探讨稳定土厂拌设备控制系统自动化

【摘　要】本文主要研究探讨了目前稳定土厂拌设备的自动控制技术的发展形势，以及稳定土厂拌设备在实现自动化控制过程中所出现的一些问题，笔者针对这些问题进行了深入的研究，着重的讲述了采用工控机控制方式在稳定土厂拌设备中自动化控制的实现，为稳定土厂拌设备控制系统自动化的发展提供了有力的依据。

【关键词】稳定土厂拌设备；PLC；计算机控制；配合比

在对高等级公路进行施工时，经常会使用到稳定层混合料，稳定层混合料的产出需要专用的搅拌设备——稳定土厂拌设备，其最主要的优点就是能够根据中心试验室提供稳定层的配合比，通过控制骨料仓给料机、水泥计量螺旋、计量水泵的转速和输送带及搅拌缸的运转, 从而实现原材料连续配给和稳定层混合料连续生产。大部分国内外的稳定土厂拌设备的自动控制系统中都广泛的应用到了计算机控制技术以及PLC控制技术，使这些设备操作更简单可靠, 产品质量更加稳定, 且大大提高了生产效率。但是根据目前实际的情况而言，国内稳定土厂拌设备由于其本身技术性能及控制模式的原因，稳定土混合料仍存在级配不准及级配不稳定的问题。搅拌机搅拌轴转数不能变化，存在混合料拌和不均匀现象。为了解决上述的一系列问题，我们必须要进一步的研究稳定土厂拌设备的控制系统的自动化。

1.稳定土厂拌设备的组成

厂拌设备主要是由以下几部分组成，包括料斗、水泥罐、螺旋给料机、重力检测装置、拌缸、计量装置、空气压缩机、成品料仓、皮带机、卸料机构等，它们所实现的功用主要为：

1.1拌缸

混合搅拌加入在稳定土厂拌设备中的各种材料。

1.2空气压缩机

在成品料仓内放料时提供压缩空气。

1.3皮带机

在稳定土搅拌设备中的皮带机由两部分构成：斜皮带机和集料皮带机，斜皮带机的作用是经成品料运送到成品仓中，而集料皮带机是将各种材料运送到拌缸中。

1.4计量水泵

将适量的水输送到拌缸中，水的量主要是由自动控制系统来控制。

1.5计量螺旋

按控制系统计量的方式将水泥仓内的水泥运送到输送螺旋。

1.6配料系统

按各种材料的重量比控制给料机、计量螺旋和计量水泵的转速。

以上各组成部分，其中配料系统是整个设备的核心，因为其直接关系着产出成品料的质量，间接的关系着工程质量。虽然，对于稳定土厂拌设备的配料系统中计量方式自动控制模式在不断的改进，但是在实际应用中，稳定土混合料仍存在级配不准及级配不稳定的问题。搅拌机搅拌轴转数不能变化，存在混合料拌和不均匀等问题，因此对于稳定土厂拌设备计量方式的控制，应该进一步加以探讨。

2.对稳定土厂拌设备计量方式控制系统的研究

一般来说，稳定土厂拌设备计量方式的控制模式是由电子调速皮带秤或螺旋秤构成，此种控制模式最明显的特点就是各种物料的配比之间并不存在联系，每种物料的计量均有独立的控制单元，主要是通过对设备总的生产能力以及各物料的额定比的核算来加以控制的，这种自动化控制系统在实际应用的过程中存在着一定的缺陷，首先，此种控制模式需要在物料连续、稳定供应的条件下，才能够保证级配的稳定，才能够保证物料配比的准确性。但是在实际设备运行中，常会出现物料供给系统不顺畅，配料得不到连续稳定供应的情况，故实际采用此种控制模式时，会出现物料配比减少的情况。其次，每个计量控制单元虽然能够独立工作，并进行PID自动循环，但是由于各计量单元的不联系性不能实现各物料的定比控制，致使级配不稳定。造成混合料搅拌不均匀的关键因素在于搅拌器内翻转次数不能变化。通过对上述原因的分析可知，应该改变设备整体的控制模式才能够根本的解决上述问题的发生，并进一步考虑采用可编程控制器（PLC）、改变搅拌轴转数，完善控制系统的自动控制功能，提高设备技术性能。

