導(dǎo)讀:
s7-200 smart 在混凝土輸送泵車上的應(yīng)用
文/濟南優(yōu)阿圖自動化設(shè)備有限公司 王飛
摘要:
根據(jù)混凝土輸送泵車的工藝流程及控制要求,設(shè)計了一套基于s7-200 smart 的控制系統(tǒng);結(jié)合現(xiàn)場控制工藝需求,分析了硬件配置以及軟件控制流程;經(jīng)過實際生產(chǎn)中的應(yīng)用,該控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定,效,滿足工藝需求。
關(guān)鍵詞:s7-200 smart;混凝土輸送泵車
1、項目簡介
隨著建筑行業(yè)的智能化程度越來越,很多建筑機械已經(jīng)代替了人工作業(yè),大大的提了工作效率,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。為了提輸送泵的移動性,一般將泵體裝在汽車底盤上,再裝備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、行走底盤等組成。
泵送機構(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)運動,一缸前進,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,另一端能過花鍵軸與擺臂連接,在擺動油缸作用下,可以左右擺動。
泵送混凝土料時,在主油缸作用下,混凝土活塞前進,混凝土活塞后退,同時在擺動油缸作用下,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,將混凝土缸內(nèi)混凝土料送入分配閥泵出。
當混凝土活塞后退至行程終端時,觸發(fā)水箱中的換向裝置,主油缸1換向,同時擺動油缸換向,使分配閥與混凝土缸連通,混凝土缸與料斗連通,這時活塞后退前進依次循環(huán),從而實現(xiàn)連續(xù)泵送。
反泵時,通過反泵操作,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)通過分配閥的轉(zhuǎn)換完成混凝土的吸入與排出動作,因此分配閥是混凝土泵中的關(guān)鍵部件,其型式會直接影響到混凝土泵的性能。
●技術(shù)參數(shù)
整機性能:
分配閥形式:s管閥
大理論輸送量(常規(guī)/壓):65/105m³/h
出口壓力(常規(guī)/壓):13/21mpa
水平泵送(常規(guī)/壓):1000/1800m
垂直泵送(常規(guī)/壓):180/320m
混凝土管徑:ø125/ø150mm
塔羅度允許范圍外:8-23cm
料斗容積:0.7 m³
上料度:<1460mm
拖行速度:≤8 km/h
總質(zhì)量:8000kg
外形尺寸:長6750*寬2200*2300(mm)
液壓系統(tǒng):
形式:開式油路
泵送油壓:32 mpa
攪拌油壓:14 mpa
攪拌轉(zhuǎn)速:20-30 r/min
液壓油箱容積:680l
動力系統(tǒng):
電機額定功率:110+110=220kw
工作電壓:ac380v
電機轉(zhuǎn)速:1480 r/min
啟動方式:y-△/軟啟動(選用)
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,為了進一步的開拓市場,占有市場份額,要求設(shè)備本身具有較的穩(wěn)定性,可靠性,電氣元件也需選擇知名度較,穩(wěn)定性可靠的品牌,而西門子是全球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。同時混凝土輸送泵車要求設(shè)備cpu要有較的運算速度,s7-200 smart 的布爾指令運算速度僅為0.15us,與s7-200 相比提了近1/3;同時s7-200 smart 以太網(wǎng)口及microsd卡的使用也解決了賣出設(shè)備的升級時程序更新的不便。綜合各方面的考慮將原先使用的omron cp1e系列 plc的控制系統(tǒng)替換為西門子s7-200 smart plc sr20的控制系統(tǒng)。
