摘要：混凝土自動攪拌站在工程建設中起到了重要的作用。本文介紹了一種以西門子S7- 226 可編程控制器為控制核心, 觸摸屏作為人機界面所開發的自動混凝土攪拌系統。具有良好的人機交互功能, 提高了系統的可靠性、易操作性。詳細描述了混凝土攪拌站自動控制系統的硬件結構和軟件流程以及觸摸屏的編程方法, 提供一種實用的混凝土攪拌站自動化控制系統解決方案。
關鍵詞：PLC; 混凝土攪拌站; 觸摸屏; 數據采集
0.引言
隨著社會經濟的發展和技術的不斷進步, 自動控制的混凝土攪拌站具有產品質量優良、生產效率高、環保性能好等特點, 正在成為混凝土生產的主流。在目前的建筑市場中, 因偷工減料, 導致混凝土強度降低, 不符合設計要求的事情屢有發生。建筑工程上需要占地面積不大,成本不高, 適合場地多變的混凝土攪拌設備。本文系統介紹了一種西門子S7- 226 可編程控制器控制, 觸摸屏為人機接口的混凝土自動攪拌系統, 系統中重點加入了工程建設中監理工程師對配方的認可。
以觸摸屏和可編程控制器為控制器開發的混凝土攪拌站自動化控制系統, 具有穩定、可靠,可以按照設定的配方, 自動、連續地控制各部分物料的計量、投料、攪拌和出料, 同時該系統還有對數據進行瀏覽、查詢、統計、打印等一系列管理功能。系統通過除n 取余震蕩曲線法對落差進行自動修正, 準確地控制計量精度。通過觸摸屏和PLC 結合使用, 可以在觸摸屏中直接設定目標值與實際值進行比較。并可實時監控到系統實際值的大小, 實現報警, 判斷等功能。結合觸摸屏系統, 電子稱量儀表的配套使用, 使之功能更加強大, 現已廣泛應用于工業生產中。
1.自動攪拌站的系統結構
攪拌站按生產工藝分為一階式和二階式, 二階式設備中物料(主要指石料和沙料) 需經過二次提升, 即計量完畢后, 再經皮帶機或提升斗提升到攪拌機中進行攪拌。這種結構的優點是結構緊湊, 一次性投資小, 占地面積小, 移動靈活, 一般用于中小型混凝土施工中。
自動攪拌站的總體結構如圖1所示, 系統主要由儲料斗、骨料稱量系統、皮帶輸送機、攪拌倉、水泥倉等部份組成。儲料斗可供單獨儲存25m3 的兩種不同石料和兩種不同的沙料, 四種骨料通過機架上的四個碟型電磁閥動作控制斗門, ( 斗門可用調節手柄來調節斗門開啟的大小, 提高計量精度) , 使骨料從儲料斗, 下落至稱量斗中進行分別稱量, 然后啟動皮帶輸送機把配好的物料送入上料皮帶中。本攪拌站釆用分別計量, 各種骨料在稱量前稱量系統均設有調零輸出, 能自動去皮重, 修正落差, 有效地控制了各種骨料的計量精度。稱量時把稱量傳感器輸出電壓信號輸入PLC 控制系統?；炷辽a時的工藝流程是控制系統根據用戶設定的混凝土用量, 經控制器計算所須的水泥、水、沙料、石料先后稱量送入攪拌倉中, 攪拌后即為混凝土產品, 其中水泥和水的用量利用控制電機的啟動時間來確定。
后稱量過程為先在PLC 控制系統中設定骨料所需量, 骨料從斗門瀉入稱量斗中, 待稱量完畢后, 控制系統將自動將料門關閉。上料皮帶機在提升電機的轉動下, 將骨料提升至攪拌倉內構成。
2.自動攪拌站控制系統的硬件設計
控制系統硬件結構如圖2 所示, 系統采用PLC 為控制器, 觸摸屏為人機接口。其中PLC 是整個控制系統的核心, 所有的開關量控制以及順序控制都需經過PLC 處理?，F場的稱重傳感器將重量信號反饋給信號處理模塊CB890, CB890 經過相應的處理后, 將快、慢速配料信號送給PLC, 通過邏輯處理去驅動現場的放料電磁閥或電動機; 其余的動作機構則是通過按鈕給PLC 輸入信號來實現控制。系統采用了SIMENS公司的S7- 200系列CPU226 216- 2BD23- 0XB8 (配數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊), 采用繼電器輸出, 既可帶直流負載, 也可帶交流負載。系統配置了一臺觸摸屏, 它與PLC 進行通信, 現場的工作狀態可通過觸摸屏進行數據監視, 同時用戶也可通過觸摸屏向PLC發出控制信號, 實現用戶的人工控制。利用觸摸屏豐富的軟、硬件資源, 實現混凝土的配比可由監理工程師設定或查詢等。
3.PLC 軟件系統的設計
3.1 流程圖的設計
PLC作為控制單元, 是整個系統的控制核心。通過接收開關量, 模擬量輸入經處理后輸出開關量、模擬量去控制斷電器的動作, 流程圖如圖3 所示:
3.2 主要完成以下功能:
( 1) 初始化變量, 設置自由通訊口協議和中斷協議;
( 2) 與觸摸屏進行實時通訊, 為觸摸屏的顯示提供數據, 并對觸摸屏輸入的信息進行處理;
( 3) 完成數字量與模擬量的相互轉換;
( 4) 對流體或液體物料加料時, 自動計算;
( 5) 設置零位范圍, 稱量程范圍;
( 6) 判錯信息, 報警信息;
4.觸摸屏軟件設計
4.1 系統主界面的設計
在開發軟件ADP3 上, 創建一個歡迎頁面, 頁面上有一個透明的觸摸按鈕, 其功能為切換畫面, 當點擊頁面觸摸按鈕時即進入參數設置頁面, 運行時進入顯示頁面, 當外界無動作時, 由PLC 編程實現30秒后, 改寫狀態控制區中的數據, 將參數顯示頁面載入。在歡迎頁面上和歡迎頁面上的觸摸按鈕上可放置文本、圖標, 對系統進行說明與標注等, 見圖4 所示:
在本設計中, 還采用了監理工程師的理念, 設計了安全系統界面,而只有當工程師負責人輸入密碼, 界面將進入主系統界面, 并且在頁面上有隱藏的設置密碼的密碼表, 只有監理工程師才可以進入并進行修改, 在界面上的幫助可以進入幫助界面, 可以對操作進行說明和對系統維護的說明等。
4.2 參數顯示頁面的設計
在系統中, 用戶需要觀察的量為選用的配比號、每批攪拌罐數、正在攪拌第幾罐、攪拌時間、水調整值、骨料重量、水泥重量、添加劑重量、水重量。因此, 設置相應數字顯示區, 分別顯示相應的值, 在數字內存表中占據相應的存貯空間, 同時, 通過數字內存表的地址與PLC 數字存儲區的位置對應起來。系統啟動后, 由傳感器、顯示儀表等將有關信號送入PLC 進行處理, 因PLC 數字存儲區的地址與觸摸屏內存表相關聯, 此時, 觸摸屏就可以實時顯示數據。數據的精度與位數根據實際情況在觸摸屏的數字內存表的屬性中設置, 見圖5 的( a) 、( b) 所示:
5.總結
基于PLC 和觸摸屏的混凝土自動攪拌站控制系統利用PLC 的抗干擾能力強、適用工業現場的特點和觸摸屏良好的人機對話功能, 具有可靠性高、操作簡單、維護容易等特點。目前該系統在商丘至周口高速公路建設中的3 個標段的使用中, 效果良好, 得到了施工單位的好評。
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