PLC电气控制大作业(3)

保证，现在已经淘汰。

2．继电器控制阶段

用一系列的继电器触点代替手动操作的开关，根据工艺要求，使继电器依次

动作从而控制开关通断。这种控制系统体积大、可靠性低且控制不够灵活，除了

时间继电器的时间设置可调整外，其他工艺不易变更，适应性差，现己基本淘汰。

3．可编程控制器(PLC)、单片机控制阶段

这种控制系统比继电器控制系统的柔性好，只需修改程序而不需调整系统的

硬件设置就可采用新工艺生产，有简单的管理功能，如配方的管理和选择、生产

状态的显示等和一定的数学运算功能，使称量精度更高。但是其柔性有限，不能

实现生产数据的记录、统计、分析等管理功能。

4．工业控制计算机(IPC)控制阶段?”

随着计算机应用的普及其性能的不断完善，计算机已应用到工业生产的各个

方面。工业控制计算机不但可实现复杂的控制功能，还具有完善的管理功能。采

用工业控制计算机来组成混凝土搅拌站的控制系统，可以弥补单独PLC控制系统

在数据管理方面的不足，将是未来的发展趋势。

2．2控制系统的方案

由工业控制计算机(IPC)组成的混凝土搅拌站控制系统主要采用以下三种

方案：

1．工业控制计算机+扩展板方案 ．

这种方案直接利用工业控制计算机安装模数板(h／D)、输入输出板(I／O)。利用

A／D扩展卡对配料系统中的传感器的输出信号进行数据采样、A／D转换，再通过

。

I／O卡控制配料系统中的各个继电器旧1。如图2．1所示。

该方案特点是结构简单，控制原理简单明了。但由于该控制方式中整个控制

核心为工业控制计算机，控制软件设计时对抗干扰等因素要求较高，一旦计算机

本身出现问题，如硬盘、内存、电源等，整个系统就会瘫痪。这种风险相对集中

的控制方式，用的较少。

2．工业控制计算机+单片机方案。

本方案把多路信号放大器、I／O模块、电源模块和单片机系统做在一起，构

成一个称重配料控制器嗍。如图2-2所示。

传感器的模拟信号经多路信号放大器放大后进入单片机系统，再经过A／D转

换、数据采集后，利用存储在EEPROM中的配方数据进行数据处理，并经过I／O

模块输出信号对配料系统进行控制，同时将信号传给计算机，显示控制和数据的

情况。

3．工业控制计算机+PLC方案。

利用可编程控制器进行模拟数据采集、A／D转换，控制配料系统与计算机通

讯以实现配方修改、数据显示等。如图2．3所示。

综合比较上述三种方案阻哪：

方案一构成直接数字控制系统。该方案采用计算机集中控制方式，系统整体

结构简单，所有的控制回路都由一台计算机控制，计算机不但完成系统控制工作，

还要完成数据采集、处理、存储等一系列工作。但是由于配料生产现场往往距控

制室较远，强、弱模拟信号混杂，必须采取较完善的屏蔽抗干扰措施才能保证系

统的稳定运行。集中控制对主机及其测控电路要求较高，系统整体风险大，一旦

计算机出现故障，将造成整个系统瘫痪，影响生产正常进行。

方案二和方案三采用两级控制方案，构成监督控制系统。单片机或可编程控

制器作为下位机主要完成系统的控制功能，工控机作为上位机主要实现管理功能。

上位机不参与被控对象的直接控制，而是将控制任务交给各个下位机完成。这不

仅大大简化线路结构，便于系统制造与安装维护，显著提高系统的性能价格比和

组成灵活性，同时使配料系统整体故障风险分散，数据管理与过程控制分离，人

机接口更加完善，满足了企业管理人员远离控制现场实时监视整个配料系统工作

情况的需求，进一步提高了配料系统的可靠性。

工业控制计算机是为工业应用而设计的计算机系统，具有较好的抗震、抗粉

4．称重传感器的灵敏度

国内外常见的应变式称重传感器灵敏度多数为2mVN，但也有lmVN的，

如柱式传感器；也有3mVN的，如部分悬臂梁式传感器和板环式传感器；扭环式

传感器则通常是2．85mV／V。目前搅拌站上使用的传感器基本上都是2mV／V的。

传感器准确度的选择以满足称量系统的准确度要求为准，不必片面追求过高

的传感器灵敏度。

5．根据实际条件合理选型

目前搅拌站上常用的S形传感器、悬臂梁式传感器、板环式传感器，其线性、

滞后、重复性、灵敏度温度影响、蠕变等主要指标绝大多数厂家均优于0．05％，

大多数厂家优于O．03％，部分厂家优于0．02％。其单只传感器的综合误差都接近

或优于O．1％。多只传感器组合后其综合误差就更小了。可以说一般称重传感器生

产厂家的产品都能满足要求。

一般搅拌站生产厂家规定其称重系统的静态精度分别为0．1％和O．3％。这样，

对于使用单只传感器的计量秤而言，单项指标为0．05％的传感器就可以满足O．3％

精度的要求。对于使用3只以上传感器的计量秤而言，单项指标0．05％的传感器

也能满足O．1％精度的要求。

需要指出的是，上述精度是称重系统的静态精度，而混凝土国家标准要求的

是动态精度，这是由于原材料不断地向称量机构供料，在重力的冲击下称量误差

明显增加。上述O．1％和O．3％的静态精度能否保证分别达到l％和2％的动态精度

还与供料系统的设计有关。

6．称重传感器选型应考虑过负荷

混凝土生产主要使用砂、石子、水泥以及水、外加剂、掺合料。几种材料中

石予称重传感器的冲击最大，称重传感器称重过程中过载情况最容易发生。从调

查的情况来看，传感器因过载而损坏的情况时有发生。有控制系统故障的原因，

也有使用过程中人为因素造成的过载。因此传感器的过载能力、过载保护系统对

称重系统的可靠运行有一定的影响。

传感器的性能指标中有两项于此有关，一是允许过负荷，一是极限过负荷。

允许过负荷是指卸去这一负荷后，传感器的线性性能保持不变。极限过负荷是指

在这一负荷下传感器不会产生有害的永久性机械变形。

一般传感器的允许过负荷为150％，极限过负荷在200％～300％之间。有些带

过载保护的传感器则可能超过某一范围。根据特殊需要，有些传感器因其特殊设

计，允许过负荷高达500％。此类传感器在频繁过载的情况下也能可靠地工作。

7．称重传感器的选用

本设计采用单科单秤的方案，即每种物科单独一套称量系统，共需八套秤，

分别为租骨料l秤、粗骨料2秤、细骨料1秤、细骨料2秤、水泥秤、掺合料秤、

水秤、外加剂秤。除外加剂秤采用单只传感器悬挂外，其他的秤均采用三只传感

器悬挂在支架上。根据配料过程中需要的每种物料的不同，结合上面的选型公式。

确定各秤的传感器量程，这里选用的是济南金钟衡器公司生产的T-BX／T-BXB系

列的s型称重传感器。

表2．1传感器型号和数量

物料秤名称 传感器型号 传感器数量

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