沥青混凝土搅拌设备电气控制系统.docx

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沥青混凝土搅拌设备电气控制系统

辽宁省交通高等专科学校机电系

毕业设计文件

设计题目：

沥青混凝土搅拌设备电气控制系统

专业:

机械化施工

姓名：

韩家豪班级：

11251学号：

24

完成期限:

2013年12月27日至2014年3月08日

指导教师：

吴哲

设计任务

沥青混凝土搅拌设备电气控制系统

设计要求

1、认真查阅有关资料,按时完成论文。

2、内容饱满,核心突出,同时所论述的内容要掌握透彻,要求细中有细。

3、随时与指导老师沟通，保证论文的质量。

提交成果

沥青混凝土搅拌设备电器控制系统（手写稿）；

沥青混凝土搅拌设备电气控制系统第二稿（打印版，电子版）。

设计进程

2013年12月26日至31日完成写作提纲；

2014年1月1日至15日完成第一稿；

2014年1月31日至1月底完成第二稿；

2014年2月底至3月9日完成定稿。

指导老师评语

评阅教师评语

成绩

设计成绩

指导教师

评阅成绩

评阅教师

答辩成绩

答辩负责人

总评

负责人

摘要：

沥青混凝土搅拌设备是沥青路面机械化施工的关键设备,由于其运行状况直接影响施工质量与速度,历来为公路施工单位所重视。

近20年来,我国公路交通事业发展迅猛,公路机械化施工因此获得巨大进步,特别是对参与高速公路沥青路面工程建设的企业来说,拥有大型沥青混凝土搅拌设备已是市场准入条件之一。

就技术工艺和设备的先进性而言,美国、英国、德国、法国、意大利、日本和韩国等国家生产的沥青混凝土搅拌设备在总体技术水平和运行性能方面处于世界前列,尤其在智能控制和运行可靠性方面更是如此。

如何缩小与国外同类产品的差距,开发出满足市场急需的产品,主导国内沥青混凝土搅拌设备市场,已经成为目前国内企业急需解决的课题。

沥青混凝土拌和站是生产沥青混凝土的。

主要用在公路上的设备。

主要功能是把沥青,石子,水泥按一定的比例混合在一起,高温加热到150度的设备。

再用摊铺机铺到建设的公路上。

本论文主要是结合ASTEC——LB3000型沥青拌和站在日常使用中具体的保养工作经验，探讨如何提高该设备的系统操作和性能。

在确保安全生产的前提下，保证最大程度的发挥设备的效率，为单位创造良好的经济效益和社会效益。

关键词：

沥青拌和站干燥滚筒搅拌器冷料仓控制系统

Abstract:

Theasphaltconcretemixingequipmentistheasphaltpavementmechanicalconstructionofkeyequipment,duetoitsoperationstatusdirectlyinfluencetheconstructionqualityandspeed,havealwaysbeenforhighwayconstructionunitattention.Overthepast20years,Chinahighwaytrafficdevelopmentrapidly,highwaymechanicalconstructiongainedgreatprogress,especiallytoparticipateinhighwayasphaltpavementconstructionoftheenterprise,ithaslargeasphaltconcretemixingequipmentisalreadyoneofmarketaccessconditions.Istechnologyandequipmentfortheadvancednature,theUnitedStates,Britain,Germany,France,Italy,JapanandSouthKoreaandothercountriesoftheproductionoftheasphaltmixingequipmentintheoveralltechnicallevelandoperatingperformanceisaworldleader,especiallyinintelligentcontrolandoperationreliabilityisevenmoreso.Howtonarrowthegapwiththesimilarproductsinforeigncountries,developedtomeetthemarketneedofproducts,leadingdomesticasphaltconcretemixingequipmentmarket,hasbecomethecurrentdomesticenterpriseurgentproblemtobesolved.

