毕业设计plc在混凝土搅拌机中的应用.docx

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毕业设计plc在混凝土搅拌机中的应用

毕业设计（论文）

PLC在混凝土搅拌机中的应用

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摘要

随着信息化产业的高速发展，plc在数控系统的功能日趋完善，数控系统已经完全取代了普通系统，而数控技术是机械加工自动化的基础，是数控系统的刻心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合实力的水平。

今后数控技术又将向着高进化，高速化，高效化，系统化，自动化，智能化，集体化方向发展，并注重工艺适用性和经济性。

由于混泥土搅拌机中的电气控制系统存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性低、灵活性差等缺点,本文提出了用PLC对混泥土搅拌机的继电器接触式模拟控制系统进行技术改造,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。

本文在分析混泥土搅拌机的技术特性及工作循环流程的基础上,给出应用ES系列可编程序控制器对其进行技术改造的系统设计方案。

对系统的硬件组成和软件设计作了阐述。

关键词：

自动控制：

自能调度：

PLC：

实时监控。

Abstract

Alongwiththerapiddevelopmentofinformationindustry,andthefunctionofPLCinncmachine,CNCmachinehascompletelyreplacetheordinary,ncmachiningautomationtechnologyisbased,CNCcarvingisthetechnology,itslevelrelatedtonationalstrategicstatusandembodiesthelevelofnationalcomprehensivestrength.Innumericalcontroltechnologyandhighefficiency,andtoGaoJinHua,systematic,automation,intelligent,collectivizationorientation,andtodevelopprocessapplicabilityandefficiency.

Duetotheexistenceoftheelectricalcontrolsystemofmixerlinecomplex,highfailure,maintenance,lowreliabilityandflexibility,thispaperputsforwardtheshortcomingsintheblenderwithPLCcontrolsystem,therelaycontactsimulationtechnologicalinnovation,soastoensuretheaccuracyandspeedcontrolsystem,rationality,andbettermeettheneedsofpracticalproduction,increasetheeconomicbenefit.

Basedontheanalysisofthecharacteristicsofthetechnologyandmixingprocesscycle,onthebasisofgivenESseriesprogrammablecontrollertothetechnicalrenovationofsystemdesignscheme.Onthesystemhardwareandsoftwaredesignwereexpounded.

Keywords:

Automaticcontrol:

sincecandispatch:

PLC:

real-timemonitoring.

目录

前言·····················································································································1

第一章绪论········································································································4

第一节混泥土搅拌机的简介······································································4

第二节PLC控制系统与继电器控制系统比较··························································4

第三节课题研究内容及意义················································································4

第二章PLC在搅拌机主机中的应用·····································································5

第一节PL在搅拌主机的应用形式···································································5

第二节PLC与数控系统的信息交换···················································6

第三节PLC在数控系统中的工作流程····································································6

第四节PLC在数控系统中的控制功能………………………………………………………6

第三章PLC在控制主机和在机床中的主要作用分析···········································7

第一节PLC的NC系统定位伺服控制系统分析·······················································7

第二节数控系统需要解决的几个问题·····························································9

第四章PLC控制系统设计·················································································10

第一节PLC设计的基本原则·············································································10

第二节选择输入输出设备················································································11

第三节选择PLC的型号···················································································12

第五章搅拌机中电气控制系统DCS与PIC有何区别·········································13

第一节DCS和PLC的历史沿革及核心概念·························································13

第二节DCS和PLC的技术特点与相互渗透·······················································14

第三节DCS和PLC的市场情况和发展方向························································17

第四节结论···································································································17

参考文献··············································································································19

附录·····················································································································20

前言

近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。

随着PLC技术的发展,它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。

在系统的实际设计和生产过程中,为了提高数控系统加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。

永宏FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC更精准，且程序的设计和调试相当方便。

本文提出的是如何应用永宏PLC的NC定位控制实现数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。

整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴。

可编程控制器简称——PLC是以微解决器为基础，综合le计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的─种新型工业控制装置。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。

PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C（Computer,Control,Communication）技术相结合，不断发展完善的。

目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的全部控制领域。

自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性，因此一般不需要采取啥特殊措施就行直接在工业环境使用。

高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有非常高的可靠性。

例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

另外，PLC带有硬件故障自wo检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

长期以来，plc始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供特别可靠的控制方案，与dcs和工业pc形成了三足鼎立之势。

同时，plc也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业pc所带来的冲击。

数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统；通信及联网：

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。

随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。

新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

第一章绪论

第一节混泥土搅拌机的简介

 HZS系列混凝土搅拌站是综合近年来国内外多种机型的优点和先进技术，结合很多公司多年生产混凝土搅拌设备的经验而开发的产品。

本系列产品经国家建筑城建机械质量监督检验中心检验（编号：

GJ--12289--2003），符合国家标准；在2003年底通过了由山东省科学技术厅组织的国家科学技术委员会科技成果鉴定（鲁科成鉴字2003--966），是目前国内唯一“总体指标达到国内领先水平，在生产率、噪音、控制等方面达到国际先进水平”的产品。

第二节PLC控制系统与继电器控制系统比较

一、PLC控制系统目前广泛在工业生产自动化控制中使用：

1，反应速度快，噪音低，能耗小。

体积小。

2，功能强大，编程方便，可以随时修改程序，

3，控制精度高，可进行复杂的程序控制。

4，能够对控制过程进行自动检测。

功能强,性能价格比高.

