浅谈移动式橡胶沥青生产设备的电器控制系统

　　摘要：从橡胶沥青生产工艺的要求出发并考虑移动生产时的特殊性，根据该设备电气设计的指导思想和操作控制要求，介绍了对移动式橡胶沥青生产设备进行电气控制的方法及实现过程。实践证明该电气控制系统技术先进，生产实用，运行可靠。
　　关键词：橡胶沥青；电气控制；触摸屏；可编程控制器，变频器
　　
　　1前言
　　随着我国节约型社会政策的逐步实施和汽车废胎的迅速增加，将废胎胶粉添加到沥青当中不仅对改善沥青的路用性能，延长路面使用寿命，提高路面服务质量作用显著；而且实现了废旧轮胎的再生利用，改善了环境，提高了资源的利用率，其经济效益和社会效益十分显著。然而由于橡胶沥青生产在升温时间、发育温度、发育时间和使用时限等方面的特殊要求，以及现场施工地点多变的客观情况，橡胶沥青生产施工应配备移动式橡胶沥青生产设备实现橡胶沥青现场加工，而对设备进行系统、可靠、完善的电气控制对保证施工进度和施工质量具有重要意义。
　　2系统工艺流程
　　橡胶沥青生产设备主要由以下部分组成：两个工作反应釜，进料电磁阀，进料气动三通阀，预混橡胶沥青泵，预混罐基质沥青泵，快速升温罐，胶粉螺旋机，胶粉破碎机，反应釜搅拌器，燃烧器，变频器，触摸屏，可编程控制器及其他电控设备。
　　工作过程如下：1.根据生产需要首先确定工作反应釜，2.通过控制进料电磁阀的开、闭，选择进料气动三通阀的阀位与工作反应釜对应，3.起动预混橡胶沥青泵，从预混罐向工作反应釜输送胶粉沥青，4.起动基质沥青泵，从快速升温罐向预混罐输送基质沥青，5.胶粉螺旋机，准备向预混罐输送胶粉，6.起胶粉破碎机，对胶粉块进行破碎处理,7.判断确定基质沥青是否正常流入预混罐，如果基质沥青输送不正常，检查调整管路设备，8.起动工作反应釜搅拌器，9.按比例向胶粉破碎机漏斗下料胶粉，10.判断确认工作反应釜物料液位已经高于加热管，11.起动燃烧器，开始对工作反应釜内橡胶沥青快速加温，12.根据生产需求确认胶粉是否添加足量，13.停止胶粉破碎机，14停止胶粉螺旋输送机，胶粉下料过程结束，15.根据生产需求确认基质沥青是否足量，16.停止基质沥青泵，17.停止预混泵，基质沥青下料结束，18.检测确认反应釜内物料温升是否到发育温度，19.控制在发育温度范围内按工艺要求的发育时间完成发育过程，19.发育过程结束后关闭燃烧器，20.通过控制出料电磁阀的开闭，选择出料气动三通阀的阀位与工作反应釜对应，21启动成品橡胶沥青泵将加工合格的橡胶沥青输送给施工设备，22.工作反应釜内物料输出结束后，停止反应釜搅拌器，系统结束此次橡胶沥青生产过程。整个工作过程中3、4、5、6步和10、11步均为顺序控制。
　　3电气控制系统概述
　　3.1设计思想
　　考虑现场施工的特殊性和橡胶沥青生产工艺的要求，电气控制系统在保证设备安全可靠运行的前提下，融合现代监控技术和控制手段以及先进实用的检测技术，确保系统实现运行高效、控制精确、操作简便、切换灵活、实时监控、显示直观，生产数据采集真实准确，数据保存可靠完整，系统可实现进一步升级的设计理念。
　　3.2系统特点
　　3.2.1系统为集中操作控制，如图1所示。
　　采用PLC可编程控制器、触摸屏监控操作系统和变频调速技术，具有手动/自动两种操作模式，切换灵活简便。即可以实现连续批量生产又能满足单批次间歇式生产需求，可实现自动上料和燃烧自动控制。
　　3.3.2具有控制盘按钮和触摸屏两套操作系统，可以在两套系统之间灵活切换，进一步保证了生产的连续性和可靠性。如图2所示。
　　图1图2
　　
　　3.2.3采用触摸屏作为人机交互界面，不仅能直观动态显示生产过程，而且可以通过触屏在流程图上操作设备。
　　3.3.4通过变频器控制物料输送速度，可进行连续调节。采用输出轴转数计量方案实现物料体积流量精确计量，即可显示瞬时流量也可显示累计流量，既方便调整原料配比又能为生产管理提供统计数据，如图3所示。采用CF卡自动进行数据加密拷贝双套断电保持数据存储器，数据存储可靠，查阅方便。图3