Theasphaltconcretemixingstationistheproductionofasphaltconcrete.Mainlyusedinhighwayequipment.Themainfunctionistoputtheasphalt,stones,cementaccordingtocertaingesturesmixedtogether,hightemperatureheatto150degreesequipment.Garnishwithpavershoptoconstructionofhigh-speedroad.ThisthesismainlyiscombinedwithASTEC-LB3000typeofasphaltmixingstationinthedailyuseofthespecificmaintenanceworkexperience,discusseshowtostrengthentheequipmentmaintenanceandmaintenance.Toensurethesafeproductioninthepremise,ensurethatthegreatestdegreeoftheefficiencyoftheuseoftheequipment,fortheunittocreateagoodeconomicandsocialbenefits.

Keyword：

TheasphaltconcretemixesthestationDryrollerblenderColdbinMaintenance

目录

前言1

1调速电路和成品料输送电路2

1.1干燥滚筒电路2

1.2成品料输送电路3

1.2.1设计必要及用途3

1.2.2成品料输送电路原理4

1.2.3电路工作原理4

2沥青混凝土搅拌设备电气控制系统总体设计6

2.1沥青混凝土搅拌设备简介6

2.2冷骨料控制系统8

2.2.1冷骨料的储存8

2.2.2皮带供料机9

2.2.3冷骨料的输送装置10

2.3干燥滚筒燃烧器系统10

2.3.1燃烧器的点火程序控制10

2.3.2温度控制10

2.4热骨料称量控制系统12

2.5矿粉的计量控制13

2.6称量搅拌控制系统14

2.7集尘装置系统15

2.8沥青混凝土搅拌站的工艺流程15

2.9沥青混凝土搅拌设备电气控制系统总体设计17

2.9.1沥青混凝土搅拌设备手——自一体控制电路总体设计17

2.9.2电路中所用元件说明21

2.9.3电路的工作原理22

结束语27

【参考文献】28

前言

随着社会经济的高速发展，交通运输就成为了经济前进的阶梯。

而不断增加的车流量，使得我们对路面的要求越来越高。

沥青混凝土防水、耐磨、降低噪音等优点，很好的满足人们的要求。

由经过加热的骨料、填料和沥青、按适当的配合比所拌和成的均匀混合物，经压实后为沥青混凝土。

沥青混凝土拌和站是生产沥青混凝土的，主要用在公路上的设备。

主要功能是把沥青,石子,水泥按一定的比例混合在一起,高温加热到150度的设备。

再用摊铺机铺到建设的高速路上。

沥青搅拌设备主要用于高速公路的建设和维护,是一种复杂的综合配套设备，独立运转部件多，工艺流程复杂。

特别是用于高等级公路的设备，对沥青、骨料、粉料的计量精度和温度要求高，设备由于在野外作业，工作环境恶劣，因此对该设备控制系统性能相对要求也较高，才能满足高等级公路施工的要求。

沥青混合料搅拌设备主要包括供料控制，温度控制，计量控制，除尘控制，成品仓控制等。

其控制系统的任务是按照工艺流程顺序控制各部设备,按生产配方自动进行计量拌料。

目前控制系统基本采用PC+PLC的控制模式，上位机PC主要用于下发控制指令进行生产监控与数据管理，下位机PLC负责全部的控制。

沥青混凝土搅拌设备电气控制系统

1调速电路和成品料输送电路

1.1干燥滚筒电路

如图1-1所示所需的元件：

闸刀开关一个、启动开关一个、停止开关一个、接触器一个、热继电器一个、电动机一个。

选用直接启动电路的目的：

电路简单、所用的元件少、操作方便、更经济。

但直接启动电路也有它的不足之处，和降压启动比较更费电，当过载过大时还容易烧毁电机，由于这个原因所在故在电路中加一个热继电器起到保护过载的的作用。

原理：

由主电路可知，和上电源开关SA之后可用接触器主触点KM用来控制电动机的启停。

按下启动按钮SB1接触器线圈KM通电，常开触点闭合，电动机启动，同时辅助常开触点闭合。

当松开启动按钮SB1时，KM的辅助触点使线圈KM继续通电使电动机保持运转，辅助常开触点的这种作用通常称作自锁或自保；与此同时主触点KN将电动机电源切断，电动机随即停止运转。