5，系统稳定，安全可靠。

6,维修工作量小,维修方便

7,系统的设计.安装.调试工作量少.二、人工神经网络在焊接领域的应用

二、PLC的优越性：

PLC全名是可编程控制器,是目前在自动化领域应用比较多的使用,它内部采用固态继电器,实现了无触点控制,提高系统的稳定性,可以通过弱电控制强电,并且可以通过编程器方便的修改程序,改变用途,大大地降低了工程量,而传统的继电器广泛应用于强电领域,在实际应用中,由于电弧,机械等原因,其可靠性要差很多,并且维护复杂,维修成本高.

第三节课题研究内容及意义

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC可编程控制器）取代传统继电器控制装置以来，得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。

同时，的功能也不断完善。

随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。

今天的不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

作为离散控的制的首选产品，在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的年增长率保持为20%～30%。

随着工厂自动化程度的不断提高和市场容量基数的不断扩大，近年来在工业发达国家的增长速度放缓。

但是，在中国等发展中国家的增长十分迅速。

综合相关资料，2004年全球的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。

该搅拌机上位机完成数据动态跟踪显示、动画模拟生产过程、计量数据管理、数据查询、报表输出等功能。

报表输出模块使用灵活，用户可以按自己的需要采用所见即所得的方法方便、快捷地动态设置报表的内容和形式；入库的生产数据由下位机根据实际数据自动传送生成，用户不能修改生产数据，保证生产数据的及时、准确入库，并大大降低了现场操作人员的工作量。

本系统集商业数据管理与现场智能控制为一体，大大增强了产品的市场竞争力，提高了企业的经济效益。

（自动化网摘自福大自动化网）。

第二章PLC在搅拌机主机中的应用

第一节PLC主机的应用形式

PLC在搅拌机主机中应用，通常有两种形式：

一种称为内装式；一种称为独立式。

内装式PLC也称集成式PLC，采用这种方式的数控系统，在设计之初就将NC和PLC结合起来考虑，NC和PLC之间的信号传递是在内部总线的基础上进行的，因而有较高的较高交换速度和较宽的信息通道。

它们可以共用一个CPU也可以是单独的CPU这种结构从软硬件整体上考虑, PLC 和NC 之间没有多余的导线连接, 增加了系统的可靠性, 而且NC 和PLC 之间易实现许多高级功能。

PLC 中的信息也能通过CNC 的显示器显示, 这种方式对于系统的使用具有较大的优势。

高档次的数控系统一般都采用这种形式的PLC。

独立式PLC也称外装式PLC，它独立于NC装置，具有独立完成控制功能的PLC。

在采用这种应用方式式，可根据用户自己的的特点，选用不同专业PLC厂商的产品，并且可以更为方便的对控制规模进行调整。

第二节PLC与数控系统的信息交换

相对于PLC，数控系统和NC就是外部。

PLC与数控系统以及NC之间的信息交换，对于PLC的功能发挥，是非常重要的。

PLC与外部的信息交换，通常有四个部分：

（1）、数控系统侧至PLC：

数控系统侧的开关量信号通过I/O单元接口输入到PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所配置的输入地址，均可由PLC程序编制者或者是程序使用者自行定义。

数控系统生产厂家可以方便的根据数控系统的功能和配置，对PLC程序和地址分配进行修改。

（2）、PLC至数控系统：

PLC的控制信号通过PLC的输出接口送到数控系统侧，所有输出信号的含义和输出地址也是由PLC程序编制者或者是使用者自行定义。

（3）、NC至PLC：

CNC至PLC:

CNC送至PLC的信息可由CNC 直接送入PLC的寄存器中,所有CNC送至PLC的信号含义和地址（开关量地址或寄存器地址） 均由CNC 厂家确定,PLC编程者只可使用不可改变和增删。

如数控指令的M、S、T 功能,通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存

（4）：

（4） PLC至CNC:

PLC 送至CNC 的信息也由开关量信号或寄存器完成,所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC 厂家确定,PLC 编程者只可使用,不可改变和增删。

