SMART200西門子PLC用于混凝土運(yùn)輸車

根據(jù)混凝土輸送泵車的工藝流程及控制要求，設(shè)計(jì)了一套基于SMART200西門子PLC的控制系統(tǒng)；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)控制工藝需求，分析了硬件配置以及軟件控制流程；經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，該控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定，，滿足工藝需求。

1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

隨著建筑行業(yè)的智能化程度越來(lái)越高，很多建筑機(jī)械已經(jīng)代替了人工作業(yè)，大大的提高了工作效率，降低了人力成本的支出。混凝土輸送泵，又稱混凝土泵，由泵體和輸送管組成。它是一種利用壓力，將混凝土沿管道連續(xù)輸送的機(jī)械，主要應(yīng)用于房建、橋梁及隧道施工。目前主要分為閘板閥混凝土輸送泵和S閥混凝土輸送泵。為了提高輸送泵的移動(dòng)性，一般將泵體裝在汽車底盤上，再******可伸縮或屈折的布料桿，構(gòu)成輸送泵車。

●主要結(jié)構(gòu)及泵送原理，以下以中谷電氣通常配套的混凝土輸送泵為例，介紹其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與泵送原理：

結(jié)構(gòu)： WF型混凝土輸送泵由料斗、泵送系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、電機(jī)、行走底盤等組成。

泵送機(jī)構(gòu)由兩只主缸水箱、換向裝置、兩只混凝土缸、兩只混凝土活料斗、分配閥(S形閥)、擺臂、兩只擺動(dòng)油缸和出料口組成。

原理： 混凝土活塞分別與主油缸活塞桿連接，在主油缸液壓油作用下，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一缸前進(jìn)，則另一缸后退；混凝土缸出口與料斗連通，分配閥一端接出料口，另一端能過(guò)花鍵軸與擺臂連接，在擺動(dòng)油缸作用下，可以左右擺動(dòng)。

泵送混凝土料時(shí)，在主油缸作用下，混凝土活塞前進(jìn)，混凝土活塞后退，同時(shí)在擺動(dòng)油缸作用下，分配閥與混凝土缸連通，混凝土缸與料斗連通。這樣混凝土活塞后退，便將料斗內(nèi)的混凝土吸入混凝土缸，混凝土活塞前進(jìn)，將混凝土缸內(nèi)混凝土料送入分配閥泵出。

當(dāng)混凝土活塞后退至行程終端時(shí)，觸發(fā)水箱中的換向裝置，主油缸1換向，同時(shí)擺動(dòng)油缸換向，使分配閥與混凝土缸連通，混凝土缸與料斗連通，這時(shí)活塞后退前進(jìn)依次循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)泵送。

反泵時(shí)，通過(guò)反泵操作，使處在吸入行程的混凝土缸與分配閥連通，處在推送行程的混凝土缸與料斗連通，從而將管路中的混凝土抽回料斗。

泵送系統(tǒng)通過(guò)分配閥的轉(zhuǎn)換完成混凝土的吸入與排出動(dòng)作，因此分配閥是混凝土泵中的關(guān)鍵部件，其型式會(huì)直接影響到混凝土泵的性能。 

2、方案確定

隨著公司發(fā)展壯大，許多產(chǎn)品開始銷往海外，為了進(jìn)一步的開拓市場(chǎng)，占有*，要求設(shè)備本身具有較高的穩(wěn)定性，可靠性，電氣元件也需選擇度較高，穩(wěn)定性可靠的品牌，而西門子是zui大的電子和電氣公司之一，在工業(yè)，能源，醫(yī)療和城市基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域世界。同時(shí)混凝土輸送泵車要求設(shè)備CPU要有較高的運(yùn)算速度，SMART200PLC的布爾指令運(yùn)算速度僅為0.15us，與S7-200西門子PLC相比提高了近1/3；同時(shí)SMART200plc以太網(wǎng)口及MicroSD卡的使用也解決了賣出設(shè)備的升級(jí)時(shí)程序更新的不便。 

方案1、控制器選用西門子PLC型號(hào)SR20，屬于SMART200PLC標(biāo)準(zhǔn)型CPU，繼電器輸出，220V供電，12輸入/8輸出，恰巧滿足現(xiàn)有需求。

