混凝土输送泵HBTS60控制系统设计

专业课程设计报告题目：混凝土输送泵HBTS60控制系统设计班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：2012年12月目录一、前言二、组成及工作原理分析三、系统硬件和软件设计四、设计心得五、参考文献一、前言混凝土泵是将混凝土沿管道连续输送到浇注工作面的一种混凝土输送机械。混凝土泵车是将泮泵装在汽车底盘上，并用液压折迭式（或称布料杆）管道来输送混凝土。臂架具有变幅、曲折和回转三个动作，在其活动范围内可任意改变混凝土浇注位置。在现场施工中，例如高层建筑、水坝、大型设备基础以及桥墩、涵洞、隧道、等混凝土结构物，现场浇灌量往往是很大的。有时甚至一次连续浇灌几千立方米以上。混凝土泵是混凝土输送机械中比较理想的一种，它能一次连续地完成水平输送和垂直输送并浇灌。预拌混凝土生产与泵送施工相结合，利用混凝土搅拌运输车进行中间运送，可实现混凝土的连续泵送和浇筑。混凝土泵按其驱动形式可分为活塞式挤压式、风动式三种类型。活塞式又可分为机械式和液压式。混凝土泵车按其底盘结构可分为整体式、半挂式和全挂式。矿用HBTS60型混凝土泵属于液压活塞式、拖挂式中型混凝土泵:它以S管阀作分配阀,以电动机作动力源,是一种通过管道压送混凝土,进行水平和垂直运输并浇注凝土的施工机械。其除了具有一般混凝土输送泵的施工优点外还是一种新型、节能、高效的施工设备，因而被广泛用于实际的施工现场。二、组成及工作原理及过程分析1、如图1所示：混凝土输送泵由料斗、泵送系统、液压系统、清洗系统、电气系统、电机、行走底盘等组成。其泵送系统如图2所示：泵送机构由两只主缸1、2水箱3，换向装置4，两只混凝土缸5、6，两只混凝土活塞7、8，料斗9，分配阀10(S形阀)，摆臂11，两只摆动油缸12、13和出料口14组成。混凝土活塞(7、8)分别与主油缸(1、2)活塞杆连接，在主油缸液压油作用下，作往复运动，一缸前进，则另一缸后退；混凝土缸出口与料斗连通，分配阀一端接出料口，另一端能过花键轴与摆臂连接，在摆动油缸作用下，可以左右摆动。泵送混凝土料时，在主油缸作用下，混凝土活塞7前进，混凝土活塞8后退，同时在摆动油缸作用下，分配阀10与混凝土缸5连通，混凝土缸6与料斗连通。这样混凝土活塞8后图1退，便将料斗内的混凝土吸入混凝土缸，混凝土活塞7前进，将混凝土缸内混凝土料送入分配阀泵出。当混凝土活塞8后退至行程终端时，触发水箱3中的换向装置4，主油缸1、2换向，同时摆动油缸12、13换向，使分配阀10与混凝土缸6连通，混凝土缸5与料斗连通，这时活塞7后退，8前进。日次循环，从而实现连续泵送。图2反泵时，通过反泵操作，使处在吸入行程的混凝土缸与分配阀连通，处在推送行程的混凝土缸与料斗连通，从而将管路中的混凝土抽回料斗。泵送系统通过分配阀的转换完成混凝土的吸入与排出动作，因此分配阀是混凝土泵中的关键部件，其形式会直接影响到混凝土泵的性能。其分配阀的控制系统由380V电源主回路,220V交流控制回路,DC24V控制回路,电磁阀执行机构组成。其中可编程控制器是由220V交流回路提供工作电源,DC24V控制回路提供输出控制电压,它具体由主电机启动信号输入（星形-三角形启动）、主油缸位置限位检测、手动分配阀调整、手动主油缸调整、自动泵送启动和停止、反泵控制、可编程控制器输出执行等部分组成。三、系统硬件和软件设计选用的主机为S7-200型CPU224(14入/10继电器输出)模块,总输入输出点数为20个，其中10个输入点，8个输出点。1、梯形图与指令表如下表：Network1LDI0.1TONT39,20ANT39=Q0.0Network2LDT39=Q0.1Network3LDI0.2OM9.0AI0.1ANI0.3=M9.0Network4LDM9.0LPSLDI1.3OM1.1ALDANI1.2=M1.1LPPLDI1.2OM1.2ALDANI1.3=M1.2Network5LDI0.1ANM9.0=M1.4Network6LDM9.0ANM1.1ANM1.2=M1.5Network7LDM1.5ANI1.0=M1.6Network8LDM1.5AI1.0=M1.7Network9LDM1.1ANI1.0LDM1.2AI1.0OLDLDM1.4AI0.5OLDOM1.7=Q0.4TONT37,1Network10LDT37ANI1.0LDT38AI1.0OLDAM1.1LDM1.4AI0.7OLD=Q0.5Network11LDM1.2ANI1.0LDM1.1AI1.0OLDLDM1.4AI0.4OLDOM1.6=Q0.3TONT38,1Network12LDT37AI1.0LDT38ANI0.1OLDAM1.2LDM1.4AI0.6LDM1.6AT38OLDLDM1.7AT37OLDOLD=Q0.6Network13LDM9.0=Q0.22、I/O口分配表：I0.1为电机起动开关I0.2为泵送启动I0.3为泵送停止I0.4为左分配阀点输入I0.5右分配阀点动输入I0.6左主轴点动输入I0.7右油缸点动输入I1.0反泵信号输入I1.2左主油缸限位开关I1.3右主油缸限位开关Q0.0星形接法Q0.1三角形接法Q0.2泵送指示灯输出Q0.3左分配阀电磁铁控制信号输出Q0.4右分配阀电磁铁控制信号输出Q0.5右主油缸电磁铁控制信号输出Q0.6左主油缸电磁铁控制信号输出3、主电机启动策略：凡正常运行时定子绕组接成三角形的是三相鼠笼式异步电动机，在启动时临时成星形，待电动机启动后接近额定转速时，在将定子绕组通过Y－△降压启动装置接换成三角形运行，这种启动方法叫Y－△降压启动。