第三节PLC在数控系统中的工作流程

PLC在数控系统中的工作流程，和通常的PLC工作流程基本上是一致的，分为以下几个步骤：

（1）、输入采样：

输入采样，就是PLC以顺序扫描的方式读入所有输入端口的信号状态，并将此状态，读入到输入映象寄存器中。

当然，在程序运行周期中这些信号状态是不会变化的，除非一个新的扫描周期的到来，并且原来端口信号状态已经改变，读到输入映象寄存器的信号状态才会发生变化。

（2）、程序执行：

程序执行阶段系统会对程序进行特定顺序的扫描，并且同时读入输入映像寄存区、输出映像寄存区的读取相关数据，在进行相关运算后，将运算结果存入输出映像寄存区供输出和下次运行使用。

（3）、出刷新阶段：

在所指令执行完成后，输出映像寄存区的所有输出继电器的状态（接通/断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过特定方式输出，驱动外部负载。

第四节PLC在数控系统中的控制功能

（1）、操作面板的控制。

操作面板分为系统操作面板和数控操作面板。

系统操作面板的控制信号先是进入NC，然后由NC送到PLC，控制数控系统的运行。

数控操作面板控制信号，直接进入PLC，控制数控系统的运行。

（2）、数控系统外部开关输入信号。

将数控系统侧的开关信号输入到送入PLC，进行逻辑运算。

这些开关信号，包括很多检测元件信号（如：

行程开关、接近开关、模式选择开关等等）

（3）、输出信号控制：

PLC输出信号经外围控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。

（4）、M功能实现。

系统送出M指令给PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。

M指令完成，系统发出完成信号。

第三章PLC在控制搅拌主机中的主要作用分析

第一节PLC的搅拌主机数控系统定位伺服控制系统分析

数控系统是一种高精度、高效率的自动化设备，提高数控系统的可靠性就显得尤为重要。

可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为:

产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。

对数控机床来说，这里的融入整机系统具有最佳的匹配性能，而且还能很好地彰显出该数控机床的个性化特征。

用于高速化的数控系统不能仅是提高数据处理能力，而是应具备热误差补偿单元以及能实现速度前瞻控制、位置环前馈控制和加减速平稳控制等先进控制技术的功能。

所以必须选择稳定可靠的控制单元才能保证数控机床正常高效运行。

鉴于以上各项要求，笔者采用台湾永宏电机股份有限公司的FBs-44MNPLC作为数控系统控制主单元，该型机具有较高的性价比，功能主要指数控系统的使用功能，例如数控系统的各种机能，伺服性能等。

数控系统的功能部件对机床的功能扩展和性能的提升起着极为重要的作用，因此，它不同于一般配套件和附件的选用，不仅须与数控系统的整体结构谐和协调，体积小，使用起来非常方便，接线简捷。

其编程软件有梯形图大师之称，易学易用且功能强大，编辑、监视、除错等操作非常顺手，按键、鼠标并用及在线即时指令功能查询与操作指引，使编辑、输入效率倍增。

同时配以人机界面进行程序参数修改、设定以及运行状态显示监控，可编程设置人机界面的内容。

该控制系统具有可靠性高，价格便宜，结构紧凑等特点，非常适合数控系统的控制要求.

第二节搅拌机数控系统需要解决的几个问题

搅拌机数控系统是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控系统的机械要求和数控系统的功能都很复杂，所以更应机电沟通，扬长避短。

搅拌机数控控制系统选件、装配、程序编制及操作都应该比较合理，精度和稳定性都必须满足使用要求。

同时为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。

PLC按照逻辑条件进行顺序动作或按照时序动作，另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行联锁保护动作的控制，PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制的主要产品,在搅拌机数控的电气控制中应用也比较普遍。

在实际控制中如何既能提高定位速度，同时又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。

精度是搅拌机数控系统必须保证的一项性能指标。

位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控系统的加工精度。

因此位置精度是一个极为重要的指标。

为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。

因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。

高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

当现场条件发生变化时，系统的某些控制参数必须能作相应的修改，为满足生产的连续性，要求对控制系统可变参数的修改应在线进行。

尽管使用编程器可以方便快速地改变原设定参数，但编程器一般不能交现场操作人员使用;所以，应考虑开发其他简便有效的方法实现PLC的可变控制参数的在线修改。

另外为了防止电压过高损坏PLC，电源输入端加上压敏电阻。

为了防止过热,PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，变频器与PLC、伺服驱动器等保持一定距离。

在元件间留有适当的空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降温。

此外，为保证控制系统的安全与稳定运行，还应解决控制系统的安全保护问题，如系统的行程保护、故障元件的自动检测等。

第四章PLC控制系统设计

第一节PLC设计的基本原则

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。

因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

1.最大限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PL