一、綜述：自動控制系統(tǒng)作為大型瀝青混凝土攪拌設備產(chǎn)品的關鍵核心技術，其先導技術主要來自國外；國內(nèi)專業(yè)自動控制技術公司和瀝青混合料攪拌設備廠家,在研發(fā)和試驗上也有較大投入，但由于關鍵配套元件依賴進口，加上思維方式和應用實踐驗證過程長，因此技術升級極其緩慢。國內(nèi)企業(yè)要涉足高端產(chǎn)品市場或推進國際化戰(zhàn)略,就無法擺脫國際瀝青攪拌設備控制系統(tǒng)的影響。很多人所倡導的所謂“國際化配套”雖然可以一時滿足國內(nèi)企業(yè)的生存性需求,但束縛和限制了其自身的研制與發(fā)展,因為隨著外資企業(yè)本土化戰(zhàn)略的推進實施,國內(nèi)合資和外資企業(yè)的大舉涌入,而國內(nèi)企業(yè)在技術、品牌等主要因素上卻處于劣勢地位。因此,鑒于我國瀝青攪拌設備市場的巨大潛力,國內(nèi)的瀝青攪拌設備主機生產(chǎn)廠家應該和控制配套企業(yè),尤其是有實力的專業(yè)院校聯(lián)合攻關,從而擁有自己的核心控制技術。
從近年來的中國市場來看,國內(nèi)用戶更多的接受了德國、意大利和英國技術的瀝青攪拌設備,因此,國內(nèi)高速公路的施工和養(yǎng)護工程中,經(jīng)?？吹降氖沁@些國家公司的瀝青攪拌設備產(chǎn)品。目前國外瀝青攪拌設備智能控制技術的成功運用,使得瀝青攪拌設備的技術水平得到了進一步的提升。
另外,我國的瀝青攪拌設備主要用于高速公路的建設和維護,節(jié)能技術和機電一體化技術的應用已到了必須面對的時候。采用人機工程學設計,提高操作的智能化。國內(nèi)企業(yè)應充分重視我們目前與國外同類產(chǎn)品存在的技術上的差距,一些看似無足輕重的問題,將成為能否在市場上進一步發(fā)展,甚至生存的決定性因素。
瀝青混合料攪拌設備是一種復雜的綜合配套設備，由于在野外作業(yè)，工作環(huán)境惡劣、氣溫變化幅度大、干擾源多等因素的影響，給該設備控制系統(tǒng)的設計增加了很大的難度。特別是用于高等級公路的設備，對瀝青、粒料、粉料和溫度的計量精度要求高，因此對該設備控制系統(tǒng)硬件和軟件設計相對要求也較高，必須綜合考慮上述因素，采取必要的設計措施，才能滿足高等級公路施工的要求。
瀝青混合料攪拌設備是一種綜合配套設備，獨立運轉部件多，工藝流程復雜。其控制系統(tǒng)的任務是將各部件按照預定的程序開機、運行及拌料、關機，在整機性能滿足要求的前提下，盡量簡化操作，提高整機的自動化控制水平。
控制系統(tǒng)設計的原則：(1)提高控制系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)可靠性指標達到國家標準要求，并爭取達到或接近國際先進水平。
(2)硬件部分應盡量采用優(yōu)質的成熟產(chǎn)品或國外先進產(chǎn)品，在滿足各項性能指標的前提下，設法降低控制系統(tǒng)的制作成本。
(3)采用國際標準，貫徹執(zhí)行現(xiàn)行的國家及企業(yè)標準，努力提高“三化”程度。