2.1工控机自动控制方式实现物料配比的准确性

针对于稳定土厂拌设备的实际应用情况分析，厂拌设备中配料、输送、搅拌等装置比较多，故实现自动化控制具有一定的难度。但如果能够将这些控制环节施行统一化管理，就会大大的降低自动化控制的难度，同时对于提高产品的质量也有一定的好处。统一化管理指的是以工业控制计算机作为上位机，组成两级的计算机控制结构，下位机各物料秤的PLC控制机构成，以局域网通信的形式来完成两级计算机的通信，进而加大控制系统的自动化。根据实际对此种控制模式的评测，系统骨料的计量误差仅为3%左右，系统稳了的计量误差仅为2%左右。

2.2采用工控机控制模式的特点

以工控机作为上位机实现稳定厂拌设备配料系统的统一化管理所采用的为二级计算机结构，上位机中集合彩显、打印、文字处理以及相应的图形处理功能等。下位机为独立的PLC控制计算机，各种物料的计量数值主要是依靠仪表来完成，计量仪表是由各个物料的PLC控制机来控制的，而且处于工控机下级机构的PLC控制机也能完成对各种物料的计量、调整等定量控制，是一个独立的控制计量单元。工控机作为整个控制系统的管理核心，能够实现多台控制仪表之间的定比控制，并且能够管理收集下级独立PLC控制机的控制仪表的计量数据，也可以完成对多台控制仪表之间的定比控制。另外，此种控制模式对于下位机的管理比较方便，上位机能够完成上级和下级之间的网络通信管理任务。

3.采用工控机控制物料配合比的方式

利用工控机设置定物料配合比的方式为：根据总的生产能力和各自的配比分别进行设定，与以往的控制模式有所不同的是，每个控制模块不仅能够自主的对各物料的配比进行设置并独立进行工作，而且当某种物料由于某种原因供应不足时，相应的控制单元的设定参数也会发生变化，同时与此种物料控制单元有联系的其他控制单元模块也会自动转换设定的工况。利用工控机进行控制主要以物料的供给量为依据，按设定配比进行相应改变。这样能很好地保证稳定土级配的稳定性。

4.采用工控机控制技术对搅拌器的转数控制

在利用常规的PLC控制技术对稳定土厂拌设备进行控制时，经常会出现混合料搅拌不均匀的情况。影响物料搅拌不均匀的主要因素就是物料在搅拌器内未达到标准的翻转次数。对于此种情况，常用的解决方法主要是：增加叶片的数量、扩大搅拌器的长度、提高搅拌轴的转数等，采用上述方法可以有效的提高物料的翻转次数，促使拌合更加的均匀。但是采用工控机，则可以有效的改变此种情况，其主要根据混合料的种类、性质不同合理地选择搅拌器的转数。另外，在自动控制系统中会合理的运用到传感装置，并利用LED数字屏来显示搅拌轴的转数。具体主要通过以下几种方式来控制搅拌器的转数：

（1）以液压的形式来控制搅拌器，以搅拌材料和物料的不同配比作为控制基础，对搅拌器的搅拌轴进行无级调速。以变量泵以及变量马达作为液压驱动系统调速的核心，这样不仅能够使搅拌轴的转速有所提高，同时也能够提高搅拌轴自动化变速系统的灵活性。

（2）以机械传动的形式作为改变搅拌轴转速的核心。如在搅拌轴变速系统中通过改变皮带轮或变速器实现搅拌轴的双级变速，采用标准转速搅拌颗粒细小的骨料，采用低转速搅拌中粒和粗粒混合料。

5.总结

综上，利用工控机对稳定土厂拌设备的配料系统进行控制具有其独特的优点，不仅能够提高机械设备的自动化控制程度，也能够使可操作性增强。相对于传统的采用仪表控制的配料系统，具有电器件稳定可靠、成本低、接线简单，操作方便的优点，因此具有比较广阔的发展前景。

【参考文献】

［１］朱善君,翁樟,邓丽曼等.可编程序控制系统原理、使用、维护[M]北京:清华大学出版社,1997.

［２］华玉生.关于稳定土厂拌设备控制系统自动化的探讨[J].2009(5).

［３］李景学,金广业.可编程序控制器应用系统设计方法[M].北京:电子工业出版社.1995.