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自动搅拌机控制系统及其监控系统设计 AUTOMATIC MIXER CONTROL SYSTEM AND MONITORING SYSTEM DESIGN
毕业设计(论文)
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摘要
由PLC和计算机共同组成的控制系统是目前控制领域最广泛应用的控制模式,由PLC实现的控制系控制现混凝土搅拌的工作流程,相比于传统的混凝土搅拌，拥有生产率高，不易发生故障，自动化程度高，产品质量高等优点。
本论文对搅拌机的产生，发展历史，未来的发展趋势等方面进行了详细的分析，自动搅拌机在未来的社会建设中还会发挥着重要作用。本论文要设计自动搅拌机的控制系统，主要做了两方面的工作，即搅拌机的硬件系统设计，一个是搅拌机的软件系统设计。硬件方面，要了解有哪些控制对象，根据具体要求，进行元器件的选型设计等。设计出控制电路，画出硬件电路图，各种接线图等。软件方面，首先要明确控制要求，根据要求来进行软件设计。利用西门子系列S7-200PLC作为控制器。利用梯形图进行程序的编写，要有控制程序，同时还要有监控程序。利用整个控制系统，对搅拌机搅拌混凝土的整个过程实现自动控制。
本文针对PLC和配料控制器结合控制的搅拌站来设计其控制及监控程序设计中主要要完成的任务有系统构造、PLC的I/O分配、工作流程图及PLC程序的编写。
关键词：混凝土搅拌机 ； I/O分配 ；可编程控制器（PLC）；自动控制
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Abstract The control system consists of PLC and computer composed of field control mode is the most widely used, the control system implemented by the PLC control now concrete mixing workflows, compared to traditional concrete mixing, with high productivity, le prone to failure, high degree of automation, product quality advantages.In this paper, the generation of the mixer, history, future trends and other aspects of a detailed analysis, automatic mixer in society in the future will play an important role.In this paper, to design automated mixer control system, mainly to do the work of two aspects, namely mixer hardware system design, software system design a mixer.Hardware, to understand what the control object, depending on requirements, the selection and design of components and so on.Design a control circuit, draw a hardware circuit, various wiring diagrams.The software side, we must first clear control requirements, according to the requirements for software design.Siemens Series S7-200PLC use as a controller.Use a ladder diagram program preparation, to have control procedures, but also have monitoring programs.Use of the entire control system, the whole proce of concrete mixer mixing to achieve automatic control.In this paper, and ingredients controllers combine PLC controlled mixing station designed for controlling and monitoring program design of the main tasks to be accomplished in a systematic structure, PLC's I / O aignments, preparation of flow chart and PLC program.Keywords
I / O aignment programmable logic controller(PLC)automatic control mixer
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毕业设计(论文)
目 录
摘要..................................................................................................................................................I Abstract..........................................................................................................................................II 1 绪论.............................................................................................................................................1 1.1 选题背景及意义..................................................................................................................1 1.2 搅拌机的现状分析..............................................................................................................1 1.3本论文的主要的主要研究内容...........................................................................................2 2系统整体设计方案......................................................................................................................3 2.1自动搅拌机的组成...............................................................................................................3 2.2 电控系统的组成................................................................................