(4)計量控制精度：按行業(yè)標準JT/T270-2002規(guī)定（標準工況）：瀝青計量精度：±0.25％（標準砝碼靜態(tài)計量）粉料計量精度：±0.5％（標準砝碼靜態(tài)計量）骨料計量精度：±0.5％（標準砝碼靜態(tài)計量）瀝青計量精度：±2.0％（物料動態(tài)計量）粉料計量精度：±2.5％（物料動態(tài)計量）骨料計量精度：±2.5％（物料動態(tài)計量）(5)人機工程學：采用桌面型組合操控臺,設計簡潔，新穎美觀，操作方便.辦公化的風格給人以舒適，開闊的操作界面讓一切盡在掌控之中；(6)操作的舒適性：控制室最大限度滿足使用者的操作效率和人性化設計；巨大的玻璃窗、取暖和空調(diào)設備等保證舒適的環(huán)境。
控制系統(tǒng)設計的目標：1．系統(tǒng)兼容設備原有控制模式，可實現(xiàn)手動、自動、電腦分別操作，方便用戶生產(chǎn)，同時順利完成產(chǎn)品銜接和便于今后設備改造。
2．硬件資源最新最優(yōu)，軟件資源功能強大。支持多項新技術的應用，如觸摸屏、雙顯示、遠程診斷、冗余控制等。具有較高的性能價格比。
3．提供友好操作界面，具有較高控制精度。
控制系統(tǒng)設計的可靠性：1．穩(wěn)定、可靠的冗余控制系統(tǒng)2．采用工業(yè)電腦+人機界面組合成雙操作系統(tǒng).3．全電腦操控穩(wěn)定、可靠，動態(tài)顯示攪拌站（樓）各部件運行情況，同時可以大量存儲攪拌站的各種數(shù)據(jù)，并按要求打印各類報表資料4．人機界面全自動控制，所見既所用，觸摸操作，上手迅速，控制方便可靠。
控制系統(tǒng)設計的先進性：電腦系統(tǒng)軟件具有較高的穩(wěn)定性、可靠性,具有快速的通訊性能,能準確控制每個生產(chǎn)工藝細節(jié),滿足連續(xù)生產(chǎn)的要求,高速的畫面更新能使畫面更流暢、更美觀;同時軟件具有強大的數(shù)據(jù)庫連接,數(shù)據(jù)處理、配方功能,報表功能。能準確記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù),并以各種方式進行打印.控制系統(tǒng)設計的擴展功能：1．強大的遠程通訊監(jiān)控功能2．支持手機短信功能,可通過手機及時了解生產(chǎn)狀況3．支持GRPS/CDMA/電話撥號通訊可及時監(jiān)控現(xiàn)場狀況及生產(chǎn)數(shù)據(jù)4．可提供視頻采集設備,支持CDMA和局域網(wǎng)傳輸,通過視頻服務器和監(jiān)控站能看到現(xiàn)場圖象.。
二、瀝青混合料攪拌設備控制技術及方案1、強電控制(1)低壓電器：低壓電器均選用國外原裝進口低壓電器，并原廠采購。主要供應商有西門子、金鐘、歐姆龍、松下、三菱、托利多等，高品質的低壓電器為提供高品質的性能提供了可靠的保證;箱體采用組合聯(lián)體型控制柜，先進的工藝設計，合理的布置組合為電氣元件經(jīng)久耐用，性能穩(wěn)定持續(xù)可靠提供保證。
(2)變頻調(diào)速控制：冷骨料用變頻器調(diào)速，可實現(xiàn)無級、連續(xù)穩(wěn)定給料，與熱料倉所需相對穩(wěn)定的料位保持一致。
(3)大功率電機合理的降壓啟動方式：對于大功率電機，根據(jù)其負載特性，確定合理的降壓啟動方式，如星－三角、自耦變壓器、軟啟動器等，以保護電機、電纜、變壓器。
(4)聯(lián)鎖與保護：各被控制電機根據(jù)其工作性質選擇保護整定值，關鍵部件要有二級以上保護；相互之間依據(jù)工藝流程實現(xiàn)聯(lián)鎖，防止物料的堆積或設備的破壞。
(5)接地與屏蔽：良好的接地與屏蔽是設備平穩(wěn)安全運行的保障。
(6)避雷措施：配置避雷器，保護設備和人身的安全。
