国际计算机科学与网络（IJCSN）
第1卷， 第3期， 2012年6月 www.ijcsn.org ISSN2277-5420
用于工业厂房的可编程逻辑控制器（PLC）和人机界面的混凝土管制造控制系统 ——— 一个实验装置
1 Vikas V. Suryavanshi，2 R.G. Jamkar 教授
1 仪器仪表工程，工程科技的S. G. G. S.研究所
楠德拉，马哈拉施特拉邦431606，印度
2仪器仪表工程，工程技术的S. G. G. S.研究所
楠德拉，马哈拉施特拉邦431606，印度
摘要
基于可编程控制器设计的混凝土管道制造系统在控制过程中,所涉及的顺序操作可以达到安全、可靠，稳定的水平。可编程控制系统是很发达的，系统的大脑是可编程逻辑控制器（可编程控制器）。控制模块提供对多级构件的故障检测，融合很多领域，如水平检测和电机控制电路。控制模块设计的可靠运行时间远超正常使用寿命的时间。控制模块也提供输入/输出强制开启，强制关闭，监测的输入和输出的装置。计时器为电机的运行提供精确的计时。通过提供程序最小化停机循环可以完成正常运行前的检查。最后这个工厂可编程系统能给混凝土管制造过程提供不同的启动时间。
关键词：PLC，HMI，plcbcpmp。
- 介绍
工业自动化系统为生产过程提供高效率和高质量的生产解决方案[1,4]。自动控制系统可以使一个生产过程变为以一种安全和有利的方式运作。这可以通过不断测量过程中的操作参数来实现，例如温度，压力，水平，流量和浓度。[3]。这些参数可以被用来自动作出处理决定，例如，驱动马达，阀或泵，和控制加热器，因此，被选定的过程测量值保持在所需的值。[3,4]在现代生产系统的主要设备就是电机。电机被用在很多的工业生产活动中，尤其是在工业流水线中。电机系统通常存在于生产工厂的外部部件中。电动机一般被用在输送材料，升降机构，运动部件中。错误的电机操作顺序会给工序带来麻烦，这会导致出现不希望的结果。最近PLC技术的发展为这种问题提供了可行的解决方案[8]。HMI（人机界面）在工业自动化系统的快速发展中起着重要的作用[9]。工业自动化系统使生产装置能够正常运行和监控[1]。
通常在混凝土管的制造工业中，所有的操作都是手工完成的[2]。所以在这篇论文中，所以在这篇论文中，我们做了一个设计，涉及到混凝土管生产过程的不同操作例如供料带，分配器，振子和装配运动的上下反向。这些所有的操作是依次的而且是依赖于过程中不同的信号状态，例如来自水平传感器和限位传感器的信号状态。在不同的时间延迟和安全连锁装置为高精度的生产过程提供安全的操作[7]。该系统被称为基于PLC-HMI混凝土管制造过程（PLCBCPMP)）。基于PLC的系统相比其他控制器有很多的优点。PLC被广泛的用于序列操作中[5,6]。HMI是被用来给实际过程提供想象的操作图形[9]。所以，PLC-HMI系统为混凝土管制造工业提供了很多好处。
2．系统设计
系统的设计适当的考虑了环境条件和工艺细节。被控制的过程如图1所示。在这个过程中，在料斗中的材料水平由平台上的水位传感器和两个限位开关（原位置和期望的位置）测定，而且这些值是作为一个自动控制器（PLC）的输入，自动控制器使基于逻辑序列的电机控制器动作。如图1所示，装配1通过电机 M5移动到期望的位置。然后给料带（电机M1）进行材料运输，分配器（电机M2）填补缺口。模具之间的设置是由一个控制器完成，根据用户的需求，由程序控制。模具设置中的材料水平是根据给控制器的设定值和定时器预置值来控制的，控制器需要决定关闭还是打开M1和M2电动机。因此，过程控制模式是开-闭控制。这是一种不连续的控制形式动作，也被称为双位控制[ 5 ]。
当料斗的水平是被水平传感器检测到是在高位的时候，开-关控制器打在开的位置。当模具设置材料级达到高的时候，开-关控制器就会打在关的位置。同样数量的操作涉及在生产的混凝土管道中[ 2 ]。关于系统和其组成部分的细节将在是以下每个部分中提到。
2.1 plcbcpmp组件
