一种新型混凝土路面沥青灌缝机的PLC控制.pdf

技术 DOh 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 2 ． 0 4 ． 0 0 5 一 种新型混凝土路面沥青灌缝机的 P L C控制 杨德良，李雨露，欧阳国强 湘潭职业技术学院， 湖南湘潭4 1 1 1 0 2 摘要根据某创新设计的热气流加热式混凝土路面沥青灌缝机技术设计要求，结合其使用环境和现有条件 ， 通过优化组合控制 设计及多次试制总结，采用P L C 对系统实施 自 动控制，完成了整机的设计制造。 关键词 创新设计 ；沥青灌缝机 ；P L C控制系统 ；热气流加热 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2f 2 0 1 2 0 40 0 1 8一O 3 A Ne w Ty p e o f P LC Co n t r o l o f As p h a l t Cr a c k S e a l i n g M a c h i n e f o r Co n c r e t e Pa v e me n t YANG De l i a n g，L I Yu l u，OUYANG Gu o q i a n g X i a n g t a n V o c a t i o n a l ＆T e c h n i c a l C o l l e g e ．X i a n g t a n 4 1 l 1 0 2 ．C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o a n i n n o v a t i v e d e s i g n r e q u i r e me n t 0 f h o t a i r flo w h e a t i n g a s p h a l t c r a c k s e a l i n g ma c h i n e f o r c o n c r e t e p a v e me n t ． c o mb i n i n g wi t h i t s a p p l i c a t i o n e n v i r o n me n t a n d e x i s t i n g c o n d i t i o n． t h r o u g h t h e o p t i ma l c o mb i n a t i o n c o n t r o l d e s i g n a n d mu l t i t r i a l s u mma r y． a p p l y i n g P LC t o c o n t r o l t h e s y s t e m a u t o ma t i c a l l y． c o mp l e t e t h e d e s i g n a n d ma n u f a c t u r e n f t h e ma c h i n e ． Ke y wo r ds i n no v a t i v e d e s i g n；a s p h a l t c r a c k s e a l i n g ma c h i n e；PL C c o n t r o l s y s t e m；h o t a i rflo w h e a t i n g 1 引言 混凝土路面的伸缩缝沥青灌注 ，是公路及机 场建设中的一个重要工序 。目前 国产灌缝机往往 存在很多不足，主要体现在一是沥青加热时温 度控制不准确 ，特别是改性沥青 ，很容易因温度 局部过高而焦化变性 ，严重影响灌缝的质量和设 备 的正 常运行 ；二是融 化 的沥青输 出采用齿 轮 泵 ，这种泵对物料的颗粒型杂质敏感 、调速范 围 窄 ，难 以控制灌缝效果 ，也有采用外部压力输 送 ，但流量控制不准确 ；三是浇注时要等到整个 沥青料箱 中沥青全部融化才能开始浇注 ，作业等 待时间长，影响工作效率。本设计产品采用 P L C 作为中控单元，对加热元件、温度检测、物位检 测等进行综合处理 ，很好地解决了上述难题 。 2 控 制原理 2 ． 1 系统组成 本设计 由控制部分 、加 热装 置 、沥青料箱 、 沥青输送机构 、喷洒行走机构等组成 。 该机的控制分作三个部分。中控单元部分主 要对喷嘴 、螺杆泵 、料箱三处采集 的温度信号和 满足连续 灌缝要求的料箱物位信号进行处理 b ， 以此控 制 电加 热棒 的通 断 ，风 机启 动与延 时停 止 ，螺杆 泵驱 动 电机 的启停 ，即沥青 灌注 的准 备。行走部分由操作手柄给出信号 ，经行走整 定 ，驱动控制行走电机速度 ，由操作者 目测控 制灌缝速度。沥青输送部分经三档位开关 给出信 号 ，经驱动电机转速整定部分控制驱动电机 ，给 出不 同的螺杆 泵转速 ，实现 不 同的沥青 流量输 出。本设计系统控制方框图如图 1 所示 。 2 ． 2系统功能及动作分析 2 ． 2 ． 1 系统操作流程 系统操作流程如图2 所示。 2 ． 2 ． 2 设备的启动 1 在使用本设备施工前必须进行 以下检查 1 检查燃油箱汽油油位 ； 2 检查发动机机油油位 ； 收稿 日期 2 0 1 1 1 1 0 2 L L 喷 嘴 温 度 螺 杆 泵 温 度 料 箱 温 度 物 位 喷 嘴 1 加 热 喷 嘴 2 加 热 加 热 棒 热 风 机 显 示 显 示 显 示 显 示 I l I ’ 中 l ． I f l f 1 牡 I l - - J 控 I l l f I 版 l 一’ J 亘 熹 l 阿 “174 兀 测温 I l测温 l I 测 温 I l 市 电l 匿 图1 电气系统控制方框图 系 统 加电 上 启 动信 号 ＼检 温 ／l 调 定 值I I 伴 热 带 断 电 l 螺 杆 泵 送 料l l浇 灌 作 业 l 图2 控制操作流程图 3 将电源开关合在 “ O F F ”位置。 