2、信號采集(1)稱重信號：稱重系統(tǒng)采用世界上先進的控制裝置(美國METTLERTOLEDO公司的Panther（磐獅）稱重顯示儀表和傳感器)，穩(wěn)定性好，計量精度高；模擬信號進入PLC進行控制和飛料計算、落差自動補償功能;且具備工作穩(wěn)定性好和抗干擾能力強的特點。整個系統(tǒng)重心的精確設計、防磨措施的采用，和完全透氣的耐熱軟連接接口，使得計量的精度能夠在施工過程中始終得到保證。（石料累計計量精度≤±0.5%；粉料累計計量精度≤±0.5%；瀝青累計計量精度≤±0.35%）等；(2)溫度信號：熱集料倉、瀝青、除塵器裝有溫度計，并有報警顯示、聲光報警和重要溫度記錄。其中干燥滾筒出口燃油時加裝快速響應的非接觸式紅外線測溫儀，此信號反饋給燃燒器控制器，自動調(diào)節(jié)風油比跟蹤設定的熱骨料溫度。布袋除塵器加溫度計，一方面顯示尾氣溫度指導操作員有效調(diào)節(jié)；一方面采集信號進行二級溫控保護（一級超溫自動打開混風閥，二級超高溫時強制停燃燒器）。
(3)料位信號：成品料倉、熱集料倉、新粉倉、回收粉倉、溢料倉、廢料倉均裝有料位計；顯示料位方便操作員了解各倉狀態(tài)，及時掌握并采取相應的措施進行調(diào)整，實現(xiàn)設備連續(xù)穩(wěn)定運行。
(4)位置信號：對于粉料蝶閥開、關限，放石料開、關限，攪拌缸門開、關限，閥位開、關限，成品料倉各到位信號等；進行位置檢測和反饋，并參與程序控制，可確保各動作能相互聯(lián)鎖，準確可靠。
(5)負壓、差壓信號：測量滾筒負壓并及時調(diào)節(jié)引風風門使其穩(wěn)定，為充分燃燒提供條件。檢測布袋除塵器進出口差壓可為反吹時間或間隔調(diào)節(jié)提供依據(jù)。
3、弱電控制(1)計算機（控制+管理）：組態(tài)軟件的控制設計：程序支持6種骨料、2種粉料、2種瀝青、1種添加劑的配置計量和不篩分計量；電腦控制冷倉調(diào)速；可實現(xiàn)電機分別啟停和自動順序啟動；實時監(jiān)測砂倉、瀝青、溜槽、除塵器出入口溫度和拌鍋等重要電機電流及連續(xù)式料位計的料位變化情況；實時顯示的報警中包含配料超時超差、秤超重、空秤、外部故障、電機過載設備自動故障檢測、報警等功能；。
組態(tài)軟件的管理設計：能顯示和打印名稱、數(shù)量參數(shù)和溫度參數(shù)的設定值和實際值，并能設定稱量誤差范圍，當超過規(guī)定值時發(fā)出報警信號；可儲存200種以上配方，并可方便更改配方。儲存和隨時打印所有數(shù)據(jù)，包括日期、時間、累計生產(chǎn)小時，累計材料消耗等內(nèi)容以及平均小時生產(chǎn)率和日、周、月生產(chǎn)報表及對應材料消耗量；(2)PLC：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應用而設計的，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，可編程控制器及其有關外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。
可編程控制器是一臺專用的計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。
三、瀝青混合料攪拌設備的溫度控制1．瀝青溫度的保障：導熱油系統(tǒng)及管道加熱循環(huán)提供保障。
