三菱FX2NPLC在混凝土搅拌站控制系统中的应用
三菱FX2NPLC在混凝土搅拌站控制系统中的应用[20200419160559]
摘 要
商品混凝土是随着水泥的诞生而产生和发展的。这是建设建筑工程、桥梁、道路、大坝和其他工程设施的必需品。混凝土搅拌站最初是以单机的形式出现，各工地自拌自用，而随着我国经济建设的飞速发展，许多大型的基础设施工程的相继开工建设。建设优质的工程需高品质的混凝土。随着计算机技术和测控技术的发展，更可靠、更稳定的、自动化程度更高的自动控制系统便成了当前混凝土搅拌站的主要发展方向。人们环保意识的不断加强，这就要求商品混凝土集中生产和集中管理。基础工程的建设不仅要求混凝土的品质高，而且要求生产速度快，所以，人们越来越重视混凝土搅拌设备自动控制系统。可编程控制器具有可靠性高、功能完善、编程简单且直观等特点，能够有效地弥补继电器控制系统的缺陷。综合上面的阐述，本论文设计了自动控制系统用于商品混凝土搅拌。
本文是以PLC和配料控制器相互结合控制，从而设计其搅拌站来控制及监控程序，设计中需要完成的任务有混凝土搅拌控制系统的构造、工作流程图、PLC的I/O分配和程序设计等。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:混凝土搅拌站I/O分配可编程控制器（PLC）自动控制
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景以及意义 1
1.2 电控系统的构成 1
1.3 混凝土搅拌站的组成 2
2 混凝土搅拌站控制系统的硬件设计 5
2.1称重传感器的选择 5
2.2 FX2N-4AD模拟输入模块的型号选择 6
2.3 PLC的选择 8
2.4 系统的硬件接线 12
2.4.1主电路图 12
2.4.2外部接线图 12
3混凝土搅拌站PLC的程序设计 14
3.1 混凝土搅拌站程序的设计思想 14
3.2 混凝土搅拌装置的工艺流程 14
3.3 系统流程图设计 15
3.3.1报警电路设计 15
3.3.2 系统主程序设计 15
3.4混凝土搅拌站程序设计 16
3.4.1 料斗箱称重设定 16
3.4.2 混凝土搅拌站的故障设计 18
3.4.3 称重比较 19
3.5小结 20
4 组态软件设计 21
4.1组态王与PLC通信 21
4.2 组态王数据词典的建立 23
4.3 系统组态画面设计 25
4.3.1 开始界面 25
4.3.2 系统工艺画面 26
4.3.3报警记录画面 28
5 程序调试 30
5.1 调试前准备工作 30
5.2 调试工具 30
5.3 模拟调试 30
5.3.1 系统初始化及主程序调试 30
5.3.2 报警电路调试 32
5.3.3 称重模块的调试 33
结 论 34
参考文献 35
附录一 36
致 谢 40
1 绪论
1.1 选题背景以及意义
混凝土搅拌站最初出现是一种独立的单机形式，各个建筑工地自给自足，伴随着基础设施大规模的发展，商品混凝土的使用逐步增加。随着计算机技术和测控技术的快速发展，混凝土搅拌站的发展方向更趋向于高效率、更便捷、高精确度化。
混凝土搅拌站自动控制系统中，生产出的混凝土质量受到数据采集的精确性和系统的稳定性等因素的影响。而在市场竞争日趋激烈的今天，搅拌站自动控制系统的性价比也与企业的生存紧密的联系在一起。因此，为了适应广阔市场的需求，需要制造出一种低成本、高效率的新型混凝土搅拌站控制系统势在必行。
混凝土搅拌站的工作过程包含物料的储存、配置、称量、搅拌及卸料等。这是一个受多环节制约的复杂系统，影响商品混凝土的质量取决于物料的配比和称重精度等因素。
