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摘 要：针对泡沫沥青发生机的的实际工作环境，设计基于可编程逻辑控制器为控制器的连续自动控制系统。
关键词：泡沫沥青发生机 自动控制系统 设计
中图分类号：U415.5 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-192-02
随着沥青路面就地冷再生技术得以很大推广，泡沫沥青作为添加剂因为其很强的适用性使得它在冷再生路面中得以广泛应用。对于泡沫沥青一般用泡沫沥青发生机来生产制得。国外的冷再生机的发泡设备有wirtgen、Bomag公司，但是价格昂贵。目前国产泡沫沥青发生设备刚刚起步，价位较低，但是操作性能有明显缺陷，如何提高发泡性能和减轻操作强度就显得越来越重要，本文就如何自动控制泡沫沥青发生机制取泡沫沥青做以下阐述。
1 控制系统设计目标
泡沫沥青发生机自动控制系统研究的主要任务就是给泡沫沥青发生器设计一套自动控制系统，将原来的手工操作系统改为以PLC为控制器控制的自动控制。在提高控制参数精度的同时，减轻操作人员的劳动强度。具体来说就是准确的控制沥青加热温度、参入的水的含量、沥青流量、气压、水压以及对设备的清洗。从性能上来说就这套控制系统就不同标号的沥青在准确控制的同时达到好发泡效果，控制精度有效，人机交互方便。
2 控制系统功能分解
沥青发泡试验机控制系统由故障诊断、人机交互、工作装置和电源开关等部分组成。基本电路系统包括基本的电源以及一些安全急停按钮。故障监测主要是在机器运行的过程中遇到故障时起保护发泡机和控制器的作用。人机交互是指利用步科MT4404T触摸屏用来进行操作的界面。工作装置系统就是发泡机的主要核心部分，包括沥青加热控制、沥青循环控制、沥青发泡控制、沥青中加水量控制、电源开关控制以及管道清洗装置等。
3 控制系统方案的设计
主控制器的性能对提高施工自动化程度，施工作业质量起着至关重要的作用，国内外主要采用DSP，单片机和PLC作为主要控制器，他们各有其特点。其中DSP数据功能强大，运算速度快图形显示能力强；单片机使用普遍门，技术成熟，运用普遍；PLC以逻辑控制为主，可靠性强、配置方便，并且有和触摸屏的互补优势，便于维护和管理。
针对所要完成的任务，本方案提出以西门子公司的S7-200系列可编程逻辑控制器。该系列产品可以满足各种自动化的需要，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决不同工业自动化问题时候，有很强的适应性。通过考察沥青发泡机的I/O点数以及型号信号类型，最后确定主控制器为S7-200系列CPU224XP型，以及作为模拟量输入的扩展模块EM235。
4 泡沫沥青发生机的控制关键技术
4.1 沥青加热温度的控制
沥青的粘度和温度成反比例关系。理论上较低的粘度，在发泡过程中当改变状态时就形成较大的泡沫，因此要获得满意的发泡效果，一般的沥青温度要在140℃以上。发泡机在工作过程中，用温度传感器进行测量，在开始工作时持续加热到与设定好的温度后，加热系统自动保温，当温度低于预设好温度的最低点后，加热系统继续加热沥青，实现恒温控制。
4.2 发泡用水量的控制
增加注入沥青的发泡用水量可以有效的增加产生泡沫的体积。因此增加发泡用水量可以增加泡沫的大小，使得膨胀率增大然而耽搁泡沫体积的的增加，减小了周围沥青薄膜的厚度，使得泡沫不稳定导致半衰期的减小。因此，膨胀率和半衰期与发泡率的用水量成反比关系。加水量的控制通过电子比例阀进行调节。在机器开始工作前预设好加入水的比例，机器根据沥青的流量进行自动控制加水量。
4.3 沥青流量的控制
沥青流量主要是根据机器的工作能力与实际的工作量进行确定的。通过多次实验将沥青泵的转速与沥青流量的关系计算出来。在后续的工作中，只需要将流量标定好输入到控制系统中，控制器会根据输入的流量值通过变频器改变沥青泵变频电机的转速，进而改变流量。
4.4 沥青的循环控制
在前面的各种工作都做完后，沥青进入循环着状态，只要不发泡，沥青就一直在管道中进行循环。根据设定好的间隔时间，沥青喷嘴处的电磁阀打开，沥青进行发泡，完毕后沥青继续循环，到了下一个间隔时间点，电磁阀继续打开，一直进行循环。
4.5 沥青发泡控制
沥青在发泡过程中是热沥青，加压后的水和空气共同作用的结果。在发泡时候，控制热沥青，水，空气三路的电磁阀同时打开，将热沥青，水和空气一起喷射到发泡腔内，进行发泡。发泡完毕后，所有电磁阀均关闭。
5 对于软件控制系统的实现
PLC的引脚分布图如图1，控制系统的主程序实现如图2。
6 结语
泡沫沥青机自动控制系统基于西门子PLC设计的连续控制系统，主要的功能是将试验机的功能进行强化后可以运用到实际的施工中。功耗小，控制精度高，稳定的要求也是该自动控制系统的一大优势。
参考文献：
[1] 何佳.泡沫沥青发泡工艺参数研究[D].长安大学，2010.
[2] George Wang.沥青路面的全厚式再生暨泡沫沥青稳定（续）[J].上海公路，2005（2）.
[3] 宗跃，马韶阳，张一凡，等.ZBL2500型冷再生机的泡沫沥青发生装置[J].工程机械，2009（9）：6-8.
