基于組態(tài)控制軟件分析瀝青攪拌站控制系統的設計與實現

摘要：我國公路交通建設規(guī)模的不斷擴大帶動了交通建筑機械行業(yè)的發(fā)展。公路的建設需要高品質的瀝青混合料，而瀝青攪拌設備是加工瀝青混合料的關鍵步驟，那么瀝青攪拌機不僅要滿足現代公路建設對瀝青混合料的要求，而且要考慮攪拌設備的節(jié)能降耗和自動化發(fā)展水平，以便提高效率。文章對基于組態(tài)控制軟件分析瀝青攪拌站控制系統的設計與實現進行了介紹。

關鍵詞：組態(tài)控制軟件；瀝青攪拌站；控制系統；公路交通建設；交通建筑機械 文獻標識碼：A

中圖分類號：U415 文章編號：1009-2374（2015）04-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0294

瀝青攪拌站又被稱為瀝青混合料攪拌設備，在公路建設中占著重要的地位，其設備性能高低直接影響著瀝青路面的質量。瀝青攪拌站是一種復雜的綜合配套設備，它的主要工作是將各種骨料、粉料和瀝青，按照一定的比例混合攪拌，然后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。由于是戶外工作，受外部因素影響比較大，工作中干擾因素比較多，給設備控制系統的設計與實現帶來了很多困難。

1 瀝青攪拌站簡介

瀝青攪拌站工藝比較復雜，系統設備繁多，包括配料系統、干燥系統、燃燒系統、熱料儲存?zhèn)}、攪拌系統以及瀝青供給系統等多個機構。這些系統相輔相成，共同推動瀝青攪拌站的工作進程。瀝青攪拌站在混合料的生產過程中，要特別注意質量控制的內容，首先要確定合格的配合比，其次要控制出料溫度，最后在提高攪拌質量的同時要盡量減少損耗，降低攪拌成本，提高經濟效益與社會效益。

瀝青攪拌站的控制系統的主要控制對象是冷骨料供料皮帶的轉速，把熱骨料倉儲的粒料控制在合理的范圍內，同時控制干燥筒的料溫，確保料溫保持在允許的誤差范圍之內。然后計算各種料的重量，放入攪拌缸中，攪拌均勻，最后把成品運送到施工現場。瀝青攪拌站的工藝流程如圖1所示：

圖1 瀝青攪拌站工藝流程

2 控制系統的功能和要求

瀝青攪拌站系統采用先進的計算機控制技術和多層網絡結構以及先進的控制算法，對攪拌設備進行自動化控制。按照攪拌設備的工藝流程要求對瀝青混合料的各種配料進行稱重、攪拌、加熱、混合、輸送等系統進行監(jiān)測控制，實現自動調節(jié)控制。自動控制的內容主要包括各種骨料、瀝青、粉料的配料稱量，干燥筒加熱溫度的控制，攪拌時間控制，瀝青溫度、熱料儲倉溫度檢測及生產過程中數據處理與打印等任務，另外還要求設備能夠紀錄完整的生產工藝數據，在終端設備上顯示工藝流程中各閥門、電機的運行狀況，同時對設備的閥門故障、各種溫度超限、料位超限進行監(jiān)測，一旦出現事故，立即報警，自動控制設備設有“自動”和“手動”兩種狀態(tài)，便于工作中對設備的維修管理與控制，提高系統設備的靈活性，也便于技術人員重新設定新的參數，操作人員在現場處理緊急問題，提高工作效率與質量，有效地減輕了操作人員的勞動強度，是解放生產力的發(fā)展方向。

3 瀝青攪拌站控制系統的設計分析

3.1 硬件設備

3.1.1 上位機系統。瀝青攪拌站的上位機監(jiān)控系統使用西門子組態(tài)軟件開發(fā)出來的，其內容主要包括參數設置、模擬運行、打印報表、報警裝置等設計結構。在設計中通過組態(tài)軟件與PLC之間實時通訊功能，操作人員工作上位機向PLC發(fā)出各種控制命令，同時將現成的信息數據通過PLC傳送給上位機，上位機實現實時顯示，進而對控制系統實施監(jiān)控，在監(jiān)控的過程中如果出現異常現象會產生報警信息。瀝青攪拌機的上位機系統能夠滿足三個方面的功能，第一，它能夠利用現代信息技術提供設備運行狀態(tài)的顯示畫面、設備運行時間等，通過建立用戶數據庫和工作報表數據庫，來實現這一功能；第二，在進行各項計算的過程中可以利用在PID控制計算中，通過上位機程序，對不同的物料采用不同計算方式進行計算，提高計算的精確度；第三，在上位機上安裝系統報警信號和主要參數記錄，以便記錄設備的各種數據信息，為設計人員的設計提供數據參考信息，更好地提高系統運行效率。

