瀝青攪拌設(shè)備中無級調(diào)整二次稱量的應(yīng)用

李維　楊向陽

摘要：為了提高瀝青攪拌站稱量系統(tǒng)的精確性，闡述了稱量系統(tǒng)在強(qiáng)制間歇式瀝青攪拌設(shè)備骨料稱量過程中的作用，重點(diǎn)對無極調(diào)整二次稱量技術(shù)進(jìn)行了介紹。通過介紹三位五通電磁閥、磁性開關(guān)及帶磁環(huán)的氣缸的性能及特點(diǎn)，并從控制原理、圖紙、程序的邏輯編程設(shè)計(jì)等方面介紹了無級調(diào)整二次稱量技術(shù)，可為同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：骨料稱量；無級調(diào)整；設(shè)計(jì)應(yīng)用；自動補(bǔ)償

中圖分類號：U415.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： In order to improve the accuracy of the weighing system of asphalt mixing plant， the function of the weighing system in the aggregate weighing process of batch mix plant was expounded， and the secondary weighing system with stepless adjustment was introduced emphatically. The performance and characteristics of threeposition fiveway solenoid valve， magnetic switch and cylinder with magnetic ring were introduced， as well as the secondary weighing system in aspects of control theory， drawings and logic programming design， which provides reference for similar products.

Key words： aggregate weighing； stepless adjustment； design and application； automatic compensation

0引言

高等級公路性能的好壞、壽命的長短除了與攤鋪、碾壓、材料、溫度、攪拌等因素相關(guān)外，關(guān)鍵還在于強(qiáng)制間歇式瀝青攪拌設(shè)備，而該類設(shè)備的重要性能之一就是稱量的準(zhǔn)確度[110]。設(shè)備的稱量性能可直接影響路面的質(zhì)量，評價(jià)間歇式瀝青攪拌設(shè)備稱量性能的優(yōu)劣關(guān)鍵看骨料、粉料、瀝青及添加劑的稱量精度。目前許多設(shè)備的粉料、瀝青及添加劑稱量方式單一，各個廠家稱量系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)大同小異；而骨料稱量級配少則4個倉，鋪筑高等級公路則要6個倉，為了保證稱量精度和稱量循環(huán)時(shí)間的長短，稱量方式也很多。為了滿足高等級公路級配越來越高的要求，各種稱量方式被應(yīng)用于攪拌設(shè)備中，其中以無極調(diào)整二次稱量最具代表性。其在控制設(shè)計(jì)上打破了原來固有思維，從成本控制、設(shè)計(jì)構(gòu)造上大幅簡化，控制精度比行業(yè)要求的標(biāo)準(zhǔn)精度大幅提高[1120]。

1瀝青攪拌設(shè)備骨料稱量方式以及無極調(diào)整二次稱量的應(yīng)用

為了控制骨料稱量的準(zhǔn)確度，即控制料門大小及飛料沖量，有的廠家采取并行稱量模式，即1種骨料用1個稱量斗，料門設(shè)計(jì)的小一些。這種模式能保證稱量精度和時(shí)間，但是稱量層空間有限，所以每一種骨料稱量斗的大小分配決定了其對級配要求的適應(yīng)性，對于拌和特殊要求的混合料時(shí)拙襟見肘，如生產(chǎn)配合比中某種料的用量特別大時(shí)，稱量斗的容量就無法達(dá)到稱量所需的要求。所以國內(nèi)大部分廠家仍采用一個稱量斗和累加計(jì)量法，即以料門的開啟大小來控制飛料，但這種由氣缸控制開門大小行程的設(shè)計(jì)是一次性設(shè)定好的，不可調(diào)。而中交西筑公司產(chǎn)品采用的是無極調(diào)整二次稱量系統(tǒng)，即1個三位五通氣缸開關(guān)料門，并通過2個中位磁性開關(guān)任意來調(diào)節(jié)料門開度的大小。當(dāng)級配用量大時(shí)可先大門稱量，快到設(shè)定重量時(shí)再成小門稱量；級配用量少時(shí)可不開大門，直接開小門稱量，小門的大小通過磁性開關(guān)任意調(diào)節(jié)。這種無極調(diào)整二次稱量方式可以根據(jù)客戶不同的級配要求隨時(shí)調(diào)節(jié)，既能保證速度，也能保證稱量精度。