plcbcpmp的基本组成部分如图(1)所示
1．装配-1：料斗、给料机皮带，分配器，
振动器，assembly-1运动机构；
2．装配-2：轮廓环，杰克装配
装配-2运动机构；
3．液位传感器，限位开关；
4．可编程序控制器（可编程序控制器）；
5．装配-1控制器；
6．装配-2控制器；
plcbcpmp的典型应用如图1所示，CATIA V-5的三维视图的系统说明如图2所示。
图1 Pamp;ID控制流程图
图2 CATIA V-5系统的三维视图
为了实验我们设计搭建了 40times;100厘米 的平台，将装备1和装备2 安装在这个平台上，这些装备的细节如图7的显示。
2.1.1. 装配-1
装配-1包含的子部分为料斗、给料机带，分配器和振动器， 装配-1的运动装置，安装在30times;50平方厘米的地方上。该组件将混凝土材料从料斗运送到模具结构。下面的部分给出了子部分的详细说明；
A ： 料斗
这是用来储存混凝土材料的，是混凝土管的制造过程中需要使用的原材料。料斗尺寸：24 x 11 x 11厘米。料斗底截面形状为圆锥形，高度为13厘米。
B： 传送带
传送带的主要功能是将混凝土材料从料斗输送到分配器，分配器再装填模具。安装的传送带通道的尺寸为: 长度：44厘米，宽：2.5厘米和高度：4.8厘米。内径为16毫米的滑轮固定在轴承内，轴承固定在其两端的通道。用在该装配上的传送带使用的是棉质材料。传送带上的电机使用的是30转/分的直流永磁电机。
C： 分配器
分配器在模具设置里是用来分配混凝土材料的，装备上的分配器总是呈圆锥形：外径为12厘米，内径为6厘米。该组件是固定在主线上的，对于分配器，它使用的电机是直流20转/分钟的永磁电机。
D：振动器
振动器装配的持续振荡，使混凝土材料填充在模具安装的间隙。装备的振动器使用的是120转/分钟的直流永磁电机。高转速的电机和把重量在装配的一个侧面引起装配的振动。所用的振子的尺寸是：11times;16.5厘米。
E. 装备-1运动机构：
这主要功能是将从装备-1的原始位置移动到到所需的位置。为此，我们使用了7厘米直径的10厘米直径的直流电动机车轮转。车轮电机组件安装在下面的主渠道上，它的高度为4.5厘米。
2.1.2. 装配-2
装配-2包含部分轮廓环，杰克上—下机构和装配-2运动装置，其安装在30times;50平方厘米的区域上。该组件用于施压给模具结构中混凝土材料。以下部分给出详细的子部分介绍；
- 杰克升降机构
这种机制是用来使轮廓环上下运动。导致对模具设置中混凝土材料的施压，杰克装置需要的尺寸为：15times;11厘米的平台，带螺纹的塑料管橡胶盖高度为20厘米，轮螺纹直径为5cm的橡胶盖和16mm直径的轴承。管子上下运动控制信号状态由限位开关LS4及LS5给定。用于此机构的直流电机为6转/分钟。
B．轮廓环
该环用于在模装置中对混凝土材料施加压力。环模的旋转对模内材料施加了压力。轮廓环的尺寸是：环的直径=10cm，环的高度=3厘米。这一机制使用的电机是直流电机3.5转/分钟。
C．装配-2运动机构
此功能主要是使装配-2从起始位置移动到所需位置。为此，我们使用了7厘米直径的车轮连接到10转/分钟的直流电机上。车轮安装在主通道的下方，支撑高度为7.5厘米。
2.1.3. 传感器
A．行程开关
这些是用于检测装配-1 amp; 2位置和杰克升降机构。他们必须接触No amp; Nc。信号状态的限制传感器被用来决定控制动作的电机运行。
B．液位传感器电路。
液位传感器是用来检测料斗中混凝土材料的高液位。液位传感器电路由2个单元组成。
- LDR: 光依赖电阻是一个电阻，其电阻值大小随入射光强的增加而减小。
- 激光光源。图3显示关于系统的配置细节。
图3 plcbcpmp系统配置图。
2.1.4. 可编程序控制器（可编程序控制器）
可编程控制器模块用于控制混凝土管生产过程的各种顺序操作。图4显示PLC控制框图。
图4.可编程控制器框图。
