薛立新

【摘要】瀝青拌合樓是當(dāng)今市政道路修筑的主要設(shè)備，其裝備程度是否先進(jìn)直接影響拌合料質(zhì)量以及市政道路建設(shè)水平和速度。本文為了適應(yīng)瀝青路面的時(shí)代要求，通過(guò)實(shí)際調(diào)研提出基于PLC的瀝青拌合樓計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)方案。

【關(guān)鍵詞】瀝青拌合樓；監(jiān)控系統(tǒng)；PLC

瀝青拌合樓是市政道路建設(shè)的專(zhuān)用設(shè)備之一，主要是結(jié)合實(shí)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(lái)鋪設(shè)市政道路路面，因此設(shè)備是否先進(jìn)直接影響鋪筑的瀝青路面的質(zhì)量。近年來(lái)，我國(guó)市政道路發(fā)展迅速，其路面建設(shè)對(duì)瀝青混凝土性能和質(zhì)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(shè)計(jì)措施。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在瀝青拌合樓控制系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)來(lái)提高瀝青拌合樓的網(wǎng)絡(luò)化、智能化和自動(dòng)化已成為必然趨勢(shì)，基于此本文主要提出瀝青拌合樓計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)方案。

一、瀝青攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)

根據(jù)瀝青拌合設(shè)備工藝流程，控制系統(tǒng)需要完成包括骨料初配、傳送、篩分、提升、熱骨料的存儲(chǔ)以及粉料提升、瀝青脫水、骨料計(jì)量、混合料攪拌、成品輸送等在內(nèi)的整個(gè)瀝青混凝土生產(chǎn)流程的控制，各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備的自動(dòng)啟停、邏輯聯(lián)鎖等也由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)瀝青混凝土生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。同時(shí)，在設(shè)備運(yùn)行期間，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控主要工藝參數(shù)，并自動(dòng)報(bào)警和生成報(bào)表。瀝青攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)的最終目標(biāo)是形成符合要求的成品料，并使溫度、計(jì)量精度達(dá)到國(guó)家規(guī)定的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求。這就決定了瀝青拌合樓控制系統(tǒng)必須具備強(qiáng)大的控制與數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸功能。

二、瀝青拌合樓的計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)方案

強(qiáng)制式瀝青拌合樓的控制設(shè)備輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多且分布較為分散，導(dǎo)致控制結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。為此，在系統(tǒng)方案中，采用SIMATIC S7-300PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)并接合串級(jí)控制，充分發(fā)揮SIMATIC S7-300PLC在控制上自帶PID功能塊的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青拌合樓的溫度、稱(chēng)重等工藝參數(shù)的自動(dòng)控制和調(diào)整。其控制結(jié)構(gòu)如圖1。PLC作為本系統(tǒng)的核心控制器，主要作用表現(xiàn)在：負(fù)責(zé)拌合樓拌料、設(shè)定參數(shù)；協(xié)調(diào)從站之間的工作；完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制和PID調(diào)節(jié)的運(yùn)算控制；向操作站提供所采集和處理的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行操作站所發(fā)出的指令；轉(zhuǎn)換PID運(yùn)算數(shù)據(jù)結(jié)果為模擬信號(hào)；通過(guò)通信電纜和DP協(xié)議對(duì)變頻器內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行讀寫(xiě)和控制。

圖1 強(qiáng)制式瀝青拌合樓PLC控制結(jié)構(gòu)圖

隨著科技水平的提高和控制技術(shù)的發(fā)展，瀝青拌合樓稱(chēng)量系統(tǒng)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了向依靠先進(jìn)傳感器和PLC等高精度設(shè)備和先進(jìn)的控制理念的方向發(fā)展。骨料稱(chēng)量系統(tǒng)可靠性、準(zhǔn)確度和精確性直接影響混合料的質(zhì)量，在整套設(shè)備中起著十分重要的作用?？蓪⒖刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)為三種工作狀態(tài)，即調(diào)整、半自動(dòng)、自動(dòng)，用于適應(yīng)設(shè)備正常的工作要求，在調(diào)整狀態(tài)下，可手動(dòng)操作調(diào)整設(shè)備各個(gè)生產(chǎn)模塊的動(dòng)作，由半自動(dòng)實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)模塊的單循環(huán)工作，自動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)工作。整個(gè)骨料稱(chēng)量過(guò)程由PLC控制完成，并將稱(chēng)好的骨料投入攪拌鍋中，結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。從圖可以看出，按照骨料粒徑大小不同，分別由五個(gè)倉(cāng)上的控制閥門(mén)和攪拌鍋的控制閥門(mén)、骨料傳感器等組成，在PLC的控制下完成整個(gè)稱(chēng)量過(guò)程，首先根據(jù)PLC各個(gè)設(shè)備之間的輸入循環(huán)和輸出循環(huán)確定哪些為PLC的輸入、輸出，之后計(jì)算出控制系統(tǒng)對(duì)PLC的輸入和輸出的數(shù)目。

