攪拌機控制系統設計

廣州周立功單片機發展有限公司

應用背景

隨著政府對高速公路、鐵路、縣鄉公路和城市建設投資力度的加大，勢必會刺激各種混凝土或瀝青攪拌機的需求。

然而，市場上現有的攪拌機大多為人工操作，物料的混合比例和攪拌機的轉動必須依靠人為設定和控制，使得混合比例精度差，攪拌出來的混合物質量不穩定。

解決方案描述

為了提高攪拌機的精確控制程度，需要對系統進行自動化改造。

在本方案中，使用交流異步電機控制混合物兩種物料的管道流量，將流量傳感器采集到的數據反饋回控制器，并采用PID算法調節電機轉速，實現物料流量的精確控制。圖1是使用了PID調節的自動比例控制的攪拌機系統框圖。

圖1比傳統的攪拌機系統增加了2個可控的電機(電機A、電機B)，控制物料A和物料B的管道流量，代替繁瑣的人工填料；電機C控制攪拌機的轉向和轉速。3個電機均使用了PID算法實現轉速和方向的控制，提高了配料比例的精確度，攪拌的過程完全可控。

通過上述方案的理論分析，改進后的攪拌機控制系統完全可以達到提高配料的比例精確度、降低人為操作成分和提高生產效率的目的。下面將提出一個具體的實現方案。

為了能夠對攪拌機運行狀況進行穩定的控制與實時的監控，本方案采用廣州致遠電子有限公司的MiniHMI-1000人機界面作為人機交互平臺，通過RS-485總線連接EPCM-2640控制器。使用控制器的板載模擬量輸入端口對各種傳感器數據進行采集，并通過計數端口實時采集電機轉速。采用PID算法計算輸出參數后通過控制變頻器調節電機轉速，實現對電機的閉環控制。人機界面的監控畫面采用與MiniHMI-1000配套的組態軟件HMI Developer Suite(簡稱HDS)進行編輯。

在操作現場，工作人員通過人機界面的[運行監控]畫面實時了解系統運行狀態、電壓／電流過載、各種物料的流量、當前工作配方等信息。高權限等級的工作人員(例如工廠管理員)通過驗證身份(用戶名／密碼)進入[設置頁面]，修改運行狀況和當前工作配方。

為保證系統安全運行，使用HDS報警組件中實現預設報警的功能。當系統運行出現異常情況時，人機界面將滾動顯示報警信息，并通過觸發器腳本自動完成報警決策與錯誤處理。

運行過程中，工作人員可能需要通過改變物料的流量搭配比例實現對混合物屬性的改變。本方案使用HDS的配方管理功能預設3種配方，只需輕觸屏幕上的相關按鈕即可改變物料配方。系統實現框圖如圖2所示。