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输送泵车上的应用- S7-200 SMART 在混凝土输送泵车上的应用
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文章来源：网络
更新时间：2013-9-6
输送泵车上的应用- S7-200 SMART 在混凝土输送泵车上的应用
导读：
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，其型式会直接影响到混凝土泵的性能。
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s7-200 smart 在混凝土输送泵车上的应用
文/济南优阿图自动化设备有限公司 王飞
摘要：
根据混凝土输送泵车的工艺流程及控制要求，设计了一套基于s7-200 smart 的控制系统；结合现场控制工艺需求，分析了硬件配置以及软件控制流程；经过实际生产中的应用，该控制系统工作稳定，效，满足工艺需求。
关键词：s7-200 smart；混凝土输送泵车
1、项目简介
随着建筑行业的智能化程度越来越，很多建筑机械已经代替了人工作业，大大的提了工作效率，降低了人力成本的支出。混凝土输送泵，又称混凝土泵，由泵体和输送管组成。它是一种利用压力，将混凝土沿管道连续输送的机械，主要应用于房建、桥梁及隧道施工。目前主要分为闸板阀混凝土输送泵和s阀混凝土输送泵。为了提输送泵的移动性，一般将泵体装在汽车底盘上，再装备可伸缩或屈折的布料杆，构成输送泵车。
●主要结构及泵送原理
以下以中谷电气通常配套的混凝土输送泵为例，介绍其结构特点与泵送原理：
结构： wf型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。
泵送机构由两只主缸水箱、换向装置、两只混凝土缸、两只混凝土活料斗、分配阀(s形阀)、摆臂、两只摆动油缸和出料口组成。
原理： 混凝土活塞分别与主油缸活塞杆连接，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，混凝土活塞前进，混凝土活塞后退，同时在摆动油缸作用下，分配阀与混凝土缸连通，混凝土缸与料斗连通。这样混凝土活塞后退，便将料斗内的混凝土吸入混凝土缸，混凝土活塞前进，将混凝土缸内混凝土料送入分配阀泵出。
当混凝土活塞后退至行程终端时，触发水箱中的换向装置，主油缸1换向，同时摆动油缸换向，使分配阀与混凝土缸连通，混凝土缸与料斗连通，这时活塞后退前进依次循环，从而实现连续泵送。
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，其型式会直接影响到混凝土泵的性能。
●技术参数
整机性能：
分配阀形式：s管阀
大理论输送量（常规/压）：65/105m³/h
出口压力（常规/压）：13/21mpa
水平泵送（常规/压）：1000/1800m
垂直泵送（常规/压）：180/320m
混凝土管径：ø125/ø150mm
塔罗度允许范围外：8-23cm
料斗容积：0.7 m³
上料度：<1460mm
拖行速度：≤8 km/h
总质量：8000kg
外形尺寸：长6750*宽2200*2300（mm）
液压系统：
形式：开式油路
泵送油压：32 mpa
搅拌油压：14 mpa
搅拌转速：20-30 r/min
液压油箱容积：680l
动力系统：
电机额定功率：110+110=220kw
工作电压：ac380v
电机转速：1480 r/min
启动方式：y-△/软启动（选用）
2、方案确定
随着公司发展壮大，许多产品开始销往海外，为了进一步的开拓市场，占有市场份额，要求设备本身具有较的稳定性，可靠性，电气元件也需选择知名度较，稳定性可靠的品牌，而西门子是全球大的电子和电气公司之一，在工业，能源，医疗和城市基础设施领域。同时混凝土输送泵车要求设备cpu要有较的运算速度，s7-200 smart 的布尔指令运算速度仅为0.15us，与s7-200 相比提了近1/3；同时s7-200 smart 以太网口及microsd卡的使用也解决了卖出设备的升级时程序更新的不便。综合各方面的考虑将原先使用的omron cp1e系列 plc的控制系统替换为西门子s7-200 smart plc sr20的控制系统。
