當前,國家正在大力發展公路交通建設,特別是國家關於實現中西部地區崛起的戰略,給交通和築路機械行業帶來了前所未有的機遇,高速公路相繼開工,建設高品質的公路工程需要大量高品質瀝青混合料,不僅要求混合料配料精度高,而且要求生產速度快,瀝青攪拌設備已經由早期的小型、高耗能、手動控製生產發展到現在的大型化、智能化自動控製設備,並向著綠色環保、節能降耗的方向發展,在混凝土生產過程中,自動控製技術的研究和應用已經越來越廣泛地起到了核心作用。
1　工藝流程
瀝青攪拌站主要包括配料係統、幹燥係統、燃燒係統、提升係統、振動篩、熱料貯存倉、稱量攪拌係統、瀝青供給係統等機構。控製係統主要任務是實時調節冷骨料級配供料皮帶的轉速,保證熱骨料儲倉的粒料在要求的範圍之內,通過調節燃燒器風門與油門的開度,控製幹燥筒出料槽口的料溫,使其在設定值的允許誤差範圍之內。按配料比例及所設定的生產率計算並稱量各種骨料、粉料、瀝青的重量,然後放料入攪拌缸中,使其攪拌均勻,達到設定攪拌時間時,把攪拌缸中的成品料裝入運料車或者通過提升機把成品料送入成品料倉儲存。
2　控製係統功能和要求
係統采用先進的計算機控製技術與多層網絡結構+先進控製算法對生產過程進行自動控製。主要特點為采用PLC作下位機,按照工藝參數與流程要求對各種配料的稱重計量、輸送、攪拌、加熱保溫的各種泵、攪拌電機、電磁閥等開關量和溫度、壓力等模擬量進行監測控製,實現冷骨料供料係統的自動調節控製,幹燥筒加熱溫度的檢測與控製,各種骨料、瀝青、粉料的配料稱量、攪拌時間控製,成品料提升儲存,瀝青溫度、熱料儲倉溫度檢測及生產過程中有關數據處理與打印等任務,能紀錄完整的生產工藝數據,在觸摸屏和計算機屏幕上顯示工藝流程中各閥門、電機的運行狀況,同時對各種溫度超限、閥門故障、料位超限進行聲光報警,並且設有“自動”和“手動”兩種狀態。當現場出現故障或要對工藝進行人工幹預時,可將開關轉換至手動狀態,對各種執行機械進行手動操作,這樣技術人員可以重新設定新的參數,操作人員在現場處理緊急問題,從而達到了理想的效果。這種控製方式使設備的配料比精度和生產率有了較大的提高,大大減輕了操作人員的勞動強度,是國內瀝青攪拌站生產控製發展的主流方向。
3　係統設計和組成
係統采用一台工控機作為上位機,以可編程序控製器作為控製核心,以觸摸屏作為用戶人機操作界麵,稱重係統采用METTLERTOLEDO公司Panther係列精密稱量顯示儀表和稱量傳感器,骨料上料係統和粉料加料係統采用變頻器組成閉環控製係統。燃燒係統采用進口燃燒器,配以紅外溫度傳感器和Pt100溫度傳感器,采用變頻器控製風門、油門開度實現溫度控製。上位機通過MPI多點接口與下位機PLC進行通訊,通過I/O輸入、輸出板卡與變頻器、溫度傳感器進行通訊,對現場設備的運行進行集中監控、統一調度,實現遠程控製。PLC與觸摸屏采用RS-232C通訊接口,雙絞線連接,最高數據傳輸速度可達l15.2kb/s。操作人員隨時可以通過計算機了解現場的運行狀況,進行參數設定和手動控製。同時,設備運行及係統的各種曆史數據則存儲在計算機的數據庫中,隨時可以查閱、顯示和打印輸出。
(1)軟件部分
微軟WINDOWS2000操作係統;WINCCV5.1組態軟件;softnet-S7軟件;S7-300編程軟件STEP7;觸摸屏編程軟件NTST3.31C。
(2)硬件配置
P42.8GCPU;512MDDR內存;64M顯卡;80G硬盤;4個USB2.0接口;17英寸CRT顯示器、掩模式工業鍵盤、鼠標套裝;32CH光隔數據采集卡;模擬量輸入、輸出模塊.
PLC采用S7-300係列CPU,選用S7-315-DP可編程控製器,內置PID模塊,48K存儲器,I/O能擴展到2048點,CP561l通訊卡。
觸摸屏選用歐姆龍NT631C-ST141B真彩液晶觸摸屏。
在上料和稱量係統中,粉料計量和添加采用“先稱量後輸送”的結構,提高了計量準確度和輸送速度。粉料倉采用新粉倉和回收粉倉分離,配置兩個螺旋輸送器,實現新粉和回收粉按比例添加。熱骨料中的每種規格骨料,均采用大小料倉分別投放,同時結合控製程序實現衝量自動跟蹤修正,自動調整料倉稱量、放料時間,提高了熱骨料的計量準確度。瀝青的稱量采用雙氣缸控製三通旋塞閥,首先依據設定量進行第一次粗稱,然後按照骨料與粉料實際投放值及預設油石比,進行二次補充瀝青稱量。實現實時跟蹤油石比,提高瀝青計量準確度和瀝青混合料的配比精確度,減少了稱量時間。
PLC采集現場各種開關量信號,獲取設備動態信息。同時輸出各種控製信號,驅動繼電器動作後,控製現場各種執行元件如電磁閥、電動執行器、電動機等進行相應動作。該係統還配置了高精度模擬量輸入、輸出單元,可以同步采集現場各種模擬量信號,並及時準確地將各種料的稱量數據信號進行實時傳送控製。PLC中內置的用戶應用程序是專為設備度身訂做,能夠實現整個係統從運行開始、上料、點火、稱量直至最後攪拌出料等一係列動作的自動連續運行。針對骨料,粉料,瀝青的不同稱量特點,係統還專門設計不同稱量校正程序,從而能夠實現各種料的動態高精度稱量。
觸摸屏與PLC配套設計了不同狀態下的控製操作畫麵。在不同的操作畫麵中,可以通過觸摸相應的按鈕開關來執行相應的操作。同時,可以在畫麵中記錄和觀察各種數據和信號。在自動工況下,當按下開始按鈕後,係統開始自動循環進行從上料、稱量、放料、攪拌直至出料的整個工作過程,各個過程連續進行互不影響,中間無需人為幹預,當達到設定的生產量後,係統自動停止。對於小的幹擾波動係統會自動進行調整。同時操作人員可以通過畫麵對各種信號的稱量數據進行監測。如遇到緊急情況可按下急停按鈕,係統立即停止自動動作,轉入手動操作畫麵。在手動操作畫麵,操作員可以方便地進行各種手動操作,進行試車,配比試料,處理問題等操作,同時記錄和觀察各種數據和信號。參數設置畫麵可以方便地設置係統運行時的各項參數,配料比例,攪拌時間、次數等參數。報表畫麵可以自動記錄每一次稱量後的產量,配料比以及累積產量等數據。
4結　語
該控製係統已在大型瀝青攪拌站中配套使用,使用過程中,係統穩定可靠,配比精度高,計量精度達到骨料±0.5,粉料±0.5%,瀝青±0.3%。實現了上料、配料、出料的自動化,按照生產工藝要求完成了各種順序控製、稱量控製,在實際應用中取得了很好的效果,提高了瀝青混凝土的產量和質量。

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