基于PLC搅拌站自动控制系统设计.doc

编号本科生毕业设计 题目：基于PLC搅拌站自动控制系统设计 物联XXX 学院 自动化专业学 号 0704074090 学生姓名 sam 指导教师 黄敏 教授 二〇一一年六月摘 要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.具有较为广阔的市场前景. 本论文介绍的是搅拌站控制系统的设计.首先，论文给出了选题的背景及意义，讨论了混凝土搅拌站控制系统目前的发展状况，需要解决的问题，并给出了本论文需要完成的主要工作.接着分析了搅拌站的控制流程、工艺要求和混凝土搅拌站当前各种控制方案，通过分析给出了搅拌站的总体设计方案.其次，论文对控制系统特征进行分析，结合搅拌站的控制要求，设计出系统的硬流程图，并对其中的控制电路进行了较为详细的介绍，并对设计的优越性作了简要阐述.最后，论文对程序流程和程序设计.通过模拟调试表明控制系统的设计是正确有效的，实时监控混凝土搅拌站的工作过程，基本完成设计要求.基于PLC的搅拌站自动控制系统的总体设计是围绕熟悉易懂，编程易读，可靠性高展开的.使读者熟悉搅拌站的基本结构包括运输设备、料斗设备、称量设备、搅拌设备等.在流程图的设计上考虑搅拌站及PLC进一步熟悉程序设计相关的东西，最终完成程序的设计.程序易读使用了梯形图语句,整个设计过程中为保障可靠性，环境的影响，难免故障的发生，就设计了报警系统，考虑到设备的运行状况监测和及时反馈发现问题设计了到一定次数搅拌机维护系统.此外为了保证断电情况搅拌物料的合理利用在关键部位加以备用电源以减少浪费和污染.论文的软件介绍和程序设计各部分，一步一步介绍了PLC的各模块包括S7-300 的基本组成，PLC的工作原理，STEP7软件，PLC的I/O分配、工作流程图及PLC程序的编写.接着详细介绍了S7-PLCSIM软件的使用方法，最终完成调试要求.关键词：搅拌站；I/O分配；PLC；自动控制AbstractABSTRACTIt is the English translation of the Chinese abstract. Font: Times New Roman, Word Size: 12. (same as “小四”).Keywords: Thesis; template; criterion; figure; table目录目 录摘 要 IABSTRACT II目 录 I第1章 绪论 11.1选题背景及意义 11.2混凝土搅拌机的现状及国内市场分析 11.2.1我国混凝土的发展 11.2.2我国混凝土搅拌站技术特点 21.2.3国产搅拌站发展方向 31.3 PLC简述 31.4混凝土搅拌机的现状及国内市场分析 314.1混凝土搅拌站系统简介 31.4.2 混凝土搅拌站系统软件设计 41.4.1 程序的调试 4第2章 混凝土搅拌站系统概述 52.1 混凝土搅拌站 52.1.1 混凝土搅拌站的组成 52.1.2 混凝土搅拌站的工作原理 62.2自动控制系统的构成 62.3 S7-300的概况 72.3.1 S7-300 PLC的基本组成 72.3.2 PLC工作过程 82.3.3 STEP-7软件 92.4 小结 10第3章 混凝土搅拌站的控制系统设计 113.1 PLC控制系统设计的原则和内容 113.1.1 设计原则 113.1.2 设计内容 113.1.3 设计步骤 113.2 PLC控制系统的硬件设计 133.2.1 PLC的选型 133.2.2 PLC容量估算 143.2.3 I/O模块的选择 153.3混凝土搅拌站PLC程序设计 163.3.1 混凝土搅拌站PLC程序设计思想 163.3.2 混凝土搅拌站装置的工艺流程 163.3.3 系统初始化及主程序设计 173.3.4主程序梯形图 203.3.5 搅拌机维护 253.3.6 报警电路设计 263.3.7 I/O分配表和模拟量输入地址 283.3.8其他元件地址分配 283.5 小结 29第4章 仿真调试 314.1 引言 314.2 S7-PLCSIM仿真软件介绍 314.2.1 S7-PLCSIM软件的功能 314.2.2 S7-PLCSIM软件的实现方法及模拟程序 324.3仿真调试 344.3.1系统初始化及主程序调试 344.3.3报警程序调试 344.3.2维护程序调试 344.4 小结 34第5章 结论与展望 355.1结论 355.2不足之处及未来展望 35参考文献 37致 谢 39附录A： 作者在校期间发表的论文 40附录B： XX 41ii基于PLC的搅拌站自动控制系统设计第1章 绪论1.1选题背景及意义混凝土搅拌站最初是以单机的形式出现，各工地自拌自用，随着基础设施建设大规模的开展，商品混凝土的销售逐渐增大.