沥青混合料搅拌设备自动控制系统设计井冈山
沥青混合料搅拌设备自动控制系统设计
沥青混合料搅拌设备自动控制系统设计 2011年12月09日 来源: 1 概述 沥青混合料搅拌设备是一种复杂的综合配套设备,由于在野外作业,工作环境恶劣、气温变化幅度大、干扰源多等因素的影响,给该设备控制系统的设计增加了很大的难度。特别是用于高等级公路的设备,对沥青、粒料、粉料和温度的计量精度要求高,因此对该设备控制系统硬件和软件设计相对要求也较高,必须综合考虑上述因素,采取必要的设计措施,才能满足高等级公路施工的要求。2 机械构成及工艺流程简介 以间歇式沥青混合料搅拌设备为例,其主要由以下部分组成:冷骨料配料装置;骨料的烘干与加热系统;热料提升装置;热料筛分与称量装置;粉料供给系统;沥青供给系统;搅拌器;成品料提升机;成品料储仓;除尘装置。其机械构成如图1所示。 图1 间歇式沥青混合料搅拌设备机构示意图 该设备的工艺流程如下: (1)不同规格的冷石料及砂→定量配给并进行粗配→冷骨料输送机→干燥筒进行烘干、加热→热料提升机提升→热料筛分机进行筛分并按不同的规格分存至各热料仓→热料分组及累计称量→搅拌器搅拌; (2)矿料→粉料仓→输送及称量装置→搅拌器搅拌; (3)沥青→沥青罐→输送及称量装置→搅拌器搅拌; (4)搅拌器拌好的成品料→成品料提升机提升→成品料储仓→运往工地。3 控制系统设计任务及指标要求 沥青混合料搅拌设备是一种综合配套设备,独立运转部件多,工艺流程复杂。其控制系统的任务是将各部件按照预定的程序开机、运行及拌料、关机,在整机性能满足要求的前提下,尽量简化操作,提高整机的自动化控制水平。 控制系统设计的原则: (1)提高控制系统的可靠性,使系统的可靠性指标达到国家标准要求,并努力争取达到或接近国际先进水平。 (2)硬件部分应尽量采用优质的成熟产品或国外先进产品,在满足各项性能指标的前提下,设法降低控制系统的制作成本。 (3)采用国际标准,贯彻执行现行的国家及企业标准,努力提高“三化”程度。 控制系统的指标根据不同的机型及档次有不同的要求,按照中国交通行业标准JT/270-1995《沥青混合料搅拌设备通用技术条件》规定见表1。表1 沥青混合料搅拌设备通用技术条件标准 %项 目合格品一等品优等品矿料累计计量精度±1.5±1.0±0.5沥青材料计量精度±0.5±0.5±0.35粉料计量精度±1.5±1.0±0.5沥青含量偏差±0.5±0.5±0.3出料温度稳定精度/℃±5目前国内外先进的设备,其控制系统的技术指标应达到表1中优等品的要求。4 控制方式选择 当前控制系统流行的工作方式有以下三种: (1)全自动工作方式; (2)半自动工作方式(自动+手动); (3)手动工作方式。 不同的机型对控制系统的工作方式有不同的要求。控制系统按照工作方式及用户要求选择控制方式。当前控制方式大致可分为三类:继电接触控制;可编程控制器PLC控制;计算机控制。 继电接触控制操作简单、可靠,且制作成本低,但自动化程度低,控制精度差。可编程控制器PLC控制可实现时序控制,且标准化、通用化及可靠性都较好,控制精度较高。计算机控制精度高,信息处理量大,可实现全自动控制及生产过程管理自动化,但系统复杂,成本高,可适用于控制精度要求高的设备。5 硬件设计 控制系统的硬件设计与控制方式有关。硬件设计要考虑尽量采用现有成熟产品和标准化、通用化产品,以减少制作及调机周期,提高系统的可靠性和易维修性。下面对各种控制方式的硬件设计分别举例加以说明。 (1)继电接触控制系统硬件主要是由继电器、接触器、定时器、电压表、电流表和一些按钮等组成。图2是沥青混合料搅拌设备搅拌电机控制的例子,图中当按下开关A时,电机正转;按下开关B时,电机反转。该电路保证电机正反转之间有互锁关系。图2 沥青混合料搅拌设备搅拌电机示例 (2)可编程控制器PLC控制系统硬件主要是由PLC模块、中间继电器、接触器、数字表和若干按钮组成。图3是沥青混合料搅拌设备成品料提升机PLC控制的例子,系统的动作是:提升斗起始位置在底端装载位A,当PLC检测到搅拌器为开状态时,提升斗延时10s后开始提升,提升至高端卸料位B,延时10s卸料后,卷扬机换相通电,提升斗下降,下降至底端接近开关C时,卷扬机延时1s断电,提升斗下滑至底端装载位A待命;当检测到搅拌器为开状态时,下一循环重新开始。
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