方案1、控制器选用西门子s7-200 smart cpu sr20，属于 s7-200 smart标准型cpu，继电器输出，220v供电，12输入/8输出，恰巧满足现有需求。
方案2、控制器选用西门子s7-200cn 6es7214-1bd23-0xb8 ，属于 s7-200 cn标准型cpu，继电器输出，220v供电，14输入/10输出，输入点出2点，输出点也出两点，完全满足现有需求。
综合考虑一下，无论是产品性能，价格，还是软件易用性等其它方面，s7-200 smart plc都具有相当的优势，终决定选择方案一
3、产品硬件配置
电气控制产品硬件配置
原设备所需的控制点数为数字量输入12点，数字量输出8点，恰巧贴合西门子smart plc sr20的12di/8do点数，输入输出的主要点为正泵、反泵、远控/近控、主缸进/退、摆缸进/退、压/低压、电机启动/停止、接近开关*2、电磁阀*4、指示灯运行指示。
plc选型配置表：
设备的i/o点表:
s7-200 smart cpu 模块本体标配以太网接口，集成了强大的以太网通信功能。一根普通的网线即可将程序下载到plc 中，方便快捷，省去了专用编程电缆。通过以太网接口还可与其它cpu 模块、触摸屏、计算机进行通信，轻松组网。
s7-200 smart具备sd卡读写功能，集成micro sd 卡插槽，使用市面上通用的micro sd 卡即可实现程序的更新和plc 固件升级。只需将程序写入sd卡，插入plc后上电，即可完成程序的写入，无需电脑及编程线的使用。客户的程序很多台机器都相同，使用此功能有两方面优势，一是不用带pc机即可下载plc程序，二是大大节省了工程师下载程序所用时间。
4、软件设计
4.1 plc 程序设计
1、s7-200 smart plc的程序开发主要包括电动机启动程序、运行指示，接近开关功能等。
1） 电机启动：
这是电动机启动停止的程序，i0.0为电动机启动信号，通过检测脉冲信号即让m0.0置位，然后进行星型启动，同时定时器t37运行，8s后由星型启动转变为三角形启动，至此电动机启动完成。
2） 运行指示：
这是正泵，反泵的运行指示，m3.0是远近空正泵触发中间标志位，驱动q0.2正泵指示；m3.1是远近空反泵触发中间标志位，驱动q0.3正泵指示
3）接近开关实现正反泵：
该部分是通过两个传感器（接近开关）i1.0，i1.1检测主油缸开到位，关到位，并实现正反泵的交替运行（主油缸由两套液压缸及两套物料缸组成，主要工作原理为：1号液压缸带动1号物料缸正泵运行时从料斗中吸料，当传感器检测到主油缸开到位后，通过程序控制摆缸摆到1号物料缸，然后1号液压缸带动1号物料缸反泵运行，将1号物料缸中的料进行物料泵送）
5、应用体会
s7-200 smart的运算速度较三菱或欧姆龙同档次产品速度更快，对设备运行效率有一定程度的提升，本机集成以太网口，节省编程电缆费用，以太网通讯速率快，易于上位机与plc或plc与触摸屏的通讯。s7-200 smart在小型自动化应用中已是非常多的数量，极大地降低了设备成本。
此设备是西门子小型自动化产品整体解决方案的典型应用。相比于之前多品牌电气元件并存，统一的西门子解决方案在有效控制成本的前提下，提升了设备的性能和品牌，操作也更加简便，在市场竞争中更具优势，客户非常满意。
6、参考文献
[1] s7-200 smart 选型手册，系统手册
[2]混凝土输送泵车设备使用说明书
[3] 深入浅出s7-200plc（北京航空航天大学出版社）
作者简介
王飞（1989.5），男，济南，销售经理，济南优阿图自动化设备有限公司 e_mail:wangflyingfei@163.com qq:1024586968
在论文出版之际，非常感谢陈中川与韩荣斌先生对王飞修改论文的耐心指导，同时感谢同事李浩勋与同学张学健协助修正论文！ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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