连续滚筒式沥青搅拌站控制系统的研究

摘要

沥青搅拌站在公路建设中起着非常重要的作用，目前采用的沥青搅拌站分为间歇式和连续式两种，连续式沥青搅拌站较间歇式相比有很多优势，但是传统的连续式沥青搅拌站物料计量采用容积法，计量误差较大。 本课题研究连续滚筒式沥青搅拌站，在了解连续滚筒式沥青搅拌站发展过程、设备结构以及工艺要求的基础上，设计了其控制系统，包括PLC控制系统设计和监控系统设计。针对传统的计量方法的缺陷，本设计提出了采用比值控制对骨料级配比、石粉比以及油石比配比进行自动控制，并应用混合过程PID调节。 根据控制要求选型，本设计采用西门子S7-200PLC，在S7-200编译环境STEP7-Micro/WIN4.0 SP6下，进行了PLC软件的设计与调试，实现了系统所需要的控制功能。上位机监控系统用组态软件WinCC实现，可通过上位机向PLC发出控制命令，同时还可将现场的各种数据通过PLC传送给上位机，在上位机界面上用图形显示出来，实现对生产过程的实时监控。WinCC与PLC的通信通过PPI协议实现。 经过Matlab仿真结果可知，双闭环比值控制和混合过程PID算法的应用，能够有效地提高沥青混合料计量配比的准确性，大大地提高了沥青成品料的生产质量，具有很大的实用价值，对连续滚筒式沥青搅拌行业的发展和公路建设有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题背景及意义

1.2国内外现状

1.3本课题主要研究内容

2连续滚筒式沥青搅拌站概述与总体方案设计

2.1沥青搅拌站概述

2.1.1间歇强制式沥青混凝土搅拌设备简介

2.1.2连续滚筒式沥青混凝土搅拌设备简介

2.1.3沥青搅拌站控制系统

2.2总体方案设计

2.2.1 PLC控制系统设计

2.2.2监控系统设计

2.3控制算法介绍

2.3.1比值控制算法

2.3.2混合过程PID算法

2.3.3算法在本控制系统中的应用及仿真

2.4小结

3 PLC在连续式沥青搅拌站控制系统中的应用

3.1PLC系统组成及特点

3.1.1 PLC的系统组成

3.1.2 PLC的特点

3.2本系统PLC的选型

3.2.1 PLC选型依据

3.2.2本系统PLC选型

3.3变频器的选择

3.4小结

4 PLC控制程序设计

4.1 STEP 7编程软件介绍

4.2 PLC程序设计

4.2.1主程序设计

4.2.2比值控制程序设计

4.2.3 PID程序设计

4.2.4称重系统程序设计

4.2.5烘干加热及搅拌程序设计

4.3小结

5上位机监控界面设计

5.1 WinCC组态软件介绍

5.2监控程序设计步骤

5.3监控界面设计

5.3.1模拟运行

5.3.2料单设置

5.3.3报警信息

5.3.4打印报表

5.4 WinCC与S7-200通信的实现

5.4.1 WinCC与S7-200系列PLC通过Profibus协议进行通信的实现

5.4.2 WinCC与S7-200系列PLC通过PPI协议进行通信的实现

5.5小结

6系统抗干扰措施

6.1干扰类型与影响

6.2主要干扰源分析

6.3抗干扰措施

7结论

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献

附录：作者在读研期间发表论文