本系统的设计就是将混凝土搅拌机更加工业化、自动的的进行控制，这样不但可以对液体搅拌过程的每个部分进行准确的自动控制，并且还能很大程度的降低生产成本，且可以直接的用在现场作业，对现场人员的要求也不是很高，对企业提高自动化管理水平具有很大的帮助，同时也提高了生产线的使用寿命和流水线的工作效率，减轻了企业生产过程中的质量波动性[5]。因此，基于PLC的混凝土搅拌机在未来的市场中具有广阔的发展前景。
1.3 本文的主要工作
本文是基于PLC的混凝土搅拌机控制系统的设计，主要设计步骤如下： （1）首先阐述设计背景、设计目的和设计意义，对系统的设计概念进行整体的了解，对整个文章进行工作安排。
（2）对混凝土搅拌机的结构组成和工作原理进行了解和分析。
（3）分析搅拌机控制系统的硬件结构，确定控制系统整体的设计思路。 （4）确定好系统的整体控制，根据控制中要实现的要求进行I/O点数的设计，再根据要求选择PLC型号，编写I/O分布表或I/O端子的接线图。
（5）根据控制要求画出流程图，学习使用编程软件，并且根据流程图编写梯形图，然后进行编译调试。
（6） 学习使用仿真软件，并进行系统调试。 （7）对整个系统进行总结。
1.4 本章小结
本章首先对现在混凝土搅拌机控制系统的现状进行了分析，提出了基于PLC的混凝土搅拌机控制系统，并以此为背景，说明了本系统对于现代工业机器更加智能化、高效化和自动化的现实意义，同时对本文的工作进行了总结和分析。
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第二章 系统总体方案设计
2.1系统总体设计思路 2.1.1混凝土搅拌机组成
系统主要包括了运输装置（包括骨料运输装置、水泥运输装置以及水泵等）、称量装置（包括沙料称量和石料称量等）、搅拌装置（即混凝土搅拌机）、储存装置以及辅助设备组成[6]。如图2.2所示：
图2.2 混凝土搅拌机组成示意图
2.1.2系统控制方式的确定
就目前的现状有以下几种控制方式可以满足系统的要求：继电器控制、单片机控制、可编程序控制器控制。
可编程序控制器控制（PLC）指配备各种硬件装置供用户选择，采用梯形图语言编程，可以用软件取代继电器系统中的触点和接线[7]。通过不断的发展，PLC现在的功能更强大、性价比更高且安全可靠，因此，本次设计采用PLC作为主控元件。
2.2系统需求分析
在本次设计中，考虑PLC特性，成本等问题，实现了大部分功能，对各功能进行分析如下：
（1）骨料进料和称重
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本系统中,当混凝土搅拌机进行混凝土生产时，要将骨料（石料和沙料）分别装入料仓，当按下“开始”按钮时，系统开始运行，料仓的给料阀门开启，料仓里的骨料下放，投入至重量称上进行称量，当电子称上的重量达到需求重量时，系统控制给料阀门关闭，停止放料。
（2）运输和搅拌
当系统检测到称重完成后，启动传送带将骨料下放至搅拌机中，同时，利用定时器将水泥、水以及其他物质下放至搅拌机中，在下放的过程中，搅拌机开始搅拌。在搅拌机搅拌了设定时间后，搅拌机的机门打开，进行卸料，完成混凝土生产的一个循环过程。
（3）断电保护
考虑到系统可能因断电而造成配料停止、配料不精确以及搅拌不均匀等现象，为了不影响混凝土的质量，对系统的原料配料、搅拌都设置了断电保护功能，因此，当系统发生断电时，系统会自动将数据存储在寄存其中，防止数据重复与覆盖。
（4）故障报警
因在工业生产中，系统大且复杂，难免会出现故障，因此，系统在各送料机、称量过程以及搅拌机等均设置故障报警。
（5）控制管理
在一个控制系统里可以有多台控制器，包括主控器和分控器，且主控器可以有多台，由于本次设计规模较小，只用了一台PLC充当主控器。
2.3系统结构框图
