Jz双锥砼搅拌机的电气控制系统设计.docx

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Jz双锥砼搅拌机的电气控制系统设计

目录

一．PLC的工作原理及工作特点……………………………………4

1.PLC的工作原理……………………………………………………………4

2.PLC的工作特点……………………………………………………………4

二．时间继电器的工作原理和分类………………………………5

1.时间继电器的工作原理………………………………………………

2.时间继电器的分类……………………………………………………

三．混凝土搅拌机概况…………………………………………

四．PLC在搅拌机上的应用……………………………………

五．JZ350接触器控制…………………………………………

六．JZ350时间继电器的控制……………………………………

七．主要参考文献

一．PLC的工作原理及工作特点

1.PLC的工作原理

PLC也叫可编程逻辑控制器，PLC作为种特殊形式的计算机控制系统，是利用计算机技术对传统的硬件逻辑控制系统“继电器控制”进行硬件软化的结果。

但在运行方式上，PLC的软件逻辑也与继电器控制系统的硬件逻辑存在根本性的区别。

继电器控制系统的硬件逻辑采用的是并行运行的方式，如果一个继电器的线圈通电或者放电，该继电器的所有触点（不论是常开还足常闭、也不论其处于继电器线路的哪个位置上）都会立即同时动作：

而PLC的软件逻辑是通过CPU逐行扫描执行用户程序来实现的，即如果一个逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点并不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式，每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。

输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。

只有程序进行F一次扫描时，新状态才被读入。

一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。

元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。

扫描周期的长短由三条决定，即CPU执行指令的速度、指令本身占有的时间和指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。

由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入／输出滞后的现象，即输入／输出响应

迟。

2.PLC的工作特点

一，PLC软硬件功能强。

PLC的功能非常强大，其内部具备很多功能，如时序、计算器、主控继电器、移位寄存器及中间寄存器等，能够方便地实现延时、锁存、比较、跳转和强制I／0等功能。

PLC不仅可进行逻辑运算、算术运算、数据转换以及顺序控制，而且还可以实现模拟运算、显示、监控、打印以及报表生成等功能。

PLC的编程语言丰富，而且直观方便。

二，使用维护方便。

PLC输入输出接口是已经按不同需求做好的，可直接与控制现场的设备相连接的接口。

如输入接口可以与各种开关、传感器连接：

输出接口具有较强的驱动能力，可以直接与继电器、接触器、电磁阀等连接。

不论是输入接口还是输出接口，使用都很简单。

PLC控制系统的维护也非常简单，只要利用其自诊断功能和监控功能，就町以迅速查找到故障并给予排除。

三，运行稳定可靠，抗干扰能力强。

PLC是为工业控制而设计‘的，除了对器件的严格筛选外，在硬件和软件两个方面还采用町屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施，使可编程控制器具有很强的抗干扰能力，其平均无故障时间达到（3～5）×104h以上。

二．时间继电器的工作原理，分类

1.时间继电器的工作原理

从得到输入信号（线圈的通电或失电）开始，经过一定时间的延时后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器，成为时间继电器。

时间继电器作为辅助电器元件，用于各种电气保护及自动装置中，使被控元件达到所需要的延时，应用什分广泛。

这里指的延时区别于一般电磁式继电器线圈得到电信号到闭合的固有动作时间。

时间继电器的延时方式有两种，即通电延时和断电延时。

通电延时：

接受输入信号后延时一定的时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。

断电延时：

接受输入信号，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号消失后，延时一定的时间，输出才复原。

2.时间继电器的分类

时间继电器按工作原理分类，有电磁式，电动式，空气阻尼式，电子式等。

其中，电子式时间继电器近几年发展十分迅速，这类时间继电器除执行器件继电器外，其他部分均由电子元件组成，没有机械部件，因而具有寿命长，精度高，体积小，延时范围大，控制功率小等优点，已得到广泛应用。

