基于PLC的改性沥青生产线上位机监控系统设计3.docx

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表 格： 2 个
插 图： 17 幅

Modification Bitumen1 引言
1.1 课题背景与研究意义
[1]1.2 改性沥青现状及发展状况
[1]1.3 本课题主要研究内容
2 控制系统的总体方案设计
2.1 控制系统工艺流程
(1) 将两种改性剂分别装入计量斗E、F内，装入数量要大于工艺设定值要求添加的数量。
(2) 启动空气压缩机，冷却水泵，A罐立式搅拌器。待空气压缩机气压到0.4pa后再作下一步动作。
(3) 打开1＃阀门后，启动1＃沥青泵（当1＃阀门打不开时，1＃沥青泵不能启动），向A罐分三步注入基质沥青5700kg。
第一步，向A罐注入基质沥青400kg(A-M1)。
第二步，启动螺旋输送机，打开9＃（10＃）插板门（依配方而定），启动叶片破拱推进器，将改性剂送入A罐，当A罐重达到5400kg（A-M2）时，进入第三步。
第三步，如果E斗，F斗所卸的物料量未达到设定时，关闭1＃沥青泵，待改性剂全部进入A罐，关闭9＃(10#)插板门和叶片破拱推进器。4分钟后关闭螺旋输送机，再次启动1＃沥青泵，将注入A罐的基质补足，达到罐的总净重，即基质沥青5700kg+改性剂设定值（A-M3），关闭1#沥青泵和1＃沥青阀门。
(4) 打开6＃阀门，启动胶体磨，打开3＃阀门，将A罐中的沥青与改性剂的混合物由3＃阀门流出，通过胶体磨研磨后，经6＃阀门全部进这入B罐后（A罐内重量为0），关闭3＃阀门，打开4＃阀门，使B罐中经胶体磨一遍的沥青与改性剂的混合物由4＃阀门流出，经胶体磨研磨后由6＃阀门又回B罐。反复循环研磨30-40分钟（时间可调），即成为高浓度改性沥青。
(5) 在B罐中的反复循环研磨的同时，打开2＃阀门，开启1＃沥青泵，向C罐注入基质沥青5700kg（C-M1）后关闭1＃沥青泵，关闭2＃阀门。
(6) 当B罐中的沥青与改性剂的混合物经反复研磨已成了高浓度改性沥青，时间已到。找开7＃阀门，关闭6＃阀门，将B罐中的高浓度的改性沥青由4#阀门流出，经胶体磨通过7＃阀门注入C罐中，与已注入C罐的5700kg基质沥青充分搅拌15-20分钟（时间可调），稀释均匀，即成为合格的改性沥青（此时C罐内菜有C-M2）。
(7) 当B罐的高浓度改性沥青全部注入C罐，即：C罐中的基质沥表5700kg+B罐中的高浓度改性沥青(5700kg+改性剂设定值)。关闭4＃阀门，关闭胶体磨，关闭7＃阀门。
(8) 当C罐的基质沥青与高浓度改性沥青经过充分搅拌稀释后成为均匀合格的改性沥青，搅拌时间已到，即开动2＃沥青泵打开8＃阀门，把C罐中的改性沥青全部送入D罐后，关闭8＃阀门和2＃沥青泵。
2.2 PLC控制系统的设计步骤

2.3 系统总体方案
3 控制系统的硬件设计
3.1 泵的选型
3.2 传感器的选型
3.2.1 传感器选型原则
[3]3.2.2 重量传感器的选择
液位传感器的选择3.2.4 光电开关传感器的选择
3.3 可编程序控制器的选型
3.3.1 PLC概述
3.3.2 PLC的选型
[4]：[4]3.3.3 PLC的I/O分配
表1 PLC的I/O分配表

输入
输出
X0
启动
Y0
1#螺旋输送机
X1
A-M1信号
Y1
E斗叶片破拱器
X2
A-M2信号
Y2
2#螺旋输送机
X3
A-M3信号
Y3
1#沥青泵
X4
A空
Y4
2#沥青泵
X5
C-M1信号
Y5
9#插板机
X6
C-M2信号
Y6
10#插板机
X7
C空
Y7
胶体磨
X10
E,F允许启动
Y10
1#电磁阀
X11
配方一
Y11
2#电磁阀
X12
配方二
Y12
3#电磁阀
X14
E斗卸料结束
Y13
4#电磁阀
X15
F斗卸料结束
Y14
F斗叶片破拱器
X16
B空
Y15
6#电磁阀
X17
E-M1信号
Y16
7#电磁阀
X20
1#阀开到位
Y17
8#电磁阀
X22
2#阀开到位
Y24
A罐搅拌器
X24
3#阀开到位
Y26
C罐搅拌器
X26
4#阀开到位
Y27
D罐搅拌器
X30
F-M1信号

