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1、毕业实习总结2012 届毕业设计说明书 基于PLC控制的混凝土搅拌站的设计 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 肖 伍 指导教师： 伍麟珺 职称 讲师 专 业： 电子信息工程技术 班 级： 电信0902 完成时间： 2012.05.18 摘 要混凝土搅拌站是随着水泥的诞生而产生和发展的。它是建筑、桥梁、道路、大坝等工程施工中的必备设备，它由贮料、配料、搅拌、放料等结构部件组成，是一个受多环节制约的复杂系统。而随着我国经济建设的高速发展，综合国力不断增强，国家对基础设施建设的投资力度加大，拉动了城市商品混凝土的高速发展，同时，使混凝土搅拌站有了较大的发展空间，最初搅拌站仅以单机的形式出现

2、，混凝土自拌自用，随着基础设施建设大规模的开展，产生了很大的商品混凝土市场，搅拌站的需求越来越大，计量要求越来越高，于是出现了各种不同形式带有计量装置的搅拌站，从而产生了现代的混凝土搅拌站。常见的混凝土搅拌站控制方式有继电器直接控制、PLC和计算机结合以及PLC和配料控制器结合3种控制方式。采用PLC和配料控制器结合控制的搅拌站性能可靠、性价比高，可以保证混凝土的质量，提高混凝土生产效率。作为混凝土搅拌站的核心，控制及监控程序在计量精确、控制可靠、管理方便等方面的要求也日益提高。本文针对PLC和配料控制器结合控制的搅拌站来设计其控制及监控程序设计中主要要完成的任务有系统构造、PLC的I/O分配

3、、工作流程图及PLC程序的编写。关键词:混凝土搅拌站；I/O分配；可编程控制器（PLC）；自动控制AbstractConcrete mixing stations were producted and developed with the birth of cement. It is the construction of the necessary equipment for buildings, bridges, roads, dams and other projects.Itsconstructed from storage materials, ingredients, stirri

4、ng, discharge, and other structural components,and it is a subject to the constraints of the complex multi-link system. As Chinas economic construction and the rapid development, Comprehensive national strength constantly enhance the states infrastructure construction investment increased to boost t

5、he citys rapid development of ready-mixed concrete, so that the concrete mixing stations have larger space for development, the initial Mixing station only in the form of stand-alone, self-mix concrete-occupied, with the construction of infrastructure facilities for large-scale, a lot of ready-mixed

6、 concrete market was developed, the demand for mixing stations are larger and larger, and measures are increasingly demanded, so the mixing stations with various forms of measurement devices were developed, thereby the modern concrete mixing station was created. Common concrete mixing stations contr

7、ol ways may be the three kinds: Relay direct control, PLC and computer combination of ingredients and the PLC and controller combination.But PLC controller and a combination of ingredients control of the mixing station is reliable, cost-effective and can ensure the quality of concrete, increase the

8、production efficiency. As the core of concrete mixing stations, The controlling and monitoring program in the measurement precise, reliable control, easy management and other aspects is increasingly demanded. This paper for PLC and the combination of ingredients controller to control the mixing stat

9、ion will design its controlling and monitoring program . In the main text I must complet a systematic structure, the I / O distribution of PLC and prepar the work flow chart and PLC program. Key words:concrete mixing station; the I / O distribut- ion;programmable logic controller(PLC); automatic con

10、trol目 录摘 要 2Abstract 31 绪 论 71.1 选题背景及意义 71.2 混凝土搅拌机的现状及国内市场分析 71.3 本论文的主要工作 82 PLC的简单介绍 92.1 PLC概述 92.2 PLC基本组成 112.3 PLC控制系统的设计 132.4 PLC 的选择 143 混凝土搅拌站系统概述 183.1 混凝土搅拌站的组成 183.2作业要求 193.3 电控系统的构成 203.4 I/O分配表和模拟量输入地址 223.5 位存储区（M）的使用概况 243.6 称重传感器的选择 243.7压力传感器 253.8位置传感器 274 混凝土搅拌站控制系统设计 284.1 控