三．混凝土搅拌机概况

1.混凝土的功用原理

搅拌是混凝土施工过程中必不可少的一道工序，因为混凝土配合比的设计是按细骨料恰好填满骨料的间隙，而水泥胶质均匀地分布在粗细骨料的表面，只有将配合料搅拌得均匀才能得到最密实的高质量混凝土。

同时，通过搅拌可塑化、强化混凝土，所以混凝土搅拌机是混凝土施工中的主要设备之一，用于完成混凝土的均匀拌和，保证其宏观均质性和微观均质性。

同时，混凝土搅拌机的性能和参数都是根据混泥土施工的标准要求来设计的。

一般混凝土搅拌机应用扩散、剪切及对流、挤压机理达到均化的目的。

2.混凝土搅拌机的类别及其结构特点

不同方式的搅拌机和不同结构特点的搅拌机有着不同的性能和应用范围。

从搅拌机机理的角度可以把搅拌机分为两类，一类是自落式，另一类是强制式。

自落式搅拌机有以双锥反转出料形式的，也有锥形倾翻出料式的。

自落式搅拌机主要是通过筒体旋转使混凝土靠自重沿叶片下滑出料。

自落式一般适用于搅拌流动性较大的混凝土。

强制式搅拌机以双卧轴形式居多，此外还有单卧轴、涡浆式、行星式等多种。

强制式搅拌机作用机理是强制物料按预定轨迹运动，对半干硬性、干硬性混凝土和轻骨料混凝土搅拌效果理想，但能耗较大，成本高。

为了提高搅拌效果，常常同时采用—系列强化搅拌措施，如振动搅拌、超声搅拌及热搅拌等。

（1）双锥反转出料搅拌机。

双锥反转出料搅拌机是自落式搅拌机的主要机型，工作时正转搅拌，反转出料，可搅拌塑性和半干硬性混凝土以及大骨料混凝土，不适于搅拌流动性很差的干硬性混凝土，适用于一般建筑工程、道路、桥梁工程及各种混凝土构件传动方式分齿轮传动和磨擦传动，该机型由于成本低、生产效率较高，应用广泛。

因反转卸料，该机存在一个重载起动的问题，搅拌机容量不可能做得很大。

这种装置的搅拌筒是关系到混凝土质量、生产率、能耗、溢料情况等性能的关键部件，其结构形式、传动形式关系到总体尺寸的大小和布局合理与否。

（2）双卧轴混凝土搅拌机。

双卧轴混凝土搅拌机是强制式搅拌机的主要机型，可搅拌干硬性混凝土、半干硬性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆，多用于各类建筑工程。

此搅拌机设计十分紧凑，搅拌系统是由传动系统、搅拌罐、搅拌机、轴端密封等部分组成。

搅拌罐内镶有耐磨衬板，用沉头螺钉与罐体联接紧固，柱体部分的衬板叫弧衬板、端面部分的衬板叫侧衬板。

卸料门设在搅拌筒的下方，用于搅拌机的卸料。

由搅拌罐、搅拌臂、搅拌叶片、衬板组成。

搅拌罐内装有两根水平布置的搅拌轴，每根轴上分别装有搅拌臂，搅拌臂上装有搅拌叶片，成非连

续螺旋布置，一般有八方轴、六方轴和四方轴形式。

对于大型和特大型搅拌机大都是45。

6O。

螺旋，这种结构对于大骨料的混凝土搅拌性能较好。

因为这种设计的料流空间大，大骨料可更好地在其内部循环；从另一个角度看，大骨料的运动，能起到搅拌的作用，增加了搅拌能力。

状叶片。

螺旋的方式左右相反，都是将搅拌物料从拌筒两端推向拌筒中部。

一块面上看好像是搅拌物料在整体移动。

实际上物料在叶片带动下，强迫物料产生挤压、剪切、搓动等复杂运动，就像两条蛟龙争斗一样，搅拌十分强烈，加之辅助叶片的挡料作用，搅拌更加强烈，设计水平是相当高的。

（3）单卧轴混凝土搅拌机。

单卧轴混凝土搅拌机是强制式搅拌机的机型之一，可在350~3000L，多用于各类建筑工程。

该搅拌机在搅拌臂上对称布置两块螺旋带搅拌干硬性混凝土、半干硬性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆，出料容量一般螺旋带状叶片占据圆周角110。

