基于瀝青拌合樓的計算機智能控制系統分析

薛立新

【摘要】瀝青拌合樓是當今市政道路修筑的主要設備，其裝備程度是否先進直接影響拌合料質量以及市政道路建設水平和速度。本文為了適應瀝青路面的時代要求，通過實際調研提出基于PLC的瀝青拌合樓計算機智能控制系統方案。

【關鍵詞】瀝青拌合樓；監控系統；PLC

瀝青拌合樓是市政道路建設的專用設備之一，主要是結合實際施工需要將骨料、粉料、瀝青等筑路材料按照一定比例在一定的溫度下攪拌均勻，用來鋪設市政道路路面，因此設備是否先進直接影響鋪筑的瀝青路面的質量。近年來，我國市政道路發展迅速，其路面建設對瀝青混凝土性能和質量以及瀝青拌合樓控制方法提出了更高要求，因此，必須綜合考慮各方面因素，采取必要的設計措施。隨著計算機技術、網絡技術的發展，在瀝青拌合樓控制系統中應用計算機網絡技術、先進控制技術來提高瀝青拌合樓的網絡化、智能化和自動化已成為必然趨勢，基于此本文主要提出瀝青拌合樓計算機智能控制系統方案。

一、瀝青攪拌設備控制系統

根據瀝青拌合設備工藝流程，控制系統需要完成包括骨料初配、傳送、篩分、提升、熱骨料的存儲以及粉料提升、瀝青脫水、骨料計量、混合料攪拌、成品輸送等在內的整個瀝青混凝土生產流程的控制，各個環節設備的自動啟停、邏輯聯鎖等也由控制系統實現，以實現瀝青混凝土生產過程的自動化。同時，在設備運行期間，通過監控系統實時監控主要工藝參數，并自動報警和生成報表。瀝青攪拌設備控制系統的最終目標是形成符合要求的成品料，并使溫度、計量精度達到國家規定的工藝技術標準及要求。這就決定了瀝青拌合樓控制系統必須具備強大的控制與數據采集、數據傳輸功能。

二、瀝青拌合樓的計算機智能控制系統方案

強制式瀝青拌合樓的控制設備輸入輸出點數較多且分布較為分散，導致控制結構相對復雜。為此，在系統方案中，采用SIMATIC S7-300PLC、現場總線技術并接合串級控制，充分發揮SIMATIC S7-300PLC在控制上自帶PID功能塊的優勢，實現對瀝青拌合樓的溫度、稱重等工藝參數的自動控制和調整。其控制結構如圖1。PLC作為本系統的核心控制器，主要作用表現在：負責拌合樓拌料、設定參數；協調從站之間的工作；完成對整個系統的邏輯控制和PID調節的運算控制；向操作站提供所采集和處理的數據，并執行操作站所發出的指令；轉換PID運算數據結果為模擬信號；通過通信電纜和DP協議對變頻器內部參數進行讀寫和控制。

圖1 強制式瀝青拌合樓PLC控制結構圖

隨著科技水平的提高和控制技術的發展，瀝青拌合樓稱量系統已經逐步實現了向依靠先進傳感器和PLC等高精度設備和先進的控制理念的方向發展。骨料稱量系統可靠性、準確度和精確性直接影響混合料的質量，在整套設備中起著十分重要的作用。可將控制系統設計為三種工作狀態，即調整、半自動、自動，用于適應設備正常的工作要求，在調整狀態下，可手動操作調整設備各個生產模塊的動作，由半自動實現各個生產模塊的單循環工作，自動狀態實現整個系統的連續工作。整個骨料稱量過程由PLC控制完成，并將稱好的骨料投入攪拌鍋中，結構圖見圖2。從圖可以看出，按照骨料粒徑大小不同，分別由五個倉上的控制閥門和攪拌鍋的控制閥門、骨料傳感器等組成，在PLC的控制下完成整個稱量過程，首先根據PLC各個設備之間的輸入循環和輸出循環確定哪些為PLC的輸入、輸出，之后計算出控制系統對PLC的輸入和輸出的數目。

圖2 骨料稱量過程圖

瀝青拌合樓的數據采集是對瀝青儲罐和拌合機的采集。拌合樓數據的采集完全由計算機控制系統完成，從而保證數據真實性以及與生產單位數據的一致性；增加了對瀝青儲罐的采集，可保證瀝青進出儲罐的量的正確性，還能有效防止瀝青流失。這里以基于GPRS的數據傳輸系統和計算機控制室來實現瀝青拌合樓的數據采集。瀝青拌合樓數據采集示意圖見圖3。

圖3 瀝青拌合樓數據采集示意圖

增加具有高可靠性的工業控制計算機，將其安裝在操作室，與以太網Profinet及連接在計算機上的打印機組成監控級，Profinet使用標準以太網作為連接介質，選用TCP/IP作為系統的通信協議，加上應用層的RPC/DCOM完成節點之間的通信和網絡尋址。使用交換機構建數據交換網絡，將DP的控制器通過通訊模塊連接到Profinet，這樣能在工程師站使用Step7通過以太網進行編程。控制站PLC編程和硬件組態在Step7中完成，采用FAMEVIEW組態軟件，FAMEVIEW與PLC之間的通信協議采用Step7中的協議通道，系統中選擇以TCP/IP通信方式實現。利用FAMEVIEW組態軟件實現對整個瀝青拌合樓動態模擬現實工藝流程圖、參數設置、工作方式切換、配方查詢、大功率電機運行狀態監控等，實現重要數據的歷史存檔，并提供重要數據超限聲光報警，當生產過程中設備出現故障，及時報警，并提示相應的處理方法。通過進行相應的配置，方便監控系統與PLC控制系統進行數據交換及對瀝青拌合樓進行操作和監控，監控系統中，主要由登陸、參數設置、主工作、開始計量、電機啟動、冷料倉啟動、燃燒控制、電機工作狀態監控、除塵控制監控、成品倉監控等頁面組成。監控中心是傳輸數據的核心所在，可實時顯示設備和系統的運行狀態，而且設計監控系統，做成多種監控頁面，替代了原有操作面板和顯示記錄儀表等，有利于管理整個網絡狀況。

三、結語

總之，瀝青拌合樓是市政道路建設的專用設備之一，其裝備程度是否先進直接影響拌合料質量以及市政道路建設水平和速度，應用計算機網絡技術、先進控制技術來提高瀝青拌合樓的網絡化、智能化和自動化是其發展必然趨勢。在科技日新月異的今天，應積極推廣高新技術的應用，使其轉化為生產力，通過應用計算機智能控制系統，提高瀝青拌合站各項工藝技術指標，降低能耗和操作人員勞動強度，提高設備自動化、智能化水平，創造可觀的經濟效益和社會效益。

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