混凝土搅拌机系统.docx

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混凝土搅拌机系统

摘要

随着我国经济的快速发展，国家的建筑建设工程在逐步壮大。

在建筑建设工程中，往往会伴随着对环境的破坏和污染，其中城市噪音污染更是影响着人们的日常起居生活。

随着人们环保意识的增强，为了减少城市噪音污染，国家和建筑工程管理部门对施工时用的混凝土及混凝土搅拌机都有了相关管理与规定。

因此，混凝土在搅拌过程中，其能否自动控制，能否有各种防护措施，成为了人们日益关注的焦点。

经过长时间的尝试与研究，的混凝土搅拌机控制方式有很多，其中常用的有继电器直接控制控制方式、PLC为主控单元控制方式两种。

经过比较，采用PLC为主控单元的控制方式，其搅拌机性能可靠、性价比高，能够保证混凝土的质量，提高混凝土生产效率同时噪音小，可减少城市噪音，能够弥补继电器控制系统的缺陷。

因此，本文研究了基于PLC的混凝土搅拌机系统。

本系统采用三菱FX2N系列PLC作为主控单元，采用HL-F

（1）型方悬臂梁压力传感器作为称重传感器，对原料舱的原料进行称重，并与设定值比较，当满足设定时，全部投入搅拌机进行搅拌。

当系统发生故障时，会有报警系统报警，提醒工作人员进行检查和修复。

本系统实现了混凝土搅拌过程的自动化控制，运行安全可靠。

在21世纪的今天，可编程逻辑控制器PLC的使用已十分成熟，它使用方便，易于操作，研究基于PLC混凝土搅拌机系统有着重大的现实意义。

关键字：

PLC；混凝土搅拌机；自动控制；压力传感器

Abstract

WiththerapiddevelopmentofChina'seconomy,thecountry'sconstructionprojectsinthegraduallyexpanding.Inconstructionprojects,oftenaccompaniedbydamagetotheenvironmentandpollution,includingurbannoisepollutionisaffectingpeople'sdailylivinglife.Aspeople'sawarenessofenvironmentalprotection,inordertoreduceurbannoisepollution,thestateandconstructionmanagementoftheconstructionofconcreteandconcretemixershavetherelevantmanagementandregulations.Therefore,theconcreteinthemixingprocess,whetheritcanautomaticallycontrol,whetheravarietyofprotectivemeasures,hasbecomeagrowingfocusofattention.

Afteralongtimetotryandresearch,therearemanyconcretemixercontrol,whichcommonlyusedrelaydirectcontrolcontrol,PLCcontrolunitforthetwomaincontrolunit.Aftercomparison,usingPLCasthecontrolunitofthecontrolmode,themixerperformanceandreliable,cost-effective,toensurethequalityofconcrete,improvetheefficiencyofconcreteproductionatthesametimenoise,canreduceurbannoise,cancompensateforrelaycontrolsystemdefects.Therefore,thispaperstudiestheconcretemixersystembasedonPLC.ThissystemusestheMitsubishiFX2NseriesPLCasthemaincontrolunit,usestheHL-F

（1）typesquarecantileverbeampressuresensorastheloadcell,weighstherawmaterialintherawmaterialcabin,andcompareswiththehypothesisvalue,Timing,allputintothemixerformixing.Whenthesystemfails,therewillbealarmsystemalarm,toremindthestafftocheckandrepair.

Thesystemrealizestheautomaticcontrolofconcretemixingprocess,safeandreliableoperation.Inthe21stcentury,theuseofprogrammablelogiccontrollerPLCisverymature,itiseasytouse,easytooperate,researchbasedonPLCconcretemixersystemhasgreatpracticalsignificance.

Keywords:

PLC;concretemixer;automaticcontrol;pressuresensor

第一章绪论

1.1系统设计的背景

随着经济的快速发展，城市建筑工程也日益发展壮大，也因而造成的环境污染和噪声污染日益严重。

而随着工业速度的快速发展，人们越来越重视高严谨、高可靠、高效率以及少操作的运行方式来运行工业生产，而要达到这样的目的，我们一般采用一定的技术手段对生产设备进行改善。

基于上述两个方面，对混凝土自动化生产提出了更高的要求[1]。

传统意义上的混凝土搅拌设备都是基于继电器技术进行控制，这样的控制方式有着耗能多、效率低等缺点，且其最终的搅拌效果也基本不能达到要求，使用不仅浪费了人力、物力、财力，更是浪费时间，制造噪音污染。

而随着计算机不断发展，出现了基于PLC与计算机结合的控制方式来控制混凝土搅拌机，其可根据设计要求和实际情况进行自动控制与操作，达到了高效、环保的要求，更是可以节能、减少噪音污染，因此，设计一个基于PLC的混凝土搅拌机系统，系统以PLC为主控元件，对其进行相应的模块扩展，使其可以完成各种材料放置、自动和手动控制调节、搅拌控制信号启停、故障报警信号启停等等动作，从而完成整个混凝土搅拌机动作过程的系统具有现实意义[2]。