方案1、控制器選用西門子s7-200 smart cpu sr20,屬于 s7-200 smart標準型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s7-200cn 6es7214-1bd23-0xb8 ,屬于 s7-200 cn標準型cpu,繼電器輸出,220v供電,14輸入/10輸出,輸入點出2點,輸出點也出兩點,完全滿足現(xiàn)有需求。
綜合考慮一下,無論是產(chǎn)品性能,價格,還是軟件易用性等其它方面,s7-200 smart plc都具有相當?shù)膬?yōu)勢,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)備所需的控制點數(shù)為數(shù)字量輸入12點,數(shù)字量輸出8點,恰巧貼合西門子smart plc sr20的12di/8do點數(shù),輸入輸出的主要點為正泵、反泵、遠控/近控、主缸進/退、擺缸進/退、壓/低壓、電機啟動/停止、接近開關(guān)*2、電磁閥*4、指示燈運行指示。
plc選型配置表:
設(shè)備的i/o點表:
s7-200 smart cpu 模塊本體標配以太網(wǎng)接口,集成了強大的以太網(wǎng)通信功能。一根普通的網(wǎng)線即可將程序下載到plc 中,方便快捷,省去了專用編程電纜。通過以太網(wǎng)接口還可與其它cpu 模塊、觸摸屏、計算機進行通信,輕松組網(wǎng)。
s7-200 smart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 卡即可實現(xiàn)程序的更新和plc 固件升級。只需將程序?qū)懭雜d卡,插入plc后上電,即可完成程序的寫入,無需電腦及編程線的使用。客戶的程序很多臺機器都相同,使用此功能有兩方面優(yōu)勢,一是不用帶pc機即可下載plc程序,二是大大節(jié)省了工程師下載程序所用時間。
4、軟件設(shè)計
4.1 plc 程序設(shè)計
1、s7-200 smart plc的程序開發(fā)主要包括電動機啟動程序、運行指示,接近開關(guān)功能等。
1) 電機啟動:
這是電動機啟動停止的程序,i0.0為電動機啟動信號,通過檢測脈沖信號即讓m0.0置位,然后進行星型啟動,同時定時器t37運行,8s后由星型啟動轉(zhuǎn)變?yōu)槿切螁樱链穗妱訖C啟動完成。
2) 運行指示:
這是正泵,反泵的運行指示,m3.0是遠近空正泵觸發(fā)中間標志位,驅(qū)動q0.2正泵指示;m3.1是遠近空反泵觸發(fā)中間標志位,驅(qū)動q0.3正泵指示
3)接近開關(guān)實現(xiàn)正反泵:
該部分是通過兩個傳感器(接近開關(guān))i1.0,i1.1檢測主油缸開到位,關(guān)到位,并實現(xiàn)正反泵的交替運行(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號液壓缸帶動1號物料缸正泵運行時從料斗中吸料,當傳感器檢測到主油缸開到位后,通過程序控制擺缸擺到1號物料缸,然后1號液壓缸帶動1號物料缸反泵運行,將1號物料缸中的料進行物料泵送)
5、應(yīng)用體會
s7-200 smart的運算速度較三菱或歐姆龍同檔次產(chǎn)品速度更快,對設(shè)備運行效率有一定程度的提升,本機集成以太網(wǎng)口,節(jié)省編程電纜費用,以太網(wǎng)通訊速率快,易于上位機與plc或plc與觸摸屏的通訊。s7-200 smart在小型自動化應(yīng)用中已是非常多的數(shù)量,極大地降低了設(shè)備成本。
此設(shè)備是西門子小型自動化產(chǎn)品整體解決方案的典型應(yīng)用。相比于之前多品牌電氣元件并存,統(tǒng)一的西門子解決方案在有效控制成本的前提下,提升了設(shè)備的性能和品牌,操作也更加簡便,在市場競爭中更具優(yōu)勢,客戶非常滿意。
6、參考文獻
[1] s7-200 smart 選型手冊,系統(tǒng)手冊
[2]混凝土輸送泵車設(shè)備使用說明書
[3] 深入淺出s7-200plc(北京航空航天大學(xué)出版社)
作者簡介
王飛(1989.5),男,濟南,銷售經(jīng)理,濟南優(yōu)阿圖自動化設(shè)備有限公司 e_mail:wangflyingfei@163.com qq:1024586968
在論文出版之際,非常感謝陳中川與韓榮斌先生對王飛修改論文的耐心指導(dǎo),同時感謝同事李浩勛與同學(xué)張學(xué)健協(xié)助修正論文! |