　　4电气控制系统组成及各部分作用
　　4.1控制电路及其作用
　　
　　
　　
　　图4
　　控制电路主要由控制电路电源装置，PLC可编程序控制器，输入控制电路和输出控制电路，触摸屏监控装置等组成。
　　4.2.1PLC可编程控制器、输入控制电路、触摸屏监控装置电气原理图如图4所示。其中TWDLCAA40DRF为PLC可编程序控制器，是整个控制电路部分的核心，通过编程实现对整套设备生产工艺过程的电气控制；TWDAMI1、TWDAMI2是模拟量扩展输入模块，0～IN3、0V是液位传感器信号输入端，输入的信号为直流0～20MA,A、B、B｀为温度传感器信号输入端，输入的信号为电阻信号。
　　图5
　　在PLC的输入端中，2和3端子是计数输入端，由接近开关将基质沥青泵和螺旋输送机
　　的轴转数转变成脉冲电信号输入到PLC中，通过PLC编程对这两个脉冲信号进行处理、换算得出所加入的基质沥青和橡胶粉的瞬时流量及累计流量，供系统统计存储，同时通过RS485通讯接口传输到触摸屏进行显示。PLC除2和3输入端外的其他输入端分别接收来自相应转换开关的基质沥青泵、胶粉螺旋机、成品沥青泵、破碎机、燃烧器、预混泵，分散机、搅拌器的自动操作命令信号和进料阀、出料阀的阀位转换信号，进行生产过程的自动操作控制；同时接收来自各个设备的运行状态信号，实现对设备运行的监控。
　　触摸屏通过RS485通讯接口和PLC进行信息交换，将各个设备的实时运行状态，生产过程中需要监控的温度、液位等参数形象直观的显示在工艺流程画面上，同时可以通过在这个画面上触摸相应设备的图形符号随时操作设备。
　　TWDDDI扩展模块实现对PLC开关量输入的扩展。TWDAMI1、TWDAMI2扩展模块实现对PLC模拟量输入的扩展，液位传感器将反应釜中的橡胶沥青液位变化转变成0～20MA的直流信号输入到TWDAMI1扩展模块，通过该模块对信号进行处理再传输到PLC。4.2.2输出控制电路原理图如图5所示。系统所有设备的起动/停止控制都具有手动和自动两种方式，每台设备手动控制输出是通过将各自的手动转换开关切换到手动位置控制对应每台设备的中间继电器线圈上电，进而控制相应的接触器或变频器实现对设备的起/停控制。KC3～KC20为中间继电器，5KM、6KM、7KM、11KM、12KM为接触器。
　　自动控制输出是通过PLC可编程控制器的输出端2～13输出直流24V电压信号控制对应每台设备的中间继电器线圈上电实现对设备的起/停控制。PLC的COM2、COM3、COM4端子为直流24V电源输入端，为输出端提供直流电源。
　　4.2.3在生产过程中为了保证产品质量或根据生产工艺要求有时要对基质沥青、橡胶粉和成品橡胶沥青流量进行调节，而变频器可以在电动机带不同负载时对电动机进行连续平滑调速并且可以实现电动机的软启动，所以采用变频器控制电机速度从而调节流量，既能很好满足生产工艺要求又能不浪费能源。
　　5结束语
　　该橡胶沥青生产设备自2010年投入运行以来，先后在盘锦三鑫公司、辽宁本溪苟河拌合站102国道施工项目、辽宁本溪本恒线公路施工项目、抚顺沈通国检施工项目、铁岭辽开高速施工项目、大连旅顺南路施工项目和新宾抚通高速等施工项目中进行橡胶沥青的生产加工，累计生产橡胶沥青近万吨，其电气控制系统运行可靠，操作方便，控制灵活，完全满足设计要求，取得了良好经济效益和社会效益。
　　参考文献:〔1〕手册编委会.现代建筑电气设计安装技术实用手册〔M/CD〕.世图音像电子出版社，2002
　　〔2〕王旭东，李美江，路凯冀，橡胶沥青及混凝土应用的成套技术[M].北京：人民交通出版社，2008

《浅谈移动式橡胶沥青生产设备的电器控制系统》

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