由于PLC运算速度稳定、功能强大、效率高、使用便捷、编程灵活及抗扰动能力强等特点，现在已经成为工业控制领域的重要控制设备，主战场始终处于工业自动化控制领域，在繁多的自动化控制设备中起到稳定可靠和安全完善的作用；由于混凝土搅拌站控制系统不同于人脑，无法进行人机数据交换，所以在工艺参数较多的情况下，想要进行人机数据交换时，使用组态王是一种很好的选择。组态王和PLC的相结合，可以有效的改善混凝土搅拌站控制系统无法进行人机数据交换的缺点，同时还可以实时监控系统当前实际情况，实现实时报警等功能；物料控制器性能稳定、性价比高，控制系统可以利用PC机通信接口扩展成一个完整的控制系统。结合上述内容，本系统决定采用“PLC+组态王"这种控制方式的搅拌站控制系统。
1.2 电控系统的构成
由PLC、传感器、智能元件、中间继电器和执行机构等组成的混凝土搅拌站电控系统包括。如图1-1：
图1-1 电控系统
⑴PLC采用的是三菱FX-2N系列产品。 它具有可靠性好、高兼容性的特点、抗干扰能力强，有利于混凝土搅拌站的电控系统的高稳定性，也有利于未来的用户对搅拌站的更新和延长使用。
⑵混凝土搅拌站电控系统中智能元件主要是指配料控制器的设置和显示，主要功能是变送和控制。
⑶混凝土搅拌站系统所需要的传感器主要有称重传感器部分。
⑷执行机构主要有石料箱放料电磁阀、沙料箱放料电磁阀、水泥箱放料电磁阀、添加剂放料电磁阀、水泵阀门和搅拌电机。
1.3 混凝土搅拌站的组成
一个完整的混凝土搅拌装置包括主要设备和一些辅助控制设备，它最基本的组成由以下几个部分：物料输送系统、物料储存设备、物料称重设备、搅拌设备和系统控制的相关辅助设备。如图1-2：
图1-2 混凝土搅拌站组成
⑴物料输送系统
物料输送系统由以下三部分组成：骨料输送设备、粉料输送设备和液体输送设备。皮带轮输送具有运输距离大、效率高，故障率低等优点。粉料输送设备大部分采用螺旋输送机输送，螺旋输送的特点是结构简单、成本低、安全可靠。液体输送设备均采用水泵输送。
⑵物料存储设备
物料存储设备由料斗仓和一些存储装置组成。在混凝土搅拌站装置中，物料存储设备起着中转站的作用。在生产中，与电子自动称重相结合一起进行配料。所以，它是混凝土搅拌站装置中重要的一部分，而不是大宗物料的储存产所。
⑶物料称量设备
物料称量设备是混凝土搅拌站生产过程中不可缺少的工艺设备，它按照混凝土配方控制着各类物料的所需质量。混凝土的强度取决于称量配料的精度。因此，生产出优质、高强度的混凝土，就需要高效、稳定、精确的称量设备，这样不仅能够提高生产效率，而且能够节约能源。称量设备从其构造上经历了一次变革，从杠杆称到现在所用的电子秤。为了适应不同的物料，称斗的构造方式也不同，骨料物料称斗是长方形的，而水泥称斗采用的是圆形称斗，液体料斗底部是圆形的，并且设有橡皮垫，这样可以确保液体的密封性和安全性。
⑷搅拌装置
搅拌装置是在称量工序完成之后，把称量好的石料、沙料、水泥、液体和一些添加剂等原材料在搅拌机内进行均匀搅拌，从而生产出达到规定强度的商品混凝土。在一般的混凝土搅拌站中采用的搅拌主机是标准式。目前强制式搅拌机是现在生产混凝土使用的主流，它搅拌的种类有流动性、半干硬性和干硬性等多种。而且此种搅拌机搅拌均匀、迅速并且生产效率高。
2 混凝土搅拌站控制系统的硬件设计
本章重点阐述了混凝土搅拌站控制系统的硬件设计，主要包括了称重传感器、AD/DA模块、PLC等。
2.1称重传感器的选择
混凝土搅拌站控制系统对于各类物料的重量的控制，在这个系统中，由压力传感器来控制和感应。所以称重系统中压力传感器在是不可缺少的一环，由于压力传感器是将测量物的重量信号转换容易读取的电信号输出，并且在仪表显示重量值，以便于控制或报警等。
影响称重传感器选型的因素：
①称重传感器选型应考虑到实际工作所需量程和范围
②可靠性
③传感器的防护等级
④搅拌站的规模和工作类型
⑤称重传感器的高精确度
称重传感器的选型必须考虑混凝土搅拌站称重系统的基本控制要求，又要兼顾实际操作环境，这将有助于降低外部对于传感器的干扰。需要根据不同类型和规模的搅拌设备进行合理地选取传感器。