关键词：泡沫沥青发生机 自动控制系统 设计
中图分类号：U415.5 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-192-02
随着沥青路面就地冷再生技术得以很大推广，泡沫沥青作为添加剂因为其很强的适用性使得它在冷再生路面中得以广泛应用。对于泡沫沥青一般用泡沫沥青发生机来生产制得。国外的冷再生机的发泡设备有wirtgen、Bomag公司，但是价格昂贵。目前国产泡沫沥青发生设备刚刚起步，价位较低，但是操作性能有明显缺陷，如何提高发泡性能和减轻操作强度就显得越来越重要，本文就如何自动控制泡沫沥青发生机制取泡沫沥青做以下阐述。
1 控制系统设计目标
泡沫沥青发生机自动控制系统研究的主要任务就是给泡沫沥青发生器设计一套自动控制系统，将原来的手工操作系统改为以PLC为控制器控制的自动控制。在提高控制参数精度的同时，减轻操作人员的劳动强度。具体来说就是准确的控制沥青加热温度、参入的水的含量、沥青流量、气压、水压以及对设备的清洗。从性能上来说就这套控制系统就不同标号的沥青在准确控制的同时达到好发泡效果，控制精度有效，人机交互方便。
2 控制系统功能分解
沥青发泡试验机控制系统由故障诊断、人机交互、工作装置和电源开关等部分组成。基本电路系统包括基本的电源以及一些安全急停按钮。故障监测主要是在机器运行的过程中遇到故障时起保护发泡机和控制器的作用。人机交互是指利用步科MT4404T触摸屏用来进行操作的界面。工作装置系统就是发泡机的主要核心部分，包括沥青加热控制、沥青循环控制、沥青发泡控制、沥青中加水量控制、电源开关控制以及管道清洗装置等。
3 控制系统方案的设计
主控制器的性能对提高施工自动化程度，施工作业质量起着至关重要的作用，国内外主要采用DSP，单片机和PLC作为主要控制器，他们各有其特点。其中DSP数据功能强大，运算速度快图形显示能力强；单片机使用普遍门，技术成熟，运用普遍；PLC以逻辑控制为主，可靠性强、配置方便，并且有和触摸屏的互补优势，便于维护和管理。
针对所要完成的任务，本方案提出以西门子公司的S7-200系列可编程逻辑控制器。该系列产品可以满足各种自动化的需要，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决不同工业自动化问题时候，有很强的适应性。通过考察沥青发泡机的I/O点数以及型号信号类型，最后确定主控制器为S7-200系列CPU224XP型，以及作为模拟量输入的扩展模块EM235。
4 泡沫沥青发生机的控制关键技术
4.1 沥青加热温度的控制
沥青的粘度和温度成反比例关系。理论上较低的粘度，在发泡过程中当改变状态时就形成较大的泡沫，因此要获得满意的发泡效果，一般的沥青温度要在140℃以上。发泡机在工作过程中，用温度传感器进行测量，在开始工作时持续加热到与设定好的温度后，加热系统自动保温，当温度低于预设好温度的最低点后，加热系统继续加热沥青，实现恒温控制。
4.2 发泡用水量的控制
增加注入沥青的发泡用水量可以有效的增加产生泡沫的体积。因此增加发泡用水量可以增加泡沫的大小，使得膨胀率增大然而耽搁泡沫体积的的增加，减小了周围沥青薄膜的厚度，使得泡沫不稳定导致半衰期的减小。因此，膨胀率和半衰期与发泡率的用水量成反比关系。加水量的控制通过电子比例阀进行调节。在机器开始工作前预设好加入水的比例，机器根据沥青的流量进行自动控制加水量。
4.3 沥青流量的控制
沥青流量主要是根据机器的工作能力与实际的工作量进行确定的。通过多次实验将沥青泵的转速与沥青流量的关系计算出来。在后续的工作中，只需要将流量标定好输入到控制系统中，控制器会根据输入的流量值通过变频器改变沥青泵变频电机的转速，进而改变流量。
4.4 沥青的循环控制
在前面的各种工作都做完后，沥青进入循环着状态，只要不发泡，沥青就一直在管道中进行循环。根据设定好的间隔时间，沥青喷嘴处的电磁阀打开，沥青进行发泡，完毕后沥青继续循环，到了下一个间隔时间点，电磁阀继续打开，一直进行循环。
4.5 沥青发泡控制
沥青在发泡过程中是热沥青，加压后的水和空气共同作用的结果。在发泡时候，控制热沥青，水，空气三路的电磁阀同时打开，将热沥青，水和空气一起喷射到发泡腔内，进行发泡。发泡完毕后，所有电磁阀均关闭。
5 对于软件控制系统的实现
PLC的引脚分布图如图1，控制系统的主程序实现如图2。
6 结语
泡沫沥青机自动控制系统基于西门子PLC设计的连续控制系统，主要的功能是将试验机的功能进行强化后可以运用到实际的施工中。功耗小，控制精度高，稳定的要求也是该自动控制系统的一大优势。
参考文献：
[1] 何佳.泡沫沥青发泡工艺参数研究[D].长安大学，2010.
[2] George Wang.沥青路面的全厚式再生暨泡沫沥青稳定（续）[J].上海公路，2005（2）.
[3] 宗跃，马韶阳，张一凡，等.ZBL2500型冷再生机的泡沫沥青发生装置[J].工程机械，2009（9）：6-8.