micrologix-1200c的规格为micrologix-1200c：输入/输出容量：14输入，10输出 输入类型：直流24V池/源。输出类型：继电器/场效应管：8 A/常用。定时器：高分辨率，1毫秒[ 10 ]。通讯：DF1全双工和半双工的控制，DH-485、DeviceNet和以太网/ IP。
2.1.5.装配-1控制器
该控制器是需要控制给料带，分配器的顺序操作，装配1运动装置和振动装置的顺序控制。对于可编程控制器的延时定时器，是用来控制电机的运行。
行程开关LS0和LS1安装在平台用于检测装配的位置；开关的位置输入到PLC，用来启动装配-1。
用来感应混凝土水平的料位开关L1安装在料斗的上方，检查料斗料位高，将感应值输入到PLC，装配-1运动开始有安全联锁。当PLC给出启动命令，继电器24V直流变通电。
2.1.6.装配-2控制器
该控制器是需要控制杰克机制，形环和装配-2运动的顺序控制。对于可编程控制器的延时定时器，是用来控制电机的运行。
行程开关LS1和LS2检测杰克向上或向下的位置，然后输入到PLC中，这是装配-2运动的开始的一个安全联锁。
行程开关安装在平台用于检测装配位置，然后输入到PLC，对装配-2运动向前和反向按逻辑控制。
3.系统的软件设计
可编程控制器以图示方式提供系统操作，在图（6）中，整个软件分为以下几个部分。在开发逻辑之前，系统采用了通信RS Linx软件[ 12 ]如图5 A所示。
系统的初始化和电源打开
在这个阶段系统是由外围缓冲器，由运行器来启动。显示在控制面板上，对人机界面触摸屏上。还有一个外围缓冲器用在所有操作的紧急停止。这个逻辑是在RS logix-500如图5 B所示 [ 13 ]。
装配-1控制程序
如果在料斗的混凝土材料液位高而且装配-1是在原始位置，然后，可编程控制器集输出使蜂鸣器响，直到运行员看到。当操作员确认条件，然后开始进程。装配-1移动到所需的位置，然后PLC对进料器，分配器和振子进行定时。这是关闭延时定时器。
当定时器达到预定值，然后送料机，分配器和振动电机停止。经过一段时间的延迟装配-1完成指标然后装配-1反方向移动到原始位置。图5 C显示LAD的界面，而5 E.显示人机界面（rs-界面32）[ 11 ]查看进程-1 。
装配-2控制程序
当进程1完成而且轮廓环在原始位置然后进程-2开始。装配-2移动到所需的位置，然后PLC输出对杰克和轮廓环的操作。当杰克达到低的位置，然后，杰克停止运动并设置定时器。这是关闭的延时定时器。
当定时器达到预设值然后轮廓环停止旋转并且杰克机构扭转运动回到最初位置。经过一段时间的延迟进程-2完成指示器开启并且装配-2反方向移动到原始位置。指示开启意味着完成所有进程的指标。图5 D和F显示LAD和HMI 进程-2。
安全联锁
操作涉及安全、启动、停机过程等。以下是基本的安全联锁装置。
料位联锁
这种联锁防止启动进程-1。如果料斗材料的液位比不理想，则没有操作开始，任何其他条件都是满足的。
在装备-1和 2限位开关联锁
这种联锁防止操作开始时装备-2 装备-1处于工作阶段，反之亦然。
杰克机构限位开关联锁
这种联锁防止装配-2的电机运行；或者其他所有条件都满足。
4. 结果
在设计的硬件设置和绘制梯形图和人机界面后，我们整体的测试了系统后发现，系统的过程是按顺序进行的。例如，当在料斗水平达25厘米，然后电机M5启动；同样，所有限位开关、液位开关以及电机工作按工艺要求运作。设计，安装，成本都有有效的解决方案，行业的这种类型的安装成本要上亿卢比。
5．结论
PLC控制器是过程自动化与控制主要的技术选择。上述系统提供了所需的灵活性，维护成本低和可扩展性的设计。在这项工作中，我们讨论了混凝
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[148352]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
