PLC在稳定土厂拌站自动控制系统中的应用

　　0引言

　　随着我国高速公路和高速铁路等基础建设的迅猛发展，对路基材料的生产设备-稳定土厂拌站的需求日益增大。稳定土厂拌站的自动控制系统设计对于提高稳定土生产效率和提高物料配比精度具有重要意义。针对目前稳定土厂拌站自动控制系统国内外发展现状，又结合本系统设计对象的实际工程需求，本文展开了对稳定土厂拌站自动控制系统的设计和研究工作。

　　1稳定土厂拌站结构组成

　　稳定土厂拌设备主要由计算机自动控制系统、粉料配送系统、骨料配送系统、集料皮带、搅拌装置和成品料输送储存系统等几部分组成。其中有一套粉料配送系统，五套骨料配送系统。除此之外，还有供水系统、供气设备和上料装置等。如图1所示

　　骨料配送系统：由装载车将各种骨料装入料斗，由出料口落下，经骨料皮带传送至集料皮带，由集料皮带输送至拌缸。料斗装有震动传感器，用于防止骨料结块而影响下料。骨料皮带由皮带电机传动，皮带电机的转速由相应的变频器进行控制。系统检测皮带称重信号和速度信号，输入至控制系统。

　　粉料配送系统：转运车转运至料场的粉料首先存储在粉料仓中。生产过程中，粉料仓中的粉料经蝶阀落入减量秤称重料仓中，给料机将减量秤料仓中的粉料输送至螺旋输送机中，螺旋输送机将粉料输送至拌缸。给料机速度由变频器控制，从而控制粉料配料比例。系统检测减量秤重量信号和给料机的速度信号，输入至控制系统。

　　2稳定土厂拌设备自动控制系统的结构组成

　　稳定土厂拌站自动控制系统主要由PLC、上位机、变频器、传感器及其他电控元器件构成，整个控制系统的硬件结构图如图2所示。

　　本控制系统采取PLC与上位机配合控制的方式。其中PLC作为控制核心，负责开关量与模拟量信号的采集与输出，以及程序的控制。选用西门子S7-200系列PLC中的CPU226作为PLC系统的CPU，该型号的CPU具有两个通讯口PORT0和PORT1，一个通讯端口用于PLC与上位机进行通讯，另一个通讯端口用于PLC与变频器之间进行通讯。五个小皮带以及粉料的螺旋输送机处安放称重传感器，用于采集各种骨料和粉料的称重信号，该信号输入到PLC的模拟量模块，用于程序的计算处理。六台变频器用于控制五种骨料的皮带电机和粉料的螺旋给料机的运转速度。PLC与6台变频器进行以MODBUS方式进行通讯，变频器的启动与停止控制、运行频率的采集与设定、变频器的故障监控都通过通讯的方式完成。

　　上位机使用西门子公司的WinCC作为组态软件。上位机主要完成对生产过程的实时监控和相关数据的设定与显示，同时也可以对PLC发送相关指令。上位机的数据报表功能可以实时记录稳定土生产过程中的相关关键数据，并能够根据用户需求生成自定义的数据报表，自动保存在指定的位置，用于用户打印和后续的查询或统计分析。上位机的故障显示与记录功能可以便于生产维护人员在系统故障时根据提示信息迅速的查找和排除故障，尽量缩短故障维修时间。同时，上位机也具有配方管理功能，能够缺省设定多组配方，可以供使用者选择，系统管理员也可以对配方进行修改、下载、上载或者新增配方。

　　3下位机设计

　　下位机的PLC控制程序是稳定土厂拌站自动控制系统的核心。本系统PLC控制程序主要是按照稳定土生产工艺的要求，实现对稳定土厂拌设备的启停控制、各种物料的配料比例控制、机械设备之间的逻辑互锁、相关信号的采集与处理等功能。

　　系统设计稳定土的生产过程分为两种控制方式：自动控制和手动控制。在手动控制模式下，厂拌站操作手可以控制各个机电设备的启停，可以手动调整各个配料电机的转速从而改变各种骨料和粉料的配比。在自动控制模式下，系统的配料过程完全由PLC程序控制，人工不能调节配料变频器的转速。手动控制和自动控制的实现都有一个前提条件：集料皮带、拌缸和上料皮带都已经运行，防止当启动物料配送时由于前方设备没有运转而导致骨料在集料皮带上的堆积造成浪费和清理问题。

　　为实现自动控制系统对稳定土厂拌站的控制任务，本系统在程序设计上主要分为以下几个部分：主程序、系统初始化、流程控制、数据采集与处理、自锁控制、PID配料运算、标定与调零、故障报警、变频器通讯等。简单介绍其中的几部分。

3.1流程控制

流程控制部分分为手动和自动控制两种方式。在按顺序启动上料皮带、拌缸、集料皮带之后，操作者可以通过自动或手动的方式来启动后续流程设备。在生产流程中自动控制和手动控制的主要区别在于：自动控制过程中五种骨料和粉料的配料变频器由程序自动来控制启停和调节其输出频率，不需要人工干预；而手动控制模式下人工可随意启停各个配料变频器，并