在设计混凝土搅拌机系统时，要充分考虑PLC的特性，系统功能等因素。本着操作方便，结构简单，运行可靠，易于维护等原则，并结合设计实际和成本控制等问题，设计的混凝土系统结构图如图2.3。 骨料进料 称重 骨料放料 图2.3 混凝土系统结构图
水泥、水等 搅拌机 混凝土 8
一般的PLC控制系统都是由输入系统（按钮、开关、继电器等）、PLC控制系统（控制核心）和输出系统（电机，显示等）组成的，本设计也不例外。（1）输入系统：
①启停按钮——用户按下开始或停止按钮，启动或停止系统；
②自动按钮——本系统分为手动和自动两种模式，按下自动选择按钮，则系统设置为自动模式。
③手动启动设备按钮——当选择手动模式时，系统中的设备需要手动启停； ④限位开关按钮——搅拌机上限位、搅拌机下限位。
⑤故障按钮——搅拌机故障、石料运输机故障、沙料运输机故障、水泥运输机故障、添加剂运输机故障。
⑥闸门状态——石料箱闸门状态、沙料箱闸门状态。 （2）输出系统：
本系统中的输出系统主要为设备控制，控制设备的启停以及报警指示灯。
2.4本章小结
本章首先对混凝土搅拌机的组成机控制方式进行了确定，从而确定了系统的主干部分，然后，对系统从各个部分的需求进行了分析，最后给出了系统运行的整体结构图，并对输入输出系统进行了分析。
第三章 系统硬件方案设计
3.1PLC选择 3.1.1PLC概述
PLC是一种专用的工业控制计算器，它以微处理器为核心，它的硬件结构的组成部分也与一般微机的结构十分相似。它结构简单且面向工业控制的鲜明特点使得自从PLC产品出现以来，受到电气控制领域的普遍欢迎。在选择PLC时，要从品牌、型号、输入输出容量、存储空间等几个方面着手[8]。
3.1.2 PLC型号的选择
随着科学技术的发展，PLC应用已推广普及，越来越多的种类和数量，以及越来越完善的功能都是PLC普及的最好证明。本次设计选择的是三菱FX2N 系列PLC，因其有灵活的配置、高速运算指令、突出的寄存器容量和丰富的元
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件资源[9]。
在本系统中，输入点数包括：系统启动按钮、手动切换按钮、搅拌机上限位、搅拌机下限位、石料机闸门状态、沙料机闸门状态、石料重量传感器输入、沙料重量传感器输入、石料输送机故障报警、沙料输送机故障报警、水泥输送机故障报警、水泵故障报警、添加剂故障报警、搅拌机故障报警、翻斗机故障报警、执行本次循环停止按钮、紧急停止按钮。输入点数共18个。
输出点数包括：系统运作灯、搅拌机、石料运输机、沙料运输机、水泥运输机、水泵、添加剂运输机、翻斗机上翻、翻斗机下翻、传送带、石料箱放料闸门开关、沙料机闸门开关、所有配料放入搅拌机完成指示灯、搅拌完成指示灯、搅拌机故障指示灯、石料输送机故障指示灯、沙料输送机故障指示灯、水泥输送机故障指示灯、水泵故障指示灯、添加剂故障指示灯、翻斗机故障指示灯等。输出点数共22个
因此，本系统的输入输出点数共40个，根据PLC选择原则，系统最终选择FX2N-48MRPLC。
3.2称重元件选择
在本系统中，在进行混凝土搅拌前，需要对骨料和各种配料进行称量，只 有精确的配料，才能搅拌出好的混凝土。因此，系统中称量元件就显得尤为重 要。混凝土搅拌机控制系统的骨料称量主要是采集骨料的重量信号，反馈到主控元件中，所以，系统选用压力传感器作为称重元件。压力传感器是以各种压力敏感元件将被测物的重量信号转换为电信号输出，并给称重仪表显示重量值，供人们参考使用。
在选择压力传感器时，应考虑到过负荷因素、可靠性以及准确性，并且应考虑结构简单、体积小、重量轻等，经过比较，最终，系统选择HL-F(1)型方悬臂梁高精度压力传感器[10]。如图3.2所示：
图3.2 HL-F(1)型方悬臂梁高精度压力传感器
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