11、制系统设计的基本原则及步骤 284.2PLC的工作原理 294.3 混凝土搅拌站PLC程序设计 314.4 小结 355 程序调试 365.1 仿真调试的准备工作 365.2 仿真调试 385.3 小结 416 结论与展望 42致 谢 43参考文献 44附 录 45第1章 绪 论1.1 选题背景及意义可编程序逻辑控制器（PLC）自它诞生以来至今，以其极高的性能价格比以及一系列人所共识的优点，受到越来越多的工程技术人员的重视。它现在被广泛用于汽车生产、石油生产、IT制造、家电制造厂等工业控制系统场所，是现代制造业发展的重要技术之一。它对工业的生产提供了良好的控制系统，它的广泛使用才使得人民不断增

12、长的物质需求得到有利保障。1969年美国DEC公司研制的第一台PDP-14型PLC。随后，在二十世纪七十至八十年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；可编程序范围很大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称为PLC。PLC在控制领域的应用是保持了广泛的增长趋势。 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，交通和建筑竹理部门要求施工用的混凝土集中生产和管理。这样，不仅要求。

13、混凝土的配料精度高，而目要求生产速度快，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。1.2 混凝土搅拌机的现状及国内市场分析从1903年德国建造世界上第一座预拌混凝土搅拌站以来，商品混凝土作为独立的产业己有100多年的历史。随后，美国于1913年，法国于1933年建立了自己的搅拌站。二次大战后，尤其是60年代到70年代，由于各国抓紧发展经济，医治战争的创伤，混凝土搅拌站得到了快速发展。目前，德国、美国、意大利、日本等国家的搅拌站在技术水平和可靠性方面处于领先地位。国外生产的搅拌站

14、一般生产率在50m3/ h300m3/h，对于商品混凝土生产，搅拌站形式应用比较普遍，尤其在大型工程中被采用。我国混凝土搅拌站(楼)的研制是从50年代开始的，在其发展过程中，型式的选取和主要技术参数基本上是根据用户要求和参考国外产品的自由状态。国标GB10171-88(混凝土搅拌站(楼)分类和GB 10172-88(混凝土搅拌站(楼)技术条件的颁布实施，将混凝土搅拌站(楼)的研制和生产纳入了标准管理的轨道，为其发展奠定了基础。产品技术标准和预拌混凝土标准的要求中，对于混凝土搅拌站(楼)的技术指标己达到发达国家水平。当今国内生产的混凝土搅拌站质量迅速提高，逐步取代了进口搅拌站，在国内已经占主导地

15、位，其控制系统也得到快速发展。自八十年代以来，我国混凝土机械有两次战略性产品结构调整，对行业的发展起到了举足轻重的作用：一是八十年代初期混凝土搅拌机的升级换代，由双锥反转型、立轴和卧轴强制式混凝土搅拌机替代鼓筒型搅拌机，现在这三大系列产品的技术性能己达到国外同类机型的先进水平，从质量到数量上基本满足了国内需求;二是八十年代末到九十年代初“发展一站三车(即混凝土搅拌楼(站)、混凝土搅拌输送车、臂架式混凝土泵车和散装水泥车)，把我国商品混凝土机械搞上去”的战略，推动了混凝土机械行业的第二次产品结构调整，反映了混凝土机械行业稳定、持续、全面发展的深层次要求。经过科研院所和生产企业的共同开发，适时引进

16、国外先进的混凝土泵和混凝土搅拌输送车技术，使我国在商品混凝土机械的设计、制造能力和水平都有了很大提高，一些产品已有批量生产，其技术水平与当今世界水平同步，减少了进口，节约了外汇，取得了较好的经济效益和社会效益。在“十五”乃至2010年期间，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，这都需要大量的混凝土。所以现在正是大力发展混凝土机械的大好时机，作为“一站三车”中的一站，混凝土搅拌楼(站)占有举足轻重的地位。1.3 本论文的主要工作1.3.1混凝土搅拌站硬件简介根据控制系统的总体设计思路对混凝土搅拌站的组成

