1、第九节沥青混凝土搅拌设备电气控制系统总体设计25第四章参考资料3939第一章绪论1. 毕业设计课题题目：2. 课题来源；校内3. 课题类型：模拟课题4. 小组设计任务安排（1）.本次设计任务是传统间歇式沥青混凝土搅拌设备的电气控制系统（2）.沥青混凝土搅拌设备电气控制系统的电路图由小组成员共同设计完成（3）.经过指导老师和小组成员讨论研究，为了更好更快的完成设计图纸，决定小组成员每人设计完成系统电路中的其中一部分， 由指导老师检验电路原理图，并做出相应的修改，确定最终方案。再有小组成员共同研究分析每部分电路图后，绘制出完整的沥青 混凝土搅拌设备电气系统总体设计电路原理图。5. 本人选择的设计任
2、务（1）.干燥滚筒电路（2）.成品料输送车自动控制电路（3）沥青混凝土搅拌设备电气控制电路的总体设计6. 参考书目：现代筑路机械电业控制技术、电工电子技术、电机学、电气设备维护与故障处理速查手册等资料，7. 每部分电路都有不同的设计方案可实现相同的功效，但各有优缺点，分析出自己设计发案的优点和缺点。8. 写出电路中所用到得元件的作用，列表说明。详细给出自己设计的部分电路原理图和总设计电路原理图的工作原理。9. 设计手自一体的沥青混凝土搅拌设备电气系统控制电路图第二章调速电路和成品料输送电路第一节 干燥滚筒电路1. 如图所示所需的元件：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
3、器一个、电动机一个2. 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。单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
4、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，遇不可能使线圈KM 自行通电，这就防止因电动机突然自行启动运转而造成的事故； 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。烘干滚筒第二节成品料输送电路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
5、点，并且拌合好的沥青混凝土成品料应具有 140160 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和易性和均匀性，必须把拌合好的成品图 2-3-1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
6、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 2-3-1 为有一个单斗提升机的成品料储存仓。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（图 232），电动机，行程开关等。工作图 232 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摆臂中，当运料车盛满成品料后，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
7、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。2. 成品料输送电路原理图见（图 233）。图2-3-3成品料输送电路图3. 电路工作原理（1） 由图 233 的主电路可知，合上电源开关 SA 之后，可由接触器主触点 KMR1 和 KMR2 来控制电动机的启动和停止。按下启动按钮 SBR1 时，接触器 KMR1 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 SBR1 时，KMR1 的辅助
8、常开触点使线圈 KMR1 继续通电，使电动机保持运转。按下停止按钮 SBR3，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 SBR2,接触器 KMR2 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 SBR3 停止转动。（2） 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 XKH，XKH 的常开触点闭合，中间继电器 ZJR 和时间继电器 KTR1 的线圈同时得电，ZJR 的常开触点闭合，当卸料完毕后， 弧形门关闭，XKH 的常开触点断开时，由于中间继电
9、器 ZJR 的保电作用 KTR1 的线圈继续通电。几秒后，时间继电器 KTR1 的常开开关闭合,接触器 KMR1 的线圈通电吸合，辅助常开触点的主触点闭合电动机 DR 通电启动，同时，KMR1 的常闭触点断开，ZJR 和 KTR1 断电，其常开触点断开，而 KMR1 的常开辅助触点已经闭合，即使 KTR1 的常开触点断开，接触器 KMR1 的辅助常开触点为其 KMR1 的线圈通电即自锁，电动机保持运转，电动机DR 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 XKR1，XKR1 的常闭触点会断开，接触器 KMR1 断电，其辅助
10、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 KMR1 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XKR1 常闭触点断开的同时，其常开触点闭合，时间继电器KTR2 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 KTR2 的常开触点闭合，接触器 KMR2 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 XKR1，其常闭触点闭合，常开触点断开，时间继电
