基于PLC的水泥灌漿機自動(dòng)控制系統設計與實(shí)現論文
摘 要：本文主要介紹基于歐姆龍CP1H PLC及世紀星組態(tài)軟件設計水泥灌漿機控制系統。本控制系統實(shí)現了生產(chǎn)線(xiàn)系統的上水，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。利用世紀星組態(tài)軟件實(shí)現了實(shí)時(shí)監控系統設計，完成了上位機與PLC的連接以及世紀星主畫(huà)面的制作。
關(guān)鍵詞：水泥灌漿機 可編程控制器 CP1H 世紀星
1 水泥灌漿機自動(dòng)控制系統的組成及工作過(guò)程
1.1 系統組成
根據水泥灌漿機自動(dòng)控制系統的工藝要求，水泥灌漿機控制系統的組成包括上水，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
其中當啟動(dòng)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(dòng)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(guò)程中水泥漿凝固，當水泥漿到達一定的存儲數量時(shí)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(guò)程
根據水泥灌漿機自動(dòng)控制系統的設計目的和設計要求，水泥灌漿機自動(dòng)控制系統具體的工作過(guò)程如下：
1.2.1 水泥灌漿機的啟動(dòng)
當水泥灌漿機處于起始位置，按下啟動(dòng)按鈕，則水泥灌漿機啟動(dòng)，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(dòng)后，水泥灌漿機分別上水，上水泥，上添加劑。當水、水泥和添加劑達到所需重量時(shí)，進(jìn)入混煉器攪拌。
1.2.3 混煉器攪拌并儲存
當水、水泥和添加劑進(jìn)入混煉器攪拌時(shí)，攪拌一定時(shí)間，使其充分攪拌后，泥漿進(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
當儲存器里水泥儲滿(mǎn)后，系統有報警信號提示儲存器已滿(mǎn)。當給出料信號后，水泥灌漿機里的泥漿出料。
2 系統的硬件選型
本系統采用OMRON公司的CP1H-XA40DR-A型PLC作為水泥灌漿機自動(dòng)控制系統的控制器。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(jià)格較低，應用較為廣泛。PLC外部接線(xiàn)圖如圖2所示。
圖2 PLC外部線(xiàn)圖
3 系統功能圖及I/O分配
3.1 功能圖
根據系統的具體流程可知，水泥灌漿機控制系統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 水泥灌漿機控制系統功能圖
水泥灌漿機自動(dòng)控制系統中分為手動(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，使其充分攪拌，進(jìn)入攪拌器存儲，當給出料信號后，泥漿出料，當按下停止鍵后，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，當給出料信號時(shí)泥漿出料，當達到儲存器容量下線(xiàn)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)。信號開(kāi)關(guān)有五個(gè)，分別為手控電機信號，水稱(chēng)重信號，水泥稱(chēng)重信號，添加劑稱(chēng)重信號及出料信號。停止出料開(kāi)關(guān)一個(gè)，儲存器容量下限行程開(kāi)關(guān)一個(gè)，儲滿(mǎn)傳感器一個(gè)。
輸出：本控制系統有七個(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，泥漿出料及儲滿(mǎn)報警指示燈。
4 組態(tài)監控設計
本系統在設計組態(tài)監控時(shí)使用的世紀星組態(tài)開(kāi)發(fā)軟件，本系統的組態(tài)監控畫(huà)面設計如圖4所示。
圖4 組態(tài)界面圖
第一步是先開(kāi)始運行并進(jìn)行選擇手動(dòng)/自動(dòng)控制。按照要求，水泥灌漿機啟動(dòng)后首先上水，然后再上水泥，最后再上添加劑。當上料結束后，水、水泥和添加劑進(jìn)入混煉器攪拌。當水、水泥和添加劑在混煉器里攪拌一定時(shí)間后，進(jìn)入儲存罐里儲存。當儲存罐里的泥漿儲滿(mǎn)時(shí)，水泥灌漿機儲滿(mǎn)報警。當給個(gè)出料信號后，泥漿出料。
5 系統的運行與調試
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)行初步仿真調試，測試程序無(wú)編寫(xiě)錯誤后，再到實(shí)驗室進(jìn)行實(shí)物仿真按外部接線(xiàn)圖連好實(shí)物，并將PLC程序下載到PLC中。然后將PLC和世紀星組態(tài)軟件進(jìn)行鏈接。
按照系統的工作順序對系統進(jìn)行控制，觀(guān)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，對系統進(jìn)行合理的適當的調整。
參考文獻：
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