圖2 骨料稱(chēng)量過(guò)程圖

瀝青拌合樓的數(shù)據(jù)采集是對(duì)瀝青儲(chǔ)罐和拌合機(jī)的采集。拌合樓數(shù)據(jù)的采集完全由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)完成，從而保證數(shù)據(jù)真實(shí)性以及與生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)的一致性；增加了對(duì)瀝青儲(chǔ)罐的采集，可保證瀝青進(jìn)出儲(chǔ)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(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制室來(lái)實(shí)現(xiàn)瀝青拌合樓的數(shù)據(jù)采集。瀝青拌合樓數(shù)據(jù)采集示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 瀝青拌合樓數(shù)據(jù)采集示意圖

增加具有高可靠性的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，將其安裝在操作室，與以太網(wǎng)Profinet及連接在計(jì)算機(jī)上的打印機(jī)組成監(jiān)控級(jí)，Profinet使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)作為連接介質(zhì)，選用TCP/IP作為系統(tǒng)的通信協(xié)議，加上應(yīng)用層的RPC/DCOM完成節(jié)點(diǎn)之間的通信和網(wǎng)絡(luò)尋址。使用交換機(jī)構(gòu)建數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，將DP的控制器通過(guò)通訊模塊連接到Profinet，這樣能在工程師站使用Step7通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行編程。控制站PLC編程和硬件組態(tài)在Step7中完成，采用FAMEVIEW組態(tài)軟件，F(xiàn)AMEVIEW與PLC之間的通信協(xié)議采用Step7中的協(xié)議通道，系統(tǒng)中選擇以TCP/IP通信方式實(shí)現(xiàn)。利用FAMEVIEW組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)瀝青拌合樓動(dòng)態(tài)模擬現(xiàn)實(shí)工藝流程圖、參數(shù)設(shè)置、工作方式切換、配方查詢(xún)、大功率電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)重要數(shù)據(jù)的歷史存檔，并提供重要數(shù)據(jù)超限聲光報(bào)警，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備出現(xiàn)故障，及時(shí)報(bào)警，并提示相應(yīng)的處理方法。通過(guò)進(jìn)行相應(yīng)的配置，方便監(jiān)控系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及對(duì)瀝青拌合樓進(jìn)行操作和監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)中，主要由登陸、參數(shù)設(shè)置、主工作、開(kāi)始計(jì)量、電機(jī)啟動(dòng)、冷料倉(cāng)啟動(dòng)、燃燒控制、電機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)控、除塵控制監(jiān)控、成品倉(cāng)監(jiān)控等頁(yè)面組成。監(jiān)控中心是傳輸數(shù)據(jù)的核心所在，可實(shí)時(shí)顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，而且設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)，做成多種監(jiān)控頁(yè)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(gè)網(wǎng)絡(luò)狀況。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，瀝青拌合樓是市政道路建設(shè)的專(zhuān)用設(shè)備之一，其裝備程度是否先進(jìn)直接影響拌合料質(zhì)量以及市政道路建設(shè)水平和速度，應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)來(lái)提高瀝青拌合樓的網(wǎng)絡(luò)化、智能化和自動(dòng)化是其發(fā)展必然趨勢(shì)。在科技日新月異的今天，應(yīng)積極推廣高新技術(shù)的應(yīng)用，使其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)，提高瀝青拌合站各項(xiàng)工藝技術(shù)指標(biāo)，降低能耗和操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]周粵波.基于PLC控制器的瀝青拌合設(shè)備燃燒控制系統(tǒng)探討[J].河南科技，2013，12：126-127.

[2]張?jiān)讫?瀝青路面施工質(zhì)量監(jiān)控與促進(jìn)技術(shù)的研究[D].重慶交通大學(xué)，2014.

[3]劉強(qiáng)，何育民.基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的瀝青拌合設(shè)備控制系統(tǒng)[J].建筑機(jī)械，2012，07：93-94+20.