基於PLC的水泥灌漿機自動控制系統設計與實現論文
基於PLC的水泥灌漿機自動控制系統設計與實現論文
摘 要：本文主要介紹基於歐姆龍CP1H PLC及世紀星組態軟體設計水泥灌漿機控制系統。本控制系統實現了生產線系統的上水，上水泥，上新增劑，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。利用世紀星組態軟體實現了實時監控系統設計，完成了上位機與PLC的連線以及世紀星主畫面的製作。
關鍵詞：水泥灌漿機 可程式設計控制器 CP1H 世紀星
1 水泥灌漿機自動控制系統的組成及工作過程
1.1 系統組成
根據水泥灌漿機自動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，上新增劑、混煉器裡攪拌、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
其中當啟動水泥灌漿機後，水泥灌漿機把水泥、水、新增劑等按照一定的.配比自動進料，然後攪拌，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，當水泥漿到達一定的儲存數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
根據水泥灌漿機自動控制系統的設計目的和設計要求，水泥灌漿機自動控制系統具體的工作過程如下：
1.2.1 水泥灌漿機的啟動
當水泥灌漿機處於起始位置，按下啟動按鈕，則水泥灌漿機啟動，水泥灌漿機進入工作狀態。
1.2.2 上水，上水泥，上新增劑
啟動後，水泥灌漿機分別上水，上水泥，上新增劑。當水、水泥和新增劑達到所需重量時，進入混煉器攪拌。
1.2.3 混煉器攪拌並儲存
當水、水泥和新增劑進入混煉器攪拌時，攪拌一定時間，使其充分攪拌後，泥漿進入儲存器裡儲存，然後等待出料訊號出料。
1.2.4 泥漿出料
當儲存器裡水泥儲滿後，系統有報警訊號提示儲存器已滿。當給出料訊號後，水泥灌漿機裡的泥漿出料。
2 系統的硬體選型
本系統採用OMRON公司的CP1H-XA40DR-A型PLC作為水泥灌漿機自動控制系統的控制器。日本OMRON公司CP1H系列可編程式控制器的體積小、可靠性高，功能強而價格較低，應用較為廣泛。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功能圖
水泥灌漿機自動控制系統中分為手動控制和自動控制，手動控制時，按下啟動後，水泥灌漿機上水，上水泥和上新增劑，然後進入混煉器攪拌，定時一定時間後，使其充分攪拌，進入攪拌器儲存，當給出料訊號後，泥漿出料，當按下停止鍵後，泥漿停止出料。自動控制時，按下啟動鍵後，水泥灌漿機同自動時一樣上水，上水泥和上新增劑，然後進入混煉器攪拌，定時一定時間進入攪拌器儲存，當給出料訊號時泥漿出料，當達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：本控制系統有十二個輸入點，啟動按鈕一個，停止按鈕一個，開關有兩個，分別為手動開關和自動開關。訊號開關有五個，分別為手控電機訊號，水稱重訊號，水泥稱重訊號，新增劑稱重訊號及出料訊號。停止出料開關一個，儲存器容量下限行程開關一個，儲滿感測器一個。
輸出：本控制系統有七個輸出點，這七個輸出點分別為啟動指示燈，上水，上水泥，上新增劑，攪拌儲存，泥漿出料及儲滿報警指示燈。
4 組態監控設計
本系統在設計組態監控時使用的世紀星組態開發軟體，本系統的組態監控畫面設計如圖4所示。
圖4 組態介面圖
第一步是先開始執行並進行選擇手動/自動控制。按照要求，水泥灌漿機啟動後首先上水，然後再上水泥，最後再上新增劑。當上料結束後，水、水泥和新增劑進入混煉器攪拌。當水、水泥和新增劑在混煉器裡攪拌一定時間後，進入儲存罐裡儲存。當儲存罐裡的泥漿儲滿時，水泥灌漿機儲滿報警。當給個出料訊號後，泥漿出料。
5 系統的執行與除錯
首先，在電腦上安裝上OMRON CX-ONE軟體;然後在CX-Program軟體中編寫控制程式，並在電腦上進行初步模擬除錯，測試程式無編寫錯誤後，再到實驗室進行實物模擬按外部接線圖連好實物，並將PLC程式下載到PLC中。然後將PLC和世紀星組態軟體進行連結。
按照系統的工作順序對系統進行控制，觀察PLC控制的各個輸出埠是否按照程式設計好的順序進行工作，對系統進行合理的適當的調整。
參考文獻：
[1]鄧三鵬,周述齊,孫爽,等.基於PLC的水泥灌漿機自動控制系統[J].可程式設計控制器與工廠自動化,2006(1).
[2]宋伯生.PLC程式設計理論演算法及技巧[M].北京:機械工業出版社,2000.