基于组态控制软件分析沥青搅拌站控制系统的设计与实现

摘要：我国公路交通建设规模的不断扩大带动了交通建筑机械行业的发展。公路的建设需要高品质的沥青混合料，而沥青搅拌设备是加工沥青混合料的关键步骤，那么沥青搅拌机不仅要满足现代公路建设对沥青混合料的要求，而且要考虑搅拌设备的节能降耗和自动化发展水平，以便提高效率。文章对基于组态控制软件分析沥青搅拌站控制系统的设计与实现进行了介绍。

关键词：组态控制软件；沥青搅拌站；控制系统；公路交通建设；交通建筑机械 文献标识码：A

中图分类号：U415 文章编号：1009-2374（2015）04-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0294

沥青搅拌站又被称为沥青混合料搅拌设备，在公路建设中占着重要的地位，其设备性能高低直接影响着沥青路面的质量。沥青搅拌站是一种复杂的综合配套设备，它的主要工作是将各种骨料、粉料和沥青，按照一定的比例混合搅拌，然后把搅拌缸中的成品料装入运料车或者通过提升机把成品料送入成品料仓储存。由于是户外工作，受外部因素影响比较大，工作中干扰因素比较多，给设备控制系统的设计与实现带来了很多困难。

1 沥青搅拌站简介

沥青搅拌站工艺比较复杂，系统设备繁多，包括配料系统、干燥系统、燃烧系统、热料储存仓、搅拌系统以及沥青供给系统等多个机构。这些系统相辅相成，共同推动沥青搅拌站的工作进程。沥青搅拌站在混合料的生产过程中，要特别注意质量控制的内容，首先要确定合格的配合比，其次要控制出料温度，最后在提高搅拌质量的同时要尽量减少损耗，降低搅拌成本，提高经济效益与社会效益。

沥青搅拌站的控制系统的主要控制对象是冷骨料供料皮带的转速，把热骨料仓储的粒料控制在合理的范围内，同时控制干燥筒的料温，确保料温保持在允许的误差范围之内。然后计算各种料的重量，放入搅拌缸中，搅拌均匀，最后把成品运送到施工现场。沥青搅拌站的工艺流程如图1所示：

图1 沥青搅拌站工艺流程

2 控制系统的功能和要求

沥青搅拌站系统采用先进的计算机控制技术和多层网络结构以及先进的控制算法，对搅拌设备进行自动化控制。按照搅拌设备的工艺流程要求对沥青混合料的各种配料进行称重、搅拌、加热、混合、输送等系统进行监测控制，实现自动调节控制。自动控制的内容主要包括各种骨料、沥青、粉料的配料称量，干燥筒加热温度的控制，搅拌时间控制，沥青温度、热料储仓温度检测及生产过程中数据处理与打印等任务，另外还要求设备能够纪录完整的生产工艺数据，在终端设备上显示工艺流程中各阀门、电机的运行状况，同时对设备的阀门故障、各种温度超限、料位超限进行监测，一旦出现事故，立即报警，自动控制设备设有“自动”和“手动”两种状态，便于工作中对设备的维修管理与控制，提高系统设备的灵活性，也便于技术人员重新设定新的参数，操作人员在现场处理紧急问题，提高工作效率与质量，有效地减轻了操作人员的劳动强度，是解放生产力的发展方向。

3 沥青搅拌站控制系统的设计分析

3.1 硬件设备

3.1.1 上位机系统。沥青搅拌站的上位机监控系统使用西门子组态软件开发出来的，其内容主要包括参数设置、模拟运行、打印报表、报警装置等设计结构。在设计中通过组态软件与PLC之间实时通讯功能，操作人员工作上位机向PLC发出各种控制命令，同时将现成的信息数据通过PLC传送给上位机，上位机实现实时显示，进而对控制系统实施监控，在监控的过程中如果出现异常现象会产生报警信息。沥青搅拌机的上位机系统能够满足三个方面的功能，第一，它能够利用现代信息技术提供设备运行状态的显示画面、设备运行时间等，通过建立用户数据库和工作报表数据库，来实现这一功能；第二，在进行各项计算的过程中可以利用在PID控制计算中，通过上位机程序，对不同的物料采用不同计算方式进行计算，提高计算的精确度；第三，在上位机上安装系统报警信号和主要参数记录，以便记录设备的各种数据信息，为设计人员的设计提供数据参考信息，更好地提高系统运行效率。

