基于PLC的混凝土搅拌站控制系统设计

基于PLC的混凝土搅拌站控制系统设计

熊紫琼赵淑萍

山东协和学院  工学院，山东  济南  250109

【摘要】在整个控制系统中，实现的功能是判断沙料、石料、水泥的重量是否符合要求，接着就是判断水的重量。对于这个问题，在硬件选择方面选择了重量传感器和水流量传感器来解决这个问题。

对于西门子S7-200 CPU226控制的混凝土搅拌站的设计创意，最突出的地方是可以根据客户的要求选择混凝土所需总重量以及混凝土所需各材料的比例。然后在程序内部实现数据的转换，从而使得传送带运送所需材料的重量，达到各条件下所需的混凝土。

【关键词】混凝土搅拌站PLC配料精度

1基于PLC的混凝土搅拌站控制系统设计

1.1混凝土搅拌站控制系统的选择

控制系统被看作是搅拌站的核心，主要按照预定的混凝土配比控制搅拌站完成运转。早期由于混凝土搅拌站的称量系统通常使用杠杆秤来进行称重，所以控制系统采用的控制方式是继电器加接触器。随着传感器技术及电子技术的发展，称量系统采用了高精度电位器，于是便出现了穿孔卡形式的控制系统。目前搅拌站的控制系统一般为计算机控制主要，这样不仅能够更好地完成测量任务，还能够大大提升测量的准确性。混凝土搅拌站控制系统的主要目的是保证配料系统，搅拌系统能够正常稳定的工作，从而完成各种物料的精确配比，控制混凝土的出机温度。混凝土搅拌站控制系统的选择主要考虑以下因素：

混凝土生产工艺和质量要求：需要根据实际需求选择对应的控制系统，确保能够满足混凝土生产过程的要求。

设备配置水平：市面上常见的品牌有上海思伟等，根据整套设备的配置高低，可以选用不同标准的搅拌站控制系统，应根据实际设备配置水平进行选择。

精度要求：控制系统配备有精准的配料机设备，可以同时控制几条独立配料线，每条配料线上可按用户要求设置称重点。应选择精度满足混凝土生产的要求的控制系统。

目前计算机控制的方式有多种形式，大概有物料仪和工控机组合、工控机控制、物料仪和可编程控制器组合、单片机和工控机组合这四种。

考虑到工地环境的恶劣，很显然单片机结构与PLC结构控制方式较为适合工地现场的恶劣环境[14]。单片机具有结构简单、紧凑合理和成本较低等优点。但是因为该系统生产规模相对较小，以至于元器件采购质量、线路板小批量定做质量和手工焊接质量无法得到可靠保证，再加上没有老化实验，硬件设计并非为最佳方案等原因使得其控制系统稳定性差，经常会出现原因不明的故障，而且在控制和显示方面的编程量比较大，与其它的系统的兼容性也比较差。但是PLC控制具有可靠性高、功能完备、产品标准化、开发性不断增强以及编程简单直观等优点，可以效弥补单片机控制在可靠性方面的不足。

2基于PLC的凝土搅拌站控制系统硬件设计方案

2.1控制系统主要硬件介绍

2.1.1PLC选型

在PLC选型方面，基于I/O点数的考虑，选择的是S7-200 CPU226，S7-200 CPU226有18个输入，12个输出，共计40点I/O。还根据模拟输入量配置模拟量输入模块EM231。S7-200PLC是一款性能稳定、功能强大、易于使用和维护的微型可编程逻辑控制器，已经广泛应用于各种自动化控制系统中。S7-200易于维护，S7-200所具备的高电磁兼容性和强抗振动抗冲击性更使其具有很强的工业环境适应性。S7-200系列PLC还具有模块点数密度高，结构紧凑，性价比高，性能优越装卸方便等优点。

2.1.2重量传感器

基于混凝土搅拌站对称重方面的要求，在选择重量传感器上选择的是中航电测H3-C3传感器。混凝土重量传感器可以与PLC等控制系统集成，实现对混凝土配比、生产进度等方面的自动化调节。