随着计算机技术和测控技术的发展，高可靠、高自动化的自动控制系统便成了混凝土搅拌站的发展方向.在混凝土搅拌站自动控制系统中，系统的稳定性、数据采集处理的精确性直接影响到混凝土的质量.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，研究一种低成本、高可靠性的新型搅拌站自动控制系统，具有极为广阔的市场前景.混凝土搅拌站包括贮料、配料、物料称量、搅拌及卸料等过程，是一个受多环节制约的复杂系统，物料的配比和称重精度等因素都直接影响混凝土的质量.由于PLC运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活及抗干扰能力强等特点，如今成为工业控制领域的主要控制设备，始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了安全可靠和比较完善的控制应用.在现代化建设期间，我国要建设一大批大型煤矿、油田、电站、机场、港口、高速铁路及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，混凝土搅拌站占有举足轻重的地位. 1.2混凝土搅拌机的现状及国内市场分析1.2.1我国混凝土的发展从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.国外生产的搅拌站一般生产率在50m3/ h～300m3/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《混凝土搅拌站分类》和GB 10172-88《混凝土搅拌站技术条件》的颁布实施，将混凝土搅拌站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位，其控制系统也得到快速发展.经过科研院所和生产企业的共同开发，适时引进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.经过几十年努力，我国国产混凝土搅拌楼随着我国水电建设事业发展实现了从无到有、从引进仿制到自主创新的转变，从设计、制造、安装到调试运行已经形成一套完整的质量管理体系.产品主要技术性能和总体水平均达到国际同类产品先进水平.产品成功应用于三峡、葛洲坝、丹江口、万家寨、龙口、龙滩、天生桥、五强溪等大中型水利水电工程混凝土施.国内大型混凝土搅拌站生产厂商包括:三一重工、珠海志美、上海华建、南方路机等.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.1.2.2我国混凝土搅拌站技术特点20世纪80年代，我国借鉴意大利，阿尔卑惹拉混凝土重力坝建设经验．成功开发出碾压混凝土筑坝工艺，并广泛应用于水利水电工程建设.目前，我国国产混凝土搅拌搂已形成四大系列产品.几十种产品规格，技术呈以下几方面特点：1)搅拌主机形式多样近年，我国消化吸收国外先进设计制造经验．研制开发出强制式搅拌主机，机型有500L、1000L、1500L、2000L、3000L五种规格．这种搅拌楼生产率高．搅拌时间短．适合生产水电工程用二级配、三级配混凝土．还广泛用于城市商品混凝土生产.2)产品功能齐全 a.国产混凝土搅拌楼增加了骨料预冷、加冰和预热功能，使大坝施工不受季节、地域的影响，缩短了施工工期.b.搅拌楼结构形式由大接点板连接更新为铰接及模块化设计，使大楼、超大楼生产工期缩短20天，安装工期缩短一个月.c.具备超大型，高精度配料、卸料技术，大大提高了配料精度和配料、卸料速度.3)操控系统便捷模块化、多功能、综合性、高度自动化的搅拌楼计算机控制系统目前已经发展到了第七代.控制系统采用计算机全自动控制、双机双控三屏显示技术，具备同步动态模拟仿真控制界面，同步模拟显示料仓料位的变化、称斗内进料、卸料动态显示、搅拌机内物料的动态搅拌过程，砂含水自动检测功能、温度巡测功能、坍落度检测功能，采用XP多任务网络操作平台、对外提供车辆自动识别和调度管理、搅拌系统网络化调度管理(实现无纸办公)，实现系统故障远程诊断自动恢复功能.4)应用环保新技术a.楼外水泥仓顶装有旋风袋式组合除尘器，经旋风和袋式过滤二级沉降，大面积过滤，仓内压力小于0.4 kg/m ，粉尘排放小于150 mgCm .b.在楼内进料层、配料层、搅拌层各装有大风量排尘轴流风机进行通风、换气.通过以上除尘措施，达到楼内环境含尘量小于6 mgCm 的环保要求，改善了搅拌楼的工作环境，楼外气力输送排放小于150 mgCm ，达到第十三类灰尘及生产性粉尘品排放的标准.c.楼内采取了必要的消声措施．噪声控制小于85分贝.达到国标GB一12349工业区Ⅲ类标准.1.2.3国产搅拌站发展方向目前，国产搅拌站已形成系列，设备生产能力从25 m ~420 m .但在应。