17、、电控系统的构成、称重传感器等硬件进行详细的分析、选型和设计，以便对混凝土搅拌站的硬件系统有一个大概的了解。1.3.2混凝土搅拌站系统软件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2章 PLC的简单介绍2.1 PLC概述2.1.1 什么是 PLC 可编程序控制器 （Programmable Controller） 简称 PC， 为了不与计算机 （也称 PC） ）

18、混淆，通常将可编程序控制器成为 PLC。 它是电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐步发展成为以微机处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。2.1.2 PLC 的发展趋势 PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方 向发展。具体表现在以下几个方面：a. 向小型化、专用化、低成本方向发展b. 向大容量、高速度方向发展c. 智能型我/O 模块的发展d. 基于 PC 的编程软件取代编程器e. PLC 通信的易用化f. 组态软件与 PLC 的软件化g. 开发新型特殊功能模块h. CPU 的处理速度进一步加快2.1.3 PLC

19、的特点 抗干扰能力强，可靠性好 PLC 在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路。我/O 系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。 控制系统结构简单，通用性强 PLC 及外围模块品种多， 可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。 编程方便，易于使用 PLC 是面向用户的设备， PLC 的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC 程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似， 这种编程语言现象直观， 容易掌握， 不需要

20、专门的计算机知识和语言， 只要具有一定的电工和工艺的知识的人员都可在短时间内学会。 功能完善 PLC 的输出/输入功能完善，性能可靠，能够适应与任何形式和性质的开关量和 模拟量的输入输出。在 PLC 内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继 电器以及移位寄存器、中间寄存器等。由于采用了微处理器，它能够很方便地实现延 时、锁存、比较、跳转、和强制我/O 等诸多功能，不仅具有逻辑功能、算术运算、 数制转换、以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印、及报表生 成等功能。 设计、施工、调试、的周期短 用继电接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器

21、屏的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便。而采用 PLC 控制，由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、 容量等选用组装，而大量具体的程序编制工作也可在 PLC 到货前进行，因而缩短了 设计周期，使设计和施工可同时进行。 体积小，维护操作方便 PLC 体积小，质量轻，便于安装。PLC 的输入输出系统能够直观的反映现场总 线信号的变化状态，还能通过各种方式直观的反映控制系统的运行状态。 易于实现网络化 PLC 可连成功能很强的网络系统。 可实现三电一体化 PLC 将电控（逻辑控制） 、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体，可以方便、灵活地组合成各

22、种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。2.1.4 PLC 的主要功能 条件控制功能 条件控制（或称逻辑控制或顺序控制）功能是指用 PLC 的与、或、非指令取代继电器接触的串联、并联极其他各种逻辑连接，进行开关控制。 定时/记数控制功能 定时/记数控制功能指用 PLC 提供的定时器、记数器指令实现对某种操作的定时或记数控制，以取代时间继电器和记数继电器。 数据处理功能 数据处理功能是指 PLC 能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算、逻辑运算以及编码和译码等操作。 步进控制功能 步进控制功能是指用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能进行下一

23、道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器。 A/D 与 D/A 转换功能 A/D 与 D/A 转换功能是指通过 A/D、D/A 模块完成模拟量和数字量之间的转换。 动控制功能 运动控制功能是指通过高速记数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴运动控制。 过程控制功能过程控制功能是指通过 PLC 的 PID 控制指令或模块实现对温度、压力、速度、流量等物理参数的闭环控制。 扩展功能 扩展功能是指通过连接输入输出扩展单元（即 I/O 扩展单元）模块来增加输入输 出点数，也可通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高 PLC 的控制功能。 远程 I/O 功能 远程 I/O 功能是指通过 I/O 单元

24、将分散在远距离的各种输入、输出设备与 PLC 主 机相连接，进行远程控制，接收输入信号、传出输出信号。 监控功能监控功能是指 PLC 能监视系统各部分的进行状态和进程， 对系统中出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行；也可在线调整、修改控制程序中的定时器、记数器等设定值或强制 I/O 状态。 2.2 PLC基本组成2.2.1 PLC的硬件组成 PLC 是微机技术和控制技术相合的产物，是一种以微机处理器为核心的用于控制的特殊计算机，因此 PLC 的基础组成与一般的微机系统类似。 目前 PLC 种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机，所以其结构