2．干燥滾筒出料溫度及控制：熱骨料溫度是決定成品料溫的主要因素。自動控制的燃燒裝置能跟蹤所要求的設定的溫度并能在擾動時（火焰、料含水量）快速調(diào)整3．熱料倉細料溫度：反映拌料時的熱骨料溫度；達不到所需溫度時寧可排掉。
4．成品料溫：攪拌缸出口加紅外線監(jiān)視，或成品料倉保溫措施（電加熱、導熱油加熱、巖棉保溫等）。
瀝青混合料的出料溫度是影響施工質量的一個重要因素。溫度過低會影響混合料質量，產(chǎn)生拌和不均勻的“花料”現(xiàn)象，而且不利于攤鋪碾壓；而過高的溫度又會造成燃料等很大的浪費，嚴重時還會引起瀝青老化、結焦。因此必須嚴格控制混合料溫度，還要根據(jù)不同施工情況、天氣情況制定出合理的出料溫度。早晨溫度要稍高一些，尤其第一車由于攤鋪機溫度很低，故應高于正常拌和溫度20℃左右；中午可以適當降低5℃～10℃；風大的天氣也要適當提高一下料溫；粗粒式混合料溫度要比中粒式料溫高8℃～10℃才容易施工。根據(jù)實際情況，掌握砂石料的含水量變化調(diào)整油門開度，使料溫在正常溫度±5℃之間變化。雨季施工因原材料含水量太大要特別注意控制料溫，要告之裝載機操作手排除含水量過大的材料，避免濕料進入冷料倉。另外操作中發(fā)現(xiàn)溫度異?，F(xiàn)象，要及時排查原因，并將機械故障和拌和中的其它情況分別對待。
四、瀝青混合料攪拌設備的油石比控制1.骨料稱量精度控制2.粉料稱量精度控制3.瀝青稱量精度控制4.其它（再生料、SMA）精度控制5.油石比精度及自動跟蹤油石比是瀝青混合料質量的一個重要指標。瀝青含量過少、過多都會降低瀝青混凝土強度，影響壓實度和穩(wěn)定度，含量過多還會在礦料顆粒間形成自由瀝青而最終導致路面“泛油”。因此必須遵照試驗數(shù)據(jù)，制定出最佳油石比并在施工中嚴格控制使其誤差達到±0.3%以內(nèi)。瀝青計量秤要經(jīng)常用標準砝碼核對校驗并及時調(diào)整，尤其是瀝青計量斗、排放閥門的嚴密性要經(jīng)常進行檢查，以防止瀝青內(nèi)漏引起油石比偏大，造成浪費和降低拌和料質量。
另外，還要按照拌和工藝根據(jù)不同情況及時調(diào)整拌和參數(shù)。例如，在熱料倉滿料和缺料兩種情況下拌和參數(shù)是不大一樣的，此時的空中落料質量有很大的差別，滿倉時幾十公斤而空倉時只有幾公斤，這要在操作過程中及時調(diào)整。對機器的性能原理要熟知，只有了解透徹才能達到熟練應用以便提高出料質量。因此，選擇合理參數(shù)、穩(wěn)定可靠且具有自動補償能力的控制系統(tǒng)是提高拌和質量的重要前提。
五、控制系統(tǒng)發(fā)展的市場要求：瀝青混合料攪拌設備控制系統(tǒng)應高度人性化設計，滿足市場要求。由觸摸屏或鼠標完成各種操作，可實現(xiàn)全自動、半自動、手動控制；采用上微機監(jiān)控和通訊控制方式，計算機彩色屏幕顯示，動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程；具有控制與管理功能，可進行參數(shù)與多種配方設定、數(shù)據(jù)管理、故障診斷、遠程監(jiān)控等功能；計量系統(tǒng)采用進口傳感器，全密封結構，傳感器精度等級0.02%，適合任何惡劣工況；控制系統(tǒng)能對飛料誤差進行自動補償。營造整潔、溫度適中、視野開闊、防塵防噪的操作空間，符合人機協(xié)調(diào)性；使工作舒適、方便、快捷。