左右，作业时，一会儿向左，一会儿向右，从表（4）立轴涡浆式搅拌机。

立轴涡浆式搅拌机是强制式搅拌机的机型之一，多用于干硬性混凝土的搅拌，用于建筑工程和预制件的生产，可生产各种混凝土、干砂浆。

其搅拌能力较剧烈，能耗大。

此种搅拌机特点是搅拌叶片和内外刮料叶片通过螺旋固定在搅拌臂，可随叶片磨损进行调整，并且该搅拌臂上设有防卡料装置，可减少能耗，提高叶片寿命。

搅拌的时候搅拌叶片可形成涡旋的翻转料流，外环上的叶片向内翻转、内环上的叶片向里翻转，同时，叶片后形成起落料流，形成冲击的三维交错料流，搅拌强度大。

另外立轴涡浆式搅拌机拌筒中央部分有一内筒，用于放置传动装置，结构紧凑，传动装置下置，润滑性能好。

缺点是占据了一定的搅拌空间，维修也不便，而且搅拌机的装料高度不宜太高。

（5）立轴行星搅拌机。

立轴行星搅拌机是强制式搅拌机的机型之一，多用于干硬性混凝土（碾压混凝土）的搅拌，用于砌块和预制件的生产，可生产钢纤维混凝土、彩色混凝土、干砂浆。

对细骨料搅拌性能优越，国内有些厂家称之为碾轮，搅拌强度很大。

主要有定轴式和定盘式两种。

定轴式就是轴仅自转不公转，转盘旋转而实现搅拌，能耗较大；定盘式就是盘不转，由立轴的公转与自转带动搅拌机运动，实现搅拌。

其搅拌机同样是由搅拌臂和搅拌叶片组成，它们固定在从动盘上和行星架上，与行星架相连的搅拌叶片仅作公转运动，不自转，用于实现刮料功能，从动盘相连的搅拌叶片，即自转又公转，用于实现搅拌功能。

综上所述，搅拌机的结构设计直接影响到对各种混凝土的适应性及材料的强度和耐磨性。

因此，在混凝土搅拌机的结构设计时，要充分吸收和借鉴各种不同搅拌机的优点不断提高搅拌机的性能和使用用途，增强搅拌机的搅拌能力。

四．PLC在搅拌机上的应用

1.工艺运行流程和步序

根据工艺要求，搅拌机组完成搅拌所需要完成的动作步序如下：

投料完、原位置启动一料门降一料门闭一倾下至水平角一搅拌机运转、干拌10min一倾下至注液角一注电液、开击锤一吹气清液一湿拌1min一倾上至投料角一倾下至排料角一倾上投料角一倾下至排料角一吹气通喷头，搅拌机、击锤停一排气3min一倾上至水平角、自动周期结束。

