目前我国高速公路及城市道路建设中普遍使用改性沥青技术。改性沥青设备是在普通沥青中掺加热熔性高聚物改性剂,经过混合研磨而制成改性沥青的专用设备。设备生产工艺工程复杂,工作环境条件差,而改性沥青成品的质量要求较高,为此对改性沥青设备的自动控制系统要紧较高。目前的控制系统主要有两种方式:一种是“工业控制计算机+显示仪表方式”另一种是“工业控制计算机+PLC+仪表”方式。PLC作为新一代的工业控制装置,具有可靠性高、抗干扰能力强、体积小、功能强、通用灵活,维护方便等特点,因而普遍应用于工业控制过程。 上海企科改性沥青成套设备微机控制系统是基于PLC的改性沥青生产线控制系统,对改性沥青生产线的生产工序进行自动控制,并实现对生产全过程的监控:控制系统由称重仪表、可编程控制器、外围执行器件、检测器件以及工业控制计算机等组成。可编程序控制器按照工艺参数与流程要求,对沥青、改性剂称重计量、搅拌、研磨及各种泵、搅拌电机、电磁阀进行监测控制,从而实现对改性沥青生产过程中的自动控制,工业控制计算机用于输入或修改各种基础数据和运行参数,显示生产流程,存储各种数据,实现对生产流程的监控,并可设置“手动”“自动”二种状态,根据生产或运行情况需要实施二种状态的切换,主要有以下几种控制方式: 一、PC控制方式(工业控制计算机+显示仪表方式。如图1.1所示,以工业PC机为代表,过程控制中的各种信号在外围通过相应的变送器送入,在PC机画面上显示各种生产过程参数,同时控制阀与泵、电机等设备的启停来满足生产工艺要求。 二、分布式控制方式(工业控制计算机+PLC+仪表方式)。如图1.2所示,采用计算机控制技术与多层网络结构相结合的先进控制方式对生产工序进行自动控制,其主要特点为:采用PLC作下位机,对改性沥青生产过程进行控制,工业控制计算机用于实现对生产的控制,这种控制方式是国内改性沥青生产控制发展的主流方向。
二、分布式控制方式(工业控制计算机+PLC+仪表方式)。如图1.2所示,采用计算机控制技术与多层网络结构相结合的先进控制方式对生产工序进行自动控制,其主要特点为:采用PLC作下位机,对改性沥青生产过程进行控制,工业控制计算机用于实现对生产的控制,这种控制方式是国内改性沥青生产控制发展的主流方向。
三、改性沥青成套设备的设计思路如下: (1)整个系统由上位计算机、PLC和现场检测装置及执行元件(包括称重仪表。各类电机、阀门、行程开关等)构成。 (2)PLC控制系统的硬件设计:上位计算机主要完成与PLC的实时通信,通过组态软件开发的动态检测画面能形象直观地实现对生产流程的监控、工艺配方选择以及参数的设定:PLC作下位机,根据上位机设定的工艺配方、时间、参数等数据,读取各按钮、行程开关、智能称重仪表的加料、卸料信号的状态,控制各电磁阀、电机等按照生产工艺准确地动作,同时将现场数据送入指定存储器,便于上位机读取。 (3)PLC控制系统的软件设计:PLC程序采用模块化结构,把主要功能分别用子程序实现,主程序根据需要调用不同的子程序。 (4)上位机的监控设计:设计人机界面形象直观地显示阀的开关,管道中的物体流动,搅拌机的运、停及配料罐、融涨罐、成品罐等各罐的液位升降等,实现对系统进行监控及工艺参数的设定修改,生产工程的有效监督, 实时监控系统作为上位机得主要作用: a.形象直观地实时显示各个设备的工作状态:如搅拌机的运、停,阀的开关,管道中物体流动等。 b.实时显示4个存储罐的质量。 c.记录每个批次SBS改性沥青的产量,生成记录表格并打印备案。 d.由于改性剂的成分不是固定的,改系统可以通过对沥青的配方进行修改来达到随时满足不同用户对改性沥青的不同要求。 e.通过动画图案实时显示生产状态,如输送管道内沥青的流向,存储罐的液位高度等等。 (5)PLC根据上位机设定的工艺配方、时间、参数等数据,调用相应的执行程序,连续读取各按钮、行程开关、智能称重仪表的加料、卸料信号的状态,在CPU内进行逻辑分析、比较,准确控制各电磁阀、电机等按照严格的逻辑顺序动作,同时将上位机所需的现场数据送入指定的内部数据存储器,便于上位机读取。 (6)系统设置了自动/手动两种工作方式,由操作台上的选择开关进行切换。当现场出现故障或要对工艺进行人工干预时,可将开关转换至手动状态,对故障执行机械进行手动操作,这样技术人员可以重新设定新的参数,操作人员在现场处理紧急问题,从而达到了理想的效果。为能够更加灵活的满足不同需求,在设计该系统时,考虑了配方设置功能,该系统能在每天系统启动前由操作人员设置单当天所需生产沥青的配方,充分体现了该系统的灵活性。
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