此电路具有短路保护、过载保护以及欠压或失压保护。

当电动机电路短路时，强大的电流流过熔断器，熔断器迅速熔断而断开电路从而保护电机；当电流电压由于某种原因严重欠压或失压时，接触器KM即自行释放；而当电源电压回复正常时因自锁已释放。

当电动机过载时一个较大的电流通过热继电器RJ，RJ常闭触点断开切断控制电路的电源，使电动机断电而得到保护。

如图1-1所示

图1-1干燥滚筒电路

1.2成品料输送电路

1.2.1设计必要及用途

在沥青混凝土搅拌设备的生产过程中，由于搅拌设备与运输车辆及摊铺设备等之间的生产很难协调，不能使拌合好的成品料及时的运输到施工地点，并且拌合好的沥青混凝土成品料应具有140℃到160℃的工作温度（视当地施工时的气温及运输距离而定）,才能保证摊铺作业时，沥青混合料具有良好易性和均匀性，必须把拌合好的成品料先储存在保温盒防止氧化措施较好的大型成品料储存仓内。

成品料从搅拌器到成品料仓的运输是由沿轨道提升的运料车来完成的，料车由卷扬机来拖动。

成品储存仓一般有三个到四个，每个料仓的顶部都有一个料位传感器，当料仓装满时，料位传感器可使料车把成品料运输到下一个储料仓。

当储料仓全部装满时，即使料车装了成品料，料车也不会动作由最后一个储料仓的料位传感器来控制。

搅拌器卸料口底部和储料仓附近都有定位的行程开关，当料车碰到定位行程开关时，料车就会自动停到相应的位置。

图1-2为有一个单斗提升机的成品料储存仓。

图1-2沥青混凝土成品料储存仓

1--运料车；2--轨道；3—钢索；4—驱动电机；5—支架；6—成品粮仓；7—搅拌楼

成品料的提升机包括：

运料车，轨道，储料仓，驱动钢绳，滚轮，减速器，电磁制动器，电动机，行程开关等。

如图1-3所示，工作中，当运料车盛满成品

图1-3电磁式制动器

1—电磁铁；2—手动调整支架；3—油杯；4—弹性圈和销轴；

5—摩擦制动盘；6—弹性联轴器；7—制动器座；8—摆臂

料后，电机的动力经减速器增扭减速后使滚筒运转。

缠绕在滚筒上的钢绳通过滑轮使运料车沿滑轨上移，移动到成品料仓上方，行程开关等使运料车停止运行，气力将运料车的斗门开启；将运料车内的成品料投入成品料储存仓内。

卸料完毕后，驱动电机反转，运料车靠自重滑落回搅拌机放料闸门下方。

提升机的电磁制动器设于驱动电机和减速器之间，它即可使运料车在运行中迅速停止，又可防止运料车停车后在自重作用下沿轨道下滑。

1.2.2成品料输送电路原理

由主电路可知，合上电源开关之后，可由接触器主触点和来控制电动机的启动和停止。

按下启动按钮时，接触器通电，常开主触点闭合，电动机启动正转，同时辅助常开触点闭合；当松开启动按钮时，的辅助常开触点使线圈继续通电，使电动机保持运转。

按下停止按钮，接触器线圈断电，辅助常开触点和主触点断开电动机与电源分离，电动机停止转动。

按下启动按钮,接触器的线圈得电吸合，其主触点和辅助常开触点闭合，电动机通电反转，按下停止转动。

1.2.3电路工作原理

成品料输送自动工作原理：

当搅拌器搅拌好成品料，向输送车卸料，搅拌器的弧形门打开卸料，此时弧形门会触碰到装在弧形门附近的行程开关，常开触点闭合，中间继电器和时间继电器的线圈同时得电，常开触点闭合，当卸料完毕后，弧形门关闭，常开触点断开时，由于中间继电器的保电作用的线圈继续通电。