3.1.2 下位機系統。下位機系統采用三菱系列的PLC，此PLC的硬件由三部分構成，即手動操作、調節(jié)操作、全自動操作，手動操作和調節(jié)操作應用于設備的維修與調試過程中，全自動操作是系統的正常工作程序。全自動操作系統能夠使攪拌站的各種設備的開停、工況的切換等均由PLC在沒有人工干預的情況下，按照預先編制的程序自動生成，能有效地減少出錯率，提高工作效率。在整個工作程序中要把控好瀝青流量控制，以便提高瀝青攪拌站的安全性，同時增加故障檢測進行保護，在檢測時如果遇到故障應及時選擇手動操作進行

干預。

3.1.3 變頻器。在瀝青攪拌機的控制系統設計中，按照工程需要以及工藝流程選擇合適的變頻器控制系統操作，這里我們選用日本三菱FR-A500變頻器。變頻器在工作過程中的控制流程為，把貯料倉中的物料通過變頻調速輸送機，運送到集料機上，然后測量傳感器的轉動速度，把傳感器發(fā)出的脈沖信號通過電流的流動傳送給工控機，再由工控機處理傳感器的反饋數據，并通過相應的PID算法，計算出相應的電流信號，把計算出的電流信號通過定影設備傳送給變頻器，變頻器接到信息后根據信號信息下達一個執(zhí)行量，根據這個執(zhí)行量控制電機的轉動速度，最后很好的調整出料倉的出料量。然后出量倉通過改變變頻器的頻率來調整相應物料的配料流量，在這個過程中如果PLC控制系統發(fā)生故障，變頻器會發(fā)出紅色警報，此時，操作人員可以切換到手動操作界面，進行維修與調試。

變頻器的使用降低了交流電流的供電質量，為了解決這種局面，在實際工作中，控制系統可以采用交流凈化電源單獨供電，以便保障供電質量。

3.2 軟件設備

瀝青攪拌站的軟件設備主要微軟WINDOWS2000操作系統，軟件設備的工作流程和功能需要嚴謹的態(tài)度進行工作的執(zhí)行，要根據一定的順序來啟動攪拌站的軟件設備：首先啟動攪拌設備的運轉操作，在這個工作程序中也要按照一定的程序啟動各種設備，否則會影響瀝青混合料的質量，擾亂工作程序。此項目的啟動順序為啟動引風機、振動篩、熱料提升機、干燥筒、攪拌缸、斜皮帶、平皮帶等。攪拌設備的工作完成以后要按照一定的順序停止這些設備的運行操作，停止運行設備的順序與啟動運行操作的順序是完全相反的。最后由配料控制系統控制轉速。

另外，要根據要求設計瀝青攪拌站的監(jiān)控軟件，此監(jiān)控系統由三個部分組成，它們分別是主控界面、歷史報表管理和配方管理。首先是主控界面，它是模擬瀝青冷再生攪拌站生產工藝流程的實時畫面；其次是歷史報表管理，它主要是分析瀝青生產過程，便于工作人員時刻掌握生產情況；最后是配方管理，它是進行物料控制的重要內容，此系統可通過柱狀圖清楚直觀地查看各配方的配比情況，有效減少人為生產事故的發(fā)生。

4 結語

瀝青攪拌站控制系統的應用不僅能方便工作人員的工作，而且能有效減少資源的浪費，它是一種比較先進的瀝青攪拌監(jiān)控系統，自動化水平比較高，在使用的過程中能有效地提高工作效率與質量，具有較高的穩(wěn)定性、可靠性，而且物料的配比精度比較高，能有效地提高瀝青混凝土的產量和質量。

參考文獻

[1] 陳偉，張建.基于PLC和組態(tài)軟件的瀝青冷再生攪拌站控制系統設計[J].建筑機械（上半月），2010，（10）.

[2] 楊聚慶.基于組態(tài)的瀝青攪拌站控制系統設計[J].武漢船舶職業(yè)技術學院學報，2009，8（2）.

[3] 程安安.連續(xù)滾筒式瀝青攪拌站控制系統的研究[D].西安科技大學，2009.

[4] 王征，彭賢武，向東偉.ABB控制系統在三一重工瀝青攪拌站的應用[J].控制系統，2012，（25）.

作者簡介：肖遠飛（1973-），男，山東淄博人，濟南城建集團有限公司助理工程師，研究方向：機電類。

（責任編輯：周 瓊）