PLC在穩定土廠(chǎng)拌站自動(dòng)控制系統中的應用

　　0引言

　　隨著(zhù)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-穩定土廠(chǎng)拌站的需求日益增大。穩定土廠(chǎng)拌站的自動(dòng)控制系統設計對于提高穩定土生產(chǎn)效率和提高物料配比精度具有重要意義。針對目前穩定土廠(chǎng)拌站自動(dòng)控制系統國內外發(fā)展現狀，又結合本系統設計對象的實(shí)際工程需求，本文展開(kāi)了對穩定土廠(chǎng)拌站自動(dòng)控制系統的設計和研究工作。

　　1穩定土廠(chǎng)拌站結構組成

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

　　骨料配送系統：由裝載車(chē)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，用于防止骨料結塊而影響下料。骨料皮帶由皮帶電機傳動(dòng)，皮帶電機的轉速由相應的變頻器進(jìn)行控制。系統檢測皮帶稱(chēng)重信號和速度信號，輸入至控制系統。

　　粉料配送系統：轉運車(chē)轉運至料場(chǎng)的粉料首先存儲在粉料倉中。生產(chǎn)過(guò)程中，粉料倉中的粉料經(jīng)蝶閥落入減量秤稱(chēng)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。

　　2穩定土廠(chǎng)拌設備自動(dòng)控制系統的結構組成

　　穩定土廠(chǎng)拌站自動(dòng)控制系統主要由PLC、上位機、變頻器、傳感器及其他電控元器件構成，整個(gè)控制系統的硬件結構圖如圖2所示。

　　本控制系統采取PLC與上位機配合控制的方式。其中PLC作為控制核心，負責開(kāi)關(guān)量與模擬量信號的采集與輸出，以及程序的控制。選用西門(mén)子S7-200系列PLC中的CPU226作為PLC系統的CPU，該型號的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處安放稱(chēng)重傳感器，用于采集各種骨料和粉料的稱(chēng)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(jìn)行以MODBUS方式進(jìn)行通訊，變頻器的啟動(dòng)與停止控制、運行頻率的采集與設定、變頻器的故障監控都通過(guò)通訊的方式完成。

　　上位機使用西門(mén)子公司的WinCC作為組態(tài)軟件。上位機主要完成對生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監控和相關(guān)數據的設定與顯示，同時(shí)也可以對PLC發(fā)送相關(guān)指令。上位機的數據報表功能可以實(shí)時(shí)記錄穩定土生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)關(guān)鍵數據，并能夠根據用戶(hù)需求生成自定義的數據報表，自動(dòng)保存在指定的位置，用于用戶(hù)打印和后續的查詢(xún)或統計分析。上位機的故障顯示與記錄功能可以便于生產(chǎn)維護人員在系統故障時(shí)根據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，系統管理員也可以對配方進(jìn)行修改、下載、上載或者新增配方。

　　3下位機設計

　　下位機的PLC控制程序是穩定土廠(chǎng)拌站自動(dòng)控制系統的核心。本系統PLC控制程序主要是按照穩定土生產(chǎn)工藝的要求，實(shí)現對穩定土廠(chǎng)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(guān)信號的采集與處理等功能。

　　系統設計穩定土的生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)拌站操作手可以控制各個(gè)機電設備的啟停，可以手動(dòng)調整各個(gè)配料電機的轉速從而改變各種骨料和粉料的配比。在自動(dòng)控制模式下，系統的配料過(guò)程完全由PLC程序控制，人工不能調節配料變頻器的轉速。手動(dòng)控制和自動(dòng)控制的實(shí)現都有一個(gè)前提條件：集料皮帶、拌缸和上料皮帶都已經(jīng)運行，防止當啟動(dòng)物料配送時(shí)由于前方設備沒(méi)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(wèn)題。

　　為實(shí)現自動(dòng)控制系統對穩定土廠(chǎng)拌站的控制任務(wù)，本系統在程序設計上主要分為以下幾個(gè)部分：主程序、系統初始化、流程控制、數據采集與處理、自鎖控制、PID配料運算、標定與調零、故障報警、變頻器通訊等。簡(jiǎn)單介紹其中的幾部分。