25、和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元 CPU、存储器 RAM 和 ROM、输入输出接口电路、电源、I/O 扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。如图 2-1 所示，PLC 控制系统由输入量PLC输出量组成，外部的各种开关信号、模 拟信号、传感器检测的各种信号均作为 PLC 的输入量，它们经 PLC 外部输入端子，作为 PLC 的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见，PLC 的基本结构有控制部分输入和输出组成。 尽管整体于模块式 PLC 的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对 PLC 主要组成部分进行简单介绍。 中央处理单

26、元（CPU）外部设备接系统程序用户程序数据 I/O 扩展接口存储器编程器 CPU 是 PLC 的核心，是由控制 器和运算器组成的。运算器也称为算术逻辑单元，它的功能就是进行 算术运算和逻辑运算。控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作，它的基本功能是从内存中取指令和执行指令。他的重要功能如下： (1) 接收从编程器输入的用户程序和数据。 (2) 诊断电源、PLC 内部电路的工作故障和编制程序中的语法错误等。 (3) 通过输入接口接现场的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器中。 (4) 从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。 (5) 根据执行的结果，更新有关标志位的状态和

27、输出映象寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。有些 PLC 还具有制表打印或数据通信等功能。 存储器 存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器 RAM，另一种是只读存储器 ROM、PROM、EPROM 和 EEPROM。在 PLC 中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。 系统程序是由 PLC 的制造厂家编写的，和 PLC 的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供 PLC 运行的平台。 用户程序是随 PLC 的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编程的应用程序。 工作数据是 PLC 运行过程中经常变

28、化、经常存取的一些数据。存放在 RAM 中， 以适应随机存取的要求。 输入/输出单元 输入/输出单元通常也称 I/O 单元或 I/O 模块，是 PLC 与工业生产现场之间的连接部件。PLC 通过输入接口可以检测被控对象进行控制的依据;同时 PLC 又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。 通信接口 PLC 配有各种通信接口一般都带有通信处理器。PLC 通过这些接口可与监视器、 打印机、其他 PLC、计算机等设备实现通信。 智能接口模块 智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的 CPU、存储器以及与 PLC 系统总线相连的接口。它作为 PLC 系统的一个模块，通过总线与 PL

29、C 相连，进行数据交换，并在 PLC 的协调管理下独立地进行工作。 编程装置 编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控 PLC 内部状态忽然参数，与 PLC 进行人机对话。它是开发、应用、维护 PLC 不可缺少的工具。 电源 PLC 配有开关电源， 以提内部电源使用。 与普通电源相比， PLC 电源的稳定性好、 抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定要求不高，一般允许电源电压在其额定值 5% 的范围内波动。许多 PLC 还向为提供直流 24V 稳压电源，用于对外部传感器供电。2.2.2 PLC的软件组成 PLC 的软件由系统程序和用户程序组成。系统程序由 PLC 制造厂商设计编写的，

30、并存入 PLC 的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。 PLC 的用户程序是用户利用 PLC 的编程语言，根据控制要求编制的程序。PLC 在的应用中，最重要的是 PLC 的编程语言写用户程序，以实现控制目的。由于 PLC 是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的 传统习惯和掌握能力，PLC 的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专门的语言。 PLC 编程语言是多种多样的，对于不同生产厂商、不同系列的 PLC 产品采用的编程语言的表达也不同，但基本上可归纳两种类型：

31、一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等；二是采用图形符号表达方式的编程语言，如梯形图等。2.3 PLC控制系统的设计2.3.1 PLC控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现控制对象的工艺要求，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。 最大限度地满足被控制对象的控制要求充分发挥 PLC 的功能，最大限度地满足被控制对象的控制要求，是设计 PLC 控制系统的首要前提，这也是设计最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，手机相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。 保证 PLC 控制系统安全可靠保证 PLC 控制系统能够长期安全、 可靠、 稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要设计者在系统设计、元器件选择、软件编程要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。 力求简单、经济、使用及维修方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要设计者不仅应该使控制系统简单、经