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當(dāng)前,國家正在大力發(fā)展公路交通建設(shè),特別是國家關(guān)于實現(xiàn)中西部地區(qū)崛起的戰(zhàn)略,給交通和筑路機(jī)械行業(yè)帶來了前所未有的機(jī)遇,高速公路相繼開工,建設(shè)高品質(zhì)的公路工程需要大量高品質(zhì)瀝青混合料,不僅要求混合料配料精度高,而且要求生產(chǎn)速度快,瀝青攪拌設(shè)備已經(jīng)由早期的小型、高耗能、手動控制生產(chǎn)發(fā)展到現(xiàn)在的大型化、智能化自動控制設(shè)備,并向著綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的方向發(fā)展,在混凝土生產(chǎn)過程中,自動控制技術(shù)的研究和應(yīng)用已經(jīng)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系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、振動篩、熱料貯存?zhèn)}、稱量攪拌系統(tǒng)、瀝青供給系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)主要任務(wù)是實時調(diào)節(jié)冷骨料級配供料皮帶的轉(zhuǎn)速,保證熱骨料儲倉的粒料在要求的范圍之內(nèi),通過調(diào)節(jié)燃燒器風(fēng)門與油門的開度,控制干燥筒出料槽口的料溫,使其在設(shè)定值的允許誤差范圍之內(nèi)。按配料比例及所設(shè)定的生產(chǎn)率計算并稱量各種骨料、粉料、瀝青的重量,然后放料入攪拌缸中,使其攪拌均勻,達(dá)到設(shè)定攪拌時間時,把攪拌缸中的成品料裝入運(yùn)料車或者通過提升機(jī)把成品料送入成品料倉儲存。
2　控制系統(tǒng)功能和要求
系統(tǒng)采用先進(jìn)的計算機(jī)控制技術(shù)與多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)+先進(jìn)控制算法對生產(chǎn)過程進(jìn)行自動控制。主要特點為采用PLC作下位機(jī),按照工藝參數(shù)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(jī)、電磁閥等開關(guān)量和溫度、壓力等模擬量進(jìn)行監(jiān)測控制,實現(xiàn)冷骨料供料系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)控制,干燥筒加熱溫度的檢測與控制,各種骨料、瀝青、粉料的配料稱量、攪拌時間控制,成品料提升儲存,瀝青溫度、熱料儲倉溫度檢測及生產(chǎn)過程中有關(guān)數(shù)據(jù)處理與打印等任務(wù),能紀(jì)錄完整的生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù),在觸摸屏和計算機(jī)屏幕上顯示工藝流程中各閥門、電機(jī)的運(yùn)行狀況,同時對各種溫度超限、閥門故障、料位超限進(jìn)行聲光報警,并且設(shè)有“自動”和“手動”兩種狀態(tài)。當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)故障或要對工藝進(jìn)行人工干預(yù)時,可將開關(guān)轉(zhuǎn)換至手動狀態(tài),對各種執(zhí)行機(jī)械進(jìn)行手動操作,這樣技術(shù)人員可以重新設(shè)定新的參數(shù),操作人員在現(xiàn)場處理緊急問題,從而達(dá)到了理想的效果。這種控制方式使設(shè)備的配料比精度和生產(chǎn)率有了較大的提高,大大減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度,是國內(nèi)瀝青攪拌站生產(chǎn)控制發(fā)展的主流方向。
3　系統(tǒng)設(shè)計和組成
系統(tǒng)采用一臺工控機(jī)作為上位機(jī),以可編程序控制器作為控制核心,以觸摸屏作為用戶人機(jī)操作界面,稱重系統(tǒng)采用METTLERTOLEDO公司Panther系列精密稱量顯示儀表和稱量傳感器,骨料上料系統(tǒng)和粉料加料系統(tǒng)采用變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)采用進(jìn)口燃燒器,配以紅外溫度傳感器和Pt100溫度傳感器,采用變頻器控制風(fēng)門、油門開度實現(xiàn)溫度控制。上位機(jī)通過MPI多點接口與下位機(jī)PLC進(jìn)行通訊,通過I/O輸入、輸出板卡與變頻器、溫度傳感器進(jìn)行通訊,對現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。PLC與觸摸屏采用RS-232C通訊接口,雙絞線連接,最高數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)l15.2kb/s。操作人員隨時可以通過計算機(jī)了解現(xiàn)場的運(yùn)行狀況,進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和手動控制。同時,設(shè)備運(yùn)行及系統(tǒng)的各種歷史數(shù)據(jù)則存儲在計算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中,隨時可以查閱、顯示和打印輸出。
(1)軟件部分
微軟WINDOWS2000操作系統(tǒng);WINCCV5.1組態(tài)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(nèi)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(yè)鍵盤、鼠標(biāo)套裝;32CH光隔數(shù)據(jù)采集卡;模擬量輸入、輸出模塊.