11、器KTR2 断电，KTR2 的常开触点断开，KMR2 在自己的常开触点的通电下继续得电，电动机DR 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XKR3，其常闭触点断开，切断 KMR2 的线圈通电，接触器 KMR2 的主触点和辅助常开触点断开，切断电动机DR 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 LWR1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XKR1，XKR1 的常闭触点断开，但由于第一个料位传感器LWR1 的常开触点是闭合的，接触器
12、 KMR1 由 LWR1 通电，不会断电，电动机还会继续转动。在行程开关 XKR1 的常闭触点断开时，其常开触点会闭合，时间继电器 KTR2 的线圈会通电，但由于 KTR2 的常开触点是延时动作的，因此接触器 KMR2 的线圈不会通电，KMR2 的辅助常开触点也不会切断接触器 KMR1 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XKR1，料车向下一个储料仓运行，由于行程开关 XKR1 被释放 KTR2 断电。料车到达下一个料仓时，会触碰到行程开关XKR2，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
13、装满成品料，料位传感器 LWRn 的常闭触点就会断开，即使料车装满成品料，中间继电器ZJR 和时间继电器KTR1 的线圈得电，时间继电器 KTR1 的常开触点闭合，接触器 KMR1 的线圈也不会通电，电动机 DR 不会启动，料车也不动作。备 注 说 明KMR1 用来使电机正转拖动料车KMR2 使电机反转料车下滑当电机负载过大，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KTR1 为料车装料时间继电器，KTR2 为卸料时间继电器料位传感380V控制料车卸料的仓位器（4 个）装在各个储料仓的上端，用来控制储料仓装料按钮开关380V（3 个）用来手动控两个启动按钮开关，制电机的启控制电机的
14、正反转，动和停止另一个为停止按钮开关4 电路中所用元件说明元件名称额定电压额定电流元件类型元件作用接触器380VCJO20用来接通和切断电机与（2 个）型电源的连接热继电器三相式保护电机防止电机过载（1 个）烧坏中间继电起保电作器（1 个）用时间继电空气阻尼可使电机器（2 个）式延时动作行程开关直动式使料车自动工作自动找（4 个）位第三章沥青混凝土搅拌设备电气控制系统总体设计第一节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
15、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 140160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 160200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 140160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和易性和均匀性，因此，沥青混凝土在搅拌过程中有下列工序：1. 将骨料烘干加热到 160200，筛分后按重量比例称好分量2.
16、 将沥青或渣油加热到 120160，并按分量或质量称好比例分量3. 将定量的热沥青喷洒在定量的骨料上，并予以拌合 图 311 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 311 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
17、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：1. 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）热骨料提升机转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2. 石粉石粉储仓石粉称量装置搅拌器搅拌3. 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4. 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
18、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型式、程序控制型式、可编程控制器（PLC）式、单片机和微机控制型式及几种控制型式并存的混合控制型式。对于沥青导热油自控系统，由于它独立于搅拌设备之外，自成系统，所以本章不做介绍。第二节冷骨料控制系统一、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
19、筒仓式。1. 堆场式 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
20、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。2. 筒仓式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 3