2.电气自动运行流程和步序

根据工艺步序整珲自动运行流程、转换信号、控制兀件如图1所示。

其中转换信号足上一步转换至下一步的条件和触发信号。

控制元件是该步序的控制输出对象，是完成该步动作的器件。

根据上述流程整理出电气动作步序见表1。

3.电气控制方式选择

3.1自动

自动周期由料门降开始，顺序完成干拌、注液、湿拌、排气4大步序直至结束。

自动周期完成后排料由人工视情况操作按钮完成料门升、料门开、丰机启动、倾下排料等动作。

3.2手动

各动作均由人工操作面板按钮，受该动作的联锁条件限制。

手动供维修和特殊情况使用

3.3置步

在运行过程中如果由于操作或其它原因而停止运行，其后续处相当庥烦，

甚至可能出现近1t废品。

为此设置置步方式。

如选择注液置步，在满足注液条件情况下启动，机组将从注液步开始向下完成所有动作，直至排气后倾上至水平

角止。

3.4电气控制方式选择

控制方式选择示意见图2。

6种方式通过万能转换开关选择，同一时间内只能选择其中一种方式。

4.PLC选型、I／O分配、接线

选用FX2N一128MR型PLC，I／O端子见表2。

由于生产现场较为恶劣，决定放弃触摸屏，使用按钮、LED指示灯等器件组成操作界面。

5.程序设计

5.1控制方式选择

对自动、手动、拌置步、注液置步、湿拌置步、排气置步各种控制方式的选择器件选JFJLw5—1686065／5型万能转换开关，对应PLC内的编程状态如

图3所示。

5.2主要步序条件

主要步序条件图4所示。

5．3步进程序节选

步进程序节选程序梯形图如图5所示。

6.试点记忆及控制

在运行期间如果突然停电，复电后无法判断停电前运行至哪个步序。

如果随意再行全自动或手动操作，将会重复某步序或漏掉某一步序，这在质量是绝对不允许的。

为避免出现人量废品，在程序设汁时引入失电记忆控制，步序继电器M500～M520；H干拌、注液、湿拌3个步序的1s时钟计数器C1O1～C103均选择带失电记忆功能。

复电章新启动后，程序得以接续停电前所处的运行状态，动向后完成后续程序。

在电气线路设计时，配备12V蓄电池，对面板数字显示时间继电器及对应线路供电。

正常时它与主程序同步运行，在停电时，而板上千拌、注液、湿拌3个时间继电器显示当时程序处十哪一步、运行时间多少等信息，有利于后续运行和质量跟踪。

线路如图6所示。

五．JZ350接触器控制

各种生产机械常常要求能作上下，左右，前后等相伴方向的运动，如工作台的前进，后退，电梯的上升，下降等，这就要求电动机能可逆运行。

由三相异步电动机的原理可知，若将电动机三相电源进线中的任意的两条对调，产生相反的旋转磁场，便可实现电动机反向运转。

因此可通过两个接触器改变电动机定子绕组的电源相序来实现。

可以将正反向接触器的动段辅助触点互串在对方支路当中，如图。

此时，任一接触器线圈电路中的辅助动断触点立即打开，切断另一线圈得电条件。

这种相互制约的连锁关系叫做互锁。

如图的工作原理：

正转：

合刀开关QK→按下正向启动按钮SB2→正向接触器KM1通电→KM1主触点闭合→电动机M正转

→KM1动合辅助触点闭合→形成自锁

→KM1动段触点打开→形成互锁

反转：

合刀开关QK→按下反向启动按钮SB3→反向接触器KM2线圈通电→KM2主触点闭合→电动机M反转

→KM2动合辅助触点闭合→形成自锁

→KM2动断触点打开→形成互锁

停机：

按停止按钮SB1→KM1（或KM2）断电→M停转。

在上述工作原理中，若想实现正反转运行的切换，必须要先停止正转的运行，再按反转按钮才行，反之亦然。

所以这个电路成为“正-停-反”电路

六．JZ350时间继电器控制

时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。

它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。

当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。

但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹，上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。

经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。

从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。

延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。

吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。

空气经出气孔被迅速排出

第一、控制接线：

你把它看成直流继电器来考虑。

3、7用来接12V控制电压；2、7用来接24V控制电压。

其中的7当成直流电的负极，使用时接到零线。

2接220V的火线。

第二、工作控制：

虽然控制电压接上了，但是是否起控制作用，由面板上的计时器决定。

第三、功能理解：

它就是一个开关，单刀双掷的，有一个活动点活动臂，就像常见的闸刀开关的活动刀臂一样。

8是活动点，5是常闭点，继电器不动时，他们两个相连。

动作时，8、6相连。

第四：

负载接线：

电源的零线或负极接用电器的零线或负极端。

电源的火线或正极接8脚，用电器的火线端或正极接6脚，5脚空闲不用。

第五、工作原理：

计时无效期间，8、5相连，相当于我们平常电灯开关断开状态。

有效时，继电器动作，8、6相连，用电器得电工作，相当于我们平常电灯开关接通状态。

七．主要参考文献

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