1.2系统设计目的和意义

近年来，随着我国的经济快速发展，工厂机器制造业不断加快，功能需求不断增加。

而以往采用的传统的继电器控制混凝土搅拌系统，使用硬件连接电器多，自动化程度不高，且为了满足工厂机器功能，需要连接更多的硬件，从而造成系统复杂，难以控制[3]。

为了克服上述缺点，采用先进控制器对传统的继电器控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为生产提供了更可靠的保障。

基于PLC的混凝土搅拌机控制系统具有混合精确高、效率高、控制可靠等特点，它不仅避免了人工在恶劣的工作现场操作，降低了危险系数。

同时提高了企业生产和管理的自动化水平，减少了人员的使用，减轻了员工的劳动强度，提高了人员的使用效率，在某些工作环境恶劣的行业中得到了广泛的应用，具有良好的经济和社会效益[4]。

本系统的设计就是将混凝土搅拌机更加工业化、自动的的进行控制，这样不但可以对液体搅拌过程的每个部分进行准确的自动控制，并且还能很大程度的降低生产成本，且可以直接的用在现场作业，对现场人员的要求也不是很高，对企业提高自动化管理水平具有很大的帮助，同时也提高了生产线的使用寿命和流水线的工作效率，减轻了企业生产过程中的质量波动性[5]。

因此，基于PLC的混凝土搅拌机在未来的市场中具有广阔的发展前景。

1.3本文的主要工作

本文是基于PLC的混凝土搅拌机控制系统的设计，主要设计步骤如下：

（1）首先阐述设计背景、设计目的和设计意义，对系统的设计概念进行整体的了解，对整个文章进行工作安排。

（2）对混凝土搅拌机的结构组成和工作原理进行了解和分析。

（3）分析搅拌机控制系统的硬件结构，确定控制系统整体的设计思路。

（4）确定好系统的整体控制，根据控制中要实现的要求进行I/O点数的设计，再根据要求选择PLC型号，编写I/O分布表或I/O端子的接线图。

（5）根据控制要求画出流程图，学习使用编程软件，并且根据流程图编写梯形图，然后进行编译调试。

（6） 学习使用仿真软件，并进行系统调试。

（7）对整个系统进行总结。

1.4本章小结

本章首先对现在混凝土搅拌机控制系统的现状进行了分析，提出了基于PLC的混凝土搅拌机控制系统，并以此为背景，说明了本系统对于现代工业机器更加智能化、高效化和自动化的现实意义，同时对本文的工作进行了总结和分析。

第二章系统总体方案设计

2.1系统总体设计思路

2.1.1混凝土搅拌机组成

系统主要包括了运输装置（包括骨料运输装置、水泥运输装置以及水泵等）、称量装置（包括沙料称量和石料称量等）、搅拌装置（即混凝土搅拌机）、储存装置以及辅助设备组成[6]。

如图2.2所示：

图2.2混凝土搅拌机组成示意图

2.1.2系统控制方式的确定

就目前的现状有以下几种控制方式可以满足系统的要求：

继电器控制、单片机控制、可编程序控制器控制。

可编程序控制器控制（PLC）指配备各种硬件装置供用户选择，采用梯形图语言编程，可以用软件取代继电器系统中的触点和接线[7]。

通过不断的发展，PLC现在的功能更强大、性价比更高且安全可靠，因此，本次设计采用PLC作为主控元件。

2.2系统需求分析

在本次设计中，考虑PLC特性，成本等问题，实现了大部分功能，对各功能进行分析如下：

（1）骨料进料和称重

本系统中,当混凝土搅拌机进行混凝土生产时，要将骨料（石料和沙料）分别装入料仓，当按下“开始”按钮时，系统开始运行，料仓的给料阀门开启，料仓里的骨料下放，投入至重量称上进行称量，当电子称上的重量达到需求重量时，系统控制给料阀门关闭，停止放料。

（2）运输和搅拌

当系统检测到称重完成后，启动传送带将骨料下放至搅拌机中，同时，利用定时器将水泥、水以及其他物质下放至搅拌机中，在下放的过程中，搅拌机开始搅拌。

在搅拌机搅拌了设定时间后，搅拌机的机门打开，进行卸料，完成混凝土生产的一个循环过程。

（3）断电保护

考虑到系统可能因断电而造成配料停止、配料不精确以及搅拌不均匀等现象，为了不影响混凝土的质量，对系统的原料配料、搅拌都设置了断电保护功能，因此，当系统发生断电时，系统会自动将数据存储在寄存其中，防止数据重复与覆盖。

（4）故障报警

因在工业生产中，系统大且复杂，难免会出现故障，因此，系统在各送料机、称量过程以及搅拌机等均设置故障报警。

（5）控制管理

在一个控制系统里可以有多台控制器，包括主控器和分控器，且主控器可以有多台，由于本次设计规模较小，只用了一台PLC充当主控器。

2.3系统结构框图

在设计混凝土搅拌机系统时，要充分考虑