2 往料箱 中投入沥青 。 3 控 制 箱 右 侧 电 源 选 择 切 换 开 关 放 至 “ 中”位 ，“ 熄火”开关断开。 4 如使用本机 自带发电机作为 电源 ，则启 动发动机 。待转速稳定后 ，控制箱右侧电源选择 切换开关放至 “ 左 ”位 ，引入 自备 电源 。如使用 外部电源 ，控制箱右侧电源选择切换开关放至 “ 右”位 ，引入外部 电源 。 5 打开操作板上的电源开关 ，此时，等待 沥青熔化 。 2 ． 2 ． 3 灌缝操作 1 观察操作板上螺杆泵温 度指示和喷嘴温度指示数值。如 料箱温度低于允许值 ，P L C 程序 将 自动输 出信号 ，驱动接触器 K M1 先行开启加热 。待温度达到 允许喷注温度 ，料箱物位达到连 续浇注容量 ，螺杆泵和喷嘴处温 度达到调定值 ，程序解除喷注锁 定 ，方可启动灌缝作业 。通过工 作方式选择旋 钮选择 “ 导 引式” 或 “ 手持式”工作 ，并使用螺杆 泵转 速 选择 旋钮 ，旋 转改 变 档 位 ，选定沥青输 出速度。 2 若选择 “ 手持式”工作 方式 ，则手持喷洒杆 ，压下杆上 启动开关 ，即可开始作业。 3 旋转右手柄上行走机构 调速机构 ，调整 电位器 ，配合基 准喷注速度 ，调整行走速度 ，达 到灌缝作业标准。 4 作业 时 ，如沥青物位低 于最低允许物位 ，操作板上 “ 沥 青物位”指示灯将被点亮 ，若操 作者判断箱中余料足够本次作业 使用 ，请在 1 0 秒钟之内按下 “ 解 除”按钮 ，恢复正常作业。如 1 0 秒钟 内未进行解除操作 ，机器将 自动停止。 2 ． 2 ． 4 退 出作业 ，机器停止 1 结束灌缝作业后 ，按下 “ 停止 ”按钮 。加热 系统停止加 热 ，风机延时 1 0 s 停止 ； 2 关闭电源开关 ； 3 按下面板上 “ 熄火”开关 ； 4 将沥青输出管的球阀关闭。 3 P L C控 制系统设计 3 ． 1 P ／ C选型 本设计通过综合 比较 ，采用P L C 作为中控单 元 ，对加热元件 、温度检测 、物位检测等进行综 合处理，并有相应的显示输出。根据其控制要求 本系统选用欧姆龙 C Q M1 A 一 2 0 C D R A可编程序控 制器 ] 。 3 ． 2输入／ 输 出点分配 P L C输入 、输出接线如表 1 所示。 3 。 3 P L C外围接线 P L C外围接线如图3 所示 。 表 1 I ／ O分 配表 螺 杆 泵检 温 达 标 螺 杆泵 检 温 超 标 喷 嘴 检 温 达标 喷 嘴 捡 温 超 标 物 位 检测 解 除开 关 系 统 停止 启 动 开关 料 箱 检 温 达 标 料 箱 检 温 超标 图3 P L C外围接线 图 螺 杆 泵 驱 动 加 热 棒 伴 热 带 风机 物 位显 示 3 ． 4 程 序结构 程序结构如图4 所示。 4结束语 利用P L C系统控制技术对新型沥青灌缝机进 行 的控 制 ，有效地实现 了沥青融化 的质量控制 ， 通过对本设计 的多次结构整改和控制优化设计 ， 达到了控制简单可靠 、操作维修方便 、节能降 耗、适用性强、工作启动时间短等技术要求 ，该 设 计已 获 得 国 家 专 利 专 利 号 Z L 2 0 0 9 2 0 0 6 3 8 1 5 ． 9 ，试用运行效果 良好 ，正组织 批量生产 。 。 。 。 H H 一 0 0 0 0 8 0 0 0 0 9 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 ／ ， r l ／ r l ]l 0 0 0 0 3 2 0 0 0 0 l J J ， ， r I I{ 2 0 0 0 0 T I M O 0 0 l} l } l 0 0 9 0 0 0} 7 I ／r l 2 1 0 0 0 l 0 0 0 0 4 2 0 0 0 0 T I M O 0 0 J ， ， l l I ／ r l I l ／ r { 2 0 0 0 1 2 0 0 0 2 I T l l j l ／ f l l I l ， 。 9 o l 。 。 f l I l l ＼ 2 0 0 0 2 I l l 1 0 0 1 0 0 4 ／ l 0 0 0 6 2 0 0 0 0 T M O l l l l ／ r ／ l l 1 ／ 1 } ＼ 2 f 0 3 l T M 6 oo I 20 『 I E N D 叭 参考文献 [ 1 ] 机械设计手册 新版 编委 会． 机械设 计手册 [ M]． 北京机械工业出版社 ，2 0 0 8 ． [ 2 ]许谬． 电气控制与P L C应用 [ M]． 北京机械工业出 版社 ．2 0 0 6 ． [ 3 ]吴卫荣．传感器与P L C技术 [ M]． 北京中国轻工业 出版 社 ．2 0 0 6 ． [ 4 ]周元一． 电机与电气控制 [ M]． 北京机械工业出版 社 ，2 0 0 7 ． [ 5 ]杜从商． P L C编程应用基础 [ M]． 北京机械工业出 版 社 ，2 0 0 9 ． [ 6 ]姚永刚． 机床电器与可编程序控制器 [ M]． 北京机 械工业 出版社 ，2 0 0 8 ． 第一作者简介杨德良，男，1 9 6 6 年生，湖南湘潭人，硕 士。高级教师／ 高级技师。研究领域机电一体化。 编辑 阮毅 r ’ 1 1 ■_ _ 1 ， j | ／ 夕 ／ 尊。 | I 一 一 ． _ 妒