错误！未定义书签。2.3系统器件的选型设计.........................................................................错误！未定义书签。2.3.1 PLC的选型设计..........................................................................错误！未定义书签。2.3.2 行程开关的选型.........................................................................错误！未定义书签。2.3.3交流接触器的选型......................................................................错误！未定义书签。2.3.4热继电器的选型..........................................................................错误！未定义书签。2.3.5熔断器的选型..............................................................................错误！未定义书签。2.3.6断路器选型..................................................................................错误！未定义书签。2.3.7导线及开关按钮的选用..............................................................错误！未定义书签。2.3.8电压表头，电流表头的选型......................................................错误！未定义书签。2.3.9传感器的选型..............................................................................错误！未定义书签。2.3.10变频器的选型............................................................................错误！未定义书签。3 系统硬件系统设计...................................................................................错误！未定义书签。3.1 控制系统设计的基本原则及步骤....................................................错误！未定义书签。3.2 硬件电路设计....................................................................................错误！未定义书签。3.2.1 混凝土搅拌机主电路设计.........................................................错误！未定义书签。3.2.2 PLC外部接线图..........................................................................错误！未定义书签。3.2.3 I/O分配表..................................................................................错误！未定义书签。4系统软件设计............................................................................................错误！未定义书签。4.1 软件设计的主要任务........................................................................错误！未定义书签。4.2 系统功能模块化分析........................................................................错误！未定义书签。4.3 程序设计............................................................................................错误！未定义书签。5程序的下载与调试....................................................................................错误！未定义书签。5.1 调试准备............................................................................................错误！未定义书签。5.2 仿真调试..............................................................................................................................3
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毕业设计(论文)结论.................................................................................................................................................5 致谢.................................................................................................................................................6 参考文献.........................................................................................................................................6 附录.................................................................................................................................................7 附录1 主程序.............................................................................................................................7 附录2 报警程序.......................................................................................................................12
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毕业设计(论文)绪论
1.1 选题背景及意义
