PLC在穩(wěn)定土廠拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　0引言

　　隨著我國高速公路和高速鐵路等基礎(chǔ)建設(shè)的迅猛發(fā)展，對(duì)路基材料的生產(chǎn)設(shè)備-穩(wěn)定土廠拌站的需求日益增大。穩(wěn)定土廠拌站的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于提高穩(wěn)定土生產(chǎn)效率和提高物料配比精度具有重要意義。針對(duì)目前穩(wěn)定土廠拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，又結(jié)合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)象的實(shí)際工程需求，本文展開了對(duì)穩(wěn)定土廠拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究工作。

　　1穩(wěn)定土廠拌站結(jié)構(gòu)組成

　　穩(wěn)定土廠拌設(shè)備主要由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)、粉料配送系統(tǒng)、骨料配送系統(tǒng)、集料皮帶、攪拌裝置和成品料輸送儲(chǔ)存系統(tǒng)等幾部分組成。其中有一套粉料配送系統(tǒng)，五套骨料配送系統(tǒng)。除此之外，還有供水系統(tǒng)、供氣設(shè)備和上料裝置等。如圖1所示

　　骨料配送系統(tǒng)：由裝載車將各種骨料裝入料斗，由出料口落下，經(jīng)骨料皮帶傳送至集料皮帶，由集料皮帶輸送至拌缸。料斗裝有震動(dòng)傳感器，用于防止骨料結(jié)塊而影響下料。骨料皮帶由皮帶電機(jī)傳動(dòng)，皮帶電機(jī)的轉(zhuǎn)速由相應(yīng)的變頻器進(jìn)行控制。系統(tǒng)檢測(cè)皮帶稱重信號(hào)和速度信號(hào)，輸入至控制系統(tǒng)。

　　粉料配送系統(tǒng)：轉(zhuǎn)運(yùn)車轉(zhuǎn)運(yùn)至料場(chǎng)的粉料首先存儲(chǔ)在粉料倉中。生產(chǎn)過程中，粉料倉中的粉料經(jīng)蝶閥落入減量秤稱重料倉中，給料機(jī)將減量秤料倉中的粉料輸送至螺旋輸送機(jī)中，螺旋輸送機(jī)將粉料輸送至拌缸。給料機(jī)速度由變頻器控制，從而控制粉料配料比例。系統(tǒng)檢測(cè)減量秤重量信號(hào)和給料機(jī)的速度信號(hào)，輸入至控制系統(tǒng)。

　　2穩(wěn)定土廠拌設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

　　穩(wěn)定土廠拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由PLC、上位機(jī)、變頻器、傳感器及其他電控元器件構(gòu)成，整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

　　本控制系統(tǒng)采取PLC與上位機(jī)配合控制的方式。其中PLC作為控制核心，負(fù)責(zé)開關(guān)量與模擬量信號(hào)的采集與輸出，以及程序的控制。選用西門子S7-200系列PLC中的CPU226作為PLC系統(tǒng)的CPU，該型號(hào)的CPU具有兩個(gè)通訊口PORT0和PORT1，一個(gè)通訊端口用于PLC與上位機(jī)進(jìn)行通訊，另一個(gè)通訊端口用于PLC與變頻器之間進(jìn)行通訊。五個(gè)小皮帶以及粉料的螺旋輸送機(jī)處安放稱重傳感器，用于采集各種骨料和粉料的稱重信號(hào)，該信號(hào)輸入到PLC的模擬量模塊，用于程序的計(jì)算處理。六臺(tái)變頻器用于控制五種骨料的皮帶電機(jī)和粉料的螺旋給料機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。PLC與6臺(tái)變頻器進(jìn)行以MODBUS方式進(jìn)行通訊，變頻器的啟動(dòng)與停止控制、運(yùn)行頻率的采集與設(shè)定、變頻器的故障監(jiān)控都通過通訊的方式完成。

　　上位機(jī)使用西門子公司的WinCC作為組態(tài)軟件。上位機(jī)主要完成對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和相關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)定與顯示，同時(shí)也可以對(duì)PLC發(fā)送相關(guān)指令。上位機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào)表功能可以實(shí)時(shí)記錄穩(wěn)定土生產(chǎn)過程中的相關(guān)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并能夠根據(jù)用戶需求生成自定義的數(shù)據(jù)報(bào)表，自動(dòng)保存在指定的位置，用于用戶打印和后續(xù)的查詢或統(tǒng)計(jì)分析。上位機(jī)的故障顯示與記錄功能可以便于生產(chǎn)維護(hù)人員在系統(tǒng)故障時(shí)根據(jù)提示信息迅速的查找和排除故障，盡量縮短故障維修時(shí)間。同時(shí)，上位機(jī)也具有配方管理功能，能夠缺省設(shè)定多組配方，可以供使用者選擇，系統(tǒng)管理員也可以對(duì)配方進(jìn)行修改、下載、上載或者新增配方。

　　3下位機(jī)設(shè)計(jì)

　　下位機(jī)的PLC控制程序是穩(wěn)定土廠拌站自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)PLC控制程序主要是按照穩(wěn)定土生產(chǎn)工藝的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)穩(wěn)定土廠拌設(shè)備的啟停控制、各種物料的配料比例控制、機(jī)械設(shè)備之間的邏輯互鎖、相關(guān)信號(hào)的采集與處理等功能。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)穩(wěn)定土的生產(chǎn)過程分為兩種控制方式：自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。在手動(dòng)控制模式下，廠拌站操作手可以控制各個(gè)機(jī)電設(shè)備的啟停，可以手動(dòng)調(diào)整各個(gè)配料電機(jī)的轉(zhuǎn)速從而改變各種骨料和粉料的配比。在自動(dòng)控制模式下，系統(tǒng)的配料過程完全由PLC程序控制，人工不能調(diào)節(jié)配料變頻器的轉(zhuǎn)速。手動(dòng)控制和自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)都有一個(gè)前提條件：集料皮帶、拌缸和上料皮帶都已經(jīng)運(yùn)行，防止當(dāng)啟動(dòng)物料配送時(shí)由于前方設(shè)備沒有運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致骨料在集料皮帶上的堆積造成浪費(fèi)和清理問題。

　　為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定土廠拌站的控制任務(wù)，本系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)上主要分為以下幾個(gè)部分：主程序、系統(tǒng)初始化、流程控制、數(shù)據(jù)采集與處理、自鎖控制、PID配料運(yùn)算、標(biāo)定與調(diào)零、故障報(bào)警、變頻器通訊等。簡單介紹其中的幾部分。