2無極調(diào)整二次稱量控制過程

圖1為先大門稱量后轉(zhuǎn)為小門稱量氣缸運(yùn)行的示意圖。大門稱量快到目標(biāo)值后轉(zhuǎn)小門稱量，小門的開度由3號中位磁性開關(guān)調(diào)節(jié)的高低來決定。開關(guān)越往上調(diào)節(jié)，小門稱量時(shí)的開度越小；越往下調(diào)節(jié)，小門稱量的開度越大。3號磁性開關(guān)不能調(diào)節(jié)到最底部，不然起不到控制氣缸行程的作用。這時(shí)料門可能會直接到關(guān)閉位，小門已經(jīng)太小而無法稱量。圖2為直接小門稱量氣缸運(yùn)行示意圖，小門的開度由2號中位磁性開關(guān)調(diào)節(jié)的高低來決定，同樣是越往下調(diào)節(jié)小門開度越大，越往上調(diào)節(jié)小門開度越小。圖3為三位五通電磁閥。

3控制原理

三位五通電磁閥及氣缸有開和關(guān)2路氣，分別由電磁閥開關(guān)2路線圈控制，缸體上下2個活塞密封耐磨環(huán)之間有磁環(huán)，外部3個磁性開關(guān)分關(guān)位和2個中位，2個中位磁性開關(guān)為并聯(lián)形式，氣缸活塞運(yùn)動過程中磁環(huán)運(yùn)行到外部每個磁性開關(guān)所處位置時(shí)起的作用也不同（以中交西筑公司J4000型設(shè)備為例）。

3.1先大門稱量再轉(zhuǎn)為小門稱量

以稱量骨料1為例，配方設(shè)定如表1所示，級配用量比較大，應(yīng)先大門稱量后小門稱量，所以必須使用圖1所示的稱量模式，在配方設(shè)定上小門設(shè)定值要小于目標(biāo)設(shè)定值。控制原理如下：電磁閥開位線圈得電后，上氣口供氣，料門打開到最大，稱量到650 kg時(shí)，電磁閥開位失電，上氣口停止給氣；電磁閥關(guān)位線圈得電，下氣口給氣，開始關(guān)門；當(dāng)氣缸活塞磁環(huán)碰到氣缸外部3號磁性開關(guān)時(shí)，電磁閥關(guān)位線圈失電，下氣口停止給氣，活塞上下同時(shí)有氣的存在使氣缸活塞停止運(yùn)行，這樣外部關(guān)門動作停止。氣缸運(yùn)行停止時(shí)料門的大小取決于氣缸磁環(huán)運(yùn)行到3號磁性開關(guān)位置的早晚（上下），越早小門越大，越晚小門越小。繼續(xù)稱量直到780 kg時(shí)，電磁閥關(guān)位線圈二次給電，直到氣缸磁環(huán)運(yùn)行到關(guān)位磁性開關(guān)位置時(shí)斷電，料門關(guān)閉。

3.2小門稱量

當(dāng)配方設(shè)定如表2所示時(shí)，級配用量比較小，如果直接大門稱量，即使剛開就關(guān)也可能會稱多，所以直接使用小門稱量。使用圖2所示稱量模式，小門設(shè)定值不小于目標(biāo)設(shè)定值。控制原理如下：電磁閥開位線圈先得電，上氣口供氣開門；當(dāng)氣缸磁環(huán)運(yùn)行到2號中位磁性開關(guān)時(shí)，電磁閥開位線圈失電，上氣口停止給氣，氣缸密封圈上下同時(shí)有氣使氣缸活塞停止運(yùn)行，開門動作停止；氣缸運(yùn)行停止時(shí)門子大小狀態(tài)取決于氣缸磁環(huán)運(yùn)行到2號中位磁性開關(guān)位置的早晚（上下），越早小門越小，越晚小門越大。小門稱量到140 kg時(shí)，電磁閥關(guān)位線圈給電，下氣口給氣，直到氣缸磁環(huán)運(yùn)行到關(guān)位磁性開關(guān)位置時(shí)斷電，料門關(guān)閉。

如圖4所示，DO162/1是16位24 V輸出程控器第1個點(diǎn)，%Q0.0為程序中的輸出點(diǎn)，為了保護(hù)程控器使用中間繼電器K01給電磁閥開位給電，電磁閥開位給氣；DO162/2為16位24 V輸出程控器的第2個點(diǎn)，%Q0.1為程序中的輸出點(diǎn)，通過KO2給關(guān)位電磁閥給電，控制電磁閥關(guān)位給氣；DI161/1為16位24 V輸入程控器的第1個點(diǎn)，用來檢測石料斗門是否關(guān)閉到位；DI161/2為16位24 V輸入程控器的第2個點(diǎn)，用來檢測石料1號稱量門是否關(guān)閉；DI161/3為輸入程控器的第3個點(diǎn)，用來檢測氣缸磁環(huán)是否運(yùn)行到中位磁性開關(guān)的位置。%I0.0、%I0.1、%I0.2分別為各位置信號在程序中的輸入點(diǎn)。

4.2程序梯形圖設(shè)計(jì)

