基于PLC搅拌站夹紧机构优化设计
摘要：当下时代对于基础设施仍具有一定量以上的需求，从而混凝土搅拌站作为提供混凝土成品骨料的基础设备，其运行效率是一个相当重要的指标。夹紧机构就是以此为目的而设计的机械结构。本文就是根据混凝土搅拌站夹紧机构的基本原理，并根据所学对其进行优化设计，放大其节省时间的优点，并弥补其仍须人为操控的缺点。
本文首先阐述了对于夹紧机构优化设计的理念及思路，然后对于可编程序控制器及混凝土搅拌站做了一个简单的陈述，之后分析了当前建筑行业对于混凝土成品骨料的需求。其次开始了对于混凝土搅拌站夹紧机构设计理念和其工作原理的研究，并寻找其中可进行优化的细节。
本文的优化设计以西门子S7-200型可编程序控制器为基础，对夹紧机构进行自动化设计，通过超声波测距传感器和自动化程序的结合，使得混凝土搅拌站的放料过程能够完全自动化进行。在当下对于混凝土成品骨料需求量仍然巨大的情况下，工作效率仍然是排在第一顺位的，本文所进行的优化设计可以在各类立式混凝土搅拌站中使用，从而节省每一次的放料时间，积少成多，将对效率有着相当显著的提升。
关键字：混凝土搅拌站；夹紧机构；西门子PLC；超声波测距传感器
Optimum Design of Clamping Mechanism of Mixing Station Based on PLC
Abstract: nowadays, there is still a certain amount of demand for infrastructure, so the operation efficiency of concrete mixing station as the basic equipment to provide concrete aggregate is a very important index. The clamping mechanism is a mechanical structure designed for this purpose. In this paper, according to the basic principle of concrete mixing station clamping mechanism, and according to the study of its optimization design, magnify its advantages of saving time, and make up for its shortcomings that still have to be man-made control. In this paper, the idea and idea of optimal design for clamping mechanism are described firstly, and then a simple Chen is made for PLC and concrete mixing station. After that, the demand of concrete aggregate in current construction industry is analyzed. Secondly, the design concept and working principle of the clamping mechanism of concrete mixing station are studied, and the details which can be optimized are looked for. The optimization design of this paper is based on Siemens S7-200 programmable logic controller, automatic design of clamping mechanism, through the combination of ultrasonic distance sensor and automation program, So that the concrete mixing station feeding process can be fully automated. In the current demand for concrete aggregate is still huge, the efficiency is still in the first place, this paper The optimization design can be used in all kinds of vertical concrete mixing stations, thus saving each feeding time and increasing the amount of material, which will greatly improve the efficiency.
Keywords: concrete mixing station; clamping mechanism; Siemens PLC; ultrasonic distance sensor
目录
第一章 绪论 4
1.1 选题背景 4
1.2 简述夹紧机构优化设计理念 4
1.3 夹紧机构优化设计思路 4
1.4论文的组织结构 4
第二章 PLC简介及搅拌站简介 5
2.1 可编程控制器简介 5
2.2 混凝土搅拌站简介 5
2.3 混凝土行业概况 6
2.3.1原材料供应不足，销量受到严重影响 6
2.3.2 供应紧张和成本上升导致混凝土价格不断上涨 7
2.3.3 混凝土价格指数累计上涨 7
第三章 混凝土搅拌站夹紧机构的介绍 7