方案2、控制器選用西門子PLC型號(hào)CPU224cn訂貨號(hào)6ES7214-1BD23-0XB8 ，屬于CPU224CNCN標(biāo)準(zhǔn)型CPU，繼電器輸出，220V供電，14輸入/10輸出，輸入點(diǎn)超出2點(diǎn)，輸出點(diǎn)也超出兩點(diǎn)，*現(xiàn)有需求。

綜合考慮一下，無(wú)論是產(chǎn)品性能，價(jià)格，還是MT6100iv5軟件易用性等其它方面，SMART200PLC都具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，zui終決定選擇方案一

3、產(chǎn)品硬件配置 

電氣控制產(chǎn)品硬件配置

原設(shè)備所需的控制點(diǎn)數(shù)為數(shù)字量輸入12點(diǎn)，數(shù)字量輸出8點(diǎn)，恰巧貼合西門子SMART PLC SR20的12DI/8DO點(diǎn)數(shù)，輸入輸出的主要點(diǎn)為正泵、反泵、遠(yuǎn)控/近控、主缸進(jìn)/退、擺缸進(jìn)/退、高壓/低壓、電機(jī)啟動(dòng)/停止、接近開關(guān)*2、電磁閥*4、指示燈運(yùn)行指示。 

PLC選型配置表：

SMART200西門子PLC模塊本體標(biāo)配以太網(wǎng)接口，集成了強(qiáng)大的以太網(wǎng)通信功能。一根普通的網(wǎng)線即可將程序下載到西門子PLC中，方便快捷，省去了編程電纜。通過(guò)以太網(wǎng)接口還可與其它CPU 模塊、威綸觸摸屏、計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，輕松組網(wǎng)。

SMART200PLC具備SD卡讀寫功能，集成Micro SD 卡插槽，使用市面上通用的Micro SD 卡即可實(shí)現(xiàn)程序的更新和西門子PLC固件升級(jí)。只需將程序?qū)懭隨D卡，插入西門子PLC后上電，即可完成程序的寫入，無(wú)需電腦及編程線的使用。客戶的程序很多臺(tái)機(jī)器都相同，使用此功能有兩方面優(yōu)勢(shì)，一是不用帶PC機(jī)即可下載PLC程序，二是大大節(jié)省了工程師下載程序所用時(shí)間。 

4、軟件設(shè)計(jì)

4.1 PLC程序設(shè)計(jì)

1、SMART200西門子PLC的程序開發(fā)主要包括電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)程序、運(yùn)行指示，接近開關(guān)功能等。

1） 電機(jī)啟動(dòng)：

這是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止的程序，I0.0為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)脈沖信號(hào)即讓M0.0置位，然后進(jìn)行星型啟動(dòng)，同時(shí)定時(shí)器T37運(yùn)行，8S后由星型啟動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿切螁?dòng)，至此電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成。

2） 運(yùn)行指示：

這是正泵，反泵的運(yùn)行指示，M3.0是遠(yuǎn)近空正泵觸發(fā)中間標(biāo)志位，驅(qū)動(dòng)Q0.2正泵指示；M3.1是遠(yuǎn)近空反泵觸發(fā)中間標(biāo)志位，驅(qū)動(dòng)Q0.3正泵指示

3）接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)正反泵：

該部分是通過(guò)兩個(gè)傳感器（接近開關(guān)）I1.0，I1.1檢測(cè)主油缸開到位，關(guān)到位，并實(shí)現(xiàn)正反泵的交替運(yùn)行（主油缸由兩套液壓缸及兩套物料缸組成，主要工作原理為：1號(hào)液壓缸帶動(dòng)1號(hào)物料缸正泵運(yùn)行時(shí)從料斗中吸料，當(dāng)傳感器檢測(cè)到主油缸開到位后，通過(guò)程序控制擺缸擺到1號(hào)物料缸，然后1號(hào)液壓缸帶動(dòng)1號(hào)物料缸反泵運(yùn)行，將1號(hào)物料缸中的料進(jìn)行物料泵送）