Q2.7的报警指示灯没有亮说明程序出现错误，如果全都亮说明报警的主程序无误。测试结果如图4-5：:图4-5 报警程序的部分调试然后分别假设出现故障，看看Q2.0是否亮，如果不亮就需要进一步改正程序并重新调试。假设后单个把故障手动消除，看Q2.0是否灭掉，如果指示灯未灭则出错。最后还要调试消铃功能能否实现，模拟出现故障后按下I2.0（消铃）若铃和故障灯灭则说明无误，否则出现错误。 4.3 小结本章主要是程序的调试，通过仿真软件把各个按钮的功能查看下是否能实现其功能，另外调试出现故障的话，报警程序是否工作。55结 论本文从混凝土搅拌站的发展历史和设计原因开始介绍，然后分析了混凝土搅拌站的结构，根据搅拌站的工作方式设计了搅拌站的控制流程，其中最主要的就是设计搅拌站的计量设备、电机控制、电磁阀控制和报警程序。第一张主要介绍了搅拌站的系统组成，电气部分的组成，PLC的选型和传感器的选择。第二章主要系统的设计，PLC工作原理和以及仿真软件的选择。第三章讲了系统编程的流程图和主要的工作工艺，以及一些保护程序。第四章主要是对程序的仿真和调试。通过调试自己序偶编写的程序能够完成搅拌站自动化所赋予的任务，不仅能够很好的提高工作效率，也大大地提高了操作的安全性。虽然大体上完成了本次设计的任务，但是还有很多不足之处，编写程序还是有些困难，不够熟练，自