几秒后，时间继电器的常开开关闭合,接触器的线圈通电吸合，辅助常开触点的主触点闭合电动机通电启动，同时，常闭触点断开，断电，其常开触点断开，而的常开辅助触点已经闭合，即使的常开触点断开，接触器的辅助常开触点为其的线圈通电即自锁，电动机保持运转，电动机带动卷扬机拖动成品料车继续动作。

料车在卷扬机的拖动下沿着轨道运行到第一个储料仓，料车会触碰到储料仓上方的行程开关，常闭触点会断开，接触器断电，其辅助常开触点和主触点断开，电动机DR与电源断开，电动机停止转动，料车停止运动接触器的常闭触点闭合，料车在电磁制动器的作用下不会因为自重下滑。

在行程开关常闭触点断开的同时，其常开触点闭合，时间继电器的线圈通电，同时，料车向第一个储料仓卸料。

料车卸料完毕后，时间继电器的常开触点闭合，接触器的线圈通电，其辅助常开触点和主触点闭合电动机反转，卷扬机的钢绳松动，由于料车的运行轨道是储料仓处的倾斜轨道，卷扬机的钢绳一松动，料车在自重的作用下自己向搅拌器处滑行。

料车离开储料仓时会释放被料车触碰的行程开关，其常闭触点闭合，常开触点断开，时间继电器断电，常开触点断开，在自己的常开触点的通电下继续得电，电动机继续反转，料车继续向搅拌器处滑行，当料车滑行道搅拌器的下方，会触碰到行程开关，其常闭触点断开，切断线圈通电，接触器的主触点和辅助常开触点断开，切断电动机的电源，电动机停止转动，同时接触器的辅助常闭触点闭合。

料车停在搅拌器的下方等待下一次的运输工作。

当第一个储料仓装满成品料时，储料仓上方的料位传感器的常开触点就会闭合，料车运料到第一个储料仓时，碰到行程开关，常闭触点断开，但由于第一个料位传感器的常开触点是闭合的，接触器通电，不会断电，电动机还会继续转动。

在行程开关的常闭触点断开时，其常开触点会闭合，时间继电器的线圈会通电，但由于的常开触点是延时动作的，因此接触器的线圈不会通电，的辅助常开触点也不会切断接触器的电源，电动机还会继续转动，料车会在很短的时间内离开第一个储料仓，释放被碰到的行程开关，料车向下一个储料仓运行，由于行程开关被释放断电。

料车到达下一个料仓时，会触碰到行程开关，则料车会像在第一个储料仓一样动作，最终回到搅拌器的下方等待下一次的运料工作。

当最后一个储料仓也装满成品料，料位传感器的常闭触点就会断开，即使料车装满成品料，中间继电器和时间继电器的线圈得电，时间继电器的常开触点闭合，接触器的线圈也不会通电，电动机不会启动，料车也不动作。