PLC采用S7-300系列CPU,選用S7-315-DP可編程控制器,內(nèi)置PID模塊,48K存儲器,I/O能擴(kuò)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。
在上料和稱量系統(tǒng)中,粉料計量和添加采用“先稱量后輸送”的結(jié)構(gòu),提高了計量準(zhǔn)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(xiàn)新粉和回收粉按比例添加。熱骨料中的每種規(guī)格骨料,均采用大小料倉分別投放,同時結(jié)合控制程序?qū)崿F(xiàn)沖量自動跟蹤修正,自動調(diào)整料倉稱量、放料時間,提高了熱骨料的計量準(zhǔn)確度。瀝青的稱量采用雙氣缸控制三通旋塞閥,首先依據(jù)設(shè)定量進(jìn)行第一次粗稱,然后按照骨料與粉料實際投放值及預(yù)設(shè)油石比,進(jìn)行二次補(bǔ)充瀝青稱量。實現(xiàn)實時跟蹤油石比,提高瀝青計量準(zhǔn)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(xiàn)場各種開關(guān)量信號,獲取設(shè)備動態(tài)信息。同時輸出各種控制信號,驅(qū)動繼電器動作后,控制現(xiàn)場各種執(zhí)行元件如電磁閥、電動執(zhí)行器、電動機(jī)等進(jìn)行相應(yīng)動作。該系統(tǒng)還配置了高精度模擬量輸入、輸出單元,可以同步采集現(xiàn)場各種模擬量信號,并及時準(zhǔn)確地將各種料的稱量數(shù)據(jù)信號進(jìn)行實時傳送控制。PLC中內(nèi)置的用戶應(yīng)用程序是專為設(shè)備度身訂做,能夠?qū)崿F(xiàn)整個系統(tǒng)從運(yùn)行開始、上料、點火、稱量直至最后攪拌出料等一系列動作的自動連續(xù)運(yùn)行。針對骨料,粉料,瀝青的不同稱量特點,系統(tǒng)還專門設(shè)計不同稱量校正程序,從而能夠?qū)崿F(xiàn)各種料的動態(tài)高精度稱量。
觸摸屏與PLC配套設(shè)計了不同狀態(tài)下的控制操作畫面。在不同的操作畫面中,可以通過觸摸相應(yīng)的按鈕開關(guān)來執(zhí)行相應(yīng)的操作。同時,可以在畫面中記錄和觀察各種數(shù)據(jù)和信號。在自動工況下,當(dāng)按下開始按鈕后,系統(tǒng)開始自動循環(huán)進(jìn)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(xù)進(jìn)行互不影響,中間無需人為干預(yù),當(dāng)達(dá)到設(shè)定的生產(chǎn)量后,系統(tǒng)自動停止。對于小的干擾波動系統(tǒng)會自動進(jìn)行調(diào)整。同時操作人員可以通過畫面對各種信號的稱量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。如遇到緊急情況可按下急停按鈕,系統(tǒng)立即停止自動動作,轉(zhuǎn)入手動操作畫面。在手動操作畫面,操作員可以方便地進(jìn)行各種手動操作,進(jìn)行試車,配比試料,處理問題等操作,同時記錄和觀察各種數(shù)據(jù)和信號。參數(shù)設(shè)置畫面可以方便地設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行時的各項參數(shù),配料比例,攪拌時間、次數(shù)等參數(shù)。報表畫面可以自動記錄每一次稱量后的產(chǎn)量,配料比以及累積產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。
4結(jié)　語
該控制系統(tǒng)已在大型瀝青攪拌站中配套使用,使用過程中,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,配比精度高,計量精度達(dá)到骨料±0.5,粉料±0.5%,瀝青±0.3%。實現(xiàn)了上料、配料、出料的自動化,按照生產(chǎn)工藝要求完成了各種順序控制、稱量控制,在實際應(yīng)用中取得了很好的效果,提高了瀝青混凝土的產(chǎn)量和質(zhì)量。

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