基于PLC的水泥灌浆机自动控制系统设计与实现论文
摘 要：本文主要介绍基于欧姆龙CP1H PLC及世纪星组态软件设计水泥灌浆机控制系统。本控制系统实现了生产线系统的上水，上水泥，上添加剂，混炼器搅拌，泥浆出料，停止出料以及自动和手动两种配料等功能。利用世纪星组态软件实现了实时监控系统设计，完成了上位机与PLC的连接以及世纪星主画面的制作。
关键词：水泥灌浆机 可编程控制器 CP1H 世纪星
1 水泥灌浆机自动控制系统的组成及工作过程
1.1 系统组成
根据水泥灌浆机自动控制系统的工艺要求，水泥灌浆机控制系统的组成包括上水，上水泥，上添加剂、混炼器里搅拌、储存罐储存，泥浆出料等，具体工艺工艺流程图如图1所示。
图1 水泥灌浆机工艺流程图
其中当启动水泥灌浆机后，水泥灌浆机把水泥、水、添加剂等按照一定的.配比自动进料，然后搅拌，灌浆，搅拌好的水泥浆储存在搅拌器中，搅拌器的双层叶片不停的搅拌，主要为了防止在灌浆过程中水泥浆凝固，当水泥浆到达一定的存储数量时泥浆泵把搅拌器中的水泥浆压出灌浆机。
1.2 水泥灌浆机工作过程
根据水泥灌浆机自动控制系统的设计目的和设计要求，水泥灌浆机自动控制系统具体的工作过程如下：
1.2.1 水泥灌浆机的启动
当水泥灌浆机处于起始位置，按下启动按钮，则水泥灌浆机启动，水泥灌浆机进入工作状态。
1.2.2 上水，上水泥，上添加剂
启动后，水泥灌浆机分别上水，上水泥，上添加剂。当水、水泥和添加剂达到所需重量时，进入混炼器搅拌。
1.2.3 混炼器搅拌并储存
当水、水泥和添加剂进入混炼器搅拌时，搅拌一定时间，使其充分搅拌后，泥浆进入储存器里储存，然后等待出料信号出料。
1.2.4 泥浆出料
当储存器里水泥储满后，系统有报警信号提示储存器已满。当给出料信号后，水泥灌浆机里的泥浆出料。
2 系统的硬件选型
本系统采用OMRON公司的CP1H-XA40DR-A型PLC作为水泥灌浆机自动控制系统的控制器。日本OMRON公司CP1H系列可编程序控制器的体积小、可靠性高，功能强而价格较低，应用较为广泛。PLC外部接线图如图2所示。
图2 PLC外部线图
3 系统功能图及I/O分配
3.1 功能图
根据系统的具体流程可知，水泥灌浆机控制系统的工作方式分为手动和自动两种，其自动功能表图如图3所示。
图3 水泥灌浆机控制系统功能图
水泥灌浆机自动控制系统中分为手动控制和自动控制，手动控制时，按下启动后，水泥灌浆机上水，上水泥和上添加剂，然后进入混炼器搅拌，定时一定时间后，使其充分搅拌，进入搅拌器存储，当给出料信号后，泥浆出料，当按下停止键后，泥浆停止出料。自动控制时，按下启动键后，水泥灌浆机同自动时一样上水，上水泥和上添加剂，然后进入混炼器搅拌，定时一定时间进入搅拌器存储，当给出料信号时泥浆出料，当达到储存器容量下线时，返回，开始新的上料过程。
3.2 I/O分配
输入：本控制系统有十二个输入点，启动按钮一个，停止按钮一个，开关有两个，分别为手动开关和自动开关。信号开关有五个，分别为手控电机信号，水称重信号，水泥称重信号，添加剂称重信号及出料信号。停止出料开关一个，储存器容量下限行程开关一个，储满传感器一个。
输出：本控制系统有七个输出点，这七个输出点分别为启动指示灯，上水，上水泥，上添加剂，搅拌存储，泥浆出料及储满报警指示灯。
4 组态监控设计
本系统在设计组态监控时使用的世纪星组态开发软件，本系统的组态监控画面设计如图4所示。
图4 组态界面图
第一步是先开始运行并进行选择手动/自动控制。按照要求，水泥灌浆机启动后首先上水，然后再上水泥，最后再上添加剂。当上料结束后，水、水泥和添加剂进入混炼器搅拌。当水、水泥和添加剂在混炼器里搅拌一定时间后，进入储存罐里储存。当储存罐里的泥浆储满时，水泥灌浆机储满报警。当给个出料信号后，泥浆出料。
5 系统的运行与调试
首先，在电脑上安装上OMRON CX-ONE软件;然后在CX-Program软件中编写控制程序，并在电脑上进行初步仿真调试，测试程序无编写错误后，再到实验室进行实物仿真按外部接线图连好实物，并将PLC程序下载到PLC中。然后将PLC和世纪星组态软件进行链接。
按照系统的工作顺序对系统进行控制，观察PLC控制的各个输出端口是否按照编程好的顺序进行工作，对系统进行合理的适当的调整。
参考文献：
[1]邓三鹏,周述齐,孙爽,等.基于PLC的水泥灌浆机自动控制系统[J].可编程控制器与工厂自动化,2006(1).
[2]宋伯生.PLC编程理论算法及技巧[M].北京:机械工业出版社,2000.
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