如图1-4所示

图1-4元件及作用

元件名称

额定电压

额定电流

元件类型

元件作用

备注说明

接触器

（2个）

380V

CJO—20

型

用来接通和

切断电机与

电源的连接

KMR1用来使电

机正转拖动料车

KMR2使电机反

转料车下滑

热继电器

（1个）

380V

三相式

保护电机防

止电机过载

烧坏

当电机负载过大，电

机的工作电流超过额

定电流，其常闭触点

就会断开切断电源

中间继电

器（1个）

380V

起保护电路作

用

时间继电

器（2个）

380V

空气阻尼

式

可使电机

延时动作

KTR1为料车装料时

间继电器，KTR2为

卸料时间继电器

行程开关

（4个）

380V

直动式

使料车自动

工作自动找

位

料位传感

器（4个）

380V

控制料车卸

料的仓位

装在各个储料仓的

上端，用来控制储

料仓装料

按钮开关

（3个）

380V

用来手动控

制电机的启

动和停止

两个启动按钮开关，

控制电机的正反转，

另一个为停止按钮

开关

2.沥青混凝土搅拌设备电气控制系统总体设计

2.1沥青混凝土搅拌设备简介

沥青混凝土就是在不同粒度的碎石、砂石、砂子和石粉等矿料中加入沥青，经搅拌而成的沥青混合料。

碎石是沥青混合料的骨架，统称为骨料。

砂子用来增加矿粉与沥青的粘结面积。

石粉作为填充料与沥青共同形成一种糊状粘结物，填充于骨料之间，以增加砂石料的粘结强度，从而提高沥青混凝土的强度。

生产沥青混凝土的机械统称为沥青混凝土搅拌设备。

通常，沥青必须被加热到140~160℃的工作温度才能保证有足够的流动性，骨料也必须烘干并加热到160~200℃的温度，才能保证被沥青很好的裹覆和粘结在一起。

此外，还要根据沥青混合料的用途确定材料的级配与沥青粘结剂的配合比例。

最后搅拌好的沥青混合料具有140~160℃的工作温度（视当地的施工气温及运输距离而定）和精确的配比，才能保证摊铺作业时，沥青混合料具有良好易性和均匀性，因此，沥青混凝土在搅拌过程中有下列工序：

将骨料烘干加热到160~200℃，筛分后按重量比例称好分量；

将沥青或渣油加热到120~160℃，并按分量或质量称好比例分量；

将定量的热沥青喷洒在定量的骨料上，并予以拌合。

图2-1传统间歇式沥青混凝土搅拌设备基本结构示意图

1—冷骨料定量给料装置；2—冷骨料输送机；3—干燥滚筒;4—热骨料提升机；5—热骨料筛分机和热骨料储斗；6—热骨料计量装置；7—石粉储仓和定量供给装置；8—沥青保温灌；9—搅拌器；10—混合料成品仓；11—除尘装置

传统的沥青混凝土搅拌设备分连续式和间歇式两种，两种的组合部分基本相似，只是搅拌器的结构以及石粉与沥青的供给形式有所区别。

本章以传统间歇式沥青混凝土搅拌设备为例进行介绍。

图为其结构原理示意图。

它由：

冷骨料的定量供给和输送装置、石粉供给装置、沥青供给装置、干燥滚筒、热骨料提升装置、搅拌器、除尘装置等主要部分组成。

沥青混凝土搅拌设备的工艺流程如下：

不同规格的冷砂石料分别储存各自的料斗→冷骨料定量给料装置对各料安容积进行粗配→冷骨料输送机传输→干燥滚筒干燥加热（喷燃气的火焰逆料流烘干加热到足够温度）→热骨料提升机传输→热骨料筛分机筛分→热骨料储入各自的临时料斗（以上过程为连续进行）→热骨料计量装置精确称量→搅拌器搅拌