属于电动机降压启动的一种方式，由于启动时定子绕组的电压只有原运行电压的，启动力矩较小只有原力矩的。由于HBTS60S输送泵是轻载或空载启动的电动机，所以这种Y－△降压启动电路。线路分析如下：1、合上空气开关QF接通三相电源；2、按下启动按钮SB2，首先交流接触器KM3线圈通电吸合，KM3的三对主触头将定子绕组尾端联在一起。KM3的辅助常开触点接通使交流接触器KM1线圈通电吸合，KM1三对主常触头闭合接通电动机定子三相绕组的首端，电动机在Y接下低压启动；3、随着电动机转速的升高，待接近额定转速时（或观察电流表接近额定电流时），按下运行按钮SB3，此时BS3的常闭触点断开KM3线圈的回路，KM3失电释放，常开主触头释放将三相绕组尾端连接打开，SB3的常开接点接通中间继电器KA线圈通电吸合，KA的常闭接点断开KM3电路（互锁），KM3的常开接点吸合，通过SB2的常闭接点和KM1常开互锁接点实现自保，同时通过KM3常闭接点（互锁）使接触器KM2线圈通电吸合，KM2主触头闭合将电动机三相绕组连接成△，使电动机在△接法下运行。完成了Y－△接压启动的任务；4、热继电器FR作为电动机的过载保护，热继电器FR的热元件接在三角形的里面，流过热继电器的电流是相电流，定值时应按电动机额定电流的计算；5、KM2及KM3常闭触点构成互锁环节，保证了电动机Y－△接法不可能同时出现，避免发生将电源短路事故。图3电动机启动接线图4、控制逻辑及执行过程如下:1.当主电机接通后它的辅助常开触点I0.1接通此时若接通自动泵送信号时I0.2常开触点接通,自动泵送开始,并且M9.0具有自锁功能:但是当按下泵送停止按钮时,I0.3常闭触点断开,泵送止,M9.0断开。2.在M9.0接通后,当右缸接近开关I1.3接通,同时I1.2处于断开位置,使M1.1接通,并具有自锁连续作用。3.在M9.0接通后,当左缸接近开关I1.2接通,同时I1.3处于断开位置,使M1.2接通,并具有自锁连续作用。其中M1.2与M1.3具有互锁作用。4.主电机接通后,在没有接到自动泵送信号时,允许进行手动调整分配阀和主油缸,M1.4处于接通状态。5.在M9.0接通后,当主油缸感应套不在两个接近开关的感应位置时的复位指令,M1.5处于接通状态。系统要求在自动泵送过程中不允许手动调整,因而,M1.4与M1.5具有互锁作用。6.在M1.5接通后,在没接到反泵指令输入时（常闭触点I1.0未断开）的自动正泵状态,M1.6处于接通状态。7.在M1.5接通后,在接到反泵指令输入时常开触点I1.0接通的反泵启动状态,M1.7处于接通状态。8.正泵时,当右缸接近开关感应到信号；或者反泵时,当左缸接近开关感应到信号；或者手动调整时,收到右分配阀手动输入信号；或者收到反泵启动信号时,均使右分配阀动作,Q0.4处于接通状态。9.在Q0.4接通后,延时定时器T37动作,并延时0.1s后接通。10.在M1.1接通时,当正泵泵送后T37己经接通；或者反泵泵送后T38已经接通；或者收到右主油缸手动输入信号时,均使右主油缸动作,Q0.5处于接通状态。11.正泵时,当左缸接近开关感应到信号；或者反泵时,当右缸接近开关感应到信号；或者手动调整时,收到左分配阀手动输入信号；或者收到反泵启动信号时,均使左分配阀动作,Q0.3处于接通状态。12.在Q0.3接通后,延时定时器T38动作,并延时0.1s后接通。13.在M1.2接通时,当正泵泵送后T38已经接通ϑ或者反泵泵送后T37己经接通；或者收到左主油缸手动输入信号时；或者出现泵送前两主油缸都不在两接近开关处,在复位后并接到相应分配阀已动作的信号时,均使右主油缸动作,Q0.6处于接通状态。14.自动泵送开始后,Q0.2输出泵送指示灯信号。四、设计心得通过这次的专业课程设计让我更加深刻的学习和巩固了PLC，不仅从理论上掌握了课堂上没有学懂得的知识，还从实践中拓宽了我的知识面，让我对专业知识有了更加全面的认识，更加清晰的认识到所学专业的实用性。只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。使本来掌握的并不扎实的知识得到了巩固。总之，通过此次课程设计让我在学习中发现了快乐，在思考中发现知识的神奇，在小组一起实验过程中感受了团结协作的力量。这些都让我受益匪浅，在今后的学习工作中，将继续延续这种兴趣不断的巩固、加强自己的专业素养，做一名优秀的技术人才。最后也感谢刘老师对我们的指导，使我们能够顺利的完成这次课程设计！参考文献1张万忠《可编程控制器应用技术》北京：化学工业出版社20022.张学文《可编程控制器在混凝土拖泵中的应用》20043.董鹏《PLC在矿用HBTS60型混凝土输送泵中的应用》20094．张凤珊主编《电器控制及可编程控制器》北京：中国轻工业出版社2001