PLC在穩(wěn)定土廠拌站自動控制系統(tǒng)中的應用

　　0引言

　　隨著我國高速公路和高速鐵路等基礎建設的迅猛發(fā)展，對路基材料的生產(chǎn)設備-穩(wěn)定土廠拌站的需求日益增大。穩(wěn)定土廠拌站的自動控制系統(tǒng)設計對于提高穩(wěn)定土生產(chǎn)效率和提高物料配比精度具有重要意義。針對目前穩(wěn)定土廠拌站自動控制系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，又結合本系統(tǒng)設計對象的實際工程需求，本文展開了對穩(wěn)定土廠拌站自動控制系統(tǒng)的設計和研究工作。

　　1穩(wěn)定土廠拌站結構組成

　　穩(wěn)定土廠拌設備主要由計算機自動控制系統(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。料斗裝有震動傳感器，用于防止骨料結塊而影響下料。骨料皮帶由皮帶電機傳動，皮帶電機的轉速由相應的變頻器進行控制。系統(tǒng)檢測皮帶稱重信號和速度信號，輸入至控制系統(tǒng)。

　　粉料配送系統(tǒng)：轉運車轉運至料場的粉料首先存儲在粉料倉中。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，給料機將減量秤料倉中的粉料輸送至螺旋輸送機中，螺旋輸送機將粉料輸送至拌缸。給料機速度由變頻器控制，從而控制粉料配料比例。系統(tǒng)檢測減量秤重量信號和給料機的速度信號，輸入至控制系統(tǒng)。

　　2穩(wěn)定土廠拌設備自動控制系統(tǒng)的結構組成

　　穩(wěn)定土廠拌站自動控制系統(tǒng)主要由PLC、上位機、變頻器、傳感器及其他電控元器件構成，整個控制系統(tǒng)的硬件結構圖如圖2所示。

　　本控制系統(tǒng)采取PLC與上位機配合控制的方式。其中PLC作為控制核心，負責開關量與模擬量信號的采集與輸出，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，該型號的CPU具有兩個通訊口PORT0和PORT1，一個通訊端口用于PLC與上位機進行通訊，另一個通訊端口用于PLC與變頻器之間進行通訊。五個小皮帶以及粉料的螺旋輸送機處安放稱重傳感器，用于采集各種骨料和粉料的稱重信號，該信號輸入到PLC的模擬量模塊，用于程序的計算處理。六臺變頻器用于控制五種骨料的皮帶電機和粉料的螺旋給料機的運轉速度。PLC與6臺變頻器進行以MODBUS方式進行通訊，變頻器的啟動與停止控制、運行頻率的采集與設定、變頻器的故障監(jiān)控都通過通訊的方式完成。

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

　　3下位機設計

　　下位機的PLC控制程序是穩(wěn)定土廠拌站自動控制系統(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，實現(xiàn)對穩(wěn)定土廠拌設備的啟?？刂?、各種物料的配料比例控制、機械設備之間的邏輯互鎖、相關信號的采集與處理等功能。

　　系統(tǒng)設計穩(wěn)定土的生產(chǎn)過程分為兩種控制方式：自動控制和手動控制。在手動控制模式下，廠拌站操作手可以控制各個機電設備的啟停，可以手動調(diào)整各個配料電機的轉速從而改變各種骨料和粉料的配比。在自動控制模式下，系統(tǒng)的配料過程完全由PLC程序控制，人工不能調(diào)節(jié)配料變頻器的轉速。手動控制和自動控制的實現(xiàn)都有一個前提條件：集料皮帶、拌缸和上料皮帶都已經(jīng)運行，防止當啟動物料配送時由于前方設備沒有運轉而導致骨料在集料皮帶上的堆積造成浪費和清理問題。

　　為實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)對穩(wěn)定土廠拌站的控制任務，本系統(tǒng)在程序設計上主要分為以下幾個部分：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配料運算、標定與調(diào)零、故障報警、變頻器通訊等。簡單介紹其中的幾部分。