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目前,我國高速公路及城市道路建設(shè)中普遍使用改性瀝青技術(shù)。改性瀝青設(shè)備是在普通瀝青中摻加熱熔性高聚物改性劑,經(jīng)過混合研磨而制成改性瀝青的專用設(shè)備。設(shè)備生產(chǎn)工藝工程復(fù)雜,工作環(huán)境條件差,而改性瀝青成品的質(zhì)量要求較高,為此對改性瀝青設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)要緊較高。目前的控制系統(tǒng)主要有兩種方式:一種是“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)+顯示儀表方式”另一種是“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)+PLC+儀表”方式。PLC作為新一代的工業(yè)控制裝置,具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、功能強(qiáng)、通用靈活,維護(hù)方便等特點(diǎn),因而普遍應(yīng)用于工業(yè)控制過程。
上海依路改性瀝青成套設(shè)備微機(jī)控制系統(tǒng)是基于PLC的改性瀝青生產(chǎn)線控制系統(tǒng),對改性瀝青生產(chǎn)線的生產(chǎn)工序進(jìn)行自動(dòng)控制,并實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)全過程的監(jiān)控:控制系統(tǒng)由稱重儀表、可編程控制器、外圍執(zhí)行器件、檢測器件以及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等組成。可編程序控制器按照工藝參數(shù)與流程要求,對瀝青、改性劑稱重計(jì)量、攪拌、研磨及各種泵、攪拌電機(jī)、電磁閥進(jìn)行監(jiān)測控制,從而實(shí)現(xiàn)對改性瀝青生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制,工業(yè)控制計(jì)算機(jī)用于輸入或修改各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù),顯示生產(chǎn)流程,存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)流程的監(jiān)控,并可設(shè)置“手動(dòng)”“自動(dòng)”二種狀態(tài),根據(jù)生產(chǎn)或運(yùn)行情況需要實(shí)施二種狀態(tài)的切換,主要有以下幾種控制方式:
一、PC控制方式(工業(yè)控制計(jì)算機(jī)+顯示儀表方式。如圖1.1所示,以工業(yè)PC機(jī)為代表,過程控制中的各種信號在外圍通過相應(yīng)的變送器送入,在PC機(jī)畫面上顯示各種生產(chǎn)過程參數(shù),同時(shí)控制閥與泵、電機(jī)等設(shè)備的啟停來滿足生產(chǎn)工藝要求。
二、分布式控制方式(工業(yè)控制計(jì)算機(jī)+PLC+儀表方式)。如圖1.2所示,采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的先進(jìn)控制方式對生產(chǎn)工序進(jìn)行自動(dòng)控制,其主要特點(diǎn)為:采用PLC作下位機(jī),對改性瀝青生產(chǎn)過程進(jìn)行控制,工業(yè)控制計(jì)算機(jī)用于實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)的控制,這種控制方式是國內(nèi)改性瀝青生產(chǎn)控制發(fā)展的主流方向。
三、上海依路改性瀝青成套設(shè)備的設(shè)計(jì)思路如下:
(1)整個(gè)系統(tǒng)由上位計(jì)算機(jī)、PLC和現(xiàn)場檢測裝置及執(zhí)行元件(包括稱重儀表。各類電機(jī)、閥門、行程開關(guān)等)構(gòu)成。
(2)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì):上位計(jì)算機(jī)主要完成與PLC的實(shí)時(shí)通信,通過組態(tài)軟件開發(fā)的動(dòng)態(tài)檢測畫面能形象直觀地實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)流程的監(jiān)控、工藝配方選擇以及參數(shù)的設(shè)定:PLC作下位機(jī),根據(jù)上位機(jī)設(shè)定的工藝配方、時(shí)間、參數(shù)等數(shù)據(jù),讀取各按鈕、行程開關(guān)、智能稱重儀表的加料、卸料信號的狀態(tài),控制各電磁閥、電機(jī)等按照生產(chǎn)工藝準(zhǔn)確地動(dòng)作,同時(shí)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)送入指定存儲(chǔ)器,便于上位機(jī)讀取。
(3)PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì):PLC程序采用模塊化結(jié)構(gòu),把主要功能分別用子程序?qū)崿F(xiàn),主程序根據(jù)需要調(diào)用不同的子程序。
(4)上位機(jī)的監(jiān)控設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)人機(jī)界面形象直觀地顯示閥的開關(guān),管道中的物體流動(dòng),攪拌機(jī)的運(yùn)、停及配料罐、融漲罐、成品罐等各罐的液位升降等,實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控及工藝參數(shù)的設(shè)定修改,生產(chǎn)工程的有效監(jiān)督, 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)作為上位機(jī)得主要作用:
a.形象直觀地實(shí)時(shí)顯示各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài):如攪拌機(jī)的運(yùn)、停,閥的開關(guān),管道中物體流動(dòng)等。
b.實(shí)時(shí)顯示4個(gè)存儲(chǔ)罐的質(zhì)量。
c.記錄每個(gè)批次SBS改性瀝青的產(chǎn)量,生成記錄表格并打印備案。
d.由于改性劑的成分不是固定的,改系統(tǒng)可以通過對瀝青的配方進(jìn)行修改來達(dá)到隨時(shí)滿足不同用戶對改性瀝青的不同要求。
e.通過動(dòng)畫圖案實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)狀態(tài),如輸送管道內(nèi)瀝青的流向,存儲(chǔ)罐的液位高度等等。
(5)PLC根據(jù)上位機(jī)設(shè)定的工藝配方、時(shí)間、參數(shù)等數(shù)據(jù),調(diào)用相應(yīng)的執(zhí)行程序,連續(xù)讀取各按鈕、行程開關(guān)、智能稱重儀表的加料、卸料信號的狀態(tài),在CPU內(nèi)進(jìn)行邏輯分析、比較,準(zhǔn)確控制各電磁閥、電機(jī)等按照嚴(yán)格的邏輯順序動(dòng)作,同時(shí)將上位機(jī)所需的現(xiàn)場數(shù)據(jù)送入指定的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,便于上位機(jī)讀取。
(6)系統(tǒng)設(shè)置了自動(dòng)/手動(dòng)兩種工作方式,由操作臺(tái)上的選擇開關(guān)進(jìn)行切換。當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)故障或要對工藝進(jìn)行人工干預(yù)時(shí),可將開關(guān)轉(zhuǎn)換至手動(dòng)狀態(tài),對故障執(zhí)行機(jī)械進(jìn)行手動(dòng)操作,這樣技術(shù)人員可以重新設(shè)定新的參數(shù),操作人員在現(xiàn)場處理緊急問題,從而達(dá)到了理想的效果。為能夠更加靈活的滿足不同需求,在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí),考慮了配方設(shè)置功能,該系統(tǒng)能在每天系統(tǒng)啟動(dòng)前由操作人員設(shè)置單當(dāng)天所需生產(chǎn)瀝青的配方,充分體現(xiàn)了該系統(tǒng)的靈活性。