圖5為數(shù)據(jù)運(yùn)算梯形圖，DB1.DBW2（石料1設(shè)定值）減去DB1.DBW6（石料1小門設(shè)定值）等于MW100，DB1.DBW6（石料1小門設(shè)定值）減去DB1.DBW4（石料1補(bǔ)償值設(shè)定）等于MW101（以西門子STEP7編程軟件為平臺）。

4.2.1先大門稱量再轉(zhuǎn)為小門稱量

如圖6所示，當(dāng)石料稱量斗門關(guān)位信號反饋后，滿足稱量條件，DB1.DBX05為1號稱量顯示。稱量后，在石料1設(shè)定大于石料1號小門設(shè)定值，當(dāng)石料稱輸入值不大于MW100（石料1設(shè)定值減去1號小門設(shè)定值）時(shí)，1號稱量開位電磁閥輸出信號，DB1DBX0.3得電，開始大門稱量；當(dāng)石料稱輸入值不小于MW100（石料1設(shè)定值減去1號小門設(shè)定值）時(shí)，開位電磁閥失電，1號稱量關(guān)位電磁閥輸出信號，DB1DBX0.4得電，氣缸關(guān)閉過程到第2個中位磁性開關(guān)DB1.DBX0.2位置時(shí)，關(guān)位電磁閥輸出失電，小門開始稱量直到石料稱輸出值不小于MW101（石料1設(shè)定值減去石料1飛料補(bǔ)償值）時(shí)，關(guān)位電磁閥又一次得電直到氣缸徹底關(guān)閉運(yùn)行到關(guān)位磁性開關(guān)位置時(shí)，反饋信號DB1.DBX0.1得電，關(guān)位電磁閥失電。

4.2.2直接小門稱量

如圖7所示，當(dāng)石料稱量斗門關(guān)位信號反饋后，滿足稱量條件，稱量開始。在石料1設(shè)定不大于石料1號小門設(shè)定值，石料稱輸入值小于MW101（石料1設(shè)定值減去1號飛料補(bǔ)償值）時(shí)，1號稱量開位電磁閥輸出信號，DB1.DBX0.3得電，氣缸打開；當(dāng)氣缸打開過程碰到第1個中位磁性開關(guān)DB1.DBX0.2時(shí)，開位電磁閥輸出并失電，直接小門稱量；當(dāng)石料稱輸入值不大于MW101（石料1設(shè)定值減去1號飛料補(bǔ)償值）時(shí)，稱量完成，DB1.DBX1.3得電，1號稱量關(guān)位電磁閥輸出信號，DB1.DBX0.4得電，直到氣缸徹底關(guān)閉運(yùn)行到關(guān)位磁性開關(guān)位置時(shí)，反饋信號DB1.DBX0.1得電，關(guān)位電磁閥失電。

4.2.3不稱量

4.2.4自動補(bǔ)償運(yùn)算

如圖9所示，每次稱量開始時(shí)，上1鍋的采集值會和設(shè)定值做比較，當(dāng)石料1的采集值大于石料1的設(shè)定值時(shí)，這次的1號飛料補(bǔ)償值等于前一次的飛料補(bǔ)償值與石料1采集值減去石料1設(shè)定值的值；當(dāng)石料1采集值小于石料1設(shè)定值時(shí)，這次的1號飛料補(bǔ)償值等于前一次的飛料補(bǔ)償值減去石料1采集值，再減去石料1設(shè)定值。

5結(jié)語

瀝青混合料攪拌設(shè)備的稱量部分是整個設(shè)備的核心，根據(jù)中華人名共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《道路施工與養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備瀝青混合料攪拌設(shè)備》（GB/T 17808—2010）要求，骨料動態(tài)配料計(jì)量精度偏差要求為±2.5%。中交西筑公司在引進(jìn)英國PARKER和德國BENNINGHOVEN的技術(shù)上設(shè)計(jì)的這種無極調(diào)整二次稱量，是可以根據(jù)客戶不同的級配要求任意調(diào)整小門控制，同時(shí)在小門稱量后關(guān)閉時(shí)飛料值控制程序設(shè)計(jì)有自動運(yùn)算補(bǔ)償功能。配方里的飛料設(shè)定值只是對每次自動稱量時(shí)的第1盤料起作用，而后的都會根據(jù)稱量的多少來自動運(yùn)算補(bǔ)償，不用手動修改配方里的飛料補(bǔ)償值；同時(shí)這種稱量模式都有直接小門稱量過程，所以即使倉里滿料或者缺料都不會影響稱量精度。這種稱量設(shè)計(jì)不但經(jīng)受了多年市場檢驗(yàn)，并且也得到了行業(yè)的好評。

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[責(zé)任編輯：杜衛(wèi)華]