基于PLC的水泥灌漿機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文
摘 要：本文主要介紹基于歐姆龍CP1H PLC及世紀(jì)星組態(tài)軟件設(shè)計(jì)水泥灌漿機(jī)控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線系統(tǒng)的上水，上水泥，上添加劑，混煉器攪拌，泥漿出料，停止出料以及自動(dòng)和手動(dòng)兩種配料等功能。利用世紀(jì)星組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成了上位機(jī)與PLC的連接以及世紀(jì)星主畫(huà)面的制作。
關(guān)鍵詞：水泥灌漿機(jī) 可編程控制器 CP1H 世紀(jì)星
1 水泥灌漿機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工作過(guò)程
1.1 系統(tǒng)組成
根據(jù)水泥灌漿機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工藝要求，水泥灌漿機(jī)控制系統(tǒng)的組成包括上水，上水泥，上添加劑、混煉器里攪拌、儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存，泥漿出料等，具體工藝工藝流程圖如圖1所示。
圖1 水泥灌漿機(jī)工藝流程圖
其中當(dāng)啟動(dòng)水泥灌漿機(jī)后，水泥灌漿機(jī)把水泥、水、添加劑等按照一定的.配比自動(dòng)進(jìn)料，然后攪拌，灌漿，攪拌好的水泥漿儲(chǔ)存在攪拌器中，攪拌器的雙層葉片不停的攪拌，主要為了防止在灌漿過(guò)程中水泥漿凝固，當(dāng)水泥漿到達(dá)一定的存儲(chǔ)數(shù)量時(shí)泥漿泵把攪拌器中的水泥漿壓出灌漿機(jī)。
1.2 水泥灌漿機(jī)工作過(guò)程
根據(jù)水泥灌漿機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)要求，水泥灌漿機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)具體的工作過(guò)程如下：
1.2.1 水泥灌漿機(jī)的啟動(dòng)
當(dāng)水泥灌漿機(jī)處于起始位置，按下啟動(dòng)按鈕，則水泥灌漿機(jī)啟動(dòng)，水泥灌漿機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。
1.2.2 上水，上水泥，上添加劑
啟動(dòng)后，水泥灌漿機(jī)分別上水，上水泥，上添加劑。當(dāng)水、水泥和添加劑達(dá)到所需重量時(shí)，進(jìn)入混煉器攪拌。
1.2.3 混煉器攪拌并儲(chǔ)存
當(dāng)水、水泥和添加劑進(jìn)入混煉器攪拌時(shí)，攪拌一定時(shí)間，使其充分?jǐn)嚢韬螅酀{進(jìn)入儲(chǔ)存器里儲(chǔ)存，然后等待出料信號(hào)出料。
1.2.4 泥漿出料
當(dāng)儲(chǔ)存器里水泥儲(chǔ)滿后，系統(tǒng)有報(bào)警信號(hào)提示儲(chǔ)存器已滿。當(dāng)給出料信號(hào)后，水泥灌漿機(jī)里的泥漿出料。
2 系統(tǒng)的硬件選型
本系統(tǒng)采用OMRON公司的CP1H-XA40DR-A型PLC作為水泥灌漿機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制器。日本OMRON公司CP1H系列可編程序控制器的體積小、可靠性高，功能強(qiáng)而價(jià)格較低，應(yīng)用較為廣泛。PLC外部接線圖如圖2所示。
圖2 PLC外部線圖
3 系統(tǒng)功能圖及I/O分配
3.1 功能圖
根據(jù)系統(tǒng)的具體流程可知，水泥灌漿機(jī)控制系統(tǒng)的工作方式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種，其自動(dòng)功能表圖如圖3所示。
圖3 水泥灌漿機(jī)控制系統(tǒng)功能圖
水泥灌漿機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，手動(dòng)控制時(shí)，按下啟動(dòng)后，水泥灌漿機(jī)上水，上水泥和上添加劑，然后進(jìn)入混煉器攪拌，定時(shí)一定時(shí)間后，使其充分?jǐn)嚢�，進(jìn)入攪拌器存儲(chǔ)，當(dāng)給出料信號(hào)后，泥漿出料，當(dāng)按下停止鍵后，泥漿停止出料。自動(dòng)控制時(shí)，按下啟動(dòng)鍵后，水泥灌漿機(jī)同自動(dòng)時(shí)一樣上水，上水泥和上添加劑，然后進(jìn)入混煉器攪拌，定時(shí)一定時(shí)間進(jìn)入攪拌器存儲(chǔ)，當(dāng)給出料信號(hào)時(shí)泥漿出料，當(dāng)達(dá)到儲(chǔ)存器容量下線時(shí)，返回，開(kāi)始新的上料過(guò)程。
3.2 I/O分配
輸入：本控制系統(tǒng)有十二個(gè)輸入點(diǎn)，啟動(dòng)按鈕一個(gè)，停止按鈕一個(gè)，開(kāi)關(guān)有兩個(gè)，分別為手動(dòng)開(kāi)關(guān)和自動(dòng)開(kāi)關(guān)。信號(hào)開(kāi)關(guān)有五個(gè)，分別為手控電機(jī)信號(hào)，水稱(chēng)重信號(hào)，水泥稱(chēng)重信號(hào)，添加劑稱(chēng)重信號(hào)及出料信號(hào)。停止出料開(kāi)關(guān)一個(gè)，儲(chǔ)存器容量下限行程開(kāi)關(guān)一個(gè)，儲(chǔ)滿傳感器一個(gè)。
輸出：本控制系統(tǒng)有七個(gè)輸出點(diǎn)，這七個(gè)輸出點(diǎn)分別為啟動(dòng)指示燈，上水，上水泥，上添加劑，攪拌存儲(chǔ)，泥漿出料及儲(chǔ)滿報(bào)警指示燈。
4 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)組態(tài)監(jiān)控時(shí)使用的世紀(jì)星組態(tài)開(kāi)發(fā)軟件，本系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)如圖4所示。
圖4 組態(tài)界面圖
第一步是先開(kāi)始運(yùn)行并進(jìn)行選擇手動(dòng)/自動(dòng)控制。按照要求，水泥灌漿機(jī)啟動(dòng)后首先上水，然后再上水泥，最后再上添加劑。當(dāng)上料結(jié)束后，水、水泥和添加劑進(jìn)入混煉器攪拌。當(dāng)水、水泥和添加劑在混煉器里攪拌一定時(shí)間后，進(jìn)入儲(chǔ)存罐里儲(chǔ)存。當(dāng)儲(chǔ)存罐里的泥漿儲(chǔ)滿時(shí)，水泥灌漿機(jī)儲(chǔ)滿報(bào)警。當(dāng)給個(gè)出料信號(hào)后，泥漿出料。
5 系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試
首先，在電腦上安裝上OMRON CX-ONE軟件;然后在CX-Program軟件中編寫(xiě)控制程序，并在電腦上進(jìn)行初步仿真調(diào)試，測(cè)試程序無(wú)編寫(xiě)錯(cuò)誤后，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)物仿真按外部接線圖連好實(shí)物，并將PLC程序下載到PLC中。然后將PLC和世紀(jì)星組態(tài)軟件進(jìn)行鏈接。
按照系統(tǒng)的工作順序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制，觀察PLC控制的各個(gè)輸出端口是否按照編程好的順序進(jìn)行工作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理的適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
參考文獻(xiàn)：
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