2.1.3水流量传感器

在选择水流量传感器上，选择了分体式电磁流量计。分体式电磁流量计的测量范围0~9999m³/h，它的精度等级在±0.5%，使用的供电电源是AC220V（默认），DC24V。其中它的输出类型是4-20mA电流输出，脉冲频率输出。工作温度在橡胶内衬≤80℃，四氟内衬≤120℃。它的工作压力是1.0Mpa，1.6Mpa，2.5Mpa，4.0Mpa等。所使用的电极材料为316L不锈钢，钽，钛，HB,铂铱合金。其中放水等级为IP67防护等级，可定做IP38放水等级。

2.2PLC I/O变量的设置和分配

选择合适的PLC型号及I/O点数，根据具体需求选取特殊功能模块。I/O分配表如表2-1所示。

表2-1  I/O分配表

2.3硬件接线设计

根据I/O分配表画出混凝土搅拌站控制系统的硬件接线图如图3-6所示。

硬件接线图中              Q0.0为沙料传送带、              Q0.1为石料传送带、              Q0.2为石料传送带、              Q0.3为水开闭阀、              Q0.4为漏斗放料阀、              Q0.5为卸料开闭阀、Q0.6为搅拌机工作、Q0.7为报警指示灯、                            I0.0为启动按钮、              I0.1为停止按钮、I0.2为急停              、              I0.3为复位、              I0.4为沙料过载、I0.5为石料过载、I0.6为水泥过载、              I0.7为搅拌机过载。

3  程序设计和仿真

3.1放料放水

当辅助继电器M1.3的常开被置位后，Q0.4输出信号，漏斗放料阀接触器得电开始放料。同时计时器T40开始计时，计时100s。

当计时器T40计时时间到后，计时器T40常开得电，置位辅助继电器M1.4.同时复位辅助继电器M1.3。

当辅助继电器M1.4的常开得电后，Q0.3输出信号，水开闭阀接触器得电，开始放水。

3.2搅拌

当辅助继电器M1.5的常开被置位后，Q0.6输出信号，搅拌轴工作接触器得电，开始搅拌。同时T41计时器开始计时，计时100s。

当计时器T41计时时间到后，计时器T41常开得电，置位辅助继电器M1.6,同时复位辅助继电器M1.5。

3.3卸料

当辅助继电器M1.6的常开被置位后，Q0.5输出信号，卸料开闭阀接触器得电，开始卸料。同时计时器T42开始计时，计时100s。

当计时器T42计时时间到后，计时器T42常开得电，复位辅助继电器M1.6。

3.4复位

当按下停止按钮是，I0.1得到信号接通，复位从辅助继电器M1.0到辅助继电器M1.6,使其所有触点恢复到原始状态。

3.4仿真

混凝土搅拌站控制系统使用仿真软件进行了仿真运行。从仿真结果来看，系统运行稳定，符合设计预期。

5  结论

本设计的控制系统采用S7-200 CPU226，通过重量传感器和水流传感器对于沙料、石料、水泥、水的准确称重以此来提高配料精度。在PLC编程上，主要的功能就是判断各材料的重量是否符合要求。对于S7-200 CPU226控制的混凝土搅拌站的设计创意，最突出的地方是可以根据客户的要求选择混凝土所需总重量以及混凝土所需各材料的比例。然后在程序内部实现数据的转换，从而使得传送带运送所需材料的重量，达到各条件下所需的混凝土，从一定程度上实现各行所需，体现出设计的多样性以及实用性。

参考文献

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[2]周飞.郫县某新型智能化环保型骨料及混凝土一体化生产系统设计与示范[D].西南科技学,2020(13):36-37.

[3]高志龙.混凝土搅拌站配料称量精度研究[D].华北水利水电大学,2020(15):67-69.

[4]韩传法.浅谈模块式混凝土搅拌站设计[J].中国新技术新产品,2019(23):115-116.

[5]信华章,张辉.HLS240混凝土搅拌楼概述[J].建筑机械,2019(01):79-82.

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[7]林资奋.基于PLC的混凝土搅拌站电气控制系统设计[J].装备维修技术,2019(03):68.

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