石粉→石粉储仓→石粉称量装置→搅拌器搅拌

沥青（流体）→沥青保温灌→沥青称量装置→搅拌器搅拌

搅拌好的成品料→直接运往工地或由产品料车送入产品混合料储料仓

干燥滚筒与热骨料筛分机等所产生的粉尘→除尘装置将粉尘分离出来→石粉定量给料装置回收再用

为了保证沥青混凝土搅拌设备按要求的工艺流程运行及得到高质量的沥青混凝土混合料，无论搅拌设备的结构形式如何，都采用了电子监测和自动控制系统。

有多台电子秤组成的称量系统实现骨料、石粉和沥青等成分的精确配比；干燥滚筒出料温度的自控系统；沥青加热的导热油自控系统等。

控制形式有继电接触器控制形式、程序控制形式、可编程控制器（PLC）式、单片机和微机控制形式及几种控制型式并存的混合控制型式。

2.2冷骨料控制系统

2.2.1冷骨料的储存

冷骨料一般堆放在露天场地上，在条件允许的情况下存放于特制的筒仓内。

前者成为堆场式，后者成为筒仓式。

拌制沥青混凝土混合料所需的各种砂、石料分类存放在露天场地上，用推土机堆成料堆。

不同规格的材料之间，最好用混凝土墙壁隔开，以免混杂。

这种存放方式不需要专门的设施，储存量不受限制。

但由于露天存放，不便遮掩，因此骨料的含水量随气候变化较大，尤其是雨天，含水量的增加会加大烘干、加热装置的工作量，使能耗增大或生产率降低。

目前国内最常采用的是这种存放方式。

与堆场式相适应的骨料运输方式，一般有两种：

一种是将配料斗设置在聊堆下，各种冷砂、石料靠自重直接流入料斗，经料斗下的配料装置后，由坑道内的骨料皮带输送机将料送至皮带输送机，然后再送入干燥滚筒；另一种是将配料装置放在地上，用装料机将各种规格的冷砂石料分别铲入带给料机的斗内，配置后再由倾斜皮带输送机将料送至干燥滚筒。

当存放材料的场地受到限制时，可利用几个特制的筒仓，将砂、石料分别存放在其中。

由自卸车运入的砂、石料，通过斗式提升机的卸料机分别送至各筒仓内，筒仓下设有给料机，骨料经配比后，由皮带输送机送入干燥滚筒，如图3-2-1所示。

这种存料方式，占地面积小，而且筒仓可以加盖，冷骨料的含水量不受外界条件的影响；此外，由于不使用推土机、装载机等工程机械上料，减少了噪音和灰尘对环境的污染。

因此，在对环境要求高且场地受到限制的场合，适宜采用筒仓式储料。

据有关资料介绍，筒仓容量一般考虑确保5d的供料量，至少不低于3d的用量。

这种存放方式多用于生产商品沥青混凝土或城市的沥青混凝土搅拌站。

图2-2储料仓机输送带式卸料机

1-皮带输送机；2-冷骨料仓；3-卸料机；4-给料机

2.2.2皮带供料机

皮带给料机（图2-3）的工作原理为：

骨料在重力作用下压在料斗下的皮带给料机上，通过皮带给料机的旋转强制将给料卸出。

调节皮带给料机的转速或料斗闸门的开度来改变供料量。

料斗闸门的开度用于粗调，并在开机前调好；而开机后的精调则是通过改变皮带机的转速来实现的。

皮带给料机由电动机驱动，其用调频器改变电动机的转速。

图2-3皮带式给料机

2.2.3冷骨料的输送装置

冷骨料的输送装置时将配料装置送出的冷砂、石料送至干燥滚筒的装置，一般由骨料皮带输送机和倾斜皮带输送机组成。

每一种骨料经给料机卸出后，便汇集在下面的骨料皮带输送机上，再经皮带输送机将冷骨料送入干燥滚筒内。

2.3干燥滚筒燃烧器系统

目前，在干燥滚筒上采用的燃烧器具有以下功能：

自动调节燃油与空气比率；燃烧的火焰稳定、可调；电点火可在控制室内进行遥控点火；具有火焰监测系统和鼓风监测，能随时了解燃烧器燃烧状态。

燃烧器的温度控制系统，如图2-4所示。

它由温度和状态检测装置、控制器和燃油空气比率控制系统等部分组成。

控制器根据检测信号驱动步进电机，燃油空气比例控制系统有步进电机带动四连杆机构，使燃油和空气按固定比例增减，从而调节出料温度。

2.3.1燃烧器的点火程序控制

燃烧器的点火程序控制室按照一定的时序分别控制点火线圈、丙烷气阀、燃烧泵、风和油比例的电动执行器，同时受风门的最小位置、最大位置、气流检测、火焰检测等条件的制约