3.1 混凝土搅拌站夹紧机构设计原理 8
3.2 混凝土搅拌站夹紧机构工作原理 8
3.2.1 混凝土搅拌站夹紧机构电路原理 8
3.2.2 混凝土搅拌站夹紧机构的气路原理 9
3.2.3 混凝土搅拌站夹紧机构的机械设计 9
第四章 关于夹紧机构的优化设计 11
4.1 夹紧机构优化设计所需器材 11
4.2 传感器的选择 11
4.2.1超声波测距原理 12
4.3 基于西门子S7-200型可编程序控制器的程序设计 13
4.3.1 简介西门子S7-200型可编程序控制器 13
4.3.2 详述程序设计结构 13
第五章 总结与致谢 13
5.1 全文总结 13
5.2 致谢 14
参考文献 14
第一章绪论
1.1选题背景
由于当下社会对于基础建设的需求，建筑行业对于原材料产生了大量的需求关系，混凝土搅拌站的主要功能就是提供大量的混凝土骨料成品。夹紧机构是基于立式混凝土搅拌站的的优化装置，其包含电路气路和基本机械技术的知识。本论文将运用自身所学知识，以其为基础进行优化拓展，放大其优点，并弥补缺点。
1.2 简述夹紧机构优化设计理念
本节将对夹紧机构的优化设计理念进行阐述，为类似的更优设计提供思路及数据。在行业内，夹紧机构本身的设计理念就是为了节省配料时间所设计，本文继续延伸其思路，将整个混凝土骨料制作流程进行优化，主要方面包括出料流程的各个细节。
首先，运用西门子S7-200型号PLC作为程序基础，同时对各个生产流程进行研究，考虑其优化方式，并进行市场调研，考虑使用器材。
1.3 夹紧机构优化设计思路
首先，我们考虑到夹紧机构本身就是为了节约放料时间所设计的机械结构，我们是否可以放大其节约时间的特点，对这种结构进行优化。我们考虑到放料时仍需要人为操控，所以考虑引入传感器，当运料车进入预定的车位的时候，传感器收到信号，向渐进开关发送信号，开关接收信号并切换工作状态，接入控制电路，夹紧机构放松，开始放料；当定量骨料结束时，运料车离开，传感器失去信号，开关切换工作状态，夹紧机构夹紧，准备二次骨料制作。同时，西门子S7-200可编程序控制器用于编程作为自动控制程序。
1.4论文的组织结构
论文的主要组织结构如下：
第一章：绪论。阐述了选题背景，设计理念和思路，并在最后介绍了论文的组织结构。
第二章：PLC简介及搅拌站简介。介绍了关于可编程序控制器及混凝土搅拌站的基本信息，并对当下的行业概况进行了简述，分析了行业内部面临的问题。
第三章：混凝土搅拌站夹紧机构的介绍。对于文章的基础：混凝土搅拌站夹紧机构做了详实的阐述，分析了其设计原理和工作原理。
第四章：关于夹紧机构的优化设计。开始对夹紧机构的优化设计进行阐述。讲明了所需器材并对各项器材进行了阐述，同时对所需PLC及程序进行了说明。
论文的最后是总结，在总结全文所做工作的基础上，分析了本身的不足，并对未来提出了单方面的展望。
第二章 PLC简介及搅拌站简介
2.1 可编程控制器简介
可编程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC),1985年国际电工委员会(IEC)对其做出了如下定义:可编程序控制器是一种用于数字操作的电子系统,专为在工业环境中的应用而设计。PLC的本质即为特殊的工业计算机,其种类繁多,各个厂家都在自己的产品上表现了各自的特点。然而，作为工业标准设备,可编程序控制器又有一定的共性。可编程序控制器和相关设备的设计应使其易于与工业控制系统集成,并且由于扩展。它使用可编程存储器,存储用于各种操作的指令，例如逻辑运算、定时、顺序控制、计数和算术运算等多种操作,并通过模拟的输入和输出、数字程序,从而实现各类机械操作或生产过程的正常过程。
2.2 混凝土搅拌站简介
2.2.1 混凝土搅拌站介绍
混凝土搅拌站，也称为混凝土预制场，是用来集中混凝土的组合设备。由于其高度自动化和高机械化，所以生产率也很高，并能保证混凝土的质量和节省原材料，常用于混凝土工程量大、工期长、工地集中的大、中型水利、电力、桥梁等工程。随着市政建设的发展，采用集成生产、提供商品混凝土的搅拌站具有很大的优势，并得到迅速发展，并为推广混凝土泵送施工，实现搅拌、输送、浇筑机械联合作业创造了条件。
作为一种建筑材料制作设备，混凝土搅拌站由搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统、控制系统五大组成系统和其他附属设施组成，其工作的主要原理是以水泥为胶结材料，将砂石、石灰、煤渣等原料进行混合搅拌，最后将制作好的混凝土作为墙体材料投入施工建设。混凝土搅拌站因其优越的特性，一直在中国建筑材料行业扮演着重要的角色，发挥重要作用。
混凝土搅拌站主要分为四个部分，分别为粉料给料、砂石给料、水与外加剂给料、传输搅拌与存储，设备通身采用整体钢结构铸造，优质H型钢不仅外观美观大方，还加强了混凝土搅拌站的整体结构强度，设备安装便捷，可应用于各种复杂的地形结构。
混凝土搅拌站拥有良好的搅拌性能，设备采用螺旋式双卧轴强制式搅拌主机，不仅搅拌机能强，对于干硬性、塑性以及各种配比的混凝土均能达到良好的搅拌效果。且搅拌均匀，效率高。
混凝土搅拌站不仅具备优秀的搅拌主体，还具备螺旋传送带、计量传感器、空气压元件等各种优秀零部件，这些零部件保证混凝土搅拌站运行中的高度可靠性、准确的计量技能及超长寿命。同时，混凝土搅拌站的各个维护部位设置有走台或检梯，有充分的操作空间，搅拌机体具备高压自动清洗系统，功能有油不足和超温自动警报功能，方便设备的修理。
混凝土搅拌站拥有良好的环保机能，在机器运转过程中，粉料操纵均在全封锁系统内进行，粉罐采用高效收尘器/雾喷等方法大大降低了粉尘对环境的污染，同时混凝土搅拌站对气动系统排气和卸料设备均采用消声装置有效地降低了噪音污染。
参考文献
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