随着现代化进程的不断加快，基础设施建设，房地产业发展越来越快，人们对于所建住宅或其他建筑的要求也越发的严格，只有上好的建筑材料才能保证建造出高质量，满足要求的建筑。原来那种在工地自己生产混凝土的情况下，由于搅拌时的认为因素多，搅拌质量很难得到保障。同时传统搅拌机还搅拌时还具有噪音大，粉尘多的缺点，且生产效率也不高。而混凝土搅拌站则没有上述缺点，必将取代传统搅拌机成为主流生产方式。混凝土搅拌站采用控制系统，由电脑控制整个的生产流程，并且对生产流程进行监控、与传统方式相比，具有生产效率高，噪音小，粉尘少等特点，受到越来越多的生产企业的亲睐。
搅拌机作为核心部件，从上个世纪50年代兴起后，因其稳定的产品质量，自动控制，极高的生产效率得到了迅猛的发展。圆盘立轴式强制混凝土搅拌机作为最早出现的品类。圆盘立轴式拥有窝浆式和行星式两种运行方式。从1870年往后，轻骨料进入人们视野并迅速得到应用，从而又发展出了卧式强制式搅拌机，根据搅拌轴的多少又分为两种，分别为单卧轴式和双卧轴式，此种搅拌机具有自落的优点，同时具有强制的优点。卧式搅拌机搅拌叶片的线速度小，拥有较好的耐磨性能和耗能少的特点，得到快速发展。强制式混凝土搅拌机的搅拌叶片装在拌筒内的转轴臂架上，待搅拌材料加入到搅拌罐内之后，搅拌叶片由搅拌电机带动旋转，对物料进行搅拌，卧式搅拌机的搅拌方式的搅拌效果远远好于自落方式搅拌的混凝土，对搅拌干硬性混凝土，圆盘立轴式的搅拌效果不如卧式搅拌机。
1.2 搅拌机的现状分析
从上个世纪世界上第一个混凝土搅拌站出现以来，混凝土的搅拌历史已经发展了一百多年。随着生产要求的不断提高，企业与科研单位也在不断的改进，通过吸收和借鉴国外先进的混凝土搅拌技术，我国虽然在商品混凝土机械上面起步较晚，通过吸收学习外国的设计经验，得到的长足的发展。生产的许多品种，甚至达到了世界领先。在“十五”乃至
毕业设计(论文)2010年期间，随着现代化进程的不断加快，基础设施建设，房地产业发展越来越快，还要建设一批高铁，高速公路等重点工程。在城市化进程的道路上，住宅，道路等都需要大量地优质混凝土，所以得发展前景依然良好。
虽然混凝土机械发展了很久，但仍旧面临着许多的问题:过去的设备大多是自动化不足，现在的设备要求自动控制，向这方面转化又困难重重。经过企业和科研机构多年的努力，在混凝土搅拌设备方面型号与规格上已经比较全面，所以企业的决策者们就理所当然的认为不再需要创新，已经满足需要了，不明白接下来的发展方向。
现在市场竞争激烈，科技发展日新月异，搅拌机械要想在如此激烈的市场下生存，应该具有如下的几个方面：
（1）设计人员要具有独特的理解和设计能力。进行混凝土搅拌机械的生产企业必须要有一个坚实的人才储备，要有一定的高水平高素养的创新设计人才。显而易见，混凝土搅拌机械的入门标准较低，要有一定的闲散资金，再拥有专业技术人才，此行业经过这么多年的发展有效的验证了上述理论的真实性。同时，这也是这类企业不可回避的重要条件，是混凝土搅拌机械企业的生存要素。
（2）不光具有设计能力，还要有生产能力。自动搅拌机是整个混凝土搅拌站的核心部件，搅拌机的好坏决定了整个搅拌站的好坏，进而直接影响生产出混凝土的质量好坏，也就是说，商品混凝土的质量好坏，取决于搅拌机的质量，一旦搅拌机的质量差，肯定也生产不出高品质的混凝土。搅拌机的价值就体现在这里。企业就是通过生产，服务等经济活动赚钱的组织。所以，混凝土搅拌机械也是要赚钱来贡献社会，维持企业运转，搅拌机作为核心部件，无疑是利润最为丰厚的一部分。由此看来，加入一个混凝土搅拌企业放弃了搅拌机这一块，就相当于放弃了生存下去的机会。
（3）不光要能生产搅拌机，还要能够设计并制作配套的控制系统。控制系统作为混凝土搅拌站的另一个核心，地位与搅拌机是一样的，作为整个系统的大脑，控制系统根据不同要求控制着不同的机构，什么时间做什么事，有条不紊的进行生产。源源不断的生产出高品质的混凝土。控制系统的利润同样也不必搅拌机差。现在市场竞争如此激烈，很大程度上已经不是产品的竞争，而是售后服务的竞争，一个好的控制系统，是占领市场的制胜法宝。此类企业也只有在拥有了设计与制作控制系统的能力之后，才能说具有了完善的售后服务体系，有了对系统进行维护，升级改造的能力，这样在市场竞争中，才有了竞争力。
1.3本论文的主要的主要研究内容
（1）自动搅拌机硬件电路设计
此控制系统要求对整个混凝土的搅拌过程就是控制并监控搅拌各机构状态。首先要对整个系统的硬件设施有一个清晰的了解和认识，然后对不同的各个方面，如PLC，搅拌机的各个组成部件，按钮开关等进行分析。根据要求设计出控制电路，对电路中需要的各个
毕业设计(论文)元器件进行选型。
（2）自动搅拌机软件系统设计
按照混凝土搅拌机生产混凝土的工艺流程画出程序设计流程图，合理的分配I/O端口以及写出梯形图程序，用PLC，通过交流接触器控制各执行机构电机，控制混凝土的生产过程，并对整个生产过程进行监控。
2系统整体设计方案
2.1自动搅拌机的组成5.2 仿真调试
第一步：从做基本的开始测试，测试程序启动和停止是否符合要求。程序下载完成后，找到工具栏上的有一个绿色的小三角形按钮，点击，就可以转换到RUN模式了。在RUN模式下，点击I0.0(启动按钮)，则Q0.0（循环开始指示灯）的LED亮；点击I0.1（手动开始），各电机启动信号灯亮，这是因为具备开始条件：点击I0.3（紧急停止按钮），所有执行机构都要停止工作，代表各输出的信号灯要全部灭掉。就可以看出是否符合要求。符合，进行下一步测试，不符合，改进。
第二步：开始测各个单元，测试各个执行机构是否符合要求。再点击手动开始按钮后，然后点击各个行程开关，测试各个执行电机是否能够正常起动和停止。
第三步：产生“加水完成”信号的程序调试。加水完成信号对整个控制系统来说至关重要，用内存监视来调试此信号。
报警程序的调试：
第一步：点击I1.1（试灯、试铃按钮），而后Q1.0、Q1.1„„Q1.4都是输出状态，即报警铃声，所有表示故障的指示灯都由熄灭状态变为亮状态，否则程序就有错误，需要进行修改。
第二步：承接着第一步，点击各个故障按钮，而后Q1.0为亮，且与该故障对应的故障指示灯闪烁，说明程序正确，不然程序为错误，需要进一步修改。
第三步：承接第二步，点击I1.1，Q1.0为输出状态，灯由亮转为熄灭状态，所有的故障指示灯转为常亮，程序就是正确的，不然程序有错，需要进行修改。
第四步：承接第三步，第三步完成以后，各个故障触点都处于闭合状态，挨个的断开这些故障触点，步该故障对应的指示灯就由常亮转为熄灭状态。程序就是正确的，否则为
毕业设计(论文)错误。需要进行修改。
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结论
由PLC和计算机共同组成的控制系统是目前控制领域最广泛应用的控制模式,由PLC实现的控制系控制现混凝土搅拌的工作流程,相比于传统的混凝土搅拌，拥有生产率高，不易发生故障，自动化程度高，产品质量高等优点。
本论文对搅拌机的产生，发展历史，未来的发展趋势等方面进行了详细的分析，自动搅拌机在未来的社会建设中还会发挥着重要作用。本论文要设计自动搅拌机的控制系统，主要做了两方面的工作，即搅拌机的硬件系统设计，一个是搅拌机的软件系统设计。硬件方面，要了解有哪些控制对象，根据具体要求，进行元器件的选型设计等。设计出控制电路，画出硬件电路图，各种接线图等。软件方面，首先要明确控制要求，根据要求来进行软件设计。利用西门子系列S7-200PLC作为控制器。利用梯形图进行程序的编写，要有控制程序，同时还要有监控程序。利用整个控制系统，对搅拌机搅拌混凝土的整个过程实现自动控制。
通过这次设计,大大增强了自己独立发现和解决实际问题的能力,提高了自己的动手能力,学会了把所学的知识运用到实践当中去,加深了对理论知识的理解和运用。对PLC各系列有了更深的了解,能够独立的编写一些PLC程序。还有就是最后的测试,虽然这个测试与真正的项目相比还有很大差别,但是它让我了解到做一个项目,付出的汗水固然重要，但细心在以后的工作生活中尤为重要。
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致谢
参考文献
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附录
附录1 主程序
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毕业设计(论文)附录2 报警程序
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