X31
F-M2信号

X32
6#阀开到位

X34
7#阀开到位

X35
自动

X36
8#阀开到位

X37
手动

3.4 人机界面的概述及选型
3.4.1 组态软件的选型
[5]3.4.2 触摸屏概述
在自动化控制中，需要一种人机交互设备实现人与系统的数据和命令的交换。人机界面能取代传统控制面板功能，可节省PLC的I/O端口，按钮开关，数字设定，指示灯等且能随时显示重要信息，以利于操作人员正确掌握机器状况和避免错误，利于维修。在改性沥青生产线控制系统中，选择触摸屏为系统的人机交互设备，主要完成信息的输入、显示功能。系统运行时用户输入的信息主要是各开关量的状态。触摸屏需要将此信息、通过串口将它们传送给PLC，经过PLC运算后，对各个泵、各电磁阀、搅拌器等发出合适的控制信号，使改性沥青生产线完成运行任务。同时在其运行过程中要监控工作运行中各器件的状态。
作为一种特殊的计算机外设，触摸屏是目前最简单、方便、直观的一种人机交互方式。利用这种技术使用者只要用手指轻轻地触摸显示屏上的图符或文字就能实现对计算机操作，大大简化了计算机的输入模式，降低了人机沟通的障碍，让使用者不需具备计算机专业知识，也不必事先接受培训，即可用最直接的方式与机器设备进行互动，使得人人皆可利用接触控制方式来进行输入。使用触摸屏除了可加速输入的速度与效率外，并能吸引更多不具备计算机技能者进行资料交流，提高信息交换的程度，增加有效利用的机会，所以，触摸屏输入方式将会是未来各项信息产品的主流技术之一。
为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成;触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器;而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。触摸屏是显示器和触摸开关一体型的可编程终端，是新一代高科技人机界面产品。专为PLC应用而设计的触摸屏集主机、输人输出设备于一体，适合在恶劣的工业环境中使用。用它作为人机界面，具有交互性好、可靠性高、编程简单及与PLC连接简便等优点。
3.4.3 触摸屏的选型
在改性沥青生产线控制系统中，触摸屏主要完成显示、输入功能，对触摸屏的要求不高，有足够的画面数据存储器；有足够的分辨率和显示亮度；有基本的串行通信功能，方便的通信；这样就可以满足基于控制的要求。以此为原则选用了台达公司DOP-A系列型号为DOP-A57GSTD 16 Gray的触摸屏。其性能指标如下:
5.7寸 STN LCD 8灰阶蓝白色显示屏；ARM9 32-bit CPU；320 * 240像素；4个功能键；1M Flash Memory；128K bytes SRAM；支援USB Host,可外接USB打印机；USB 1.1高速下载模式；3组通讯线路,可同时连接不同的通讯格式；最多支持8国语言画面设计[6]。
4 软件系统的设计与实现
4.1软件设计概要
4.2 上位机组态软件
4.2.1 组态软件的概述
[7][7][8]4.2.2 力控软件的组成及特点
[9]4.2.3 上位机监控的设计
[10]4.2.4 制作工程窗口界面
(3)历史事件界面：记录系统运行中上位机和PLC之间的通信事件，实时显示出通信的时间、日期、数据来源等等。
(4)报表打印：本系统可以实现实时数据报表的打印，记录系统的实时参数4.2.5 监控系统的设备驱动
（1）（2）4.2.6 创建实时数据库
。
表2 改性沥青数据库组态

4.2.7 动态画面连接
4.2.8 动作脚本编程
[11]4.3 下位机PLC程序设计
本项目中PLC要与电脑正确通信，安装完编程软件后，可以按下列步骤进行通讯设置。 (1)在如图15所示。

4.4 串口通讯
[12][12]4.4.1 PLC通讯功能的概述
4.4.2 PLC与力控6.1通讯的实现
[13]4.4.3 PLC与触摸屏的通讯实现

结束语

参考文献
甄小琴.张世光.PLC与上位机的串行通讯程序设计:中国仪器仪表.2010(5)
唐耀庚，李松．一种PLC控制组态软件功能分析及其应用举例．微计算机信息
2001，17(3)
[15] Pillow J J, Ljungberg H, Hulskamp G, et al. Functional residual capacity measurements in healthy infants: ultrasonic flow meter versus a mass spectrometer Eur Respir J. 2004

附录一
PLC硬件接线图：

附录二
实验台照片：

附录三
PLC程序截图：

本论文是在的悉心指导下完成的，在做毕业设计和论文写作期间遇到很多困难，都离不开导师的指导和帮助,从而使我顺利完成论文设计。在我对此次论文的研究期间，导师给予了很多的细致指导。
在求学生涯中，父母给予了物质上和精神上最伟大、最无私的支持和关爱。在此深深的祝福他们身体健康，生活幸福!
感谢所有关心我的老师、同学、朋友和亲人们，祝一生平安！