摘 要
商品混凝土是随着水泥的诞生而产生和发展的。这是建设建筑工程、桥梁、道路、大坝和其他工程设施的必需品。混凝土搅拌站最初是以单机的形式出现，各工地自拌自用，而随着我国经济建设的飞速发展，许多大型的基础设施工程的相继开工建设。建设优质的工程需高品质的混凝土。随着计算机技术和测控技术的发展，更可靠、更稳定的、自动化程度更高的自动控制系统便成了当前混凝土搅拌站的主要发展方向。人们环保意识的不断加强，这就要求商品混凝土集中生产和集中管理。基础工程的建设不仅要求混凝土的品质高，而且要求生产速度快，所以，人们越来越重视混凝土搅拌设备自动控制系统。可编程控制器具有可靠性高、功能完善、编程简单且直观等特点，能够有效地弥补继电器控制系统的缺陷。综合上面的阐述，本论文设计了自动控制系统用于商品混凝土搅拌。
本文是以PLC和配料控制器相互结合控制，从而设计其搅拌站来控制及监控程序，设计中需要完成的任务有混凝土搅拌控制系统的构造、工作流程图、PLC的I/O分配和程序设计等。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:混凝土搅拌站I/O分配可编程控制器（PLC）自动控制
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景以及意义 1
1.2 电控系统的构成 1
1.3 混凝土搅拌站的组成 2
2 混凝土搅拌站控制系统的硬件设计 5
2.1称重传感器的选择 5
2.2 FX2N-4AD模拟输入模块的型号选择 6
2.3 PLC的选择 8
2.4 系统的硬件接线 12
2.4.1主电路图 12
2.4.2外部接线图 12
3混凝土搅拌站PLC的程序设计 14
3.1 混凝土搅拌站程序的设计思想 14
3.2 混凝土搅拌装置的工艺流程 14
3.3 系统流程图设计 15
3.3.1报警电路设计 15
3.3.2 系统主程序设计 15
3.4混凝土搅拌站程序设计 16
3.4.1 料斗箱称重设定 16
3.4.2 混凝土搅拌站的故障设计 18
3.4.3 称重比较 19
3.5小结 20
4 组态软件设计 21
4.1组态王与PLC通信 21
4.2 组态王数据词典的建立 23
4.3 系统组态画面设计 25
4.3.1 开始界面 25
4.3.2 系统工艺画面 26
4.3.3报警记录画面 28
5 程序调试 30
5.1 调试前准备工作 30
5.2 调试工具 30
5.3 模拟调试 30
5.3.1 系统初始化及主程序调试 30
5.3.2 报警电路调试 32
5.3.3 称重模块的调试 33
结 论 34
参考文献 35
附录一 36
致 谢 40
1 绪论
1.1 选题背景以及意义
混凝土搅拌站最初出现是一种独立的单机形式，各个建筑工地自给自足，伴随着基础设施大规模的发展，商品混凝土的使用逐步增加。随着计算机技术和测控技术的快速发展，混凝土搅拌站的发展方向更趋向于高效率、更便捷、高精确度化。
混凝土搅拌站自动控制系统中，生产出的混凝土质量受到数据采集的精确性和系统的稳定性等因素的影响。而在市场竞争日趋激烈的今天，搅拌站自动控制系统的性价比也与企业的生存紧密的联系在一起。因此，为了适应广阔市场的需求，需要制造出一种低成本、高效率的新型混凝土搅拌站控制系统势在必行。
混凝土搅拌站的工作过程包含物料的储存、配置、称量、搅拌及卸料等。这是一个受多环节制约的复杂系统，影响商品混凝土的质量取决于物料的配比和称重精度等因素。