21、d 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 3-2-1 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-给料机二、皮带供料机皮带给料机（图 3-2-2）的工作原理为：骨料在重力作用下压在 图 3-2-2 皮带式给料机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。三、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
22、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。第三节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 3-3-1 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。 1.燃烧器的点火程序
23、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，当某一环节不工作时 图 3-3-1 燃烧器的温度控制系统或出现故障时，系统会自动报警。点火时序是一个操作燃烧器启动、运行、停止的定时程序，如图 3-3-2 所示。2.温度控制根据沥青混合料的拌制要求，间歇强制式搅拌站滚筒出料口德 图3-3-2 燃烧器点火程序控制温度为 160180，具体值根据环境温度变化和用料场所与拌合设备的距离选择。为此，搅拌站多采用恒温可调的自动调温系统，并选用电耦或红外线测温仪作为温度检测装置，系统的组成如图
24、 3-3-3 所示 图 3-3-3 自动调温控制系统框图系统的工作过程如下：将标准电压源的电压作为温度目标值，它可以再较小的范围内连续可调。通过温度检测装置所测得的信号反馈到输入端，与温度目标值电压进行比较，所得的差值电压经比例积分调节器（PI）进入 A/D 转换器转变为数字量。这个数字量再经脉冲插补器得到一串数目与A/D 输出数码相等的脉冲信号去驱动步进电机的绕组，使其步进旋转， 推动风门和油阀增大，使燃烧火焰增强，料温升高。当料温高于目标温度值时，极性判别将使步进电动机反向旋转，风门和油阀减小，火焰减弱，温度降低。这样多次反复，直到料温等于温度目标值，差值信号为零，温度得以恒定。在调速系统
25、处于刚刚开始工作的过渡过程中时，因温度检测得到的反馈信号很小，A/D 转换的输出很大，调温的幅度也很大，会使风量和油量突然增大，有可能损坏步进电机所驱动的四连杆机构，并使已燃火熄灭。为避免这些现象出现，系统设置有初判别、快调步进、脉冲选择步进器及时钟等部件，使系统开始调温时采用 14 步的课调步数的快速调温方式，并使每步快调升温限为 31。当快调完成后， 料温已到 155185，这时，由于温度检测装置响应时间较长。它还没有响应料温的变化，反馈信号仍然很小，差值信号也很大。所以系统在料温达到 155185后，采用长时间的脉冲信号驱动的慢调状态，以等待系统的响应。 第四节热骨料称量控制系统 图3-
26、4-1 热骨料称量系统结构示意图粗级配的冷骨料经烘干滚筒加热后，由提升机输送于振动筛，振动筛将热骨料混合料筛分为不同粒径的四种料，分别储存在各自的热料仓中（14 号仓）。热料仓底部各有一个放料弧门，由气缸控制其关闭。四个料仓的骨料依次放入称量斗中进行称量，称量完毕后放料门将骨料分两次放入搅拌锅中，如图 3-4-1 所示称量斗中有块隔板，一边放石料，一边放砂料，放料时先放石料， 后放砂料。放料门由两个对接的气缸控制，当以气缸杆伸出时，放料门开至一半，石料放出；当另一个气缸杆也伸出时，放料门完全打开， 砂料放出。热骨料的称量采用四只 1t 的传感器并联使用。四种骨料依次在称斗中进行累计称量，因此，
27、第一次称量时，表头上的读数为第一种料的质量；第二次称量时，表头的读数为第一种料的第二种料的合计质量；其余类推。第五节矿粉的计量控制矿粉供给系统一般有矿粉提升机、粉料灌、高低两个阻旋式料位指示器、叶轮式给料器、电子皮带秤及螺旋输送机等部分组成。1. 粉料供给系统动力部分均可单独开启，输料机构电动机受冷骨料称重皮带机联锁，叶轮给料机的电机受粉料机构的电动机联锁。2. 粉料输出的多少通过调节叶轮式给料器的旋转速度实现。叶轮式给料机采用交流差式调速电动机驱动，而电动机速度的调节则由控制室操作台上矿粉流量调节电位器给出设定值。3. 电子皮带秤的称重传感器、微电脑的叶轮给料器的调速电机组成了矿粉计量的控制
28、系统，并在操作台上显示出矿粉的瞬时流量和累计流量。4. 皮带秤与微电脑连接，在标定后，能直接读取质量。5. 矿粉的计量也可采用称量斗和拉力传感器实现（图351）。图 351 间歇强制式搅拌器称量系统简图粉料称量斗永 3 只 2kN 的拉力传感器并联使用，传感器的灵敏度为3mV/V,激励电源为 DC10V。粉料称量时控制的是粉料螺旋输送机及粉料输送转阀，二者可实现联锁。开始粉料计量时，粉料螺旋输送机的电机启动，螺旋输送机开始工作，通过同时开启的粉料注入仓门将粉料送入粉料称量斗，称量斗称量仓内粉料的质量。当粉料质量达到预先设定的要求时，螺旋输送机电机停止转动，且粉料注入仓同时关闭， 停止向粉料称量
29、斗内输入粉料。粉料称量斗完成一次粉料称量后等待卸料。当程控器发出信号使粉料斗门控制电磁阀动作时，粉料称量斗门控制气缸工作，开启粉料称量斗得粉料斗门，向搅拌器内放入粉料。图 352 为其控制系统流程图。 图3 52 粉料称量控制系统流程图 第六节称量搅拌控制系统 称量搅拌控制系统包括配方、称量、拌合、放料的步骤的控制。电子称量系统包括重力传感器、电子称处理单元、称量显示仪器表等， 传感器把信号送到电子秤处理单元，电子秤处理单元，电子处理单元采用高精度线性放电器，将信号调整放大并输送到显示仪表及控制系统中，采用可编程序可实现其自动化控制。采集到得信号，如开关量、模拟信号、温度信号等输入到控制器后，按照称量、搅拌的顺序控制其输出，满足系统的要求。图 351 为间歇强制式搅拌站称量系统图。它是由石粉称量装置、热骨料累加