3.1.2 下位机系统。下位机系统采用三菱系列的PLC，此PLC的硬件由三部分构成，即手动操作、调节操作、全自动操作，手动操作和调节操作应用于设备的维修与调试过程中，全自动操作是系统的正常工作程序。全自动操作系统能够使搅拌站的各种设备的开停、工况的切换等均由PLC在没有人工干预的情况下，按照预先编制的程序自动生成，能有效地减少出错率，提高工作效率。在整个工作程序中要把控好沥青流量控制，以便提高沥青搅拌站的安全性，同时增加故障检测进行保护，在检测时如果遇到故障应及时选择手动操作进行

干预。

3.1.3 变频器。在沥青搅拌机的控制系统设计中，按照工程需要以及工艺流程选择合适的变频器控制系统操作，这里我们选用日本三菱FR-A500变频器。变频器在工作过程中的控制流程为，把贮料仓中的物料通过变频调速输送机，运送到集料机上，然后测量传感器的转动速度，把传感器发出的脉冲信号通过电流的流动传送给工控机，再由工控机处理传感器的反馈数据，并通过相应的PID算法，计算出相应的电流信号，把计算出的电流信号通过定影设备传送给变频器，变频器接到信息后根据信号信息下达一个执行量，根据这个执行量控制电机的转动速度，最后很好的调整出料仓的出料量。然后出量仓通过改变变频器的频率来调整相应物料的配料流量，在这个过程中如果PLC控制系统发生故障，变频器会发出红色警报，此时，操作人员可以切换到手动操作界面，进行维修与调试。

变频器的使用降低了交流电流的供电质量，为了解决这种局面，在实际工作中，控制系统可以采用交流净化电源单独供电，以便保障供电质量。

3.2 软件设备

沥青搅拌站的软件设备主要微软WINDOWS2000操作系统，软件设备的工作流程和功能需要严谨的态度进行工作的执行，要根据一定的顺序来启动搅拌站的软件设备：首先启动搅拌设备的运转操作，在这个工作程序中也要按照一定的程序启动各种设备，否则会影响沥青混合料的质量，扰乱工作程序。此项目的启动顺序为启动引风机、振动筛、热料提升机、干燥筒、搅拌缸、斜皮带、平皮带等。搅拌设备的工作完成以后要按照一定的顺序停止这些设备的运行操作，停止运行设备的顺序与启动运行操作的顺序是完全相反的。最后由配料控制系统控制转速。

另外，要根据要求设计沥青搅拌站的监控软件，此监控系统由三个部分组成，它们分别是主控界面、历史报表管理和配方管理。首先是主控界面，它是模拟沥青冷再生搅拌站生产工艺流程的实时画面；其次是历史报表管理，它主要是分析沥青生产过程，便于工作人员时刻掌握生产情况；最后是配方管理，它是进行物料控制的重要内容，此系统可通过柱状图清楚直观地查看各配方的配比情况，有效减少人为生产事故的发生。

4 结语

沥青搅拌站控制系统的应用不仅能方便工作人员的工作，而且能有效减少资源的浪费，它是一种比较先进的沥青搅拌监控系统，自动化水平比较高，在使用的过程中能有效地提高工作效率与质量，具有较高的稳定性、可靠性，而且物料的配比精度比较高，能有效地提高沥青混凝土的产量和质量。

参考文献

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作者简介：肖远飞（1973-），男，山东淄博人，济南城建集团有限公司助理工程师，研究方向：机电类。

（责任编辑：周 琼）