基于PLC的水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(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)計水泥灌漿機控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)實現(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，停止出料以及自動和手動兩種配料等功能。利用世紀(jì)星組態(tài)軟件實現(xiàn)了實時監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，完成了上位機與PLC的連接以及世紀(jì)星主畫面的制作。
關(guān)鍵詞：水泥灌漿機 可編程控制器 CP1H 世紀(jì)星
1 水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)的組成及工作過程
1.1 系統(tǒng)組成
根據(jù)水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)的工藝要求，水泥灌漿機控制系統(tǒng)的組成包括上水，上水泥，上添加劑、混煉器里攪拌、儲存罐儲存，泥漿出料等，具體工藝工藝流程圖如圖1所示。
圖1 水泥灌漿機工藝流程圖
其中當(dāng)啟動水泥灌漿機后，水泥灌漿機把水泥、水、添加劑等按照一定的.配比自動進(jìn)料，然后攪拌，灌漿，攪拌好的水泥漿儲存在攪拌器中，攪拌器的雙層葉片不停的攪拌，主要為了防止在灌漿過程中水泥漿凝固，當(dāng)水泥漿到達(dá)一定的存儲數(shù)量時泥漿泵把攪拌器中的水泥漿壓出灌漿機。
1.2 水泥灌漿機工作過程
根據(jù)水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計目的和設(shè)計要求，水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)具體的工作過程如下：
1.2.1 水泥灌漿機的啟動
當(dāng)水泥灌漿機處于起始位置，按下啟動按鈕，則水泥灌漿機啟動，水泥灌漿機進(jìn)入工作狀態(tài)。
1.2.2 上水，上水泥，上添加劑
啟動后，水泥灌漿機分別上水，上水泥，上添加劑。當(dāng)水、水泥和添加劑達(dá)到所需重量時，進(jìn)入混煉器攪拌。
1.2.3 混煉器攪拌并儲存
當(dāng)水、水泥和添加劑進(jìn)入混煉器攪拌時，攪拌一定時間，使其充分?jǐn)嚢韬螅酀{進(jìn)入儲存器里儲存，然后等待出料信號出料。
1.2.4 泥漿出料
當(dāng)儲存器里水泥儲滿后，系統(tǒng)有報警信號提示儲存器已滿。當(dāng)給出料信號后，水泥灌漿機里的泥漿出料。
2 系統(tǒng)的硬件選型
本系統(tǒng)采用OMRON公司的CP1H-XA40DR-A型PLC作為水泥灌漿機自動控制系統(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，功能強而價格較低，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，水泥灌漿機控制系統(tǒng)的工作方式分為手動和自動兩種，其自動功能表圖如圖3所示。
圖3 水泥灌漿機控制系統(tǒng)功能圖
水泥灌漿機自動控制系統(tǒng)中分為手動控制和自動控制，手動控制時，按下啟動后，水泥灌漿機上水，上水泥和上添加劑，然后進(jìn)入混煉器攪拌，定時一定時間后，使其充分?jǐn)嚢瑁M(jìn)入攪拌器存儲，當(dāng)給出料信號后，泥漿出料，當(dāng)按下停止鍵后，泥漿停止出料。自動控制時，按下啟動鍵后，水泥灌漿機同自動時一樣上水，上水泥和上添加劑，然后進(jìn)入混煉器攪拌，定時一定時間進(jìn)入攪拌器存儲，當(dāng)給出料信號時泥漿出料，當(dāng)達(dá)到儲存器容量下線時，返回，開始新的上料過程。
3.2 I/O分配
輸入：本控制系統(tǒng)有十二個輸入點，啟動按鈕一個，停止按鈕一個，開關(guān)有兩個，分別為手動開關(guān)和自動開關(guān)。信號開關(guān)有五個，分別為手控電機信號，水稱重信號，水泥稱重信號，添加劑稱重信號及出料信號。停止出料開關(guān)一個，儲存器容量下限行程開關(guān)一個，儲滿傳感器一個。
輸出：本控制系統(tǒng)有七個輸出點，這七個輸出點分別為啟動指示燈，上水，上水泥，上添加劑，攪拌存儲，泥漿出料及儲滿報警指示燈。
4 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計
本系統(tǒng)在設(shè)計組態(tài)監(jiān)控時使用的世紀(jì)星組態(tài)開發(fā)軟件，本系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計如圖4所示。
圖4 組態(tài)界面圖
第一步是先開始運行并進(jìn)行選擇手動/自動控制。按照要求，水泥灌漿機啟動后首先上水，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間后，進(jìn)入儲存罐里儲存。當(dāng)儲存罐里的泥漿儲滿時，水泥灌漿機儲滿報警。當(dāng)給個出料信號后，泥漿出料。
5 系統(tǒng)的運行與調(diào)試
首先，在電腦上安裝上OMRON CX-ONE軟件;然后在CX-Program軟件中編寫控制程序，并在電腦上進(jìn)行初步仿真調(diào)試，測試程序無編寫錯誤后，再到實驗室進(jìn)行實物仿真按外部接線圖連好實物，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控制的各個輸出端口是否按照編程好的順序進(jìn)行工作，對系統(tǒng)進(jìn)行合理的適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
參考文獻(xiàn)：
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