由于PLC运算速度稳定、功能强大、效率高、使用便捷、编程灵活及抗扰动能力强等特点，现在已经成为工业控制领域的重要控制设备，主战场始终处于工业自动化控制领域，在繁多的自动化控制设备中起到稳定可靠和安全完善的作用；由于混凝土搅拌站控制系统不同于人脑，无法进行人机数据交换，所以在工艺参数较多的情况下，想要进行人机数据交换时，使用组态王是一种很好的选择。组态王和PLC的相结合，可以有效的改善混凝土搅拌站控制系统无法进行人机数据交换的缺点，同时还可以实时监控系统当前实际情况，实现实时报警等功能；物料控制器性能稳定、性价比高，控制系统可以利用PC机通信接口扩展成一个完整的控制系统。结合上述内容，本系统决定采用“PLC+组态王"这种控制方式的搅拌站控制系统。
1.2 电控系统的构成
由PLC、传感器、智能元件、中间继电器和执行机构等组成的混凝土搅拌站电控系统包括。如图1-1：
图1-1 电控系统
⑴PLC采用的是三菱FX-2N系列产品。 它具有可靠性好、高兼容性的特点、抗干扰能力强，有利于混凝土搅拌站的电控系统的高稳定性，也有利于未来的用户对搅拌站的更新和延长使用。
⑵混凝土搅拌站电控系统中智能元件主要是指配料控制器的设置和显示，主要功能是变送和控制。
⑶混凝土搅拌站系统所需要的传感器主要有称重传感器部分。
⑷执行机构主要有石料箱放料电磁阀、沙料箱放料电磁阀、水泥箱放料电磁阀、添加剂放料电磁阀、水泵阀门和搅拌电机。
1.3 混凝土搅拌站的组成
一个完整的混凝土搅拌装置包括主要设备和一些辅助控制设备，它最基本的组成由以下几个部分：物料输送系统、物料储存设备、物料称重设备、搅拌设备和系统控制的相关辅助设备。如图1-2：
图1-2 混凝土搅拌站组成
⑴物料输送系统
物料输送系统由以下三部分组成：骨料输送设备、粉料输送设备和液体输送设备。皮带轮输送具有运输距离大、效率高，故障率低等优点。粉料输送设备大部分采用螺旋输送机输送，螺旋输送的特点是结构简单、成本低、安全可靠。液体输送设备均采用水泵输送。
⑵物料存储设备
物料存储设备由料斗仓和一些存储装置组成。在混凝土搅拌站装置中，物料存储设备起着中转站的作用。在生产中，与电子自动称重相结合一起进行配料。所以，它是混凝土搅拌站装置中重要的一部分，而不是大宗物料的储存产所。
⑶物料称量设备
物料称量设备是混凝土搅拌站生产过程中不可缺少的工艺设备，它按照混凝土配方控制着各类物料的所需质量。混凝土的强度取决于称量配料的精度。因此，生产出优质、高强度的混凝土，就需要高效、稳定、精确的称量设备，这样不仅能够提高生产效率，而且能够节约能源。称量设备从其构造上经历了一次变革，从杠杆称到现在所用的电子秤。为了适应不同的物料，称斗的构造方式也不同，骨料物料称斗是长方形的，而水泥称斗采用的是圆形称斗，液体料斗底部是圆形的，并且设有橡皮垫，这样可以确保液体的密封性和安全性。
⑷搅拌装置
搅拌装置是在称量工序完成之后，把称量好的石料、沙料、水泥、液体和一些添加剂等原材料在搅拌机内进行均匀搅拌，从而生产出达到规定强度的商品混凝土。在一般的混凝土搅拌站中采用的搅拌主机是标准式。目前强制式搅拌机是现在生产混凝土使用的主流，它搅拌的种类有流动性、半干硬性和干硬性等多种。而且此种搅拌机搅拌均匀、迅速并且生产效率高。
2 混凝土搅拌站控制系统的硬件设计
本章重点阐述了混凝土搅拌站控制系统的硬件设计，主要包括了称重传感器、AD/DA模块、PLC等。
2.1称重传感器的选择
混凝土搅拌站控制系统对于各类物料的重量的控制，在这个系统中，由压力传感器来控制和感应。所以称重系统中压力传感器在是不可缺少的一环，由于压力传感器是将测量物的重量信号转换容易读取的电信号输出，并且在仪表显示重量值，以便于控制或报警等。
影响称重传感器选型的因素：
①称重传感器选型应考虑到实际工作所需量程和范围
②可靠性
③传感器的防护等级
④搅拌站的规模和工作类型
⑤称重传感器的高精确度
称重传感器的选型必须考虑混凝土搅拌站称重系统的基本控制要求，又要兼顾实际操作环境，这将有助于降低外部对于传感器的干扰。需要根据不同类型和规模的搅拌设备进行合理地选取传感器。
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